Po prvé, výhody žulového podstavca
Vysoká tuhosť a nízka tepelná deformácia
Hustota žuly je vysoká (približne 2,6 – 2,8 g/cm³) a Youngov modul pružnosti môže dosiahnuť 50 – 100 GPa, čo výrazne prevyšuje hodnotu bežných kovových materiálov. Táto vysoká tuhosť dokáže účinne tlmiť vonkajšie vibrácie a deformácie spôsobené zaťažením a zabezpečiť rovinnosť vzduchového plavákového vedenia. Zároveň je koeficient lineárnej rozťažnosti žuly veľmi nízky (približne 5 × 10⁻⁶/℃), iba 1/3 je z hliníkovej zliatiny, takmer nedochádza k tepelnej deformácii v prostredí s kolísaním teploty, čo je obzvlášť vhodné pre laboratóriá s konštantnou teplotou alebo priemyselné prostredia s veľkým teplotným rozdielom medzi dňom a nocou.
Vynikajúci tlmiaci výkon
Polykryštalická štruktúra žuly jej zabezpečuje prirodzené tlmiace vlastnosti a čas tlmenia vibrácií je 3 až 5-krát rýchlejší ako u ocele. V procese presného obrábania dokáže účinne absorbovať vysokofrekvenčné vibrácie, ako je štart a zastavenie motora, rezanie nástroja, a zabraňuje vplyvu rezonancie na presnosť polohovania pohyblivej plošiny (typická hodnota do ±0,1 μm).
Dlhodobá rozmerová stabilita
Po stovkách miliónov rokov geologických procesov, ktoré formovali žulu, sa jej vnútorné napätie úplne uvoľnilo, na rozdiel od kovových materiálov v dôsledku zvyškového napätia spôsobeného pomalou deformáciou. Experimentálne údaje ukazujú, že zmena veľkosti žulového podkladu je počas 10-ročného obdobia menšia ako 1 μm/m, čo je výrazne lepšie ako pri liatinových alebo zváraných oceľových konštrukciách.
Odolné voči korózii a bezúdržbové
Žula je silne odolná voči kyselinám a zásadám, olejom, vlhkosti a iným environmentálnym faktorom, takže nie je potrebné nanášať antikoróznu vrstvu tak pravidelne ako kovový podklad. Po brúsení a leštení môže drsnosť povrchu dosiahnuť Ra 0,2 μm alebo menej, čo sa dá priamo použiť ako nosná plocha vodiacej lišty vzduchového plaváka na zníženie chýb pri montáži.
Po druhé, obmedzenia žulového podstavca
Problém so spracovaním a nákladmi
Žula má Mohsovu tvrdosť 6-7, čo si vyžaduje použitie diamantových nástrojov na presné brúsenie, účinnosť spracovania je len 1/5 kovových materiálov. Zložitá štruktúra rybinovej drážky, závitových otvorov a ďalších prvkov má za následok vysoké náklady na spracovanie a dlhý cyklus spracovania (napríklad spracovanie plošiny s rozmermi 2 m × 1 m trvá viac ako 200 hodín), čo má za následok celkové náklady o 30% až 50% vyššie ako pri plošine z hliníkovej zliatiny.
Riziko krehkých zlomenín
Hoci pevnosť v tlaku môže dosiahnuť 200 – 300 MPa, pevnosť v ťahu žuly je len 1/10 jej hodnoty. Pri extrémnom nárazovom zaťažení ľahko dochádza ku krehkému lomu a poškodenie je ťažké opraviť. Je potrebné zabrániť koncentrácii napätia prostredníctvom konštrukčného riešenia, ako je použitie zaoblených rohových prechodov, zvýšenie počtu oporných bodov atď.
Hmotnosť prináša systémové obmedzenia
Hustota žuly je 2,5-krát vyššia ako hustota hliníkovej zliatiny, čo vedie k podstatnému zvýšeniu celkovej hmotnosti plošiny. To kladie vyššie požiadavky na únosnosť nosnej konštrukcie a dynamický výkon môže byť ovplyvnený problémami so zotrvačnosťou v scenároch vyžadujúcich vysokorýchlostný pohyb (ako napríklad litografický stôl na výrobu doštičiek).
Materiálová anizotropia
Distribúcia minerálnych častíc prírodnej žuly je smerová a tvrdosť a koeficient tepelnej rozťažnosti v rôznych polohách sa mierne líšia (približne ± 5 %). To môže viesť k nezanedbateľným chybám pri ultrapresných platformách (ako je napríklad polohovanie v nanorozmeroch), ktoré je potrebné zlepšiť prísnym výberom materiálu a homogenizačným spracovaním (ako je napríklad kalcinácia pri vysokej teplote).
Ako hlavná súčasť vysoko presných priemyselných zariadení sa presná plávajúca plošina so statickým tlakom vzduchu široko používa vo výrobe polovodičov, optickom spracovaní, presnom meraní a ďalších oblastiach. Výber základného materiálu priamo ovplyvňuje stabilitu, presnosť a životnosť plošiny. Žula (prírodná žula) sa vďaka svojim jedinečným fyzikálnym vlastnostiam v posledných rokoch stala obľúbeným materiálom pre takéto základne plošín.
Čas uverejnenia: 9. apríla 2025