แพลตฟอร์มลอยลมไฮโดรสแตติกความแม่นยำ: การเปรียบเทียบความลึกของฐานหินแกรนิตความแม่นยำและฐานเหล็กหล่อ

ในการสร้างแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันสถิตที่แม่นยำ การเลือกฐานมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแพลตฟอร์ม ฐานหินแกรนิตความแม่นยำสูงและฐานเหล็กหล่อมีคุณสมบัติเฉพาะของตนเอง และมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดในมิติสำคัญต่างๆ เช่น ความมั่นคง ความแม่นยำในการบำรุงรักษา ความทนทาน และราคา
ประการแรก ความเสถียร: โครงสร้างหนาแน่นตามธรรมชาติและโลหะ
หลังจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยานับล้านปี หินแกรนิตจะรวมตัวกันอย่างใกล้ชิดกับควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และแร่ธาตุอื่นๆ จนเกิดโครงสร้างที่หนาแน่นและสม่ำเสมออย่างยิ่ง เมื่อเผชิญกับการรบกวนจากภายนอก เช่น การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ขนาดใหญ่ในโรงงาน ฐานหินแกรนิตสามารถป้องกันและลดทอนการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยโครงสร้างผลึกที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถลดแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของแท่นลอยลมแรงดันสถิตที่แม่นยำได้มากกว่า 80% จึงเป็นรากฐานการทำงานที่มั่นคงของแท่น เพื่อให้มั่นใจว่าการเคลื่อนที่จะราบรื่นในระหว่างการประมวลผลหรือการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง ยกตัวอย่างเช่น ในกระบวนการโฟโตลิโทกราฟีของการผลิตชิปอิเล็กทรอนิกส์ การกำหนดลักษณะเฉพาะของรูปแบบชิปที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งที่รับประกันได้
ฐานเหล็กหล่อหล่อจากโลหะผสมเหล็ก-คาร์บอน กราไฟต์ภายในกระจายตัวเป็นแผ่นหรือทรงกลม แม้ว่าจะมีคุณสมบัติในการลดการสั่นสะเทือนได้บ้าง แต่ความสม่ำเสมอของโครงสร้างยังไม่ดีเท่ากับหินแกรนิต เมื่อต้องรับมือกับการสั่นสะเทือนที่มีความเข้มข้นสูงและต่อเนื่อง ฐานเหล็กหล่อจะลดแรงสั่นสะเทือนให้อยู่ในระดับต่ำเช่นเดียวกับฐานหินแกรนิตได้ยาก ซึ่งอาจนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในการเคลื่อนที่ของแท่นลอยลมแรงดันสถิตที่แม่นยำ ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพความแม่นยำของแท่นลอยน้ำในการทำงานที่ต้องการความแม่นยำสูง
ประการที่สอง การรักษาความแม่นยำ: ข้อได้เปรียบตามธรรมชาติของการขยายตัวต่ำและความท้าทายของการเปลี่ยนแปลงความร้อนของโลหะ
หินแกรนิตขึ้นชื่อเรื่องค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำมาก โดยทั่วไปอยู่ที่ 5-7 ×10⁻⁶/℃ ในสภาพแวดล้อมที่มีความผันผวนของอุณหภูมิ ขนาดของฐานหินแกรนิตที่มีความแม่นยำจะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ในด้านดาราศาสตร์ แท่นลอยลมไฮโดรสแตติกที่มีความแม่นยำสำหรับการปรับจูนเลนส์กล้องโทรทรรศน์อย่างละเอียดจะจับคู่กับฐานหินแกรนิต แม้ว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันและกลางคืนจะมีนัยสำคัญ ก็สามารถรับประกันความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของเลนส์ได้ในระดับซับไมครอน ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถบันทึกพลวัตที่ละเอียดอ่อนของเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ห่างไกลได้
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ 10-20 ×10⁻⁶/℃ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของฐานเหล็กหล่อจะเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งอาจทำให้แท่นลอยลมที่มีแรงดันสถิตแม่นยำเกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนได้ง่าย ส่งผลให้ความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของแท่นลดลง ในกระบวนการเจียรเลนส์ออปติคัลที่ไวต่ออุณหภูมิ การเสียรูปของฐานเหล็กหล่อภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิอาจทำให้ความแม่นยำในการเจียรของเลนส์คลาดเคลื่อนเกินกว่าช่วงที่ยอมรับได้ และส่งผลกระทบต่อคุณภาพของเลนส์
สาม ความทนทาน: ความแข็งสูงของหินธรรมชาติและความล้าของโลหะ
หินแกรนิตมีความแข็งสูง โดยมีค่าความแข็งโมห์สอยู่ที่ 6-7 ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์วัสดุ แท่นลอยลมแรงดันสถิตย์ความแม่นยำสูงที่นิยมใช้กัน ฐานหินแกรนิตสามารถต้านทานการสูญเสียแรงเสียดทานในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับฐานทั่วไป ช่วยยืดอายุการใช้งานของแท่นได้มากกว่า 50% ลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ และสร้างความมั่นใจในความต่อเนื่องของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม หินแกรนิตมีความเปราะบางค่อนข้างมาก และมีความเสี่ยงที่จะแตกหากถูกกระแทกโดยไม่ได้ตั้งใจ
ฐานเหล็กหล่อมีความทนทานและไม่แตกหักง่ายเมื่อรับแรงกระแทกในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการเคลื่อนที่แบบลูกสูบความถี่สูงของแท่นลอยลมแรงดันคงที่ที่มีความแม่นยำสูงเป็นเวลานาน เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากความล้า ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำและเสถียรภาพของแท่น ขณะเดียวกัน เหล็กหล่อยังมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ซึ่งลดความทนทานลง ในทางตรงกันข้าม ฐานหินแกรนิตมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า
ประการที่สี่ ต้นทุนการผลิตและความยากลำบากในการแปรรูป: ความท้าทายในการขุดหินธรรมชาติและการแปรรูปและเกณฑ์ขั้นต่ำของกระบวนการหล่อโลหะ
การทำเหมืองและการขนส่งวัตถุดิบหินแกรนิตมีความซับซ้อน และต้องใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีขั้นสูง เนื่องจากมีความแข็งและความเปราะสูง กระบวนการตัด เจียร ขัดเงา และกระบวนการอื่นๆ จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการยุบตัว รอยแตก และอัตราเศษวัสดุสูง ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูง
ฐานเหล็กหล่อผลิตด้วยกระบวนการหล่อที่ครบวงจร แหล่งวัตถุดิบที่กว้างขวาง และต้นทุนค่อนข้างต่ำ แม่พิมพ์สามารถผลิตจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ความแม่นยำและเสถียรภาพสูงเช่นเดียวกับฐานหินแกรนิต กระบวนการหล่อและขั้นตอนหลังการผลิตจึงเข้มงวดมาก ต้องใช้เครื่องจักรที่มีความแม่นยำและการอบชุบด้วยความร้อนสูง ซึ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้นอย่างมาก
โดยสรุป ฐานความแม่นยำที่ทำจากหินแกรนิตมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในสถานการณ์การใช้งานของแพลตฟอร์มลอยลมแรงดันคงที่ที่มีความแม่นยำ ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง ความเสถียร และความทนทานต่อการสึกหรอ ฐานเหล็กหล่อมีข้อได้เปรียบบางประการในด้านต้นทุนและความทนทาน และเหมาะสำหรับโอกาสที่ข้อกำหนดความแม่นยำค่อนข้างต่ำ การแสวงหาความคุ้มทุน และสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิค่อนข้างเสถียร