Primer, els avantatges de la base de granit
Alta rigidesa i baixa deformació tèrmica
La densitat del granit és alta (uns 2,6-2,8 g/cm³), i el mòdul de Young pot arribar als 50-100 GPa, superant amb escreix el dels materials metàl·lics ordinaris. Aquesta alta rigidesa pot inhibir eficaçment la vibració externa i la deformació de la càrrega, i garantir la planitud de la guia del flotador d'aire. Al mateix temps, el coeficient de dilatació lineal del granit és molt baix (uns 5 × 10⁻⁶/℃), només 1/3 d'aliatge d'alumini, gairebé sense deformació tèrmica en un entorn de fluctuació de temperatura, especialment adequat per a laboratoris de temperatura constant o escenes industrials amb una gran diferència de temperatura entre el dia i la nit.
Excel·lent rendiment d'amortiment
L'estructura policristal·lina del granit fa que tingui característiques d'amortiment naturals, i el temps d'atenuació de vibracions és de 3 a 5 vegades més ràpid que el de l'acer. En el procés de mecanitzat de precisió, pot absorbir eficaçment vibracions d'alta freqüència com ara l'arrencada i l'aturada del motor, el tall d'eines i evitar la influència de la ressonància en la precisió de posicionament de la plataforma mòbil (valor típic de fins a ±0,1 μm).
Estabilitat dimensional a llarg termini
Després de centenars de milions d'anys de processos geològics que van formar el granit, la seva tensió interna s'ha alliberat completament, a diferència dels materials metàl·lics a causa de la tensió residual causada per la deformació lenta. Les dades experimentals mostren que el canvi de mida de la base de granit és inferior a 1 μm/m durant el període de 10 anys, cosa que és significativament millor que el de les estructures de ferro colat o d'acer soldat.
Resistent a la corrosió i sense manteniment
El granit té una forta tolerància a l'àcid i l'àlcali, l'oli, la humitat i altres factors ambientals, no cal recobrir la capa antioxidant tan regularment com la base metàl·lica. Després de la mòlta i el poliment, la rugositat superficial pot arribar a Ra 0,2 μm o menys, que es pot utilitzar directament com a superfície de suport del carril guia del flotador d'aire per reduir els errors de muntatge.
En segon lloc, les limitacions de la base de granit
Dificultat de processament i problema de costos
El granit té una duresa Mohs de 6-7, cosa que requereix l'ús d'eines de diamant per a la mòlta de precisió, i l'eficiència del processament és només 1/5 de la dels materials metàl·lics. L'estructura complexa de la ranura de cua d'oreneta, els forats roscats i altres característiques fan que el cost de processament sigui elevat i el cicle de processament sigui llarg (per exemple, el processament d'una plataforma de 2 m × 1 m triga més de 200 hores), cosa que fa que el cost total sigui entre un 30% i un 50% més alt que el de la plataforma d'aliatge d'alumini.
Risc de fractura fràgil
Tot i que la resistència a la compressió pot arribar als 200-300 MPa, la resistència a la tracció del granit només és 1/10 d'aquesta. La fractura fràgil és fàcil de produir sota càrregues d'impacte extremes i el dany és difícil de reparar. Cal evitar la concentració d'estrès mitjançant el disseny estructural, com ara l'ús de transicions de cantonades arrodonides, l'augment del nombre de punts de suport, etc.
El pes comporta limitacions del sistema
La densitat del granit és 2,5 vegades superior a la de l'aliatge d'alumini, cosa que provoca un augment substancial del pes total de la plataforma. Això imposa un requisit més elevat a la capacitat portant de l'estructura de suport, i el rendiment dinàmic pot veure's afectat per problemes d'inèrcia en escenaris que requereixen un moviment d'alta velocitat (com ara la taula de libelles de litografia).
Anisotropia del material
La distribució de partícules minerals del granit natural és direccional, i la duresa i el coeficient d'expansió tèrmica de les diferents posicions són lleugerament diferents (aproximadament ± 5%). Això pot introduir errors no negligibles per a plataformes d'ultraprecisió (com ara el posicionament a nanoescala), que cal millorar mitjançant una selecció estricta de materials i un tractament d'homogeneïtzació (com ara la calcinació a alta temperatura).
Com a component principal dels equips industrials d'alta precisió, la plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió s'utilitza àmpliament en la fabricació de semiconductors, el processament òptic, el mesurament de precisió i altres camps. L'elecció del material base afecta directament l'estabilitat, la precisió i la vida útil de la plataforma. El granit (granit natural), amb les seves propietats físiques úniques, s'ha convertit en un material popular per a aquestes bases de plataformes en els darrers anys.
Data de publicació: 09 d'abril de 2025