La selecció d'un material base juga un paper fonamental en la construcció de mòduls de moviment d'ultraprecisió. Les bases de precisió de granit i les bases de fosa mineral, com a dues opcions principals, posseeixen característiques diferents que difereixen significativament en termes d'estabilitat, retenció de la precisió, durabilitat i cost.
Estabilitat: Densificació natural versus compostos artificials
Després de milions d'anys de transformacions geològiques, el granit forma una estructura altament densa i uniforme a través de la unió natural del quars, el feldespat i altres minerals. En entorns industrials on els equips grans generen fortes vibracions, la complexa estructura cristal·lina del granit atenua eficaçment aquestes pertorbacions, reduint l'amplitud de la vibració transmesa als mòduls de moviment d'ultraprecisió que suren a l'aire en més d'un 80%. Això garanteix un funcionament suau durant tasques de processament o inspecció d'alta precisió, com ara el modelatge precís de xips electrònics en processos de fotolitografia.
Les bases de fosa mineral estan dissenyades a partir de partícules minerals barrejades amb aglutinants especialitzats, donant com a resultat una estructura interna uniforme amb bones propietats d'amortiment de vibracions. Si bé proporcionen un amortiment eficaç de les vibracions generals i creen un entorn de treball estable per a mòduls de moviment d'ultraprecisió flotants, el seu rendiment sota vibracions sostingudes d'alta intensitat és lleugerament inferior al de les bases de granit. Aquesta limitació pot introduir petites inexactituds en aplicacions d'alta precisió.
Retenció de precisió: baixa expansió natural versus contracció controlada
El granit és conegut pel seu coeficient d'expansió tèrmica excepcionalment baix (normalment de 5 a 7 × 10⁻⁶/°C). Fins i tot en entorns amb fluctuacions de temperatura significatives, les bases de precisió de granit presenten canvis dimensionals mínims. Per exemple, en aplicacions astronòmiques, els mòduls de moviment d'ultraprecisió basats en granit que suren a l'aire garanteixen una precisió de posicionament de lents a nivell submicrònic per als telescopis, permetent als astrònoms capturar detalls complexos de cossos celestes distants.
Els materials de fosa mineral es poden formular per optimitzar i controlar les característiques d'expansió tèrmica, aconseguint coeficients comparables o fins i tot inferiors als del granit. Això els fa adequats per a equips de mesura d'alta precisió sensibles a la temperatura. Tanmateix, l'estabilitat a llarg termini de la seva precisió continua subjecta a verificació a causa de factors com l'envelliment de l'aglutinant, que podria conduir a una disminució del rendiment durant períodes d'ús prolongats.
Durabilitat: Alta duresa de la pedra natural en comparació amb els compostos resistents a la fatiga
L'alta duresa del granit (escala de Mohs: 6–7) proporciona una excel·lent resistència al desgast. En els laboratoris de ciència de materials, les bases de granit per a mòduls de moviment d'ultraprecisió flotants d'ús freqüent resisteixen la fricció prolongada dels lliscadors, allargant els cicles de manteniment en més d'un 50% en comparació amb les bases convencionals. Malgrat aquest avantatge, la fragilitat del granit presenta un risc de fractura en cas d'impacte accidental.
Les bases de fosa mineral demostren propietats antifatiga superiors, mantenint la integritat estructural durant els moviments alternatius prolongats d'alta freqüència dels mòduls flotants d'ultra precisió. A més, presenten resistència a la corrosió química lleu, cosa que millora la durabilitat en entorns lleugerament corrosius. Tanmateix, en condicions extremes com la humitat elevada, l'aglutinant de les bases de fosa mineral es pot degradar, cosa que compromet la seva durabilitat general.
Cost de fabricació i dificultat de processament**: Reptes de l'extracció de pedra natural enfront dels processos de fosa artificial
La mineria i el transport del granit impliquen una logística complexa, mentre que el seu processament requereix equips i tècniques avançades. A causa de la seva alta duresa i fragilitat, operacions com el tall, la mòlta i el poliment sovint donen lloc a taxes de ferralla elevades, cosa que augmenta els costos de fabricació.
En canvi, la producció de bases de fosa mineral requereix motlles i processos específics. Tot i que el desenvolupament inicial del motlle comporta costos substancials, la producció en massa posterior esdevé econòmicament avantatjosa un cop establert el motlle.
Data de publicació: 08 d'abril de 2025