گرانیت اپوکسی، که به عنوان گرانیت مصنوعی نیز شناخته میشود، ترکیبی از اپوکسی و گرانیت است که معمولاً به عنوان مادهای جایگزین برای پایههای ابزار ماشینی استفاده میشود. گرانیت اپوکسی به جای چدن و فولاد برای میرایی بهتر ارتعاش، عمر طولانیتر ابزار و هزینه مونتاژ کمتر استفاده میشود.
پایه ماشین ابزار
ماشینآلات و سایر ماشینهای با دقت بالا برای عملکرد استاتیکی و دینامیکی خود به سختی بالا، پایداری طولانیمدت و ویژگیهای میرایی عالی مواد پایه متکی هستند. پرکاربردترین مواد برای این سازهها چدن، سازههای فولادی جوش داده شده و گرانیت طبیعی هستند. به دلیل عدم پایداری طولانیمدت و خواص میرایی بسیار ضعیف، سازههای ساخته شده از فولاد به ندرت در جایی که دقت بالا مورد نیاز است، استفاده میشوند. چدن با کیفیت خوب که تنشزدایی و آنیل شده باشد، به سازه پایداری ابعادی میدهد و میتواند به اشکال پیچیده ریختهگری شود، اما برای تشکیل سطوح دقیق پس از ریختهگری به یک فرآیند ماشینکاری گرانقیمت نیاز دارد.
پیدا کردن گرانیت طبیعی با کیفیت خوب روز به روز دشوارتر میشود، اما ظرفیت میرایی بالاتری نسبت به چدن دارد. باز هم، همانند چدن، ماشینکاری گرانیت طبیعی پرزحمت و گران است.
ریختهگریهای دقیق گرانیتی با مخلوط کردن سنگدانههای گرانیتی (که خرد، شسته و خشک میشوند) با یک سیستم رزین اپوکسی در دمای محیط (یعنی فرآیند پخت سرد) تولید میشوند. پرکننده سنگدانه کوارتز نیز میتواند در ترکیب استفاده شود. تراکم ارتعاشی در طول فرآیند قالبگیری، سنگدانهها را محکم به هم میچسباند.
قطعات رزوهدار، صفحات فولادی و لولههای خنککننده را میتوان در طول فرآیند ریختهگری، ریختهگری کرد. برای دستیابی به درجه بالاتری از تطبیقپذیری، ریلهای خطی، راههای لغزنده زمینی و پایههای موتور را میتوان دوباره ساخت یا دوغابریزی کرد، بنابراین نیاز به هرگونه ماشینکاری پس از ریختهگری از بین میرود. پرداخت سطح ریختهگری به خوبی سطح قالب است.
مزایا و معایب
مزایا شامل موارد زیر است:
■ میرایی ارتعاش.
■ انعطافپذیری: راههای خطی سفارشی، مخازن سیال هیدرولیک، اینسرتهای رزوهدار، سیال برش و لولههای مجرا، همگی میتوانند در پایه پلیمری ادغام شوند.
■ استفاده از اینسرتها و غیره، امکان ماشینکاری قطعه ریختهگری شده نهایی را تا حد زیادی کاهش میدهد.
■ زمان مونتاژ با ترکیب چندین جزء در یک قطعه ریختهگری کاهش مییابد.
■ به ضخامت یکنواخت دیواره نیاز ندارد و امکان انعطافپذیری بیشتر در طراحی پایه شما را فراهم میکند.
■ مقاومت شیمیایی در برابر اکثر حلالها، اسیدها، قلیاها و مایعات برش رایج.
■ نیازی به رنگآمیزی ندارد.
■ کامپوزیت چگالی تقریباً برابر با آلومینیوم دارد (اما قطعات آن برای دستیابی به استحکام معادل، ضخیمتر هستند).
■ فرآیند ریختهگری بتن پلیمری کامپوزیتی انرژی بسیار کمتری نسبت به ریختهگری فلزی مصرف میکند. رزینهای ریختهگری پلیمری انرژی بسیار کمی برای تولید مصرف میکنند و فرآیند ریختهگری در دمای اتاق انجام میشود.
ماده گرانیت اپوکسی دارای ضریب میرایی داخلی تا ده برابر بهتر از چدن، تا سه برابر بهتر از گرانیت طبیعی و تا سی برابر بهتر از سازه ساخته شده از فولاد است. این ماده تحت تأثیر خنککنندهها قرار نمیگیرد، پایداری طولانیمدت عالی، پایداری حرارتی بهبود یافته، سختی پیچشی و دینامیکی بالا، جذب نویز عالی و تنشهای داخلی ناچیزی دارد.
معایب آن شامل استحکام کم در مقاطع نازک (کمتر از 1 اینچ (25 میلیمتر))، استحکام کششی کم و مقاومت کم در برابر ضربه است.
مقدمهای بر قابهای ریختهگری معدنی
ریختهگری معدنی یکی از کارآمدترین و مدرنترین مصالح ساختمانی است. تولیدکنندگان ماشینهای دقیق از پیشگامان استفاده از ریختهگری معدنی بودهاند. امروزه استفاده از آن در رابطه با ماشینهای فرز CNC، پرس مته، سنگریزهها و ماشینهای تخلیه الکتریکی رو به افزایش است و مزایای آن محدود به ماشینهای پرسرعت نیست.
ریختهگری معدنی، که به عنوان ماده گرانیت اپوکسی نیز شناخته میشود، از پرکنندههای معدنی مانند شن، ماسه کوارتز، پودر یخ و چسبها تشکیل شده است. این ماده طبق مشخصات دقیق مخلوط شده و به صورت سرد در قالبها ریخته میشود. یک پایه محکم اساس موفقیت است!
ابزارهای ماشینی پیشرفته باید سریعتر و سریعتر کار کنند و دقت بیشتری نسبت به همیشه ارائه دهند. با این حال، سرعتهای بالای حرکت و ماشینکاری سنگین، ارتعاشات ناخواستهای را در قاب دستگاه ایجاد میکند. این ارتعاشات اثرات منفی بر سطح قطعه خواهند داشت و عمر ابزار را کوتاه میکنند. قابهای ریختهگری معدنی به سرعت ارتعاشات را کاهش میدهند - حدود ۶ برابر سریعتر از قابهای چدنی و ۱۰ برابر سریعتر از قابهای فولادی.
ماشین ابزارهایی که از بستر ریختهگری معدنی استفاده میکنند، مانند ماشینهای فرز و سنگزنی، به طور قابل توجهی دقیقتر هستند و کیفیت سطح بهتری دارند. علاوه بر این، سایش ابزار به طور قابل توجهی کاهش یافته و عمر مفید آن افزایش مییابد.
قاب ریختهگری کامپوزیت معدنی (اپوکسی گرانیت) مزایای متعددی را به همراه دارد:
- شکلدهی و استحکام: فرآیند ریختهگری معدنی درجه آزادی فوقالعادهای را در رابطه با شکل اجزا فراهم میکند. ویژگیهای خاص ماده و فرآیند منجر به استحکام نسبتاً بالا و وزن بسیار کمتر میشود.
- ادغام زیرساخت: فرآیند ریختهگری معدنی، ادغام ساده سازه و اجزای اضافی مانند مسیرهای هدایت، درجهای رزوهدار و اتصالات برای خدمات را در طول فرآیند ریختهگری واقعی امکانپذیر میسازد.
- ساخت سازههای پیچیده ماشینی: آنچه با فرآیندهای مرسوم غیرقابل تصور بود، با ریختهگری معدنی امکانپذیر میشود: چندین قطعه را میتوان به وسیله اتصالات پیوندی مونتاژ کرد تا سازههای پیچیدهای تشکیل دهند.
- دقت ابعادی اقتصادی: در بسیاری از موارد، اجزای ریختهگری شده معدنی به ابعاد نهایی ریخته میشوند زیرا عملاً هیچ انقباضی در طول سخت شدن رخ نمیدهد. با این کار، میتوان فرآیندهای پرداخت گرانقیمت بعدی را حذف کرد.
- دقت: سطوح مرجع یا تکیهگاه بسیار دقیقی با عملیات سنگزنی، شکلدهی یا فرزکاری بیشتر به دست میآیند. در نتیجه، بسیاری از مفاهیم ماشینکاری را میتوان به زیبایی و کارآمدی پیادهسازی کرد.
- پایداری حرارتی خوب: ریختهگری معدنی به تغییرات دما بسیار کند واکنش نشان میدهد زیرا رسانایی حرارتی آن به طور قابل توجهی کمتر از مواد فلزی است. به همین دلیل تغییرات دمای کوتاه مدت تأثیر قابل توجهی کمتری بر دقت ابعادی ابزار ماشین دارند. پایداری حرارتی بهتر بستر ماشین به این معنی است که هندسه کلی ماشین بهتر حفظ میشود و در نتیجه، خطاهای هندسی به حداقل میرسند.
- عدم خوردگی: اجزای ریختهگری شده با مواد معدنی در برابر روغنها، خنککنندهها و سایر مایعات خورنده مقاوم هستند.
- میرایی ارتعاش بیشتر برای عمر مفید بیشتر ابزار: ریختهگری معدنی ما تا 10 برابر میرایی ارتعاش بهتری نسبت به فولاد یا چدن دارد. به لطف این ویژگیها، پایداری دینامیکی بسیار بالایی در ساختار ماشین به دست میآید. مزایای این امر برای سازندگان و کاربران ماشینآلات واضح است: کیفیت بهتر پرداخت سطح قطعات ماشینکاری شده یا سنگزنی شده و عمر طولانیتر ابزار که منجر به کاهش هزینههای ابزارسازی میشود.
- محیط زیست: تأثیر زیستمحیطی در طول تولید کاهش مییابد.
قاب ریختهگری معدنی در مقابل قاب چدنی
مزایای فریم ریختهگری معدنی جدید ما در مقایسه با فریم چدنی که قبلاً استفاده میشد را در زیر مشاهده کنید:
ریختهگری معدنی (گرانیت اپوکسی) | چدن | |
میرایی | بالا | کم |
عملکرد حرارتی | رسانایی گرمایی پایین و مشخصات بالا. گرما ظرفیت | رسانایی گرمایی بالا و ظرفیت گرمایی پایین |
قطعات جاسازی شده | طراحی و اجرای نامحدود قالب یک تکه و اتصال بدون درز | ماشینکاری لازم است |
مقاومت در برابر خوردگی | فوق العاده بالا | کم |
محیط زیست دوستی | مصرف انرژی پایین | مصرف انرژی بالا |
نتیجهگیری
ریختهگری معدنی برای سازههای قاب ماشین CNC ما ایدهآل است. این روش مزایای فنی، اقتصادی و زیستمحیطی آشکاری ارائه میدهد. فناوری ریختهگری معدنی، میرایی ارتعاش عالی، مقاومت شیمیایی بالا و مزایای حرارتی قابل توجهی (انبساط حرارتی مشابه فولاد) را فراهم میکند. عناصر اتصال، کابلها، حسگرها و سیستمهای اندازهگیری، همگی میتوانند در مجموعه ریخته شوند.
مزایای مرکز ماشینکاری بستر گرانیت ریخته گری معدنی چیست؟
ریختهگریهای معدنی (گرانیت مصنوعی یا بتن رزینی) بیش از 30 سال است که به عنوان یک ماده سازهای در صنعت ماشین ابزار به طور گسترده پذیرفته شدهاند.
طبق آمار، در اروپا از هر 10 ماشین ابزار، یکی از آنها از ریختهگری معدنی به عنوان بستر استفاده میکند. با این حال، استفاده از تجربه نامناسب، اطلاعات ناقص یا نادرست میتواند منجر به سوءظن و تعصب نسبت به ریختهگری معدنی شود. بنابراین، هنگام ساخت تجهیزات جدید، تجزیه و تحلیل مزایا و معایب ریختهگری معدنی و مقایسه آنها با سایر مواد ضروری است.
پایه ماشین آلات ساختمانی عموماً به چدن، ریخته گری معدنی (بتن پلیمری و/یا رزین واکنش پذیر)، سازه فولادی/جوش داده شده (دوغاب ریزی/بدون دوغاب ریزی) و سنگ طبیعی (مانند گرانیت) تقسیم می شود. هر ماده ویژگی های خاص خود را دارد و هیچ ماده سازه ای کاملی وجود ندارد. تنها با بررسی مزایا و معایب ماده با توجه به الزامات سازه ای خاص، می توان ماده سازه ای ایده آل را انتخاب کرد.
دو عملکرد مهم مصالح سازهای - تضمین هندسه، موقعیت و جذب انرژی اجزا - به ترتیب الزامات عملکردی (عملکرد استاتیکی، دینامیکی و حرارتی)، الزامات عملکردی/سازهای (دقت، وزن، ضخامت دیواره، سهولت ریلهای راهنما) برای نصب مصالح، سیستم گردش مواد، لجستیک) و الزامات هزینه (قیمت، کمیت، در دسترس بودن، ویژگیهای سیستم) را مطرح میکنند.
I. الزامات عملکردی برای مصالح سازهای
۱. ویژگیهای استاتیک
معیار اندازهگیری خواص استاتیکی یک پایه معمولاً سختی ماده است - حداقل تغییر شکل تحت بار، نه استحکام بالا. برای تغییر شکل الاستیک استاتیکی، ریختهگریهای معدنی را میتوان به عنوان مواد همگن ایزوتروپیک در نظر گرفت که از قانون هوک پیروی میکنند.
چگالی و مدول الاستیک قطعات ریختهگری معدنی به ترتیب ۱/۳ چدن است. از آنجایی که قطعات ریختهگری معدنی و چدنها سختی مخصوص یکسانی دارند، تحت وزن یکسان، سختی قطعات ریختهگری آهن و قطعات ریختهگری معدنی بدون در نظر گرفتن تأثیر شکل، یکسان است. در بسیاری از موارد، ضخامت دیواره طراحی قطعات ریختهگری معدنی معمولاً ۳ برابر قطعات ریختهگری آهن است و این طراحی هیچ مشکلی از نظر خواص مکانیکی محصول یا قطعه ریختهگری ایجاد نمیکند. قطعات ریختهگری معدنی برای کار در محیطهای استاتیک که فشار را تحمل میکنند (مانند تختها، تکیهگاهها، ستونها) مناسب هستند و به عنوان قابهای دیواره نازک و/یا کوچک (مانند میزها، پالتها، تعویضکنندههای ابزار، واگنها، تکیهگاههای اسپیندل) مناسب نیستند. وزن قطعات سازهای معمولاً توسط تجهیزات تولیدکنندگان قطعات ریختهگری معدنی محدود میشود و محصولات ریختهگری معدنی بالای ۱۵ تن معمولاً نادر هستند.
۲. ویژگیهای دینامیکی
هرچه سرعت چرخش و/یا شتاب شفت بیشتر باشد، عملکرد دینامیکی دستگاه اهمیت بیشتری پیدا میکند. موقعیتیابی سریع، تعویض سریع ابزار و تغذیه با سرعت بالا به طور مداوم، رزونانس مکانیکی و تحریک دینامیکی قطعات سازهای دستگاه را تقویت میکنند. علاوه بر طراحی ابعادی قطعه، انحراف، توزیع جرم و سختی دینامیکی قطعه به شدت تحت تأثیر خواص میرایی ماده قرار میگیرند.
استفاده از ریختهگری معدنی راه حل خوبی برای این مشکلات ارائه میدهد. از آنجا که این نوع چدن، ارتعاشات را 10 برابر بهتر از چدن سنتی جذب میکند، میتواند دامنه و فرکانس طبیعی را تا حد زیادی کاهش دهد.
در عملیات ماشینکاری مانند ماشینکاری، میتواند دقت بالاتر، کیفیت سطح بهتر و عمر طولانیتر ابزار را به همراه داشته باشد. در عین حال، از نظر تأثیر نویز، ریختهگری معدنی نیز از طریق مقایسه و تأیید پایهها، ریختهگریهای انتقال و لوازم جانبی مواد مختلف برای موتورهای بزرگ و سانتریفیوژها، عملکرد خوبی داشته است. طبق تجزیه و تحلیل صدای ضربه، ریختهگری معدنی میتواند به کاهش موضعی 20 درصدی در سطح فشار صدا دست یابد.
۳. خواص حرارتی
کارشناسان تخمین میزنند که حدود ۸۰٪ از انحرافات ماشین ابزار ناشی از اثرات حرارتی است. وقفههای فرآیند مانند منابع حرارتی داخلی یا خارجی، پیشگرمایش، تعویض قطعه کار و غیره، همگی از علل تغییر شکل حرارتی هستند. برای اینکه بتوانیم بهترین ماده را انتخاب کنیم، لازم است الزامات مواد روشن شود. گرمای ویژه بالا و رسانایی حرارتی پایین به ریختهگریهای معدنی اجازه میدهد تا در برابر تأثیرات دمایی گذرا (مانند تعویض قطعه کار) و نوسانات دمای محیط، اینرسی حرارتی خوبی داشته باشند. اگر پیشگرمایش سریع مانند تخت فلزی مورد نیاز باشد یا دمای تخت ممنوع باشد، میتوان دستگاههای گرمایش یا سرمایش را مستقیماً در ریختهگری معدنی ریخت تا دما را کنترل کند. استفاده از این نوع دستگاه جبران دما میتواند تغییر شکل ناشی از تأثیر دما را کاهش دهد، که به بهبود دقت با هزینهای معقول کمک میکند.
دوم. الزامات عملکردی و ساختاری
یکپارچگی، ویژگی متمایزی است که ریختهگری معدنی را از سایر مواد متمایز میکند. حداکثر دمای ریختهگری برای ریختهگری معدنی ۴۵ درجه سانتیگراد است و همراه با قالبها و ابزارهای با دقت بالا، قطعات و ریختهگری معدنی را میتوان با هم ریختهگری کرد.
تکنیکهای پیشرفته ریختهگری مجدد را میتوان روی قطعات ریختهگری معدنی نیز استفاده کرد که منجر به نصب دقیق و سطوح ریلی میشود که نیازی به ماشینکاری ندارند. مانند سایر مواد پایه، ریختهگریهای معدنی نیز تابع قوانین طراحی سازهای خاصی هستند. ضخامت دیواره، لوازم جانبی تحمل بار، شیارهای داخلی، روشهای بارگیری و تخلیه، همگی تا حدودی با سایر مواد متفاوت هستند و باید در طول طراحی از قبل در نظر گرفته شوند.
III. الزامات هزینه
اگرچه از نظر فنی در نظر گرفتن این موضوع مهم است، اما مقرون به صرفه بودن آن به طور فزایندهای اهمیت خود را نشان میدهد. استفاده از ریختهگری معدنی به مهندسان این امکان را میدهد که در هزینههای تولید و عملیاتی به میزان قابل توجهی صرفهجویی کنند. علاوه بر صرفهجویی در هزینههای ماشینکاری، هزینههای ریختهگری، مونتاژ نهایی و افزایش هزینههای لجستیک (انبارداری و حمل و نقل) نیز به همین ترتیب کاهش مییابند. با توجه به عملکرد سطح بالای ریختهگری معدنی، باید به آن به عنوان یک پروژه کامل نگاه کرد. در واقع، مقایسه قیمت زمانی که پایه نصب شده یا از قبل نصب شده باشد، منطقیتر است. هزینه اولیه نسبتاً بالای آن، هزینه قالبها و ابزار ریختهگری معدنی است، اما این هزینه را میتوان در استفاده طولانی مدت (۵۰۰ تا ۱۰۰۰ قطعه/قالب فولادی) کاهش داد و مصرف سالانه حدود ۱۰ تا ۱۵ قطعه است.
IV. دامنه استفاده
ریختهگریهای معدنی به عنوان یک ماده سازهای، دائماً جایگزین مواد سازهای سنتی میشوند و کلید توسعه سریع آن در ریختهگری معدنی، قالبها و ساختارهای پیوند پایدار نهفته است. در حال حاضر، ریختهگریهای معدنی به طور گسترده در بسیاری از زمینههای ماشین ابزار مانند ماشینهای سنگزنی و ماشینکاری پرسرعت مورد استفاده قرار گرفتهاند. تولیدکنندگان ماشینهای سنگزنی در بخش ماشین ابزار با استفاده از ریختهگریهای معدنی برای بسترهای ماشین پیشگام بودهاند. به عنوان مثال، شرکتهای مشهور جهانی مانند ABA z&b، Bahmler، Jung، Mikrosa، Schaudt، Stude و غیره همواره از میرایی، اینرسی حرارتی و یکپارچگی ریختهگریهای معدنی برای دستیابی به دقت بالا و کیفیت سطح عالی در فرآیند سنگزنی بهره بردهاند.
با افزایش روزافزون بارهای دینامیکی، ریختهگری معدنی نیز به طور فزایندهای مورد توجه شرکتهای پیشرو در جهان در زمینه سنگزنی ابزار قرار گرفته است. بستر ریختهگری معدنی از استحکام عالی برخوردار است و میتواند نیروی ناشی از شتاب موتور خطی را به خوبی از بین ببرد. در عین حال، ترکیب ارگانیک عملکرد خوب جذب ارتعاش و موتور خطی میتواند کیفیت سطح قطعه کار و عمر مفید چرخ سنگزنی را تا حد زیادی بهبود بخشد.
در مورد قطعه تکی، برای ما آسان است که طول آن را در محدوده 10000 میلیمتر قرار دهیم.
حداقل ضخامت دیواره چقدر است؟
به طور کلی، حداقل ضخامت مقطع پایه دستگاه باید حداقل ۶۰ میلیمتر باشد. مقاطع نازکتر (مثلاً با ضخامت ۱۰ میلیمتر) را میتوان با اندازهها و فرمولاسیونهای سنگدانههای ریز ریختهگری کرد.
میزان انقباض پس از ریختن حدود 0.1-0.3 میلیمتر در هر 1000 میلیمتر است. هنگامی که قطعات مکانیکی ریختهگری معدنی دقیقتری مورد نیاز است، میتوان با سنگزنی ثانویه CNC، پرداخت دستی یا سایر فرآیندهای ماشینکاری به تلرانسها دست یافت.
مواد ریختهگری معدنی ما گرانیت مشکی جینان طبیعی است. اکثر شرکتها در ساخت و ساز ساختمانها فقط گرانیت طبیعی یا سنگ معمولی را انتخاب میکنند.
· مواد اولیه: با استفاده از ذرات منحصر به فرد گرانیت مشکی جینان (که گرانیت «جینانکینگ» نیز نامیده میشود) به عنوان سنگدانه، که به دلیل استحکام بالا، سختی بالا و مقاومت در برابر سایش بالا در جهان مشهور است؛
· فرمول: با رزینهای اپوکسی تقویتشده منحصر به فرد و افزودنیها، اجزای مختلف با استفاده از فرمولاسیونهای مختلف برای اطمینان از عملکرد جامع بهینه؛
· خواص مکانیکی: جذب ارتعاش حدود 10 برابر چدن است، خواص استاتیک و دینامیکی خوبی دارد.
· خواص فیزیکی: چگالی حدود ۱/۳ چدن، خواص سد حرارتی بالاتر از فلزات، جاذب رطوبت نیست، پایداری حرارتی خوب؛
· خواص شیمیایی: مقاومت در برابر خوردگی بالاتر از فلزات، سازگار با محیط زیست؛
· دقت ابعادی: انقباض خطی پس از ریختهگری حدود 0.1-0.3 میکرومتر بر متر است، دقت فرم و کانتور بسیار بالا در تمام صفحات؛
· یکپارچگی ساختاری: ساختارهای بسیار پیچیده را میتوان با آن ریختگری کرد، در حالی که استفاده از گرانیت طبیعی معمولاً نیاز به مونتاژ، اتصال و پیوند دارد.
· واکنش حرارتی آهسته: واکنش به تغییرات دمایی کوتاه مدت بسیار کندتر و بسیار کمتر است.
· قطعات جاسازیشده: بستها، لولهها، کابلها و محفظهها میتوانند در سازه جاسازی شوند، موادی از جمله فلز، سنگ، سرامیک و پلاستیک و غیره را در خود جای میدهند.