แพลตฟอร์มลอยลมไฮโดรสแตติกที่มีความแม่นยำ: การเปรียบเทียบความลึกระหว่างฐานหินแกรนิตที่มีความแม่นยำและฐานเหล็กหล่อ

ในการสร้างแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันคงที่ที่แม่นยำ การเลือกฐานมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแพลตฟอร์ม ฐานความแม่นยำที่ทำจากหินแกรนิตและฐานเหล็กหล่อมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง และมีความแตกต่างที่ชัดเจนในมิติหลัก เช่น ความเสถียร ความแม่นยำในการบำรุงรักษา ความทนทาน และต้นทุน
ประการแรก ความเสถียร: โครงสร้างหนาแน่นตามธรรมชาติและโลหะ
หลังจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยานับล้านปี หินแกรนิตจะรวมตัวกันอย่างใกล้ชิดกับควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และแร่ธาตุอื่นๆ เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีความหนาแน่นและสม่ำเสมอมาก เมื่อเผชิญกับการรบกวนจากภายนอก เช่น การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ขนาดใหญ่ในโรงงาน ฐานหินแกรนิตสามารถปิดกั้นและลดทอนได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยอาศัยโครงสร้างผลึกที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถลดแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตที่แม่นยำได้มากกว่า 80% ทำให้แพลตฟอร์มมีการทำงานที่มั่นคงเพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวจะราบรื่นในระหว่างการประมวลผลหรือการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการโฟโตลิโทกราฟีของการผลิตชิปอิเล็กทรอนิกส์ การกำหนดลักษณะเฉพาะของรูปแบบชิปอย่างแม่นยำนั้นได้รับการรับประกัน
ฐานเหล็กหล่อหล่อขึ้นจากโลหะผสมเหล็ก-คาร์บอน และกราไฟท์ภายในกระจายตัวเป็นแผ่นหรือทรงกลม แม้ว่าจะมีความสามารถในการลดการสั่นสะเทือนในระดับหนึ่ง แต่ความสม่ำเสมอของโครงสร้างไม่ดีเมื่อเทียบกับหินแกรนิต เมื่อต้องรับมือกับการสั่นสะเทือนที่มีความเข้มข้นสูงและต่อเนื่อง ฐานเหล็กหล่อจะลดสัญญาณรบกวนจากการสั่นสะเทือนให้อยู่ในระดับต่ำเท่ากับฐานหินแกรนิตได้ยาก ซึ่งอาจส่งผลให้การเคลื่อนที่ของแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตแม่นยำเบี่ยงเบนเล็กน้อย ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพความแม่นยำของแพลตฟอร์มในการทำงานที่มีความแม่นยำสูง
ประการที่สอง การรักษาความแม่นยำ: ข้อได้เปรียบตามธรรมชาติของการขยายตัวต่ำและความท้าทายของการเปลี่ยนแปลงความร้อนของโลหะ
หินแกรนิตเป็นที่รู้จักจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ต่ำมาก ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ 5-7 ×10⁻⁶/℃ ในสภาพแวดล้อมที่มีความผันผวนของอุณหภูมิ ขนาดของฐานหินแกรนิตที่มีความแม่นยำจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ในด้านดาราศาสตร์ แพลตฟอร์มลอยลมไฮโดรสแตติกที่มีความแม่นยำสำหรับการปรับเลนส์กล้องโทรทรรศน์อย่างละเอียดจะจับคู่กับฐานหินแกรนิต แม้ว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันและกลางคืนจะมีนัยสำคัญ แพลตฟอร์มนี้สามารถรับประกันได้ว่าความแม่นยำในการวางตำแหน่งของเลนส์จะคงอยู่ที่ระดับต่ำกว่าไมครอน ช่วยให้นักดาราศาสตร์จับภาพพลวัตที่ละเอียดอ่อนของวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ห่างไกลได้
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ 10-20 ×10⁻⁶/℃ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของฐานเหล็กหล่อจะเปลี่ยนไปอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งทำให้แพลตฟอร์มลอยลมที่มีแรงดันสถิตแม่นยำเกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนได้ง่าย ส่งผลให้ความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของแพลตฟอร์มลดลง ในกระบวนการเจียรเลนส์ออปติกที่ไวต่ออุณหภูมิ การเสียรูปของฐานเหล็กหล่อภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิอาจทำให้ความแม่นยำในการเจียรของเลนส์เบี่ยงเบนเกินช่วงที่อนุญาต และส่งผลต่อคุณภาพของเลนส์
สาม ความทนทาน: ความแข็งสูงของหินธรรมชาติและความล้าของโลหะ
หินแกรนิตมีความแข็งสูง ความแข็งของโมห์สสามารถสูงถึง 6-7 ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์วัสดุ แพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตแม่นยำที่ใช้บ่อย ฐานหินแกรนิตสามารถต้านทานการสูญเสียแรงเสียดทานในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับฐานทั่วไป สามารถยืดรอบการบำรุงรักษาของแพลตฟอร์มได้มากกว่า 50% ลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ และรับประกันความต่อเนื่องของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม วัสดุหินแกรนิตค่อนข้างเปราะ และมีความเสี่ยงที่จะแตกเมื่อถูกกระทบโดยไม่ได้ตั้งใจ
ฐานเหล็กหล่อมีความทนทานในระดับหนึ่งและไม่แตกหักง่ายเมื่อรับแรงกระแทกในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการเคลื่อนที่ไปมาด้วยความถี่สูงของแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตที่แม่นยำเป็นเวลานาน เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากความล้า ส่งผลให้โครงสร้างภายในเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการเคลื่อนไหวและความเสถียรของแพลตฟอร์ม ในเวลาเดียวกัน เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมและกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ทำให้ความทนทานลดลง ในทางตรงกันข้าม ฐานหินแกรนิตมีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีกว่า
ประการที่สี่ ต้นทุนการผลิตและความยากลำบากในการแปรรูป: ความท้าทายในการขุดหินธรรมชาติและการแปรรูป และขีดจำกัดของกระบวนการหล่อโลหะ
การขุดและขนส่งวัตถุดิบหินแกรนิตนั้นซับซ้อน และต้องใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีขั้นสูงในการประมวลผล เนื่องจากมีความแข็งและเปราะสูง การตัด การเจียร การขัดเงา และกระบวนการอื่นๆ จึงมีแนวโน้มที่จะพังทลาย แตกร้าว และมีอัตราการเกิดเศษสูง ส่งผลให้มีต้นทุนการผลิตสูง
ฐานเหล็กหล่อผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการหล่อแบบเก่า แหล่งวัตถุดิบที่กว้างขวาง และต้นทุนค่อนข้างต่ำ ผ่านแม่พิมพ์สามารถผลิตได้จำนวนมาก มีประสิทธิภาพการผลิตสูง อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ความแม่นยำและความเสถียรสูงเช่นเดียวกับฐานหินแกรนิต กระบวนการหล่อและข้อกำหนดหลังการประมวลผลจะเข้มงวดมาก ต้องใช้เครื่องจักรที่มีความแม่นยำและการอบชุบ เป็นต้น และต้นทุนก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน
โดยสรุป ฐานความแม่นยำที่ทำจากหินแกรนิตมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในสถานการณ์การใช้งานของแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันคงที่ที่แม่นยำซึ่งต้องการความแม่นยำสูง ความเสถียร และความต้านทานการสึกหรอ ฐานเหล็กหล่อมีข้อได้เปรียบบางประการในด้านต้นทุนและความเหนียว และเหมาะสำหรับโอกาสที่ความต้องการความแม่นยำค่อนข้างต่ำ การแสวงหาความคุ้มทุน และสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิค่อนข้างเสถียร