합성 화강암이라고도 불리는 에폭시 화강암은 에폭시와 화강암을 혼합한 소재로, 공작기계 베이스의 대체재로 흔히 사용됩니다. 에폭시 화강암은 주철이나 강철을 대체하여 진동 감쇠 효과를 높이고 공구 수명을 연장하며 조립 비용을 절감하는 데 사용됩니다.
공작기계 베이스
공작기계 및 기타 고정밀 기계는 정적 및 동적 성능을 위해 기본 재료의 높은 강성, 장기 안정성 및 우수한 감쇠 특성에 의존합니다. 이러한 구조물에 가장 널리 사용되는 재료는 주철, 용접 강철 구조물 및 천연 화강암입니다. 강철 구조물은 장기 안정성이 부족하고 감쇠 특성이 매우 떨어지기 때문에 높은 정밀도가 요구되는 곳에서는 거의 사용되지 않습니다. 응력 제거 및 열처리된 고품질 주철은 구조물에 치수 안정성을 제공하고 복잡한 형상으로 주조할 수 있지만, 주조 후 정밀한 표면을 만들기 위해 비용이 많이 드는 가공 공정이 필요합니다.
품질 좋은 천연 화강암은 점점 구하기 어려워지고 있지만, 주철보다 감쇠 능력이 뛰어납니다. 하지만 주철과 마찬가지로 천연 화강암 가공 역시 노동 집약적이고 비용이 많이 듭니다.
정밀 화강암 주물은 분쇄, 세척 및 건조된 화강암 골재를 에폭시 수지 시스템과 상온에서 혼합하여 생산됩니다(즉, 냉경화 공정). 조성물에 석영 골재 충전재를 사용할 수도 있습니다. 성형 공정 중 진동 다짐을 통해 골재가 단단하게 결합됩니다.
나사산 삽입물, 강판 및 냉각수 파이프는 주조 공정 중에 함께 주조할 수 있습니다. 더욱 높은 활용성을 위해 선형 레일, 연삭 슬라이드웨이 및 모터 마운트를 복제하거나 그라우팅하여 주조할 수 있으므로 주조 후 가공이 필요 없습니다. 주조물의 표면 마감은 금형 표면만큼 우수합니다.
장점과 단점
장점은 다음과 같습니다.
■ 진동 감쇠.
■ 유연성: 맞춤형 선형 가이드웨이, 유압유 탱크, 나사산 인서트, 절삭유 및 도관 배관을 모두 폴리머 베이스에 통합할 수 있습니다.
■ 인서트 등을 포함시키면 완성된 주조품의 가공량을 크게 줄일 수 있습니다.
■ 여러 부품을 하나의 주조물로 통합함으로써 조립 시간이 단축됩니다.
■ 벽 두께가 균일할 필요가 없어 받침대 디자인에 더 큰 유연성을 제공합니다.
■ 일반적인 용제, 산, 알칼리 및 절삭유에 대한 내화학성.
■ 도색이 필요하지 않습니다.
■복합재료는 알루미늄과 밀도가 거의 같습니다(단, 동등한 강도를 얻기 위해 조각이 더 두껍습니다).
■ 복합 폴리머 콘크리트 주조 공정은 금속 주조 공정보다 훨씬 적은 에너지를 사용합니다. 폴리머 주조 수지는 생산에 필요한 에너지가 매우 적으며, 주조 공정은 상온에서 진행됩니다.
에폭시 화강암 소재는 내부 감쇠 계수가 주철보다 최대 10배, 천연 화강암보다 최대 3배, 철골 구조물보다 최대 30배 우수합니다. 냉각제의 영향을 받지 않고, 장기 안정성이 뛰어나며, 열 안정성이 향상되었고, 비틀림 및 동적 강성이 높으며, 소음 흡수력이 탁월하고, 내부 응력이 거의 발생하지 않습니다.
단점으로는 얇은 부분(1인치(25mm) 미만)에서의 강도가 낮고, 인장 강도가 낮으며, 충격 저항성이 낮다는 점이 있습니다.
광물 주조틀 소개
광물 주조는 가장 효율적인 현대 건축 자재 중 하나입니다. 정밀 기계 제조업체들은 광물 주조 기술의 선구자였습니다. 오늘날 CNC 밀링 머신, 드릴 프레스, 연삭기 및 방전 가공기 등에 광물 주조 기술의 사용이 증가하고 있으며, 그 장점은 고속 가공 기계에만 국한되지 않습니다.
미네랄 주조는 에폭시 화강암 재료라고도 하며, 자갈, 석영 모래, 빙하 분말과 같은 광물 충전재와 결합제로 구성됩니다. 이 재료는 정확한 규격에 따라 혼합되어 차가운 상태로 주형에 부어집니다. 견고한 기초가 성공의 기반입니다!
최첨단 공작기계는 점점 더 빠른 속도로 작동하면서 그 어느 때보다 높은 정밀도를 제공해야 합니다. 그러나 고속 이송과 고강도 가공은 기계 프레임에 불필요한 진동을 발생시킵니다. 이러한 진동은 가공물 표면에 부정적인 영향을 미치고 공구 수명을 단축시킵니다. 미네랄 주조 프레임은 진동을 빠르게 감소시키는데, 주철 프레임보다 약 6배, 강철 프레임보다 약 10배 빠릅니다.
밀링 머신이나 연삭기처럼 광물 주조 베드를 사용하는 공작 기계는 훨씬 더 높은 정밀도와 우수한 표면 품질을 제공합니다. 또한 공구 마모가 크게 줄어들어 수명이 연장됩니다.
복합 광물(에폭시 화강암) 주조 프레임은 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공합니다.
- 성형성 및 강도: 광물 주조 공정은 부품의 형상에 있어 탁월한 자유도를 제공합니다. 재료와 공정의 특성 덕분에 비교적 높은 강도와 현저히 낮은 무게를 구현할 수 있습니다.
- 기반 시설 통합: 광물 주조 공정은 실제 주조 공정 중에 구조물과 가이드웨이, 나사산 삽입물, 서비스 연결부와 같은 추가 구성 요소를 간단하게 통합할 수 있도록 합니다.
- 복잡한 기계 구조물의 제조: 기존 공정으로는 상상할 수 없었던 것이 광물 주조를 통해 가능해집니다. 여러 구성 부품을 접합하여 복잡한 구조물을 만들 수 있습니다.
- 경제적인 치수 정확도: 광물 주조 부품은 경화 과정에서 수축이 거의 발생하지 않기 때문에 많은 경우 최종 치수로 주조됩니다. 따라서 추가적인 비용이 많이 드는 후가공 공정을 생략할 수 있습니다.
- 정밀도: 정밀한 기준면 또는 지지면은 추가적인 연삭, 성형 또는 밀링 작업을 통해 구현됩니다. 그 결과, 다양한 기계 설계 개념을 효율적이고 정교하게 구현할 수 있습니다.
- 우수한 열 안정성: 광물 주조는 열전도율이 금속 재료보다 훨씬 낮기 때문에 온도 변화에 매우 느리게 반응합니다. 따라서 단기적인 온도 변화가 공작기계의 치수 정밀도에 미치는 영향이 현저히 적습니다. 공작기계 베드의 열 안정성이 우수할수록 기계의 전체적인 형상이 더 잘 유지되고, 결과적으로 기하학적 오차가 최소화됩니다.
- 부식 방지: 광물 주조 부품은 오일, 냉각수 및 기타 부식성 액체에 대한 내성이 있습니다.
- 탁월한 진동 감쇠 성능으로 공구 수명 연장: 당사의 미네랄 주조는 강철이나 주철보다 최대 10배 뛰어난 진동 감쇠 성능을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 기계 구조의 동적 안정성이 매우 높아집니다. 이는 공작기계 제조업체와 사용자에게 분명한 이점을 제공합니다. 가공 또는 연삭 부품의 표면 조도가 향상되고 공구 수명이 연장되어 공구 비용이 절감됩니다.
- 환경: 제조 과정에서 환경에 미치는 영향이 줄어듭니다.
광물 주조 프레임 vs 주철 프레임
기존에 사용하던 주철 프레임과 비교하여 당사의 새로운 광물 주조 프레임이 갖는 이점은 다음과 같습니다.
| 미네랄 주조(에폭시 화강암) | 주철 | |
| 제동 | 높은 | 낮은 |
| 열 성능 | 낮은 열전도율 그리고 고사양 열 용량 | 높은 열전도율과 낮은 사양의 열용량 |
| 내장 부품 | 무제한 디자인 및 일체형 금형 및 끊김 없는 연결 | 가공 필요 |
| 내식성 | 초고층 | 낮은 |
| 환경 우정 | 낮은 에너지 소비량 | 높은 에너지 소비량 |
결론
광물 주조는 CNC 기계 프레임 구조에 이상적입니다. 이는 기술적, 경제적, 환경적 측면에서 분명한 이점을 제공합니다. 광물 주조 기술은 탁월한 진동 감쇠, 높은 내화학성, 그리고 상당한 열적 이점(강철과 유사한 열팽창률)을 제공합니다. 연결 요소, 케이블, 센서 및 측정 시스템 모두 조립체에 주조할 수 있습니다.
화강암 베드를 사용하는 광물 주조 가공 센터의 장점은 무엇입니까?
미네랄 주조(인공 화강암, 즉 수지 콘크리트)는 30년 이상 공작기계 산업에서 구조 재료로 널리 사용되어 왔습니다.
통계에 따르면 유럽에서는 공작기계 10대 중 1대가 광물 주조재를 베드 재료로 사용하고 있습니다. 그러나 부적절한 경험, 불완전하거나 잘못된 정보로 인해 광물 주조재에 대한 의심과 편견이 생길 수 있습니다. 따라서 새로운 장비를 제작할 때는 광물 주조재의 장단점을 분석하고 다른 재료와 비교 검토하는 것이 필수적입니다.
건설 기계의 기초 재료는 일반적으로 주철, 무기질 주조(폴리머 및/또는 반응성 수지 콘크리트), 강철/용접 구조(그라우팅/비그라우팅) 및 천연석(예: 화강암)으로 나뉩니다. 각 재료는 고유한 특성을 가지고 있으며, 완벽한 구조 재료는 없습니다. 특정 구조 요구 사항에 따라 재료의 장단점을 검토해야만 이상적인 구조 재료를 선택할 수 있습니다.
구조재료의 두 가지 중요한 기능, 즉 구성 요소의 형상, 위치 및 에너지 흡수를 보장하는 기능은 각각 성능 요구사항(정적, 동적 및 열적 성능), 재료 설치, 매체 순환 시스템, 물류를 위한 기능/구조적 요구사항(정확도, 무게, 벽 두께, 가이드 레일의 용이성) 및 비용 요구사항(가격, 수량, 가용성, 시스템 특성)을 제시합니다.
I. 구조재료의 성능 요구사항
1. 정적 특성
기초의 정적 특성을 측정하는 기준은 일반적으로 높은 강도보다는 재료의 강성, 즉 하중 하에서의 최소 변형률입니다. 정적 탄성 변형의 경우, 광물 주조물은 훅의 법칙을 따르는 등방성 균질 재료로 간주할 수 있습니다.
광물 주조품의 밀도와 탄성 계수는 주철의 1/3 수준입니다. 광물 주조품과 주철은 비강성이 같으므로, 동일한 무게에서 형상의 영향을 고려하지 않으면 주철 주조품과 광물 주조품의 강성은 동일합니다. 따라서 광물 주조품의 설계 벽 두께는 일반적으로 주철 주조품의 3배이며, 이러한 설계는 제품이나 주조품의 기계적 특성에 문제를 일으키지 않습니다. 광물 주조품은 압력을 받는 정적 환경(예: 침대, 지지대, 기둥)에서 사용하기에 적합하며, 얇은 벽이나 작은 크기의 프레임(예: 테이블, 팔레트, 공구 교환기, 캐리지, 스핀들 지지대)에는 적합하지 않습니다. 구조 부품의 무게는 일반적으로 광물 주조품 제조업체의 장비에 의해 제한되며, 15톤을 초과하는 광물 주조 제품은 드뭅니다.
2. 동적 특성
축의 회전 속도 및/또는 가속도가 클수록 기계의 동적 성능이 더욱 중요해집니다. 빠른 위치 결정, 빠른 공구 교체 및 고속 이송은 기계 구조 부품의 기계적 공진 및 동적 가진을 지속적으로 증가시킵니다. 부품의 치수 설계 외에도, 부품의 처짐, 질량 분포 및 동적 강성은 재료의 감쇠 특성에 의해 크게 영향을 받습니다.
광물 주조를 사용하면 이러한 문제에 대한 좋은 해결책을 제시할 수 있습니다. 광물 주조는 기존 주철보다 진동을 10배 더 잘 흡수하기 때문에 진폭과 고유 진동수를 크게 줄일 수 있습니다.
기계 가공과 같은 가공 작업에서 광물 주조는 더 높은 정밀도, 우수한 표면 품질 및 더 긴 공구 수명을 제공할 수 있습니다. 동시에 소음 측면에서도 대형 엔진 및 원심분리기의 베이스, 변속기 주조품 및 부속품에 사용되는 다양한 재질과의 비교 검증을 통해 광물 주조품이 우수한 성능을 보였습니다. 충격음 분석에 따르면 광물 주조품은 음압 수준을 국부적으로 최대 20%까지 감소시킬 수 있습니다.
3. 열적 특성
전문가들은 공작기계 편차의 약 80%가 열적 영향으로 인해 발생한다고 추정합니다. 내부 또는 외부 열원, 예열, 공작물 교체 등과 같은 공정 중단은 모두 열 변형의 원인이 됩니다. 최적의 재료를 선택하기 위해서는 재료 요구 사항을 명확히 해야 합니다. 광물 주조는 높은 비열과 낮은 열전도율 덕분에 공작물 교체와 같은 과도 온도 변화 및 주변 온도 변동에 대한 열 관성이 우수합니다. 금속 베드처럼 급속 예열이 필요하거나 베드 온도가 제한적인 경우, 가열 또는 냉각 장치를 광물 주조에 직접 주조하여 온도를 제어할 수 있습니다. 이러한 온도 보상 장치를 사용하면 온도 영향으로 인한 변형을 줄여 합리적인 비용으로 정밀도를 향상시킬 수 있습니다.
II. 기능적 및 구조적 요구사항
광물 주조는 다른 재료와 구별되는 가장 큰 특징으로 뛰어난 내구성을 자랑합니다. 광물 주조의 최대 온도는 45°C이며, 고정밀 금형 및 공구를 사용하면 부품과 광물 주조물을 동시에 주조할 수 있습니다.
고급 재주조 기술은 광물 주조 블랭크에도 적용되어 기계 가공이 필요 없는 정밀한 장착면과 레일 표면을 얻을 수 있습니다. 다른 기본 재료와 마찬가지로 광물 주조물도 특정한 구조 설계 규칙을 따라야 합니다. 벽 두께, 하중 지지 부속품, 보강재, 적재 및 하역 방법 등은 다른 재료와 어느 정도 차이가 있으므로 설계 단계에서 미리 고려해야 합니다.
III. 비용 요구사항
기술적인 관점도 중요하지만, 비용 효율성 또한 점점 더 중요해지고 있습니다. 광물 주조를 사용하면 엔지니어는 생산 및 운영 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 가공 비용 절감은 물론, 주조, 최종 조립, 물류 비용(창고 및 운송)까지 모두 절감됩니다. 광물 주조의 높은 기능성을 고려할 때, 전체적인 프로젝트 관점에서 접근해야 합니다. 실제로 기본 설비가 설치되었거나 사전 설치된 상태에서 가격을 비교하는 것이 더 합리적입니다. 상대적으로 높은 초기 비용은 광물 주조 금형 및 공구 비용에서 발생하지만, 장기적으로 사용 시(금형 1개당 500~1000개 생산 가능) 비용 상쇄가 가능하며, 연간 소비량은 약 10~15개 정도입니다.
IV. 사용 범위
광물 주조는 구조 재료로서 전통적인 구조 재료를 꾸준히 대체하고 있으며, 그 빠른 발전의 핵심은 광물 주조, 금형 및 안정적인 접합 구조에 있습니다. 현재 광물 주조는 연삭기 및 고속 가공기와 같은 많은 공작 기계 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 연삭기 제조업체들은 기계 베드에 광물 주조를 사용하는 데 있어 공작 기계 분야의 선구자 역할을 해왔습니다. 예를 들어, ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude 등과 같은 세계적인 기업들은 광물 주조의 감쇠 특성, 열 관성 및 견고성을 활용하여 연삭 공정에서 높은 정밀도와 우수한 표면 품질을 얻어왔습니다.
점점 증가하는 동적 하중으로 인해, 세계 유수의 공구 연삭기 기업들은 광물 주조 베드를 점점 더 선호하고 있습니다. 광물 주조 베드는 뛰어난 강성을 지니고 있어 리니어 모터의 가속으로 인한 힘을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 동시에, 우수한 진동 흡수 성능과 리니어 모터의 유기적인 조합은 가공물의 표면 품질과 연삭 휠의 수명을 크게 향상시킵니다.
단일 부품의 경우, 길이 10,000mm 이내라면 저희에게는 문제없습니다.
최소 벽 두께는 얼마입니까?
일반적으로 기계 베이스의 최소 단면 두께는 60mm 이상이어야 합니다. 더 얇은 단면(예: 10mm 두께)은 미세한 골재 크기와 배합을 사용하여 타설할 수 있습니다.
주조 후 수축률은 1000mm당 약 0.1~0.3mm입니다. 보다 정밀한 광물 주조 기계 부품이 필요한 경우, 2차 CNC 연삭, 수동 래핑 또는 기타 가공 공정을 통해 공차를 확보할 수 있습니다.
저희는 천연 지난 흑색 화강암을 주재료로 사용합니다. 대부분의 회사들은 건축 시공에 일반 화강암이나 일반 석재를 사용하지만, 저희는 그렇지 않습니다.
• 원재료: 세계적으로 높은 강도, 강성 및 내마모성으로 유명한 독특한 지난 흑색 화강암('지난칭 화강암'이라고도 함) 입자를 골재로 사용합니다.
• 배합: 독자적인 강화 에폭시 수지와 첨가제를 사용하여, 최적의 종합적인 성능을 보장하기 위해 각 구성 요소에 서로 다른 배합을 적용했습니다.
• 기계적 특성: 진동 흡수율은 주철의 약 10배이며, 정적 및 동적 특성이 우수합니다.
• 물리적 특성: 밀도는 주철의 약 1/3이며, 금속보다 열 차단성이 뛰어나고, 흡습성이 없으며, 열 안정성이 우수합니다.
• 화학적 특성: 금속보다 내식성이 뛰어나고 환경친화적임;
• 치수 정확도: 주조 후 선형 수축률은 약 0.1~0.3mm/m이며, 모든 평면에서 매우 높은 형상 및 정밀도를 자랑합니다.
• 구조적 안정성: 매우 복잡한 구조물도 주조 방식으로 제작할 수 있는 반면, 천연 화강암을 사용할 경우 일반적으로 조립, 접합 및 접착 과정이 필요합니다.
• 느린 열 반응: 단기적인 온도 변화에 대한 반응 속도가 훨씬 느리고 반응량도 훨씬 적습니다.
• 매립형 삽입물: 패스너, 파이프, 케이블 및 챔버를 구조물에 매립할 수 있으며, 삽입물 재료에는 금속, 석재, 세라믹 및 플라스틱 등이 포함됩니다.