El granit epoxi, també conegut com a granit sintètic, és una barreja d'epoxi i granit que s'utilitza habitualment com a material alternatiu per a les bases de les màquines-eina. El granit epoxi s'utilitza en lloc de la fosa i l'acer per a una millor amortiment de vibracions, una vida útil més llarga de l'eina i un cost de muntatge més baix.
Base de màquines-eina
Les màquines-eina i altres màquines d'alta precisió depenen d'una alta rigidesa, estabilitat a llarg termini i excel·lents característiques d'amortiment del material base per al seu rendiment estàtic i dinàmic. Els materials més utilitzats per a aquestes estructures són la fosa, les fabricacions d'acer soldat i el granit natural. A causa de la manca d'estabilitat a llarg termini i les propietats d'amortiment molt deficients, les estructures fabricades amb acer s'utilitzen poques vegades on es requereix una alta precisió. La fosa de bona qualitat que s'alleuja de tensions i es recuit donarà a l'estructura estabilitat dimensional i es pot fondre en formes complexes, però necessita un procés de mecanitzat costós per formar superfícies de precisió després de la fosa.
El granit natural de bona qualitat és cada cop més difícil de trobar, però té una capacitat d'amortiment més alta que la fosa. De nou, igual que amb la fosa, el mecanitzat del granit natural requereix molta mà d'obra i és costós.
Les peces de granit de precisió es produeixen barrejant agregats de granit (que es trituren, renten i assequen) amb un sistema de resina epoxi a temperatura ambient (és a dir, procés de curat en fred). També es pot utilitzar un farciment d'agregats de quars en la composició. La compactació vibratòria durant el procés de modelat empaqueta fermament els agregats.
Els inserts roscats, les plaques d'acer i els tubs de refrigerant es poden colar durant el procés de fosa. Per aconseguir un grau de versatilitat encara més alt, els rails lineals, les guies rectificades i els suports de motor es poden replicar o injectar, eliminant així la necessitat de qualsevol mecanitzat posterior a la fosa. L'acabat superficial de la fosa és tan bo com la superfície del motlle.
Avantatges i desavantatges
Els avantatges inclouen:
■ Amortiment de vibracions.
■ Flexibilitat: es poden integrar a la base de polímer vies lineals personalitzades, dipòsits de fluid hidràulic, insercions roscades, fluid de tall i canonades.
■ La inclusió d'inserts, etc. permet reduir considerablement el mecanitzat de la peça de fosa acabada.
■ El temps de muntatge es redueix en incorporar diversos components en una sola peça de fosa.
■ No requereix un gruix de paret uniforme, cosa que permet una major flexibilitat de disseny de la base.
■ Resistència química a la majoria de dissolvents, àcids, àlcalis i fluids de tall habituals.
■ No requereix pintura.
■ El compost té una densitat aproximadament igual a la de l'alumini (però les peces són més gruixudes per aconseguir una resistència equivalent).
■ El procés de colada de formigó polimèric compost utilitza molta menys energia que les colades metàl·liques. Les resines de colada de polímer utilitzen molt poca energia per produir-se i el procés de colada es fa a temperatura ambient.
El material de granit epoxi té un factor d'amortiment intern fins a deu vegades millor que el de la fosa, fins a tres vegades millor que el del granit natural i fins a trenta vegades millor que l'estructura fabricada amb acer. No es veu afectat pels refrigerants, té una excel·lent estabilitat a llarg termini, una millor estabilitat tèrmica, una alta rigidesa torsional i dinàmica, una excel·lent absorció de soroll i tensions internes insignificants.
Els desavantatges inclouen baixa resistència en seccions primes (menys d'1 polzada (25 mm)), baixa resistència a la tracció i baixa resistència als cops.
Una introducció als marcs de fosa mineral
La fosa mineral és un dels materials de construcció moderns més eficients. Els fabricants de màquines de precisió van ser dels pioners en l'ús de la fosa mineral. Avui dia, el seu ús pel que fa a fresadores CNC, premses de trepant, rectificadores i màquines d'electrodescàrrega està en augment, i els avantatges no es limiten a les màquines d'alta velocitat.
La fosa mineral, també coneguda com a material de granit epoxi, està composta de farciments minerals com grava, sorra de quars, farina glacial i aglutinants. El material es barreja segons unes especificacions precises i s'aboca en fred als motlles. Una base sòlida és la base de l'èxit!
Les màquines-eina més modernes han de funcionar cada cop més ràpid i proporcionar més precisió que mai. Tanmateix, les altes velocitats de desplaçament i el mecanitzat pesat produeixen vibracions no desitjades al bastidor de la màquina. Aquestes vibracions tindran efectes negatius a la superfície de la peça i escurcen la vida útil de l'eina. Els bastidors de fosa mineral redueixen ràpidament les vibracions: unes 6 vegades més ràpid que els bastidors de ferro colat i 10 vegades més ràpid que els bastidors d'acer.
Les màquines-eina amb llits de fosa mineral, com ara fresadores i rectificadores, són significativament més precises i aconsegueixen una millor qualitat superficial. A més, el desgast de les eines es redueix significativament i la vida útil s'allarga.
El marc de fosa mineral compost (granit epoxi) ofereix diversos avantatges:
- Modelatge i resistència: El procés de fosa mineral proporciona un grau excepcional de llibertat pel que fa a la forma dels components. Les característiques específiques del material i del procés donen com a resultat una resistència comparativament alta i un pes significativament inferior.
- Integració de la infraestructura: El procés de fosa mineral permet la integració senzilla de l'estructura i components addicionals com ara guies, insercions roscades i connexions per a serveis, durant el procés de fosa real.
- La fabricació d'estructures de màquines complexes: El que seria inconcebible amb els processos convencionals esdevé possible amb la fosa mineral: es poden acoblar diversos components per formar estructures complexes mitjançant unions adherides.
- Precisió dimensional econòmica: En molts casos, els components de fosa mineral es fonen a les dimensions finals perquè pràcticament no es produeix cap contracció durant l'enduriment. Amb això, es poden eliminar processos d'acabat addicionals i costosos.
- Precisió: S'aconsegueixen superfícies de referència o de suport d'alta precisió mitjançant operacions posteriors de rectificat, conformat o fresat. Com a resultat d'això, es poden implementar molts conceptes de màquina de manera elegant i eficient.
- Bona estabilitat tèrmica: La fosa mineral reacciona molt lentament als canvis de temperatura perquè la conductivitat tèrmica és significativament inferior a la dels materials metàl·lics. Per aquest motiu, els canvis de temperatura a curt termini tenen una influència significativament menor en la precisió dimensional de la màquina-eina. Una millor estabilitat tèrmica d'un llit de màquina significa que la geometria general de la màquina es manté millor i, com a resultat, es minimitzen els errors geomètrics.
- Sense corrosió: els components de fosa mineral són resistents a olis, refrigerants i altres líquids agressius.
- Major amortiment de vibracions per a una vida útil més llarga de les eines: la nostra fosa mineral aconsegueix valors d'amortiment de vibracions fins a 10 vegades millors que l'acer o la fosa. Gràcies a aquestes característiques, s'obté una estabilitat dinàmica extremadament alta de l'estructura de la màquina. Els beneficis que això té per als constructors i usuaris de màquines-eina són clars: millor qualitat d'acabat superficial dels components mecanitzats o rectificats i una vida útil més llarga de l'eina, la qual cosa comporta costos d'utillatge més baixos.
- Medi ambient: Es redueix l'impacte ambiental durant la fabricació.
Marc de fosa mineral vs marc de ferro colat
Vegeu a continuació els avantatges de la nostra nova fosa mineral en comparació amb el marc de ferro colat utilitzat anteriorment:
| Fundició mineral (granit epoxi) | Ferro colat | |
| Amortiment | Alt | Baix |
| Rendiment tèrmic | Baixa conductivitat tèrmica i calor d'alta especificació capacitat | Alta conductivitat tèrmica i capacitat calorífica de baixa especificació |
| Peces incrustades | Disseny il·limitat i Motlle d'una sola peça i connexió sense fissures | Mecanitzat necessari |
| Resistència a la corrosió | Extra alt | Baix |
| Medi Ambient Amabilitat | Baix consum d'energia | Alt consum d'energia |
Conclusió
La fosa mineral és ideal per a les estructures de bastidor de les nostres màquines CNC. Ofereix clars avantatges tecnològics, econòmics i mediambientals. La tecnologia de fosa mineral proporciona un excel·lent amortiment de vibracions, una alta resistència química i avantatges tèrmics significatius (expansió tèrmica similar a la de l'acer). Els elements de connexió, cables, sensors i sistemes de mesura es poden colar al conjunt.
Quins són els avantatges del centre de mecanitzat de llit de granit de fosa mineral?
Les peces de fosa minerals (granit artificial, també conegut com a formigó de resina) han estat àmpliament acceptades a la indústria de les màquines-eina durant més de 30 anys com a material estructural.
Segons les estadístiques, a Europa, una de cada 10 màquines-eina utilitza foses minerals com a base. Tanmateix, l'ús d'experiència inadequada, informació incompleta o incorrecta pot generar sospites i prejudicis contra les foses minerals. Per tant, a l'hora de fabricar nous equips, cal analitzar els avantatges i els desavantatges de les foses minerals i comparar-les amb altres materials.
La base de la maquinària de construcció es divideix generalment en ferro colat, fosa mineral (formigó de polímer i/o resina reactiva), acer/estructura soldada (injectada/sense injectar) i pedra natural (com el granit). Cada material té les seves pròpies característiques i no hi ha cap material estructural perfecte. Només examinant els avantatges i els desavantatges del material segons els requisits estructurals específics es pot seleccionar el material estructural ideal.
Les dues funcions importants dels materials estructurals —garantir la geometria, la posició i l'absorció d'energia dels components—, presenten respectivament requisits de rendiment (rendiment estàtic, dinàmic i tèrmic), requisits funcionals/estructurals (precisió, pes, gruix de la paret, facilitat de les guies) per a la instal·lació de materials, sistema de circulació de materials, logística) i requisits de cost (preu, quantitat, disponibilitat, característiques del sistema).
I. Requisits de rendiment per a materials estructurals
1. Característiques estàtiques
El criteri per mesurar les propietats estàtiques d'una base sol ser la rigidesa del material: la mínima deformació sota càrrega, en lloc de la resistència elevada. Per a la deformació elàstica estàtica, les peces de fosa mineral es poden considerar com a materials homogenis isotròpics que obeeixen la llei de Hooke.
La densitat i el mòdul elàstic de les peces de fosa mineral són respectivament 1/3 dels de la fosa. Com que les peces de fosa mineral i les foses tenen la mateixa rigidesa específica, sota el mateix pes, la rigidesa de les peces de fosa de ferro i les peces de fosa mineral és la mateixa sense tenir en compte la influència de la forma. En molts casos, el gruix de la paret de disseny de les peces de fosa mineral sol ser 3 vegades superior al de les peces de fosa de ferro, i aquest disseny no causarà cap problema pel que fa a les propietats mecàniques del producte o de la fosa. Les peces de fosa mineral són adequades per treballar en entorns estàtics que suporten pressió (per exemple, llits, suports, columnes) i no són adequades com a bastidors de paret fina i/o petits (per exemple, taules, palets, canviadors d'eines, carros, suports de cargol). El pes de les peces estructurals sol estar limitat per l'equip dels fabricants de peces de fosa mineral, i els productes de fosa mineral de més de 15 tones són generalment rars.
2. Característiques dinàmiques
Com més gran sigui la velocitat de rotació i/o l'acceleració de l'eix, més important és el rendiment dinàmic de la màquina. El posicionament ràpid, la substitució ràpida de les eines i l'avanç d'alta velocitat reforcen contínuament la ressonància mecànica i l'excitació dinàmica de les peces estructurals de la màquina. A més del disseny dimensional del component, la deflexió, la distribució de massa i la rigidesa dinàmica del component es veuen molt afectades per les propietats d'amortiment del material.
L'ús de fosa mineral ofereix una bona solució a aquests problemes. Com que absorbeix les vibracions 10 vegades millor que la fosa tradicional, pot reduir considerablement l'amplitud i la freqüència natural.
En operacions de mecanitzat com el mecanitzat, pot aportar una major precisió, una millor qualitat superficial i una vida útil més llarga de l'eina. Al mateix temps, pel que fa a l'impacte acústic, les peces de fosa mineral també van tenir un bon rendiment mitjançant la comparació i verificació de les bases, les peces de fosa de transmissió i els accessoris de diferents materials per a motors grans i centrífugues. Segons l'anàlisi del so d'impacte, la fosa mineral pot aconseguir una reducció local del 20% en el nivell de pressió acústica.
3. Propietats tèrmiques
Els experts estimen que aproximadament el 80% de les desviacions de les màquines-eina són causades per efectes tèrmics. Les interrupcions del procés, com ara fonts de calor internes o externes, preescalfament, canvi de peces, etc., són causes de deformació tèrmica. Per poder seleccionar el millor material, cal aclarir els requisits del material. L'alta calor específica i la baixa conductivitat tèrmica permeten que les peces de fosa mineral tinguin una bona inèrcia tèrmica davant les influències transitòries de temperatura (com ara el canvi de peces) i les fluctuacions de la temperatura ambient. Si es requereix un preescalfament ràpid, com ara un llit metàl·lic, o si la temperatura del llit està prohibida, es poden colar directament dispositius de calefacció o refrigeració a la fosa mineral per controlar la temperatura. L'ús d'aquest tipus de dispositiu de compensació de temperatura pot reduir la deformació causada per la influència de la temperatura, cosa que ajuda a millorar la precisió a un cost raonable.
II. Requisits funcionals i estructurals
La integritat és una característica distintiva que distingeix les peces de fosa mineral d'altres materials. La temperatura màxima de fosa per a les peces de fosa mineral és de 45 °C i, juntament amb motlles i eines d'alta precisió, es poden fondre peces i peces de fosa mineral juntes.
Les tècniques avançades de refusió també es poden utilitzar en bruts de fosa mineral, donant lloc a un muntatge precís i superfícies de carril que no requereixen mecanitzat. Com altres materials base, les foses minerals estan subjectes a normes de disseny estructural específiques. El gruix de la paret, els accessoris de càrrega, els inserts de nervadures, els mètodes de càrrega i descàrrega són diferents dels d'altres materials fins a cert punt i s'han de tenir en compte per endavant durant el disseny.
III. Requisits de costos
Si bé és important tenir-ho en compte des d'un punt de vista tècnic, la rendibilitat demostra cada cop més la seva importància. L'ús de peces de fosa mineral permet als enginyers estalviar costos de producció i operació significatius. A més d'estalviar en costos de mecanitzat, la fosa, el muntatge final i l'augment dels costos logístics (emmagatzematge i transport) es redueixen en conseqüència. Tenint en compte la funció d'alt nivell de les peces de fosa mineral, s'ha de veure com un projecte complet. De fet, és més raonable fer una comparació de preus quan la base està instal·lada o preinstal·lada. El cost inicial relativament alt és el cost dels motlles i les eines de fosa mineral, però aquest cost es pot diluir en l'ús a llarg termini (500-1000 peces/motlle d'acer), i el consum anual és d'unes 10-15 peces.
IV. Àmbit d'ús
Com a material estructural, les peces de fosa mineral substitueixen constantment els materials estructurals tradicionals, i la clau del seu ràpid desenvolupament rau en la fosa mineral, els motlles i les estructures d'unió estables. Actualment, les peces de fosa mineral s'han utilitzat àmpliament en molts camps de màquines-eina, com ara les rectificadores i el mecanitzat d'alta velocitat. Els fabricants de rectificadores han estat pioners en el sector de les màquines-eina utilitzant peces de fosa mineral per a bancades de màquines. Per exemple, empreses de renom mundial com ara ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. sempre s'han beneficiat de l'amortiment, la inèrcia tèrmica i la integritat de les peces de fosa mineral per obtenir una alta precisió i una excel·lent qualitat superficial en el procés de rectificat.
Amb les càrregues dinàmiques cada cop més grans, les peces de fosa mineral també són cada cop més preferides per les empreses líders mundials en el camp de les rectificadores d'eines. El llit de fosa mineral té una rigidesa excel·lent i pot eliminar bé la força causada per l'acceleració del motor lineal. Al mateix temps, la combinació orgànica d'un bon rendiment d'absorció de vibracions i un motor lineal pot millorar considerablement la qualitat superficial de la peça i la vida útil de la mola.
Pel que fa a la peça individual. Dins de 10000 mm de longitud és fàcil per a nosaltres.
Quin és el gruix mínim de la paret?
En general, el gruix mínim de la secció de la base de la màquina ha de ser com a mínim de 60 mm. Les seccions més primes (per exemple, de 10 mm de gruix) es poden colar amb mides i formulacions d'àrids fins.
La taxa de contracció després del vessament és d'aproximadament 0,1-0,3 mm per cada 1000 mm. Quan es requereixen peces mecàniques de fosa mineral més precises, es poden aconseguir toleràncies mitjançant un rectificat CNC secundari, un solapat manual o altres processos de mecanitzat.
El nostre material de fosa mineral escull granit negre natural de Jinan. La majoria d'empreses escullen granit natural normal o pedra normal en la construcció d'edificis.
· Matèries primeres: amb les partícules úniques de granit negre de Jinan (també anomenat granit "JinanQing") com a agregat, que és mundialment famós per la seva alta resistència, alta rigidesa i alta resistència al desgast;
· Fórmula: amb les resines i additius epoxi reforçats únics, diferents components utilitzant diferents formulacions per garantir un rendiment òptim i complet;
· Propietats mecàniques: l'absorció de vibracions és aproximadament 10 vegades superior a la del ferro colat, bones propietats estàtiques i dinàmiques;
· Propietats físiques: la densitat és aproximadament 1/3 de la del ferro colat, propietats de barrera tèrmica més altes que les dels metalls, no higroscòpica, bona estabilitat tèrmica;
· Propietats químiques: resistència a la corrosió més alta que els metalls, respectuós amb el medi ambient;
· Precisió dimensional: la contracció lineal després de la fosa és d'aproximadament 0,1-0,3㎜/m, precisió de forma i contraprecisió extremadament alta en tots els plans;
· Integritat estructural: es poden modelar estructures molt complexes, mentre que l'ús de granit natural normalment requereix muntatge, empalmament i unió;
· Reacció tèrmica lenta: reacciona als canvis de temperatura a curt termini de manera molt més lenta i molt menys freqüent;
· Insercions encastades: els elements de fixació, les canonades, els cables i les cambres es poden encastar a l'estructura, inserint materials com ara metall, pedra, ceràmica i plàstic, etc.