En la construcción de plataformas flotantes de aire de presión estática de precisión, la elección de la base es crucial para su rendimiento general. Las bases de precisión de granito y de hierro fundido tienen características propias, con diferencias evidentes en dimensiones clave como estabilidad, precisión, mantenimiento, durabilidad y costo.
En primer lugar, la estabilidad: estructura metálica y densa natural.
Tras millones de años de cambios geológicos, el granito se combina estrechamente con cuarzo, feldespato y otros minerales para formar una estructura muy densa y uniforme. Ante interferencias externas, como las fuertes vibraciones generadas por el funcionamiento de grandes equipos en el taller, la base de granito puede bloquearlas y atenuarlas eficazmente gracias a su compleja estructura cristalina. Esto reduce la amplitud de vibración de la plataforma flotante de aire de presión estática de precisión en más del 80 %, lo que proporciona un pilar fundamental para la estabilidad de la plataforma y garantiza un movimiento suave durante el procesamiento o la detección de alta precisión. Por ejemplo, en el proceso de fotolitografía para la fabricación de chips electrónicos, se garantiza la caracterización precisa de los patrones de los chips.
La base de hierro fundido está hecha de una aleación de hierro y carbono, y el grafito interno se distribuye en láminas o esferas. Si bien posee cierta capacidad de amortiguación de vibraciones, su uniformidad estructural no es buena en comparación con la del granito. Al trabajar con vibraciones de alta intensidad y continuas, la base de hierro fundido tiene dificultades para reducir la interferencia de vibraciones al mismo nivel que la base de granito, lo que puede provocar pequeñas desviaciones en el movimiento de la plataforma flotante de aire a presión estática de precisión, lo que afecta su rendimiento en operaciones de ultraprecisión.
En segundo lugar, la retención de la precisión: las ventajas naturales de la baja expansión y el desafío del cambio térmico del metal
El granito es conocido por su bajo coeficiente de expansión térmica, generalmente de 5-7 × 10⁻⁶/℃. En entornos con fluctuaciones de temperatura, el tamaño de la base de precisión de granito varía muy poco. En el campo de la astronomía, la plataforma hidrostática de flotación de aire de precisión para el ajuste fino de la lente del telescopio se combina con la base de granito. Incluso con una diferencia de temperatura significativa entre el día y la noche, esta plataforma garantiza que la precisión de posicionamiento de la lente se mantenga a nivel submicrónico, lo que ayuda a los astrónomos a captar la sutil dinámica de los cuerpos celestes distantes.
El coeficiente de expansión térmica del hierro fundido es relativamente alto, generalmente de 10-20 × 10⁻⁶/℃. Cuando la temperatura cambia, el tamaño de la base de hierro fundido se modifica considerablemente, lo que facilita la deformación térmica de la plataforma flotante de aire de presión estática de precisión, lo que resulta en una disminución de la precisión de movimiento de la plataforma. En el proceso de rectificado de lentes ópticas sensibles a la temperatura, la deformación de la base de hierro fundido bajo la influencia de la temperatura puede provocar una desviación de la precisión de rectificado de la lente más allá del rango permitido y afectar la calidad de la lente.
En tercer lugar, la durabilidad: alta dureza de la piedra natural y la fatiga del metal.
El granito tiene una alta dureza, alcanzando una dureza de Mohs de 6-7, y presenta una buena resistencia al desgaste. En los laboratorios de ciencia de materiales, la plataforma de flotación neumática de presión estática de precisión, de uso frecuente, tiene una base de granito que resiste eficazmente la pérdida de fricción a largo plazo. En comparación con las bases convencionales, permite prolongar el ciclo de mantenimiento de la plataforma en más de un 50%, reducir los costos de mantenimiento del equipo y garantizar la continuidad de la investigación científica. Sin embargo, el granito es relativamente frágil y existe el riesgo de rotura si se impacta accidentalmente.
La base de hierro fundido posee cierta dureza y no se rompe fácilmente al soportar cierta fuerza de impacto. Sin embargo, durante el movimiento alternativo de alta frecuencia de la plataforma flotante de aire a presión estática de precisión durante largos periodos, el hierro fundido es propenso a sufrir daños por fatiga, lo que provoca cambios en la estructura interna y afecta la precisión y estabilidad del movimiento. Asimismo, el hierro fundido es propenso a la oxidación y la corrosión en ambientes húmedos, lo que reduce su durabilidad. En contraste, la base de granito ofrece una mejor resistencia a la corrosión.
En cuarto lugar, el coste de fabricación y la dificultad de procesamiento: desafíos de la minería y el procesamiento de piedras naturales y el umbral del proceso de fundición de metales
La extracción y el transporte de materias primas de granito son complejos, y su procesamiento requiere equipos y tecnología de vanguardia. Debido a su alta dureza y fragilidad, el corte, el esmerilado, el pulido y otros procesos son propensos a colapsos, grietas y una alta tasa de desperdicio, lo que resulta en altos costos de fabricación.
La base de hierro fundido se fabrica mediante un proceso de fundición avanzado, con una amplia gama de materias primas y un costo relativamente bajo. Mediante el molde, se puede lograr una producción en masa con una alta eficiencia de producción. Sin embargo, para lograr la misma precisión y estabilidad que la base de granito, los requisitos del proceso de fundición y el posprocesamiento son extremadamente estrictos, lo que requiere mecanizado de precisión y tratamiento de envejecimiento, entre otros, lo que aumenta significativamente el costo.
En resumen, la base de precisión de granito tiene ventajas significativas en los escenarios de aplicación de la plataforma de flotación de aire de presión estática de precisión que requieren alta precisión, estabilidad y resistencia al desgaste; La base de hierro fundido tiene ciertas ventajas en costo y tenacidad, y es adecuada para ocasiones donde los requisitos de precisión son relativamente bajos, la búsqueda de la rentabilidad y el entorno de vibración y temperatura son relativamente estables.
Hora de publicación: 09-abr-2025