Epoksigraniitti, joka tunnetaan myös synteettisenä graniittina, on epoksin ja graniitin seos, jota käytetään yleisesti vaihtoehtoisena materiaalina työstökoneiden jalustoissa. Epoksigraniittia käytetään valuraudan ja teräksen sijasta paremman tärinänvaimennuksen, pidemmän työkalun käyttöiän ja alhaisempien kokoonpanokustannusten saavuttamiseksi.
Konetyökalun jalusta
Työstökoneet ja muut tarkkuuskoneet tarvitsevat perusmateriaalin suurta jäykkyyttä, pitkäaikaista vakautta ja erinomaisia vaimennusominaisuuksia staattisen ja dynaamisen suorituskykynsä varmistamiseksi. Näissä rakenteissa yleisimmin käytettyjä materiaaleja ovat valurauta, hitsatut teräsrakenteet ja luonnongraniitti. Pitkäaikaisen vakauden puutteen ja erittäin heikkojen vaimennusominaisuuksien vuoksi teräsrakenteita käytetään harvoin kohteissa, joissa vaaditaan suurta tarkkuutta. Hyvälaatuinen, jännitystenpoistokäsitelty ja hehkutettu valurauta antaa rakenteelle mittapysyvyyden ja se voidaan valaa monimutkaisiin muotoihin, mutta se vaatii kalliin työstöprosessin tarkkuuspintojen muodostamiseksi valamisen jälkeen.
Hyvälaatuista luonnongraniittia on yhä vaikeampi löytää, mutta sillä on parempi vaimennuskyky kuin valuraudalla. Kuten valuraudankin kohdalla, luonnongraniitin työstö on työvoimavaltaista ja kallista.
Tarkkuusgraniittivalut valmistetaan sekoittamalla graniittikiviainesta (joka murskataan, pestään ja kuivataan) epoksihartsijärjestelmään huoneenlämmössä (eli kylmäkovetusprosessissa). Koostumuksessa voidaan käyttää myös kvartsikiviainesta. Muovausprosessin aikainen tärypuristus tiivistää kiviaineksen.
Kierteitetyt insertit, teräslevyt ja jäähdytysnesteputket voidaan valaa sisään valuprosessin aikana. Vielä suuremman monipuolisuuden saavuttamiseksi lineaarikiskot, hiotut liukukiskot ja moottorin kiinnikkeet voidaan kopioida tai upottaa sisään, mikä poistaa jälkikäsittelyn tarpeen. Valun pinnanlaatu on yhtä hyvä kuin muotin pinta.
Edut ja haitat
Etuihin kuuluvat:
■ Tärinänvaimennus.
■ Joustavuus: polymeeripohjaan voidaan integroida räätälöityjä lineaariratoja, hydraulinestesäiliöitä, kierteitettyjä inserttejä, leikkuunestettä ja putkistoja.
■ Lisäosien yms. sisällyttäminen vähentää huomattavasti valmiin valun työstöä.
■ Kokoonpanoaikaa lyhennetään yhdistämällä useita komponentteja yhteen valukappaleeseen.
■ Ei vaadi tasaista seinämän paksuutta, mikä mahdollistaa pohjan suuremman suunnittelujoustavuuden.
■ Kemiallinen kestävyys yleisimpiä liuottimia, happoja, emäksiä ja leikkuunesteitä vastaan.
■ Ei vaadi maalausta.
■ Komposiitin tiheys on suunnilleen sama kuin alumiinin (mutta kappaleet ovat paksumpia vastaavan lujuuden saavuttamiseksi).
■ Komposiittipolymeeribetonin valuprosessi kuluttaa paljon vähemmän energiaa kuin metallivalut. Polymeerivalettujen hartsien valmistukseen kuluu hyvin vähän energiaa, ja valuprosessi tehdään huoneenlämmössä.
Epoksigraniittimateriaalilla on jopa kymmenen kertaa parempi sisäinen vaimennuskerroin kuin valuraudalla, jopa kolme kertaa parempi kuin luonnongraniitilla ja jopa kolmekymmentä kertaa parempi kuin teräksestä valmistetulla rakenteella. Jäähdytysnesteet eivät vaikuta siihen, sillä on erinomainen pitkän aikavälin stabiilius, parannettu lämmönkestävyys, korkea vääntö- ja dynaaminen jäykkyys, erinomainen melunvaimennus ja merkityksettömät sisäiset jännitykset.
Haittoja ovat heikko lujuus ohuissa osissa (alle 25 mm), heikko vetolujuus ja heikko iskunkestävyys.
Johdatus mineraalivalukehyksiin
Mineraalivalu on yksi tehokkaimmista ja nykyaikaisimmista rakennusmateriaaleista. Tarkkuuskoneiden valmistajat olivat mineraalivalujen käytön edelläkävijöitä. Nykyään sen käyttö CNC-jyrsinkoneissa, porakoneissa, hiomakoneissa ja sähköpuristuskoneissa on kasvussa, eivätkä edut rajoitu vain suurnopeuksisiin koneisiin.
Mineraalivalu, jota kutsutaan myös epoksigraniittimateriaaliksi, koostuu mineraalitäyteaineista, kuten sorasta, kvartsihiekasta, jäätikköjauhosta ja sideaineista. Materiaali sekoitetaan tarkkojen ohjeiden mukaisesti ja kaadetaan kylmänä muotteihin. Vankka perusta on menestyksen perusta!
Huippuluokan työstökoneiden on toimittava yhä nopeammin ja tarkemmin kuin koskaan ennen. Suuret liikenopeudet ja raskas työstö aiheuttavat kuitenkin koneen rungon ei-toivottuja tärinöitä. Näillä tärinöillä on negatiivisia vaikutuksia osan pintaan ja ne lyhentävät työkalun käyttöikää. Mineraalivaletut rungot vähentävät tärinöitä nopeasti – noin kuusi kertaa nopeammin kuin valurautaiset rungot ja kymmenen kertaa nopeammin kuin teräsrungot.
Mineraalivalualustoilla varustetut työstökoneet, kuten jyrsinkoneet ja hiomakoneet, ovat huomattavasti tarkempia ja saavuttavat paremman pinnanlaadun. Lisäksi työkalujen kuluminen vähenee merkittävästi ja käyttöikä pitenee.
Komposiittimineraalivalukehyksellä (epoksigraniitti) on useita etuja:
- Muotoilu ja lujuus: Mineraalivaluprosessi tarjoaa poikkeuksellisen paljon vapautta komponenttien muodon suhteen. Materiaalin ja prosessin erityisominaisuudet johtavat suhteellisen korkeaan lujuuteen ja huomattavasti pienempään painoon.
- Infrastruktuurin integrointi: Mineraalivaluprosessi mahdollistaa rakenteen ja lisäkomponenttien, kuten johdekiskojen, kierteitettyjen sisäkkeiden ja liitosten, yksinkertaisen integroinnin varsinaisen valuprosessin aikana.
- Monimutkaisten konerakenteiden valmistus: Se, mikä olisi ollut mahdotonta perinteisillä menetelmillä, tulee mahdolliseksi mineraalivalulla: Useita komponentteja voidaan koota monimutkaisiksi rakenteiksi liimaliitosten avulla.
- Taloudellinen mittatarkkuus: Monissa tapauksissa mineraalivalukomponentit valetaan lopullisiin mittoihinsa, koska kovettumisen aikana ei käytännössä tapahdu kutistumista. Tämän ansiosta kalliilta viimeistelyprosesseilta voidaan välttyä.
- Tarkkuus: Erittäin tarkat referenssi- tai tukipinnat saavutetaan jatkohiomalla, muovaamalla tai jyrsimällä. Tämän ansiosta monet konekonseptit voidaan toteuttaa tyylikkäästi ja tehokkaasti.
- Hyvä lämmönkestävyys: Mineraalivalu reagoi lämpötilan muutoksiin hyvin hitaasti, koska lämmönjohtavuus on huomattavasti alhaisempi kuin metallisilla materiaaleilla. Tästä syystä lyhytaikaiset lämpötilan muutokset vaikuttavat huomattavasti vähemmän työstökoneen mittatarkkuuteen. Konealustan parempi lämmönkestävyys tarkoittaa, että koneen kokonaisgeometria säilyy paremmin ja siten geometriset virheet minimoituvat.
- Ei korroosiota: Mineraalivaletut komponentit kestävät öljyjä, jäähdytysnesteitä ja muita aggressiivisia nesteitä.
- Tehokas tärinänvaimennus pidempään työkalujen käyttöikään: mineraalivalumme saavuttaa jopa 10 kertaa paremman tärinänvaimennuksen kuin teräs tai valurauta. Näiden ominaisuuksien ansiosta koneen rakenteelle saadaan erittäin korkea dynaaminen vakaus. Tästä on koneenrakentajille ja käyttäjille selkeitä etuja: koneistettujen tai hiottujen komponenttien parempi pinnanlaatu ja pidempi työkalujen käyttöikä, mikä johtaa alhaisempiin työkalukustannuksiin.
- Ympäristö: Valmistuksen aikainen ympäristövaikutus on pienempi.
Mineraalivalettu runko vs. valurautarunko
Katso alta uuden mineraalivalumme edut aiemmin käytettyyn valurautarunkoon verrattuna:
| Mineraalivalu (epoksigraniitti) | Valurauta | |
| Vaimennus | Korkea | Matala |
| Lämmön suorituskyky | Alhainen lämmönjohtavuus ja korkea ominaislämpö kapasiteetti | Korkea lämmönjohtavuus ja alhainen ominaislämpökapasiteetti |
| Upotetut osat | Rajatonta suunnittelua ja Yhdestä kappaleesta valmistettu muotti ja saumaton yhteys | Koneistus tarpeen |
| Korroosionkestävyys | Erittäin korkea | Matala |
| Ympäristö Ystävällisyys | Alhainen energiankulutus | Korkea energiankulutus |
Johtopäätös
Mineraalivalu sopii erinomaisesti CNC-koneiden runkorakenteisiin. Se tarjoaa selkeitä teknologisia, taloudellisia ja ympäristöllisiä etuja. Mineraalivalutekniikka tarjoaa erinomaisen tärinänvaimennuksen, korkean kemikaalien kestävyyden ja merkittäviä lämpöetuja (lämpölaajeneminen on samanlainen kuin teräksellä). Liitoselementit, kaapelit, anturit ja mittausjärjestelmät voidaan kaikki valaa kokoonpanoon.
Mitkä ovat mineraalivalun graniittipedin työstökeskuksen edut?
Mineraalivalut (keinotekoinen graniitti eli hartsibetoni) ovat olleet laajalti hyväksyttyjä työstökoneteollisuudessa rakennemateriaalina yli 30 vuoden ajan.
Tilastojen mukaan Euroopassa joka kymmenes työstökone käyttää mineraalivaluja alustana. Väärän kokemuksen, puutteellisen tai virheellisen tiedon käyttö voi kuitenkin johtaa epäilyksiin ja ennakkoluuloihin mineraalivaluja kohtaan. Siksi uusia laitteita valmistettaessa on analysoitava mineraalivalujen edut ja haitat ja verrattava niitä muihin materiaaleihin.
Rakennuskoneiden runko jaetaan yleensä valurautaan, mineraalivaluihin (polymeeri- ja/tai reaktiivinen hartsibetoni), teräs-/hitsattuihin rakenteisiin (laastari/ei-laastari) ja luonnonkiveen (kuten graniitti). Jokaisella materiaalilla on omat ominaisuutensa, eikä täydellistä rakennemateriaalia ole. Ihanteellinen rakennemateriaali voidaan valita vain tutkimalla materiaalin etuja ja haittoja tiettyjen rakennevaatimusten mukaisesti.
Rakennemateriaalien kaksi tärkeää tehtävää – komponenttien geometrian, sijainnin ja energian absorption takaaminen – esittävät vastaavasti suorituskykyvaatimukset (staattinen, dynaaminen ja terminen suorituskyky), toiminnalliset/rakenteelliset vaatimukset (tarkkuus, paino, seinämän paksuus, ohjainten helppous) materiaalien asennukselle, materiaalin kiertojärjestelmälle, logistiikalle sekä kustannusvaatimukset (hinta, määrä, saatavuus, järjestelmän ominaisuudet).
I. Rakennemateriaalien suorituskykyvaatimukset
1. Staattiset ominaisuudet
Alustan staattisten ominaisuuksien mittauskriteerinä on yleensä materiaalin jäykkyys – minimaalinen muodonmuutos kuormituksen alaisena – eikä niinkään korkea lujuus. Staattisen elastisen muodonmuutoksen osalta mineraalivaluja voidaan pitää isotrooppisina homogeenisina materiaaleina, jotka noudattavat Hooken lakia.
Mineraalivalukappaleiden tiheys ja kimmokerroin ovat vastaavasti 1/3 valuraudan vastaavista. Koska mineraalivaluilla ja valuraudoilla on sama ominaisjäykkyys, samalla painolla rautavalukappaleiden ja mineraalivalukappaleiden jäykkyys on sama muodon vaikutusta huomioon ottamatta. Monissa tapauksissa mineraalivalukappaleiden seinämän paksuus on yleensä kolminkertainen rautavalukappaleisiin verrattuna, eikä tämä rakenne aiheuta ongelmia tuotteen tai valukappaleen mekaanisten ominaisuuksien kannalta. Mineraalivalukappaleet soveltuvat työskentelyyn staattisissa painetta kantavissa ympäristöissä (esim. alustat, tuet, pylväät), eivätkä ne sovellu ohutseinäisiksi ja/tai pieniksi kehikoiksi (esim. pöydät, lavat, työkalunvaihtajat, vaunut, karan tuet). Rakenneosien painoa rajoittavat yleensä mineraalivalukappaleiden valmistajien laitteet, ja yli 15 tonnin mineraalivalukappaleet ovat yleensä harvinaisia.
2. Dynaamiset ominaisuudet
Mitä suurempi akselin pyörimisnopeus ja/tai kiihtyvyys on, sitä tärkeämpää koneen dynaaminen suorituskyky on. Nopea asemointi, nopea työkalun vaihto ja suuri syöttönopeus vahvistavat jatkuvasti koneen rakenneosien mekaanista resonanssia ja dynaamista herätettä. Komponentin mittasuunnittelun lisäksi materiaalin vaimennusominaisuudet vaikuttavat merkittävästi komponentin taipumaan, massajakautumaan ja dynaamiseen jäykkyyteen.
Mineraalivalujen käyttö tarjoaa hyvän ratkaisun näihin ongelmiin. Koska ne vaimentavat värähtelyjä 10 kertaa paremmin kuin perinteinen valurauta, ne voivat pienentää huomattavasti amplitudia ja ominaistaajuutta.
Koneistusoperaatioissa, kuten koneistuksessa, se voi tuoda suurempaa tarkkuutta, parempaa pinnanlaatua ja pidempää työkalun käyttöikää. Samalla mineraalivalut suoriutuivat hyvin myös meluvaikutuksen osalta vertaillessaan ja todentaessaan eri materiaaleista valmistettuja jalustoja, vaihteistovaluja ja lisävarusteita suurissa moottoreissa ja sentrifugeissa. Iskuäänianalyysin mukaan mineraalivalu voi saavuttaa paikallisen 20 %:n äänenpainetason laskun.
3. Lämpöominaisuudet
Asiantuntijoiden arvion mukaan noin 80 % työstökoneiden poikkeamista johtuu lämpövaikutuksista. Prosessin keskeytykset, kuten sisäiset tai ulkoiset lämmönlähteet, esilämmitys, työkappaleiden vaihto jne., ovat kaikki lämpömuodonmuutoksen syitä. Parhaan materiaalin valitsemiseksi on tarpeen selvittää materiaalivaatimukset. Korkea ominaislämpö ja alhainen lämmönjohtavuus mahdollistavat mineraalivalukappaleille hyvän lämpöinertian ohimeneviä lämpötilavaikutuksia (kuten työkappaleiden vaihtoa) ja ympäristön lämpötilan vaihteluita vastaan. Jos nopea esilämmitys on tarpeen, kuten metallialustan tapauksessa, tai alustan lämpötilan säätäminen on kielletty, mineraalivalukappaleeseen voidaan valaa suoraan lämmitys- tai jäähdytyslaitteita lämpötilan säätämiseksi. Tällaisen lämpötilakompensointilaitteen käyttö voi vähentää lämpötilan vaikutuksesta johtuvaa muodonmuutosta, mikä auttaa parantamaan tarkkuutta kohtuullisin kustannuksin.
II. Toiminnalliset ja rakenteelliset vaatimukset
Eheys on erottava ominaisuus, joka erottaa mineraalivalut muista materiaaleista. Mineraalivalujen enimmäisvalulämpötila on 45 °C, ja yhdessä erittäin tarkkojen muottien ja työkalujen kanssa osat ja mineraalivalut voidaan valaa yhdessä.
Kehittyneitä uudelleenvalutekniikoita voidaan käyttää myös mineraalivaluaihioissa, mikä johtaa tarkkoihin kiinnitys- ja kiskopintoihin, jotka eivät vaadi koneistusta. Kuten muidenkin perusmateriaalien, mineraalivalujen on noudatettava erityisiä rakennesuunnittelusääntöjä. Seinämän paksuus, kuormaa kantavat lisäosat, ripapalkit sekä lastaus- ja purkumenetelmät eroavat kaikki jossain määrin muista materiaaleista, ja ne on otettava huomioon etukäteen suunnittelussa.
III. Kustannusvaatimukset
Vaikka teknisestä näkökulmasta on tärkeää tarkastella asiaa, kustannustehokkuus on yhä tärkeämpää. Mineraalivalujen käyttö antaa insinööreille mahdollisuuden säästää merkittäviä tuotanto- ja käyttökustannuksia. Koneistuskustannusten säästöjen lisäksi valu, loppukokoonpano ja kasvavat logistiikkakustannukset (varastointi ja kuljetus) pienenevät vastaavasti. Ottaen huomioon mineraalivalujen korkeatasoisen toiminnallisuuden, niitä tulisi tarkastella kokonaisuutena. Itse asiassa on järkevämpää tehdä hintavertailu, kun alusta on asennettu tai esiasennettu. Suhteellisen korkeat alkukustannukset ovat mineraalivalumuottien ja työkalujen kustannukset, mutta nämä kustannukset voivat laimentua pitkäaikaisessa käytössä (500–1000 kappaletta/teräsmuotti), ja vuosittainen kulutus on noin 10–15 kappaletta.
IV. Käyttöalue
Rakennemateriaalina mineraalivalut korvaavat jatkuvasti perinteisiä rakennemateriaaleja, ja niiden nopean kehityksen avain on mineraalivaluissa, muoteissa ja vakaissa sidosrakenteissa. Tällä hetkellä mineraalivaluja on käytetty laajalti monilla työstökonealoilla, kuten hiomakoneissa ja suurnopeuskoneistuksessa. Hiomakonevalmistajat ovat olleet työstökonesektorin pioneereja mineraalivalujen käytössä konepeteissä. Esimerkiksi maailmankuulut yritykset, kuten ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude jne., ovat aina hyötyneet mineraalivalujen vaimennuksesta, lämpöinertiasta ja eheydestä saavuttaakseen suuren tarkkuuden ja erinomaisen pinnanlaadun hiontaprosessissa.
Jatkuvasti kasvavien dynaamisten kuormien myötä mineraalivalut ovat yhä suositumpia myös maailman johtavien työkaluhiomakoneiden valmistajien keskuudessa. Mineraalivalualustalla on erinomainen jäykkyys, ja se voi hyvin eliminoida lineaarimoottorin kiihtyvyyden aiheuttaman voiman. Samalla hyvän tärinänvaimennuskyvyn ja lineaarimoottorin orgaaninen yhdistelmä voi parantaa huomattavasti työkappaleen pinnanlaatua ja hiomalaikan käyttöikää.
Mitä tulee yksittäiseen osaan. 10 000 mm:n pituus on meille helppo.
Mikä on seinämän vähimmäispaksuus?
Koneen alustan vähimmäisprofiilin paksuuden tulisi yleensä olla vähintään 60 mm. Ohuempia profiileja (esim. 10 mm paksuja) voidaan valaa hienojakoisilla kiviaineksilla ja -sekoituksilla.
Kutistumisnopeus valamisen jälkeen on noin 0,1–0,3 mm / 1000 mm. Kun tarvitaan tarkempia mineraalivalun mekaanisia osia, toleranssit voidaan saavuttaa toissijaisella CNC-hionnalla, käsin hiomalla tai muilla työstöprosesseilla.
Mineraalivalumateriaalimme on luonnonkiviä, Jinanin mustaa graniittia. Useimmat yritykset valitsevat rakentamiseen tavallista luonnonkiviä tai tavallista graniittia.
· Raaka-aineet: kiviaineksena ainutlaatuinen Jinanin musta graniitti (tunnetaan myös nimellä JinanQing-graniitti), joka on maailmankuulu korkeasta lujuudestaan, jäykkyydestään ja kulutuskestävyydestään;
· Kaava: ainutlaatuisilla vahvistetuilla epoksihartseilla ja lisäaineilla, eri komponenteilla ja erilaisilla formulaatioilla optimaalisen kokonaisvaltaisen suorituskyvyn varmistamiseksi;
· Mekaaniset ominaisuudet: tärinänvaimennus on noin 10 kertaa valurautaan verrattuna, hyvät staattiset ja dynaamiset ominaisuudet;
· Fysikaaliset ominaisuudet: tiheys on noin 1/3 valuraudan tiheydestä, paremmat lämmöneristysominaisuudet kuin metalleilla, ei hygroskooppinen, hyvä lämmönkestävyys;
· Kemialliset ominaisuudet: parempi korroosionkestävyys kuin metalleilla, ympäristöystävällinen;
· Mittatarkkuus: lineaarinen kutistuminen valun jälkeen on noin 0,1–0,3 ㎜/m, erittäin korkea muoto- ja vastatarkkuus kaikissa tasoissa;
· Rakenteellinen eheys: erittäin monimutkaisia rakenteita voidaan valaa, kun taas luonnongraniitin käyttö vaatii yleensä kokoamista, liittämistä ja liimausta;
· Hidas terminen reaktio: reagoi lyhytaikaisiin lämpötilan muutoksiin paljon hitaammin ja paljon vähemmän;
· Upotetut insertit: kiinnikkeet, putket, kaapelit ja kammiot voidaan upottaa rakenteeseen, insertit materiaaleihin, kuten metalliin, kiveen, keramiikkaan ja muoviin jne.