Ensinnäkin graniittipohjan edut
Korkea jäykkyys ja pieni lämpömuodonmuutos
Graniitin tiheys on korkea (noin 2,6–2,8 g/cm³), ja Youngin moduuli voi nousta 50–100 GPa:han, mikä ylittää huomattavasti tavallisten metallimateriaalien jäykkyyden. Tämä korkea jäykkyys estää tehokkaasti ulkoisen tärinän ja kuormituksen aiheuttaman muodonmuutoksen ja varmistaa ilmakelaohjaimen tasaisuuden. Samalla graniitin lineaarinen laajenemiskerroin on erittäin alhainen (noin 5 × 10⁻⁶/℃), vain 1/3 alumiiniseoksesta, eikä se juurikaan muodonmuutu lämpötilanvaihteluympäristössä, joten se sopii erityisesti vakiolämpötilassa oleviin laboratorioihin tai teollisuusympäristöihin, joissa on suuri lämpötilaero päivän ja yön välillä.
Erinomainen vaimennuskyky
Graniitin polykiteinen rakenne tekee siitä luonnollisen vaimennuskyvyn, ja tärinänvaimennusaika on 3–5 kertaa nopeampi kuin teräksellä. Tarkkuustyöstössä se voi tehokkaasti vaimentaa korkeataajuisia tärinöitä, kuten moottorin käynnistystä ja pysäytystä, työkalun leikkausta, ja välttää resonanssin vaikutuksen liikkuvan alustan paikannustarkkuuteen (tyypillinen arvo jopa ±0,1 μm).
Pitkäaikainen mittapysyvyys
Satojen miljoonien vuosien geologisten prosessien jälkeen graniitti on muodostunut, mutta sen sisäinen jännitys on vapautunut kokonaan, toisin kuin metallimateriaaleissa hitaan muodonmuutoksen aiheuttaman jäännösjännityksen vuoksi. Kokeelliset tiedot osoittavat, että graniittipohjan koon muutos on alle 1 μm/m 10 vuoden aikana, mikä on huomattavasti parempi kuin valuraudalla tai hitsatuilla teräsrakenteilla.
Korroosionkestävä ja huoltovapaa
Graniitti kestää hyvin happoja ja emäksiä, öljyjä, kosteutta ja muita ympäristötekijöitä, joten ruosteenestoainetta ei tarvitse päällystää yhtä säännöllisesti kuin metallipohjaa. Hiomisen ja kiillotuksen jälkeen pinnan karheus voi olla Ra 0,2 μm tai vähemmän, joten sitä voidaan käyttää suoraan ilmakelaohjaimen tukipinnana kokoonpanovirheiden vähentämiseksi.
Toiseksi, graniittipohjan rajoitukset
Käsittelyvaikeudet ja kustannusongelmat
Graniitin Mohsin kovuus on 6–7, joten tarkkuushionnassa tarvitaan timanttityökaluja. Prosessointitehokkuus on vain 1/5 metallimateriaalien tehokkuudesta. Monimutkaisen rakenteen, kuten lohenpyrstöurien, kierrereikien ja muiden ominaisuuksien, ansiosta prosessointikustannukset ovat korkeat ja prosessointisykli on pitkä (esimerkiksi 2 m × 1 m:n alustan prosessointi kestää yli 200 tuntia), minkä seurauksena kokonaiskustannukset ovat 30–50 % korkeammat kuin alumiiniseoksesta valmistetun alustan.
Haurasmurtuman riski
Vaikka puristuslujuus voi nousta 200–300 MPa:iin, graniitin vetolujuus on vain 1/10 siitä. Hauras murtuma on helppo tapahtua äärimmäisen iskukuormituksen alaisena, ja vaurioita on vaikea korjata. Jännitysten keskittymistä on vältettävä rakennesuunnittelulla, kuten käyttämällä pyöristettyjä kulmasiirtymiä, lisäämällä tukipisteiden määrää jne.
Paino tuo järjestelmään rajoituksia
Graniitin tiheys on 2,5 kertaa alumiiniseoksen tiheys, mikä johtaa alustan kokonaispainon huomattavaan kasvuun. Tämä asettaa suuremmat vaatimukset tukirakenteen kantokyvylle, ja dynaamiseen suorituskykyyn voivat vaikuttaa inertiaongelmat tilanteissa, jotka vaativat nopeaa liikettä (kuten litografialevypöydällä).
Materiaalinen anisotropia
Luonnongraniitin mineraalihiukkasten jakauma on suuntaava, ja eri kohtien kovuus ja lämpölaajenemiskerroin vaihtelevat hieman (noin ±5 %). Tämä voi aiheuttaa merkittäviä virheitä erittäin tarkoilla alustoilla (kuten nanomittakaavan paikannuksessa), joita on parannettava tiukalla materiaalivalinnalla ja homogenisointikäsittelyllä (kuten korkean lämpötilan kalsinoinnilla).
Tarkkuusteollisuuden laitteiden ydinosana tarkkuus-staattista paineilmakelluvaa alustaa käytetään laajalti puolijohdevalmistuksessa, optisessa prosessoinnissa, tarkkuusmittauksissa ja muilla aloilla. Pohjamateriaalin valinta vaikuttaa suoraan alustan vakauteen, tarkkuuteen ja käyttöikään. Graniitista (luonnongraniitti) on ainutlaatuisten fysikaalisten ominaisuuksiensa ansiosta tullut viime vuosina suosittu materiaali tällaisten alustapohjien valmistukseen.
Julkaisun aika: 09.04.2025