Pri konštrukcii presnej plávajúcej plošiny so statickým tlakom vzduchu zohráva výber základne rozhodujúcu úlohu v celkovom výkone plošiny. Presná žulová základňa a liatinová základňa majú svoje vlastné charakteristiky a existujú zjavné rozdiely v kľúčových rozmeroch, ako je stabilita, presnosť údržby, trvanlivosť a cena.
Po prvé, stabilita: prirodzená hustá a kovová štruktúra
Po miliónoch rokov geologických zmien je žula úzko prepojená s kremeňom, živcom a ďalšími minerálmi a vytvára veľmi hustú a jednotnú štruktúru. V prípade vonkajšieho rušenia, ako sú silné vibrácie generované prevádzkou veľkých zariadení v továrenskej dielni, môže žulová základňa účinne blokovať a tlmiť vibrácie vďaka svojej komplexnej kryštálovej štruktúre, čo môže znížiť amplitúdu vibrácií presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny o viac ako 80 %, čím poskytuje stabilný prevádzkový základ pre platformu a zabezpečuje plynulý pohyb počas vysoko presného spracovania alebo detekcie. Napríklad pri fotolitografickom procese výroby elektronických čipov je zaručená presná charakterizácia vzorov čipov.
Liatinová základňa je odliata zo zliatiny železa a uhlíka a vnútorný grafit je rozložený v listoch alebo guľôčkach. Hoci má určitú schopnosť tlmenia vibrácií, jej štrukturálna rovnomernosť nie je v porovnaní s žulou dobrá. Pri práci s vysokou intenzitou a nepretržitými vibráciami je pre liatinovú základňu ťažké znížiť vibračné rušenie na rovnakú nízku úroveň ako pri žulovej základni, čo môže viesť k malým odchýlkam v pohybe presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny, čo ovplyvňuje presný výkon plošiny pri ultrapresných operáciách.
Po druhé, zachovanie presnosti: prirodzené výhody nízkej rozťažnosti a výzva spojená s tepelnou zmenou kovu
Žula je známa svojim veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, zvyčajne 5-7 × 10⁻⁶/℃. V prostredí s kolísaním teplôt sa veľkosť presnej žulovej základne mení len veľmi málo. V oblasti astronómie sa presná hydrostatická vzdušná plaváková platforma na jemné doladenie šošovky ďalekohľadu spáruje s žulovou základňou, a to aj pri výraznom teplotnom rozdiele medzi dňom a nocou, čo zabezpečí, že presnosť polohovania šošovky zostane na submikrónovej úrovni, čo pomáha astronómom zachytiť jemnú dynamiku vzdialených nebeských telies.
Koeficient tepelnej rozťažnosti liatiny je relatívne vysoký, zvyčajne 10-20 × 10⁻⁶/℃. Pri zmene teploty sa zjavne mení aj veľkosť liatinovej základne, čo ľahko spôsobuje tepelnú deformáciu presnej statickej vzduchovej plávajúcej plošiny, čo vedie k zníženiu presnosti pohybu plošiny. Pri brúsení teplotne citlivých optických šošoviek môže deformácia liatinovej základne vplyvom teploty spôsobiť odchýlku presnosti brúsenia šošovky nad povolený rozsah a ovplyvniť kvalitu šošovky.
Po tretie, trvanlivosť: vysoká tvrdosť prírodného kameňa a únava kovu
Tvrdosť žuly je vysoká, tvrdosť podľa Mohsovej stupnice môže dosiahnuť 6-7, dobrá odolnosť proti opotrebovaniu. V laboratóriu materiálových vied sa často používa presná statická tlaková vzduchová plaváková plošina, ktorej žulová základňa dokáže účinne odolávať dlhodobým stratám trením a v porovnaní s bežnou základňou môže predĺžiť cyklus údržby plošiny o viac ako 50 %, znížiť náklady na údržbu zariadení a zabezpečiť kontinuitu vedeckého výskumu. Žula je však relatívne krehký materiál a pri náhodnom náraze existuje riziko prasknutia.
Liatinová základňa má určitú húževnatosť a pri pôsobení určitej nárazovej sily sa ľahko nezlomí. Avšak pri dlhodobom vysokofrekvenčnom vratnom pohybe presnej statickej vzduchovej plávajúcej plošiny je liatina náchylná na únavové poškodenie, čo vedie k zmenám vo vnútornej štruktúre a ovplyvňuje presnosť pohybu a stabilitu plošiny. Zároveň je liatina náchylná na hrdzavenie a koróziu vo vlhkom prostredí, čo znižuje jej trvanlivosť. Naopak, žulová základňa je odolnejšia voči korózii.
Po štvrté, výrobné náklady a ťažkosti so spracovaním: problémy s ťažbou a spracovaním prírodného kameňa a prah procesu odlievania kovov
Ťažba a preprava žulových surovín sú zložité a ich spracovanie si vyžaduje veľmi náročné vybavenie a technológie. Vzhľadom na vysokú tvrdosť a krehkosť sú rezanie, brúsenie, leštenie a iné procesy náchylné na kolaps, praskliny a vysokú mieru odpadu, čo vedie k vysokým výrobným nákladom.
Liatinová základňa sa vyrába pomocou vyspelého procesu odlievania, so širokým zdrojom surovín a relatívne nízkymi nákladmi. Vďaka forme je možné dosiahnuť hromadnú výrobu a vysokú efektivitu výroby. Aby sa však dosiahla rovnaká vysoká presnosť a stabilita ako pri žulovej základni, sú požiadavky na proces odlievania a následné spracovanie mimoriadne prísne, vyžadujú sa presné obrábanie a úprava starnutím atď., a náklady sa tiež výrazne zvýšia.
Stručne povedané, presná žulová základňa má významné výhody v aplikačných scenároch presnej statickej tlakovej vzduchovej plavákovej plošiny, ktoré vyžadujú vysokú presnosť, stabilitu a odolnosť proti opotrebovaniu; Liatinová základňa má určité výhody v oblasti nákladov a húževnatosti a je vhodná pre prípady, keď sú požiadavky na presnosť relatívne nízke, snaha o nákladovú efektívnosť a vibračné a teplotné prostredie je relatívne stabilné.
Čas uverejnenia: 9. apríla 2025