En la construcció d'una plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió, l'elecció de la base juga un paper decisiu en el rendiment general de la plataforma. La base de precisió de granit i la base de ferro colat tenen les seves pròpies característiques, i hi ha diferències òbvies en dimensions clau com l'estabilitat, el manteniment de la precisió, la durabilitat i el cost.
Primer, estabilitat: estructura natural densa i metàl·lica
Després de milions d'anys de canvis geològics, el granit està estretament combinat amb quars, feldespat i altres minerals per formar una estructura molt densa i uniforme. Davant d'interferències externes, com ara la forta vibració generada pel funcionament de grans equips al taller de la fàbrica, la base de granit pot bloquejar i atenuar eficaçment confiant en la seva complexa estructura cristal·lina, que pot reduir l'amplitud de la vibració de la plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió en més d'un 80%, proporcionant una pedra angular de funcionament estable per a la plataforma per garantir un moviment suau durant el processament o la detecció d'alta precisió. Per exemple, en el procés de fotolitografia de la fabricació de xips electrònics, es garanteix la caracterització precisa dels patrons de xips.
La base de ferro colat està feta d'un aliatge de ferro-carboni, i el grafit intern es distribueix en làmines o esferes. Tot i que té una certa capacitat d'amortiment de vibracions, la seva uniformitat estructural no és bona en comparació amb el granit. Quan es tracta de vibracions d'alta intensitat i contínues, és difícil que la base de ferro colat redueixi la interferència de vibracions al mateix nivell baix que la base de granit, cosa que pot provocar petites desviacions en el moviment de la plataforma flotant d'aire de pressió estàtica de precisió, cosa que afecta el rendiment de precisió de la plataforma en operacions d'ultraprecisió.
En segon lloc, la retenció de la precisió: els avantatges naturals de la baixa expansió i el repte del canvi tèrmic del metall
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. En el camp de l'astronomia, la plataforma de flotació d'aire hidrostàtica de precisió per a l'afinació fina de la lent del telescopi es combina amb la base de granit, fins i tot si 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 la dinàmica subtil dels cossos celestes distants.
El coeficient d'expansió tèrmica del ferro colat és relativament alt, generalment de 10-20 ×10⁻⁶/℃. Quan canvia la temperatura, la mida de la base de ferro colat canvia evidentment, cosa que facilita la deformació tèrmica de la plataforma flotant d'aire de pressió estàtica de precisió, cosa que provoca una disminució de la precisió del moviment de la plataforma. En el procés de mòlta de lents òptiques sensibles a la temperatura, la deformació de la base de ferro colat sota la influència de la temperatura pot provocar una desviació de la precisió de mòlta de la lent més enllà del rang permès i afectar la qualitat de la lent.
En tercer lloc, durabilitat: alta duresa de la pedra natural i fatiga metàl·lica
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, la plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió que s'utilitza amb freqüència, la seva base de granit pot resistir eficaçment la pèrdua de fricció a llarg termini, en comparació amb la base ordinària, pot allargar el cicle de manteniment de la plataforma en més d'un 50%, reduir els costos de manteniment dels equips i garantir la continuïtat del treball de recerca científica. Tanmateix, el material de granit és relativament fràgil i hi ha risc de ruptura quan s'impacta accidentalment.
La base de ferro colat té una certa resistència i no es trenca fàcilment quan suporta una determinada força d'impacte. Tanmateix, en el procés de moviment alternatiu d'alta freqüència de la plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió durant molt de temps, el ferro colat és propens a danys per fatiga, cosa que provoca canvis en l'estructura interna, cosa que afecta la precisió del moviment i l'estabilitat de la plataforma. Al mateix temps, el ferro colat és propens a l'oxidació i la corrosió en ambients humits, cosa que redueix la seva durabilitat; en canvi, la base de granit té una millor resistència a la corrosió.
En quart lloc, cost de fabricació i dificultat de processament: reptes de mineria i processament de pedra natural i llindar del procés de fosa de metalls
La mineria i el transport de matèries primeres de granit són complexos, i el processament requereix equips i tecnologia molt avançats. A causa de la seva alta duresa, fragilitat, el tall, la mòlta, el poliment i altres processos són propensos a col·lapsar, esquerdes i una alta taxa de ferralla, la qual cosa resulta en uns costos de fabricació elevats.
La base de ferro colat es fabrica amb un procés de fosa madur, una àmplia font de matèries primeres i un cost relativament baix. A través del motlle es pot aconseguir una producció en massa i una alta eficiència de producció. Tanmateix, per aconseguir la mateixa alta precisió i estabilitat que la base de granit, el procés de fosa i els requisits de postprocessament són extremadament estrictes, cosa que requereix mecanitzat de precisió i tractament d'envelliment, etc., i el cost també augmentarà significativament.
En resum, la base de precisió de granit té avantatges significatius en els escenaris d'aplicació de la plataforma flotant d'aire a pressió estàtica de precisió que requereixen alta precisió, estabilitat i resistència al desgast; La base de ferro colat té certs avantatges en cost i resistència, i és adequada per a ocasions en què els requisits de precisió són relativament baixos, la recerca de la rendibilitat i l'entorn de vibració i temperatura són relativament estables.
Data de publicació: 09 d'abril de 2025