Khi các kỹ sư chỉ định đế hoặc tấm nền cho máy đo tọa độ (CMM), hệ thống kiểm tra quang học hoặc giai đoạn xử lý chất bán dẫn, việc lựa chọn vật liệu hiếm khi được cân nhắc lại - đó là một trong những quyết định mang tính hệ quả nhất trong thiết kế. Giảm rung, ổn định nhiệt và tính toàn vẹn về chiều dài- đều liên quan đến chất liệu làm nên nền tảng bên dưới thiết bị. Ba vật liệu thống trị không gian này: đá granit tự nhiên, đá cẩm thạch và gang. Mỗi loại hoạt động rất khác nhau trong các điều kiện mà yêu cầu sản xuất chính xác.
Tại sao mật độ và sự ổn định lại quan trọng hơn mọi người nghĩ
Công việc của một bệ đo tưởng chừng rất đơn giản: giữ phẳng, đứng yên và giữ nguyên như vậy trong nhiều năm. Trong thực tế, điều này đòi hỏi vật liệu có mật độ cao, ứng suất bên trong thấp và phản ứng tối thiểu với sự thay đổi nhiệt độ hoặc rung động xung quanh.
Đá granit đen tự nhiên được đánh giá cao về mặt đo lường vì chính những lý do này. Đá granit đen mật độ-cao thường có kích thước khoảng 3.100 kg/m³, mang lại đặc tính giảm chấn tốt hơn đáng kể so với đá cẩm thạch, vốn mềm hơn, xốp hơn và dễ bị thay đổi cấu trúc vi mô hơn theo thời gian. Mật độ thấp hơn và độ xốp cao hơn của đá cẩm thạch làm cho nó dễ bị hấp thụ độ ẩm hơn, điều này có thể làm biến dạng một cách tinh tế bề mặt được cho là vẫn phẳng trong phạm vi micron.
Đây cũng là lý do tại sao việc thay thế nguyên liệu là một vấn đề thầm lặng nhưng dai dẳng trong ngành. Vì đá cẩm thạch rẻ hơn và bề ngoài giống đá granit đen nên một số nhà cung cấp sử dụng nó làm vật thay thế-cho đá granite có độ chính xác thực sự trong các thành phần mà khoảng cách về hiệu suất vật lý thực sự quan trọng. Đối với các bề mặt-có mục đích chung, điều này có thể không được chú ý, nhưng đối với thiết bị hoạt động ở mức dung sai micron-- CMM, giao thoa kế laser, công cụ kiểm tra bán dẫn -, sự khác biệt về độ ổn định không mang tính thẩm mỹ. Nó thể hiện trực tiếp ở độ lặp lại của phép đo.
Gang: Mạnh mẽ, nhưng không tránh khỏi sự trôi dạt
Gang có lịch sử lâu dài được sử dụng làm vật liệu cơ bản, đặc biệt trongmáy công cụ thế hệ-cũ hơn, nhờ sức mạnh và khả năng gia công của nó. Nhưng gang là một kim loại, và giống như tất cả các kim loại, nó giãn nở và co lại khi gặp nhiệt độ nhiều hơn so với đá. Trong môi trường mà việc kiểm soát nhiệt không được quản lý chặt chẽ, hệ số giãn nở nhiệt này trở thành nguyên nhân thực sự gây ra sai số đo. Gang cũng có tính dẫn điện và từ tính, điều này có thể không mong muốn khi đặt gần các thiết bị quang học hoặc điện tử nhạy cảm -, một điều hiếm khi xảy ra với đá granit.
Điều gì làm cho đá granite trở thành sự lựa chọn mặc định trong đo lường hiện đại
Ưu điểm của đá granite kết hợp trong suốt vòng đời của một nhạc cụ:
Độ ổn định kích thước: Đá granite có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp so với kim loại nên chống cong vênh khi nhiệt độ môi trường thay đổi trong suốt ngày sản xuất.
Giảm rung: Cấu trúc tinh thể của đá granit hấp thụ rung động tần số cao-hiệu quả hơn so với kim loại đúc, điều này cực kỳ quan trọng đối với thiết bị đo kích thước nanomet- và micron-.
Không-có từ tính, không-dẫn điện: Điều này làm cho nó tương thích với nhiều loại thiết bị đo nhạy cảm hơn, từ giao thoa kế laser đến máy đo mức điện tử.
Duy trì độ phẳng lâu dài-: Không giống như kim loại, đá granit không phát triển các kiểu giảm căng thẳng bên trong có thể làm biến dạng dần dần bề mặt kim loại được gia công qua nhiều năm sử dụng.
Những đặc tính này giải thích tại sao đá granit đã trở thành vật liệu cơ bản tiêu chuẩn trên các thiết bị bán dẫn, máy khoan PCB, CMM, hệ thống kiểm tra quang học (AOI), thiết bị CT và tia X{0}} công nghiệp, bệ động cơ tuyến tính và thiết bị đo tọa độ.
Lưu ý về tìm nguồn cung ứng
Không phải tất cả đá granit đều như nhau và không phải tất cả "đá granit" được bán trên thị trường linh kiện chính xác đều thực sự là đá granit. Người mua chỉ định đế đá granit, tấm bề mặt hoặc thước đo nên hỏi trực tiếp nhà cung cấp về số liệu mật độ vật liệu và xác minh độc lập, thay vì chỉ dựa vào kiểm tra trực quan. Đá granite đen có mật độ-cao chính hãng, được khai thác và xử lý đúng cách, vẫn là một trong số ít vật liệu có thể mang lại cả độ ổn định cơ học lẫn độ tin cậy-lâu dài mà các ứng dụng-cực kỳ chính xác yêu cầu.