การวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของการใช้ฐานหินแกรนิตสำหรับแพลตฟอร์มการเคลื่อนที่ลอยตัวด้วยอากาศแรงดันคงที่ที่แม่นยำ

ประการแรกข้อดีของฐานหินแกรนิต
ความแข็งแกร่งสูงและการเสียรูปเนื่องจากความร้อนต่ำ
หินแกรนิตมีความหนาแน่นสูง (ประมาณ 2.6-2.8 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) และโมดูลัสของยังสูงถึง 50-100 GPa ซึ่งสูงกว่าวัสดุโลหะทั่วไปมาก ความแข็งแกร่งสูงนี้สามารถยับยั้งการสั่นสะเทือนภายนอกและการเสียรูปจากแรงกดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเรียบของท่อนำอากาศลอย ขณะเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตต่ำมาก (ประมาณ 5×10⁻⁶/℃) มีค่าเพียง 1/3 ของอลูมิเนียมอัลลอยด์ แทบไม่มีการเสียรูปเนื่องจากความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มีความผันผวนของอุณหภูมิ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับห้องปฏิบัติการที่มีอุณหภูมิคงที่หรือฉากอุตสาหกรรมที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันและกลางคืนมาก

ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยม
โครงสร้างโพลีคริสตัลไลน์ของหินแกรนิตทำให้มีคุณสมบัติการหน่วงตามธรรมชาติ และลดการสั่นสะเทือนได้เร็วกว่าเหล็ก 3-5 เท่า ในกระบวนการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ หินแกรนิตสามารถดูดซับการสั่นสะเทือนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การสตาร์ทและหยุดการทำงานของมอเตอร์ การตัดเครื่องมือ และหลีกเลี่ยงอิทธิพลของเสียงสะท้อนต่อความแม่นยำในการวางตำแหน่งของแท่นเคลื่อนที่ (ค่าทั่วไปสูงสุด ±0.1μm)

เสถียรภาพมิติในระยะยาว
หลังจากกระบวนการทางธรณีวิทยาที่ก่อตัวเป็นหินแกรนิตมาหลายร้อยล้านปี แรงเค้นภายในของหินแกรนิตได้ถูกปลดปล่อยออกมาอย่างสมบูรณ์ ซึ่งแตกต่างจากวัสดุโลหะ เนื่องจากแรงเค้นตกค้างที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปอย่างช้าๆ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงขนาดฐานของหินแกรนิตน้อยกว่า 1 ไมโครเมตร/เมตร ตลอดระยะเวลา 10 ปี ซึ่งดีกว่าเหล็กหล่อหรือโครงสร้างเหล็กเชื่อมอย่างมีนัยสำคัญ

ทนทานต่อการกัดกร่อนและไม่ต้องบำรุงรักษา
หินแกรนิตมีความทนทานต่อกรดและด่าง น้ำมัน ความชื้น และปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ สูง จึงไม่จำเป็นต้องเคลือบชั้นป้องกันสนิมอย่างสม่ำเสมอเหมือนพื้นผิวโลหะ หลังจากการเจียรและขัดเงา ความหยาบของพื้นผิวอาจสูงถึง 0.2 ไมโครเมตรหรือน้อยกว่า ซึ่งสามารถใช้เป็นพื้นผิวรับน้ำหนักของรางนำลมลอยตัวได้โดยตรง เพื่อลดข้อผิดพลาดในการประกอบ

ประการที่สองข้อจำกัดของฐานหินแกรนิต
ปัญหาความยากในการประมวลผลและต้นทุน
หินแกรนิตมีความแข็งโมห์ส 6-7 ซึ่งต้องใช้เครื่องมือเพชรในการเจียระไนอย่างแม่นยำ ประสิทธิภาพการเจียระไนเพียง 1/5 ของวัสดุโลหะ โครงสร้างที่ซับซ้อนของร่องหางเหยี่ยว รูเกลียว และคุณสมบัติอื่นๆ ของต้นทุนการเจียระไนสูง และรอบการเจียระไนยาวนาน (เช่น การเจียระไนแท่นขนาด 2x1 เมตร ใช้เวลามากกว่า 200 ชั่วโมง) ส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมสูงกว่าแท่นอะลูมิเนียมอัลลอยด์ 30%-50%

ความเสี่ยงจากการแตกหักแบบเปราะ
แม้ว่าหินแกรนิตจะมีกำลังรับแรงอัดสูงถึง 200-300 เมกะปาสคาล แต่กำลังรับแรงดึงกลับมีเพียง 1 ใน 10 เท่านั้น การแตกแบบเปราะเกิดขึ้นได้ง่ายภายใต้แรงกระแทกที่รุนแรง และซ่อมแซมได้ยาก จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการกระจุกตัวของแรงโดยการออกแบบโครงสร้าง เช่น การใช้มุมโค้งมน การเพิ่มจำนวนจุดรองรับ เป็นต้น

น้ำหนักทำให้เกิดข้อจำกัดของระบบ
หินแกรนิตมีความหนาแน่นสูงกว่าอะลูมิเนียมอัลลอยด์ถึง 2.5 เท่า ส่งผลให้น้ำหนักโดยรวมของแท่นเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้โครงสร้างรองรับมีความต้องการกำลังรับน้ำหนักที่สูงขึ้น และประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกอาจได้รับผลกระทบจากปัญหาความเฉื่อยในสถานการณ์ที่ต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง (เช่น โต๊ะเวเฟอร์ลิโธกราฟี)

แอนไอโซทรอปิกของวัสดุ
การกระจายตัวของอนุภาคแร่ในหินแกรนิตธรรมชาติมีทิศทาง และความแข็งและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของตำแหน่งต่างๆ จะแตกต่างกันเล็กน้อย (ประมาณ ±5%) ซึ่งอาจนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนที่ไม่สามารถละเลยได้สำหรับแพลตฟอร์มความแม่นยำสูง (เช่น การกำหนดตำแหน่งในระดับนาโน) ซึ่งจำเป็นต้องปรับปรุงด้วยการเลือกวัสดุอย่างเข้มงวดและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น การเผาที่อุณหภูมิสูง)
แพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตย์ความแม่นยำสูงเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อุตสาหกรรมความแม่นยำสูง ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การประมวลผลด้วยแสง การวัดที่แม่นยำ และสาขาอื่นๆ การเลือกวัสดุฐานมีผลโดยตรงต่อเสถียรภาพ ความแม่นยำ และอายุการใช้งานของแพลตฟอร์ม หินแกรนิต (หินแกรนิตธรรมชาติ) ซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะตัว ได้กลายเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับฐานแพลตฟอร์มดังกล่าวในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา