การวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของการใช้ฐานหินแกรนิตสำหรับแท่นเคลื่อนที่แบบลอยตัวด้วยแรงดันอากาศคงที่ที่มีความแม่นยำสูง

ประการแรก ข้อดีของฐานหินแกรนิต
มีความแข็งแกร่งสูงและเสียรูปเนื่องจากความร้อนต่ำ
หินแกรนิตมีความหนาแน่นสูง (ประมาณ 2.6-2.8 กรัม/ซม³) และค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus) สามารถสูงถึง 50-100 GPa ซึ่งสูงกว่าวัสดุโลหะทั่วไปมาก ความแข็งแกร่งสูงนี้สามารถยับยั้งการสั่นสะเทือนภายนอกและการเสียรูปจากแรงกดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันความเรียบของรางนำลม ในขณะเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตต่ำมาก (ประมาณ 5×10⁻⁶/℃) เพียง 1/3 ของโลหะผสมอลูมิเนียม แทบไม่มีการเสียรูปจากความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิผันผวน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับห้องปฏิบัติการที่มีอุณหภูมิคงที่หรือสถานที่อุตสาหกรรมที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันและกลางคืนสูง

ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยม
โครงสร้างผลึกหลายเหลี่ยมของหินแกรนิตทำให้มีคุณสมบัติในการลดแรงสั่นสะเทือนตามธรรมชาติ และเวลาในการลดแรงสั่นสะเทือนเร็วกว่าเหล็กถึง 3-5 เท่า ในกระบวนการผลิตที่ต้องการความแม่นยำสูง สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การสตาร์ทและหยุดมอเตอร์ การตัดด้วยเครื่องมือ และหลีกเลี่ยงผลกระทบของการสั่นพ้องต่อความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของแท่นเคลื่อนที่ (ค่าทั่วไปสูงถึง ±0.1 μm)

ความเสถียรของมิติในระยะยาว
หลังจากกระบวนการทางธรณีวิทยาหลายร้อยล้านปีได้ก่อตัวเป็นหินแกรนิต ความเครียดภายในของมันก็ถูกปลดปล่อยออกไปอย่างสมบูรณ์ ไม่เหมือนกับวัสดุโลหะที่ยังคงมีความเครียดตกค้างเนื่องจากการเสียรูปอย่างช้าๆ ข้อมูลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงขนาดของฐานหินแกรนิตนั้นน้อยกว่า 1 ไมโครเมตรต่อเมตรในช่วงระยะเวลา 10 ปี ซึ่งดีกว่าโครงสร้างเหล็กหล่อหรือเหล็กเชื่อมอย่างเห็นได้ชัด

ทนทานต่อการกัดกร่อนและไม่ต้องบำรุงรักษา
หินแกรนิตมีความทนทานต่อกรด ด่าง น้ำมัน ความชื้น และปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ สูง ไม่จำเป็นต้องเคลือบสารป้องกันสนิมบ่อยเท่ากับโลหะ หลังจากขัดและขัดเงาแล้ว ความเรียบของพื้นผิวสามารถต่ำกว่าหรือเท่ากับ Ra 0.2 ไมโครเมตร ซึ่งสามารถใช้เป็นพื้นผิวรองรับของรางนำลอยอากาศได้โดยตรง เพื่อลดข้อผิดพลาดในการประกอบ

ประการที่สอง ข้อจำกัดของฐานหินแกรนิต
ปัญหาด้านความยุ่งยากในการประมวลผลและต้นทุน
หินแกรนิตมีความแข็งระดับโมห์ 6-7 จำเป็นต้องใช้เครื่องมือเพชรในการเจียระไนอย่างแม่นยำ ประสิทธิภาพในการแปรรูปจึงต่ำกว่าวัสดุโลหะถึง 1/5 โครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น ร่องหางนก รูเกลียว และคุณลักษณะอื่นๆ ทำให้ต้นทุนการแปรรูปสูง และระยะเวลาการแปรรูปยาวนาน (ตัวอย่างเช่น การแปรรูปแท่นขนาด 2 ม. × 1 ม. ใช้เวลามากกว่า 200 ชั่วโมง) ส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมสูงกว่าแท่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ 30%-50%

ความเสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะ
แม้ว่าความแข็งแรงรับแรงอัดจะสูงถึง 200-300 MPa แต่ความแข็งแรงรับแรงดึงของหินแกรนิตนั้นมีเพียง 1/10 เท่านั้น การแตกหักแบบเปราะเกิดขึ้นได้ง่ายภายใต้แรงกระแทกที่รุนแรง และความเสียหายนั้นซ่อมแซมได้ยาก จึงจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการกระจุกตัวของความเค้นผ่านการออกแบบโครงสร้าง เช่น การใช้มุมโค้งมน การเพิ่มจำนวนจุดรองรับ เป็นต้น

น้ำหนักเป็นปัจจัยจำกัดของระบบ
หินแกรนิตมีความหนาแน่นมากกว่าโลหะผสมอะลูมิเนียมถึง 2.5 เท่า ส่งผลให้น้ำหนักโดยรวมของแท่นวางเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งทำให้โครงสร้างรองรับต้องรับน้ำหนักได้มากขึ้น และประสิทธิภาพการทำงานอาจได้รับผลกระทบจากปัญหาความเฉื่อยในสถานการณ์ที่ต้องการการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง (เช่น โต๊ะวางแผ่นเวเฟอร์สำหรับการพิมพ์หิน)

ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุ
การกระจายตัวของอนุภาคแร่ในหินแกรนิตธรรมชาติมีทิศทาง และความแข็งและสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของตำแหน่งต่างๆ จะแตกต่างกันเล็กน้อย (ประมาณ ±5%) ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ไม่สามารถมองข้ามได้สำหรับแพลตฟอร์มที่มีความแม่นยำสูงมาก (เช่น การกำหนดตำแหน่งระดับนาโน) ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงโดยการคัดเลือกวัสดุอย่างเข้มงวดและการบำบัดให้เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น การเผาที่อุณหภูมิสูง)
แท่นลอยน้ำแรงดันคงที่ความแม่นยำสูงเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การประมวลผลทางแสง การวัดความแม่นยำ และสาขาอื่นๆ การเลือกใช้วัสดุฐานมีผลโดยตรงต่อความเสถียร ความแม่นยำ และอายุการใช้งานของแท่น หินแกรนิต (หินแกรนิตธรรมชาติ) ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ ได้กลายเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับฐานแท่นประเภทนี้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา