En el camp del control de moviment d'ultraprecisió, el rendiment del mòdul de moviment d'ultraprecisió amb flotador d'aire depèn en gran mesura de les característiques de la seva base. La base de precisió de granit i la base de ceràmica són dues opcions d'alt perfil, cadascuna amb avantatges únics. En l'estabilitat, el manteniment de la precisió, la durabilitat i altres dimensions clau hi ha diferències òbvies.
Estabilitat: compacitat natural versus precisió artificial
El granit es forma després d'un llarg període geològic, l'estructura interna és densa i uniforme, i els minerals com el quars i el feldespat estan estretament entrellaçats. Davant d'interferències externes, com ara la vibració causada pel funcionament de grans equips al taller, la base de granit pot bloquejar i atenuar eficaçment amb la seva complexa estructura cristal·lina, que pot reduir l'amplitud de vibració del mòdul de moviment d'ultraprecisió transmès al flotador d'aire en més d'un 80%, proporcionant una base de funcionament estable per al mòdul per garantir que es mogui suaument en el procés de processament o detecció d'alta precisió.
La base ceràmica es fabrica mitjançant un procés sintètic avançat i la seva uniformitat estructural interna també és excel·lent. La microestructura d'alguns materials ceràmics d'alt rendiment és gairebé perfecta, cosa que pot formar un efecte d'amortiment eficient de la vibració. En alguns equips d'inspecció òptica extremadament sensibles a la vibració, la base ceràmica pot suprimir la interferència de vibració en un rang molt petit per garantir el moviment d'alta precisió del mòdul de moviment d'ultraprecisió del flotador d'aire, però en resposta a vibracions a gran escala i alta intensitat, la seva estabilitat general és lleugerament inferior a la de la base de granit.
Retenció de la precisió: l'avantatge natural de la baixa expansió i la meravella artificial de l'estabilitat a alta temperatura
El granit és conegut pel seu coeficient d'expansió tèrmica molt baix, generalment de 5-7 ×10⁻⁶/℃. En un entorn de fluctuació de temperatura, la mida de la base de precisió de granit canvia molt poc. Per exemple, en el camp de l'astronomia, el mòdul de moviment d'ultraprecisió per a l'afinament fi de la lent del telescopi es combina amb la base de granit, fins i tot en un entorn on la diferència de temperatura entre el dia i la nit és significativa, pot garantir que la precisió de posicionament de la lent es mantingui a nivell submicrònic, ajudant els astrònoms a capturar els canvis subtils dels cossos celestes distants.
Els materials ceràmics també tenen un bon rendiment en termes d'estabilitat a alta temperatura i baixa expansió, i el coeficient d'expansió tèrmica d'algunes ceràmiques especials pot ser fins i tot tan baix com proper a zero. En condicions d'alta temperatura o canvis ràpids de temperatura, la base ceràmica pot mantenir una mida estable per garantir que la precisió del moviment del mòdul de moviment d'ultraprecisió del flotador d'aire no es vegi afectada. En el procés de litografia de la fabricació de xips semiconductors, l'equip de litografia ha de continuar funcionant en un entorn d'alta precisió, i la base ceràmica pot mantenir la precisió de posicionament del mòdul en l'entorn d'alta calor generat per l'equip, complint els requisits estrictes de la fabricació de xips per a la precisió a nanoescala.
Durabilitat: Alta duresa dels minerals naturals i dels materials sintètics resistents a la corrosió
La duresa del granit és alta, la duresa de Mohs pot arribar a 6-7, amb una bona resistència al desgast. Al laboratori de ciència de materials, el mòdul de moviment d'ultraprecisió amb flotador d'aire d'ús freqüent, la seva base de granit pot resistir eficaçment la fricció a llarg termini del cursor del flotador d'aire, en comparació amb la base de material ordinària, pot allargar el cicle de manteniment del mòdul en més d'un 50%, reduint considerablement el cost de manteniment de l'equip, per garantir la continuïtat del treball de recerca científica.
Els materials ceràmics no només tenen una alta duresa, sinó que també tenen una excel·lent resistència a la corrosió. En alguns entorns industrials on hi ha risc de corrosió química, com ara el mòdul de moviment d'ultraprecisió del flotador d'aire en equips de proves de productes químics, la base ceràmica pot resistir l'erosió de gasos o líquids corrosius, mantenir la integritat superficial i les propietats mecàniques durant molt de temps, i la seva durabilitat és millor que la base de granit en entorns durs específics.
Cost de fabricació i dificultat de processament: els reptes de la mineria i el processament de la pedra natural i el llindar tècnic de la síntesi artificial
El procés d'extracció i transport de matèries primeres de granit és complex, i el processament requereix equips i tecnologia molt avançats. A causa de la seva alta duresa i fragilitat, és fàcil tenir problemes com ara col·lapses de vores i esquerdes en el tall, la mòlta, el poliment i altres processos, i la taxa de ferralla és relativament alta, la qual cosa resulta en uns costos de fabricació elevats.
La fabricació de bases ceràmiques es basa en tecnologia avançada de síntesi i mecanitzat de precisió, des de la preparació de matèries primeres, el modelat fins a la sinterització, cada pas necessita un control precís. La inversió inicial en el desenvolupament i la producció de bases ceràmiques d'alt rendiment és enorme i el llindar tècnic és alt, però un cop s'aconsegueix la producció a gran escala, s'espera que el cost es controli de manera eficaç i que tingui un potencial rendible en aplicacions d'alta gamma.
En general, les bases de precisió de granit tenen un bon rendiment en estabilitat general i durabilitat convencional, mentre que les bases ceràmiques tenen avantatges únics en adaptabilitat a ambients de temperatura extrema i durabilitat de resistència a la corrosió. L'elecció de la base s'ha de basar en l'escenari d'aplicació específic, les condicions ambientals i el pressupost de costos del mòdul de moviment d'ultraprecisió amb flotador d'aire.
Data de publicació: 08 d'abril de 2025