V presnej výrobe, vedeckom výskume, testovaní a iných presných požiadavkách v danej oblasti zohráva presná plávajúca plošina so statickým tlakom vzduchu kľúčovú úlohu. Výber základne plošiny, podobne ako položenie základného kameňa budovy, priamo súvisí s jej výkonom. Presná žulová základňa a minerálna liata základňa sú dve obľúbené možnosti, pričom každá má svoje výhody. Nasleduje podrobné porovnanie.
Stabilita: Rozdiel medzi prirodzenou kryštalizáciou a umelým kompozitom
Presná žulová základňa po miliónoch rokov geologických zmien, vnútorný kremeň, živec a ďalšie minerály kryštalicky tesné, štruktúra je extrémne hustá a rovnomerná. Tvárou v tvár vonkajšiemu rušeniu, ako sú vibrácie generované prevádzkou okolitých veľkých zariadení, žulová základňa pôsobí ako pevný štít, ktorý dokáže účinne blokovať a tlmiť a môže znížiť amplitúdu vibrácií presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny o viac ako 80 %, čím poskytuje pevný a stabilný základ pre vysoko presný pohyb plošiny. V dielni na výrobu polovodičových čipov má litografický proces vysoké požiadavky na stabilitu plošiny a žulová základňa zaisťuje presnú prevádzku zariadenia na litografiu čipov, pomáha presnému gravírovaniu vzoru čipu a výrazne zlepšuje výťažnosť výroby čipov.
Minerálny odliatok je vyrobený z minerálnych častíc zmiešaných so špeciálnym spojivom. Jeho vnútorná štruktúra je rovnomerná a má určité vlastnosti tlmenia vibrácií. Pri všeobecných vibráciách môže poskytnúť relatívne stabilné pracovné prostredie pre plošinu. Avšak vzhľadom na vysokú intenzitu a nepretržité vibrácie je schopnosť tlmenia vibrácií minerálneho odliatku v porovnaní s žulovým základom mierne nedostatočná, čo môže viesť k miernej odchýlke pohybu plošiny a ovplyvniť presnosť ultra presnej prevádzky.
Zachovanie presnosti: rovnováha medzi prirodzenými výhodami a umelou kontrolou nízkej rozťažnosti
Žula je známa svojim veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, zvyčajne 5-7 × 10⁻⁶/℃. V prostredí s kolísavou teplotou sa veľkosť presnej žulovej základne mení len veľmi málo. V oblasti astronómie sa presná statická tlaková vzduchová 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 jemné zmeny vzdialených nebeských telies.
Pri návrhu receptúry minerálnych odlievacích materiálov je možné optimalizovať a kontrolovať charakteristiky tepelnej rozťažnosti a úpravou pomeru minerálov a spojív sa koeficient tepelnej rozťažnosti môže blížiť alebo dokonca zlepšiť ako pri žule. V niektorých teplotne citlivých, vysoko presných meracích zariadeniach si minerálna odlievacia základňa môže udržiavať stabilnú veľkosť pri zmene teploty, čím sa zabezpečí presnosť pohybu plošiny. Minerálna odlievacia základňa je však ovplyvnená faktormi, ako je starnutie spojiva, a preto je potrebné ďalej sledovať dlhodobú stabilitu presnosti.
Trvanlivosť: Charakteristiky vysoko tvrdého prírodného kameňa a kompozitných materiálov odolných voči únave
Tvrdosť žuly je vysoká, tvrdosť podľa Mohsovej stupnice môže dosiahnuť 6-7, s dobrou odolnosťou 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 sa ľahko zlomí.
Minerálny odliatok má vynikajúce protiúnavové vlastnosti, ktoré účinne odolávajú poškodeniu únavou materiálu a udržiavajú štrukturálnu integritu počas dlhodobého vysokofrekvenčného vratného pohybu presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny. Zároveň má určitú odolnosť voči bežným chemikáliám a v prostredí s miernym rizikom chemickej korózie je odolnejší ako žulový základ. V extrémnych prostrediach, ako je vysoká vlhkosť, však môže dôjsť k ovplyvneniu spojiva v minerálnom odliatku, čo znižuje jeho trvanlivosť.
Výrobné náklady a náročnosť spracovania: Problémy s prírodným kameňom a prahy umelého odlievania
Ťažba a preprava žulových surovín sú zložité a spracovanie si vyžaduje veľmi náročné vybavenie a technológie. Vzhľadom na vysokú tvrdosť a krehkosť žuly sa pri rezaní, brúsení, leštení a iných procesoch ľahko vyskytujú problémy, ako je zrútenie hrán a praskliny, a miera odpadu je relatívne vysoká, čo vedie k vysokým výrobným nákladom.
Výroba minerálneho odlievacieho základu si vyžaduje špecifickú formu a proces a počiatočné náklady na vývoj formy sú vysoké, ale po vytvorení formy je možné dosiahnuť hromadnú výrobu a znížiť jednotkové náklady. Jeho proces spracovania je v porovnaní s žulou relatívne jednoduchý a mechanickým spracovaním umožňuje dosiahnuť vyššie požiadavky na presnosť a má nákladovo efektívny potenciál vo veľkom meradle.
Čas uverejnenia: 10. apríla 2025