Bước vào phòng thí nghiệm đo lường được xây dựng trước những năm 1990, bạn sẽ có thể tìm thấy các tấm bề mặt bằng gang và bệ máy ở khắp mọi nơi. Bước vào một công trình được xây dựng trong thập kỷ qua và đá granit đã chiếm phần lớn -, đặc biệt ở bất kỳ nơi nào có độ chính xác dưới{{3} micron micron là mục tiêu. Sự thay đổi này đã không xảy ra vì đá granite đang là xu hướng. Điều này xảy ra do vật lý của phép đo ngày càng khắt khe hơn và gang bắt đầu gặp phải những giới hạn mà các kỹ sư không thể thiết kế được.
Di sản của Gang - và những giới hạn của nó
Gang đã giành được vị trí của mình trong lịch sử máy công cụ vì lý do chính đáng: nó chắc chắn, có thể gia công được và có khối lượng tương đối rẻ. Trong nhiều thập kỷ, đây là lựa chọn mặc định chotấm bề mặt, đế máy vàmáy đo tọa độ(CMM) cấu trúc. Tuy nhiên, gang mang theo những gánh nặng khó bỏ qua hơn khi dung sai được siết chặt trong phạm vi micron và dưới{1}}micron.
Có ba vấn đề nổi bật. Đầu tiên, gang dẫn nhiệt - truyền nhiệt nhanh, có nghĩa là nó cũng hấp thụ nhanh chóng sự dao động của nhiệt độ môi trường. Sàn nhà xưởng có độ nghiêng 2 độ so với ca làm việc có thể làm biến dạng một chiếc giường bằng gang một cách có thể đo lường được trước khi người vận hành kịp nhận ra. Thứ hai, ứng suất dư bên trong. Ngay cả sau khi giảm bớt ứng suất-, vật đúc bằng gang có thể tiếp tục bị rão và biến dạng theo năm tháng, đặc biệt dưới tác dụng tải cơ học lặp đi lặp lại - một vấn đề thực sự đối với thiết bị dự kiến sẽ duy trì hiệu chuẩn trong một thập kỷ trở lên. Thứ ba, gang là sắt từ, loại bỏ nó hoàn toàn khỏi các ứng dụng gần các thiết bị điện tử nhạy cảm, bộ mã hóa từ tính hoặc các công cụ xử lý bán dẫn nơi từ trường tản lạc không thể chịu được.
Tại sao đá Granite lại hoạt động khác biệt
Đá granit không phải là một vật liệu đồng nhất - các đặc tính vật lý thay đổi đáng kể tùy theo mỏ đá và thành phần khoáng sản, đó là lý do tại sao việc tìm nguồn cung ứng và xác minh vật liệu thực sự quan trọng đối với các nhà sản xuất nghiêm túc. Tuy nhiên,-đá granit đen cao cấp được sử dụng trong các ứng dụng chính xác thường mang lại một số lợi thế về cấu trúc mà kim loại khó có thể tái tạo được.
Độ dẫn nhiệt thấp có nghĩa là nó phản ứng chậm với sự thay đổi nhiệt độ môi trường, hoạt động hiệu quả như một bộ đệm nhiệt thay vì miếng bọt biển nhiệt. Kết hợp với hệ số giãn nở nhiệt thấp, điều này mang lại cho cấu trúc đá granit độ ổn định kích thước tốt hơn đáng kể trong suốt ca làm việc, không chỉ trong bảng thông số kỹ thuật trong phòng thí nghiệm. Đá granit cũng có bản chất không-từ tính và không{3}}dẫn điện, giúp loại bỏ toàn bộ loại rủi ro nhiễu gần các cảm biến, bộ mã hóa và thiết bị xử lý wafer{4}}.
Giảm rung là một yếu tố khác hiếm khi được thảo luận bên ngoài giới kỹ thuật. Cấu trúc tinh thể của đá granit hấp thụ rung động cơ học hiệu quả hơn nhiều so với gang, điều này cực kỳ quan trọng đối với các thiết bị như CMM, ba-thiết bị đo tọa độ và hệ thống kiểm tra quang học (AOI), trong đó ngay cả chuyển động của bàn-micron cũng gây ra sai số đo. Và không giống như vật đúc, đá granite không trải qua quá trình giảm ứng suất thêm sau khi gia công - những gì bạn đo được khi giao hàng có xu hướng gần với những gì bạn đo được 5 năm sau đó, giả sử khối đã được ủ và xử lý đúng cách ngay từ đầu.
Điều này quan trọng ở đâu trong thực tế
Các ứng dụng mà đá granit đã trở nên gần đạt tiêu chuẩn kể lại câu chuyện: các công cụ kiểm tra và xử lý chất bán dẫn, máy khoan PCB, CMM, dụng cụ đo đường viền, giai đoạn động cơ tuyến tính, và ngày càng có nhiều thiết bị phủ pin lithium và perovskite. Đây là tất cả các môi trường mà sự trôi dạt hoặc rung động nhiệt không chỉ làm giảm độ chính xác mà còn có thể tạo ra dữ liệu sai một cách âm thầm và không được phát hiện cho đến khi một lô không thành công.
Trong quá trình sản xuất của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy rằng mật độ là một trong những chỉ số bị đánh giá thấp hơn về chất lượng đá granit. Đá granit đen có mật độ-cao hơn - trong trường hợp của chúng tôi có kích thước khoảng 3.100 kg/m³ - có xu hướng tương quan với hiệu suất giảm chấn tốt hơn và độ xốp thấp hơn, cả hai đều ảnh hưởng đến độ ổn định-lâu dài. Cũng cần lưu ý rằng không phải tất cả "đá granit" trên thị trường đều thực sự là đá granit; một số nhà cung cấp thay thế đá cẩm thạch hoặc đá composite có chi phí-thấp hơn trông tương tự nhưng hoạt động hoàn toàn khác dưới tải trọng nhiệt và cơ học. Đối với người mua chỉ định đế hoặc tấm bề mặt bằng đá granit, việc yêu cầu số liệu về mật độ và chứng nhận vật liệu không phải là thẩm định quá mức - đó là xác minh cơ bản.
Một lưu ý thiết thực cho người mua
Nhìn chung, đá granit không vượt trội hơn gang - đối với các khung kết cấu chịu tải- cực lớn, trong đó khả năng chống va đập và khả năng hàn quan trọng hơn độ ổn định nhiệt, gang và thép hàn vẫn có vai trò. Nhưng đối với các nền tảng đo lường, bề mặt tham chiếu và bất kỳ cấu trúc nào mà độ chính xác về kích thước phải được duy trì ổn định qua nhiều năm hoạt động, thì trường hợp đá granit hiện được hỗ trợ bởi đủ dữ liệu thực địa trong các ngành kiểm tra CMM, chất bán dẫn và quang học nên nó ít được ưu tiên hơn và nhiều hơn là mặc định kỹ thuật.
Nếu bạn đang chỉ định các thành phần đá granit cho một hệ thống đo lường mới, những câu hỏi đáng đặt ra cho nhà cung cấp rất đơn giản: Mật độ và nguồn nguyên liệu là bao nhiêu? Có chứng nhận hiệu chuẩn nào có thể truy nguyên được từ viện đo lường quốc gia không? Và tấm bề mặt có bị lão hóa và giảm bớt ứng suất-trước khi mài lần cuối không? Ba câu trả lời đó thường cho bạn biết nhiều hơn bất kỳ tài liệu quảng cáo tiếp thị nào.