سکوی شناور دقیق هیدرواستاتیک: مقایسه عمق پایه دقیق گرانیتی و پایه چدنی.

در ساخت سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق، انتخاب پایه نقش تعیین کننده ای در عملکرد کلی سکو دارد. پایه دقیق گرانیتی و پایه چدنی ویژگی های خاص خود را دارند و تفاوت های آشکاری در ابعاد کلیدی مانند پایداری، حفظ دقت، دوام و هزینه وجود دارد.
اول، پایداری: ساختار فلزی و متراکم طبیعی
پس از میلیون‌ها سال تغییرات زمین‌شناسی، گرانیت با کوارتز، فلدسپات و سایر مواد معدنی ترکیب نزدیکی پیدا کرده و ساختاری بسیار متراکم و یکنواخت را تشکیل می‌دهد. در مواجهه با تداخل‌های خارجی، مانند ارتعاش شدید ناشی از کار تجهیزات بزرگ در کارگاه کارخانه، پایه گرانیتی می‌تواند با تکیه بر ساختار کریستالی پیچیده خود، به طور مؤثر مسدود و تضعیف شود، که می‌تواند دامنه ارتعاش سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق را بیش از 80٪ کاهش دهد و سنگ بنای عملکرد پایدار را برای سکو فراهم کند تا حرکت روان را در حین پردازش یا تشخیص با دقت بالا تضمین کند. به عنوان مثال، در فرآیند فوتولیتوگرافی تولید تراشه الکترونیکی، توصیف دقیق الگوهای تراشه تضمین می‌شود.
پایه چدنی از آلیاژ آهن-کربن ریخته‌گری شده است و گرافیت داخلی به صورت ورق یا کره توزیع شده است. اگرچه قابلیت میرایی ارتعاش خاصی دارد، اما یکنواختی ساختاری آن در مقایسه با گرانیت خوب نیست. هنگام مواجهه با شدت بالا و ارتعاش مداوم، برای پایه چدنی دشوار است که تداخل ارتعاش را به همان سطح پایین پایه گرانیتی کاهش دهد، که ممکن است منجر به انحرافات کوچک در حرکت سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق شود و بر عملکرد دقیق سکو در عملیات فوق دقیق تأثیر بگذارد.
دوم، حفظ دقت: مزایای طبیعی انبساط کم و چالش تغییر حرارتی فلز
گرانیت به خاطر ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین خود، معمولاً در حدود ۵-۷ × ۱۰⁻⁶/℃، شناخته شده است. در محیط‌های با نوسانات دما، اندازه پایه دقیق گرانیت بسیار کم تغییر می‌کند. در زمینه نجوم، سکوی شناور هوای هیدرواستاتیک دقیق برای تنظیم دقیق لنز تلسکوپ با پایه گرانیت جفت می‌شود، حتی اگر اختلاف دما بین روز و شب قابل توجه باشد، می‌تواند تضمین کند که دقت موقعیت‌یابی لنز در سطح زیرمیکرون حفظ می‌شود و به ستاره‌شناسان کمک می‌کند تا دینامیک ظریف اجرام آسمانی دور را ثبت کنند.
ضریب انبساط حرارتی چدن نسبتاً بالا است، عموماً 10-20 × 10⁻⁶/℃. هنگامی که دما تغییر می‌کند، اندازه پایه چدن به طور واضح تغییر می‌کند، که به راحتی می‌تواند باعث تغییر شکل حرارتی سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق شود و در نتیجه دقت حرکت سکو کاهش یابد. در فرآیند سنگ‌زنی لنزهای نوری حساس به دما، تغییر شکل پایه چدن تحت تأثیر دما ممکن است باعث انحراف دقت سنگ‌زنی لنز از محدوده مجاز شود و بر کیفیت لنز تأثیر بگذارد.
سوم، دوام: سختی بالای سنگ طبیعی و خستگی فلز
سختی گرانیت بالا است، سختی موس می‌تواند به ۶-۷ برسد، مقاومت سایشی خوبی دارد. در آزمایشگاه علوم مواد، سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق که اغلب استفاده می‌شود، پایه گرانیتی آن می‌تواند به طور مؤثر در برابر افت اصطکاک طولانی مدت مقاومت کند، در مقایسه با پایه معمولی، می‌تواند چرخه نگهداری سکو را بیش از ۵۰٪ افزایش دهد، هزینه‌های نگهداری تجهیزات را کاهش دهد و تداوم کار تحقیقات علمی را تضمین کند. با این حال، ماده گرانیتی نسبتاً شکننده است و در صورت ضربه تصادفی، خطر پارگی وجود دارد.
پایه چدنی از استحکام خاصی برخوردار است و هنگام تحمل نیروی ضربه خاص، به راحتی نمی‌شکند. با این حال، در فرآیند حرکت رفت و برگشتی فرکانس بالای سکوی شناور هوای فشار استاتیک دقیق برای مدت طولانی، چدن مستعد آسیب خستگی است که منجر به تغییراتی در ساختار داخلی می‌شود و بر دقت حرکت و پایداری سکو تأثیر می‌گذارد. در عین حال، چدن در محیط‌های مرطوب مستعد زنگ‌زدگی و خوردگی است و دوام آن را کاهش می‌دهد، در مقابل، پایه گرانیتی در مقاومت در برابر خوردگی بهتر است.
چهارم، هزینه تولید و دشواری پردازش: چالش‌های استخراج و پردازش سنگ طبیعی و آستانه فرآیند ریخته‌گری فلز
استخراج و حمل و نقل مواد اولیه گرانیت پیچیده است و فرآوری آن به تجهیزات و فناوری بسیار بالایی نیاز دارد. به دلیل سختی و شکنندگی بالای آن، برش، سنگ زنی، صیقل دادن و سایر فرآیندها مستعد ریزش، ترک خوردگی و نرخ بالای ضایعات هستند که منجر به هزینه‌های بالای تولید می‌شود.
پایه چدنی با فرآیند ریخته‌گری بالغ، منبع گسترده مواد اولیه و هزینه نسبتاً پایین تولید می‌شود. از طریق قالب می‌توان به تولید انبوه و راندمان تولید بالا دست یافت. با این حال، برای دستیابی به همان دقت و پایداری بالا مانند پایه گرانیتی، فرآیند ریخته‌گری و الزامات پس از پردازش بسیار سختگیرانه است و نیاز به ماشینکاری دقیق و عملیات پیرسازی و غیره دارد و هزینه نیز به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
به طور خلاصه، پایه دقیق گرانیتی مزایای قابل توجهی در سناریوهای کاربردی پلتفرم شناور هوای فشار استاتیک دقیق دارد که نیاز به دقت بالا، پایداری و مقاومت در برابر سایش دارند. پایه چدنی از نظر هزینه و چقرمگی مزایای خاصی دارد و برای مواردی که الزامات دقت نسبتاً کم است، دستیابی به اثربخشی هزینه و محیط ارتعاش و دما نسبتاً پایدار است، مناسب است.