합성 화강암이라고도 알려진 에폭시 화강암은 에폭시와 화강암의 혼합물로, 공작기계 베이스의 대체 소재로 널리 사용됩니다. 에폭시 화강암은 주철과 강철 대신 사용되어 진동 감쇠력 향상, 공구 수명 연장, 조립 비용 절감 효과를 제공합니다.
공작기계 베이스
공작기계 및 기타 고정밀 기계는 정적 및 동적 성능을 위해 모재의 높은 강성, 장기 안정성, 그리고 우수한 감쇠 특성에 의존합니다. 이러한 구조물에 가장 널리 사용되는 재료는 주철, 용접 강재, 그리고 천연 화강암입니다. 장기 안정성이 부족하고 감쇠 특성이 매우 낮기 때문에, 강철 구조물은 고정밀이 요구되는 곳에는 거의 사용되지 않습니다. 응력 완화 및 어닐링 처리된 고품질 주철은 구조물의 치수 안정성을 제공하며 복잡한 형상으로 주조할 수 있지만, 주조 후 정밀한 표면을 형성하기 위해서는 고가의 가공 공정이 필요합니다.
고품질 천연 화강암은 점점 더 찾기 어려워지고 있지만, 주철보다 감쇠력이 더 뛰어납니다. 주철과 마찬가지로 천연 화강암 가공은 노동 집약적이고 비용이 많이 듭니다.
정밀 화강암 주물은 화강암 골재(파쇄, 세척, 건조)를 상온에서 에폭시 수지 시스템과 혼합하여(즉, 저온 경화 공정) 생산됩니다. 석영 골재 충진재도 본 조성물에 사용될 수 있습니다. 성형 공정 중 진동 다짐을 통해 골재가 단단하게 다져집니다.
나사산 인서트, 강판, 냉각수 파이프는 주조 공정 중에 직접 주조할 수 있습니다. 더욱 다양한 가공을 위해 선형 레일, 연삭 슬라이드웨이, 모터 마운트를 복제하거나 그라우팅하여 주조 후 가공이 필요 없게 할 수 있습니다. 주조물의 표면 조도는 금형 표면 조도만큼 양호합니다.
장점과 단점
장점은 다음과 같습니다.
■ 진동 감쇠.
■ 유연성: 맞춤형 선형 경로, 유압 유체 탱크, 나사 인서트, 절삭 유체 및 도관 파이핑을 모두 폴리머 기반에 통합할 수 있습니다.
■ 인서트 등을 포함함으로써 완성된 주물의 가공을 대폭 줄일 수 있습니다.
■ 여러 부품을 하나의 주물에 통합하여 조립시간을 단축합니다.
■ 균일한 벽 두께가 필요하지 않아 베이스의 설계 유연성이 더 높습니다.
■ 대부분의 일반 용매, 산, 알칼리 및 절삭유에 대한 내화학성.
■ 페인팅이 필요하지 않습니다.
■복합소재는 알루미늄과 밀도가 거의 같습니다.(하지만 동일한 강도를 얻기 위해 조각이 더 두껍습니다.)
■ 복합 폴리머 콘크리트 주조 공정은 금속 주조보다 훨씬 적은 에너지를 사용합니다. 폴리머 주조 수지는 생산에 매우 적은 에너지를 사용하며, 주조 공정은 실온에서 진행됩니다.
에폭시 화강암 소재는 주철보다 최대 10배, 천연 화강암보다 최대 3배, 강철 구조물보다 최대 30배 뛰어난 내부 감쇠율을 가지고 있습니다. 냉각수의 영향을 받지 않으며, 뛰어난 장기 안정성과 향상된 열 안정성, 높은 비틀림 강성 및 동적 강성, 뛰어난 소음 흡수력, 그리고 무시할 수 있는 수준의 내부 응력을 가지고 있습니다.
단점으로는 얇은 부분(1인치(25mm) 미만)에서는 강도가 약하고, 인장 강도가 낮으며, 충격 저항성이 낮다는 점이 있습니다.
미네랄 캐스팅 프레임 소개
미네랄 캐스팅은 가장 효율적이고 현대적인 건축 자재 중 하나입니다. 정밀 기계 제조업체들은 미네랄 캐스팅 사용의 선구자였습니다. 오늘날 CNC 밀링 머신, 드릴 프레스, 연삭기, 방전 가공기 등에서 미네랄 캐스팅의 사용이 증가하고 있으며, 그 장점은 고속 가공에만 국한되지 않습니다.
에폭시 화강암 소재라고도 불리는 미네랄 캐스팅은 자갈, 석영 모래, 빙하 가루, 그리고 결합제와 같은 미네랄 필러로 구성됩니다. 재료를 정확한 규격에 따라 혼합하여 금형에 차갑게 부어 넣습니다. 탄탄한 기초가 성공의 핵심입니다!
최첨단 공작 기계는 그 어느 때보다 더 빠르고 정밀하게 작동해야 합니다. 그러나 높은 이동 속도와 고하중 가공은 기계 프레임에 원치 않는 진동을 발생시킵니다. 이러한 진동은 부품 표면에 부정적인 영향을 미치고 공구 수명을 단축시킵니다. 미네랄 캐스팅 프레임은 진동을 빠르게 줄여줍니다. 주철 프레임보다 약 6배, 강철 프레임보다 10배 빠릅니다.
밀링 머신이나 연삭기와 같이 미네랄 캐스팅 베드를 사용하는 공작 기계는 훨씬 더 정밀하고 더 나은 표면 품질을 달성합니다. 또한, 공구 마모가 크게 감소하고 수명이 연장됩니다.
합성 미네랄(에폭시 화강암) 주조 프레임은 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공합니다.
- 성형 및 강도: 미네랄 캐스팅 공정은 부품의 형상에 있어 탁월한 자유도를 제공합니다. 소재와 공정의 특수한 특성 덕분에 비교적 높은 강도와 현저히 낮은 무게를 구현할 수 있습니다.
- 인프라 통합: 미네랄 주조 공정을 통해 실제 주조 공정에서 구조물과 가이드웨이, 나사 인서트, 서비스용 연결부 등의 추가 구성 요소를 간단히 통합할 수 있습니다.
- 복잡한 기계 구조의 제조: 기존 공정으로는 상상도 할 수 없었던 일이 광물 주조를 통해 가능해졌습니다. 여러 구성품을 접합하여 복잡한 구조를 형성할 수 있습니다.
- 경제적인 치수 정확도: 많은 경우, 미네랄 주조 부품은 경화 과정에서 수축이 거의 발생하지 않기 때문에 최종 치수에 맞춰 주조됩니다. 이를 통해 추가적인 고비용 마감 공정을 생략할 수 있습니다.
- 정밀도: 추가적인 연삭, 성형 또는 밀링 작업을 통해 매우 정밀한 기준면 또는 지지면을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 다양한 기계 개념을 우아하고 효율적으로 구현할 수 있습니다.
- 우수한 열 안정성: 광물 주조는 열전도도가 금속 재료보다 현저히 낮기 때문에 온도 변화에 매우 느리게 반응합니다. 따라서 단기적인 온도 변화는 공작 기계의 치수 정확도에 미치는 영향이 훨씬 적습니다. 머신 베드의 열 안정성이 향상되면 기계의 전체 형상이 더 잘 유지되고 결과적으로 형상 오류가 최소화됩니다.
- 부식 없음: 미네랄 캐스트 구성품은 오일, 냉각수 및 기타 부식성 액체에 대한 내성이 있습니다.
- 향상된 진동 감쇠력으로 공구 수명 연장: 당사의 미네랄 캐스팅은 강철이나 주철보다 최대 10배 더 뛰어난 진동 감쇠력을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 기계 구조의 매우 높은 동적 안정성을 확보할 수 있습니다. 공작 기계 제작자와 사용자에게 제공하는 이점은 명확합니다. 가공 또는 연삭된 부품의 표면 조도 품질이 향상되고 공구 수명이 늘어나 공구 비용이 절감됩니다.
- 환경: 제조 과정에서 환경에 미치는 영향이 감소합니다.
미네랄 캐스팅 프레임 대 주철 프레임
아래에서 기존에 사용하던 주철 프레임과 새로운 미네랄 캐스팅 프레임의 장점을 비교해 보세요.
| 미네랄 캐스팅(에폭시 화강암) | 주철 | |
| 제동 | 높은 | 낮은 |
| 열 성능 | 낮은 열전도도 그리고 높은 사양의 열 용량 | 높은 열전도도와 낮은 사양 열 용량 |
| 내장 부품 | 무한한 디자인과 일체형 금형 및 원활한 연결 | 가공이 필요합니다 |
| 내식성 | 매우 높음 | 낮은 |
| 환경 우정 | 낮은 에너지 소비 | 높은 에너지 소비 |
결론
미네랄 캐스팅은 CNC 기계 프레임 구조에 이상적입니다. 기술적, 경제적, 환경적 이점을 제공합니다. 미네랄 캐스팅 기술은 탁월한 진동 감쇠력, 높은 내화학성, 그리고 상당한 열적 이점(강철과 유사한 열팽창)을 제공합니다. 연결 부품, 케이블, 센서 및 측정 시스템 모두 조립품에 주입할 수 있습니다.
미네랄 캐스팅 화강암 베드 가공 센터의 장점은 무엇입니까?
광물 주조물(인조 화강암, 일명 수지 콘크리트)은 30년 이상 공작기계 산업에서 구조용 재료로 널리 수용되어 왔습니다.
통계에 따르면 유럽에서는 공작 기계 10대 중 1대가 미네랄 캐스팅을 베드(bed)로 사용합니다. 그러나 부적절한 경험, 불완전하거나 부정확한 정보는 미네랄 캐스팅에 대한 의심과 편견으로 이어질 수 있습니다. 따라서 새로운 장비를 제작할 때는 미네랄 캐스팅의 장단점을 분석하고 다른 소재와 비교하는 것이 중요합니다.
건설기계의 기본 구조는 일반적으로 주철, 미네랄 캐스팅(폴리머 및/또는 반응성 수지 콘크리트), 강철/용접 구조(그라우팅/비그라우팅), 그리고 천연석(예: 화강암)으로 구분됩니다. 각 재료는 고유한 특성을 가지고 있으며, 완벽한 구조재는 없습니다. 특정 구조적 요건에 따라 재료의 장단점을 검토해야만 이상적인 구조재를 선택할 수 있습니다.
구조재료의 두 가지 중요한 기능은 구성품의 기하학, 위치 및 에너지 흡수를 보장하는 것입니다. 이는 각각 성능 요구 사항(정적, 동적 및 열 성능), 기능/구조적 요구 사항(정확도, 무게, 벽 두께, 재료 설치를 위한 가이드 레일의 용이성, 미디어 순환 시스템, 물류) 및 비용 요구 사항(가격, 수량, 가용성, 시스템 특성)을 제시합니다.
I. 구조재료의 성능요구사항
1. 정적 특성
바닥의 정적 물성을 측정하는 기준은 일반적으로 재료의 강성, 즉 높은 강도보다는 하중 하에서 변형이 최소화되는 정도입니다. 정적 탄성 변형의 경우, 광물 주물은 후크의 법칙을 따르는 등방성 균질 재료로 간주될 수 있습니다.
미네랄 주물의 밀도와 탄성 계수는 각각 주철의 1/3입니다. 미네랄 주물과 주철은 동일한 비강성을 가지므로 동일한 무게에서 철 주물과 미네랄 주물의 강성은 형상의 영향을 고려하지 않아도 동일합니다. 많은 경우 미네랄 주물의 설계 벽 두께는 일반적으로 철 주물의 3배이며, 이 설계는 제품이나 주물의 기계적 특성 측면에서 문제를 일으키지 않습니다. 미네랄 주물은 압력을 받는 정적 환경(예: 베드, 지지대, 기둥)에서 작업하는 데 적합하며 얇은 벽 및/또는 작은 프레임(예: 테이블, 팔레트, 공구 교환기, 캐리지, 스핀들 지지대)에는 적합하지 않습니다. 구조 부품의 무게는 일반적으로 미네랄 주물 제조업체의 장비에 의해 제한되며 15톤 이상의 미네랄 주물 제품은 일반적으로 드뭅니다.
2. 동적 특성
샤프트의 회전 속도 및/또는 가속도가 높을수록 기계의 동적 성능이 더욱 중요해집니다. 빠른 위치 결정, 빠른 공구 교체, 그리고 고속 이송은 기계 구조 부품의 기계적 공진 및 동적 가진을 지속적으로 강화합니다. 부품의 치수 설계 외에도, 부품의 처짐, 질량 분포, 그리고 동적 강성은 재료의 감쇠 특성에 큰 영향을 받습니다.
미네랄 주물을 사용하면 이러한 문제에 대한 좋은 해결책을 얻을 수 있습니다. 미네랄 주물은 기존 주철보다 진동을 10배 더 잘 흡수하여 진폭과 고유 진동수를 크게 줄일 수 있습니다.
기계 가공과 같은 가공 작업에서 미네랄 캐스팅은 더 높은 정밀도, 더 나은 표면 품질, 그리고 더 긴 공구 수명을 가져올 수 있습니다. 동시에, 소음 영향 측면에서도 미네랄 캐스팅은 대형 엔진 및 원심분리기용 베이스, 변속기 캐스팅, 그리고 다양한 재질의 부속품들을 비교 및 검증하여 우수한 성능을 보였습니다. 충격음 분석 결과, 미네랄 캐스팅은 국부적으로 음압 레벨을 20%까지 감소시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.
3. 열적 특성
전문가들은 공작기계 편차의 약 80%가 열 효과에 의해 발생한다고 추정합니다. 내부 또는 외부 열원, 예열, 공작물 교체 등과 같은 공정 중단은 모두 열 변형의 원인입니다. 최적의 소재를 선택하려면 소재 요구 사항을 명확히 파악해야 합니다. 높은 비열과 낮은 열전도도 덕분에 광물 주물은 과도 온도 영향(예: 공작물 교체) 및 주변 온도 변동에 대해 우수한 열 관성을 갖습니다. 금속 베드처럼 빠른 예열이 필요하거나 베드 온도가 제한되는 경우, 가열 또는 냉각 장치를 광물 주물에 직접 주입하여 온도를 제어할 수 있습니다. 이러한 온도 보상 장치를 사용하면 온도 영향으로 인한 변형을 줄여 합리적인 비용으로 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
II. 기능적 및 구조적 요구 사항
무결성은 미네랄 주물을 다른 소재와 구별하는 뚜렷한 특징입니다. 미네랄 주물의 최대 주조 온도는 45°C이며, 고정밀 금형 및 공구를 사용하여 부품과 미네랄 주물을 함께 주조할 수 있습니다.
고급 재주조 기술을 미네랄 캐스팅 블랭크에도 적용하여 가공 없이 정밀한 장착 및 레일 표면을 얻을 수 있습니다. 다른 모재와 마찬가지로 미네랄 캐스팅은 특정 구조 설계 규칙을 따릅니다. 벽 두께, 하중 지지 부속품, 리브 인서트, 적재 및 하역 방법은 모두 다른 재료와 어느 정도 다르므로 설계 단계에서 미리 고려해야 합니다.
III. 비용 요구 사항
기술적 관점에서도 중요하지만, 비용 효율성의 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 미네랄 캐스팅을 사용하면 엔지니어는 생산 및 운영 비용을 상당히 절감할 수 있습니다. 가공 비용 절감 외에도 주조, 최종 조립, 그리고 증가하는 물류 비용(창고 및 운송)이 모두 절감됩니다. 미네랄 캐스팅의 높은 기능을 고려할 때, 이는 하나의 프로젝트로 간주되어야 합니다. 실제로 베이스가 설치되거나 사전 설치된 상태에서 가격 비교를 하는 것이 더 합리적입니다. 비교적 높은 초기 비용은 미네랄 캐스팅 금형 및 툴링 비용이지만, 장기 사용(500~1,000개/강철 금형) 시 이 비용이 희석될 수 있으며, 연간 소비량은 약 10~15개입니다.
IV. 사용 범위
구조재로서 미네랄 캐스팅은 기존 구조재를 끊임없이 대체하고 있으며, 그 급속한 발전의 핵심은 미네랄 캐스팅, 주형, 그리고 안정적인 접합 구조에 있습니다. 현재 미네랄 캐스팅은 연삭기 및 고속 가공과 같은 다양한 공작기계 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 연삭기 제조업체들은 머신 베드에 미네랄 캐스팅을 사용하는 공작기계 분야의 선구자였습니다. 예를 들어, ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaut, Stude 등과 같은 세계적인 기업들은 미네랄 캐스팅의 뛰어난 감쇠력, 열 관성, 그리고 무결성을 활용하여 연삭 공정에서 높은 정밀도와 우수한 표면 품질을 확보해 왔습니다.
동적 하중이 계속 증가함에 따라, 공구 연삭기 분야의 세계적인 기업들이 미네랄 캐스팅 소재를 점점 더 선호하고 있습니다. 미네랄 캐스팅 베드는 뛰어난 강성을 갖추고 있어 리니어 모터의 가속으로 발생하는 힘을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 또한, 우수한 진동 흡수 성능과 리니어 모터의 유기적인 조합은 공작물의 표면 품질과 연삭 휠의 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.
단일 부품의 경우, 10,000mm 이내는 저희에게 쉽습니다.
최소 벽 두께는 얼마입니까?
일반적으로 기계 바닥의 최소 단면 두께는 60mm 이상이어야 합니다. 더 얇은 단면(예: 10mm 두께)은 잔골재 크기와 배합을 사용하여 주조할 수 있습니다.
주조 후 수축률은 1000mm당 약 0.1~0.3mm입니다. 더욱 정밀한 광물 주조 기계 부품이 필요한 경우, 2차 CNC 연삭, 핸드 래핑 또는 기타 가공 공정을 통해 허용 오차를 확보할 수 있습니다.
저희 미네랄 캐스팅 소재는 천연 지난 블랙 화강암을 사용합니다. 대부분의 건설 회사는 건축 시 일반 천연 화강암이나 일반 석재를 사용합니다.
· 원자재: 세계적으로 높은 강도, 높은 강성, 높은 내마모성으로 유명한 독특한 지난 블랙 화강암(또는 '지난칭' 화강암이라고도 함) 입자를 골재로 사용함;
· 공식: 독특한 강화 에폭시 수지와 첨가제를 사용하여 다양한 구성 요소를 다양한 공식으로 최적의 종합적 성능을 보장합니다.
· 기계적 성질: 진동 흡수성은 주철의 약 10배이며 정적, 동적 성질이 양호합니다.
· 물리적 특성: 밀도는 주철의 약 1/3이며, 금속보다 열 차단성이 높고, 흡습성이 없으며, 열 안정성이 좋습니다.
· 화학적 특성: 금속보다 내식성이 높고 환경 친화적입니다.
· 치수 정밀도: 주조 후 선형 수축률은 약 0.1-0.3㎜/m로 모든 면에서 매우 높은 형상 및 대응 정밀도를 갖습니다.
· 구조적 무결성: 매우 복잡한 구조를 주조할 수 있는 반면, 천연 화강암을 사용하면 일반적으로 조립, 접합 및 접합이 필요합니다.
· 느린 열 반응: 단기적인 온도 변화에 대한 반응이 훨씬 느리고 훨씬 적습니다.
· 내장형 인서트: 패스너, 파이프, 케이블 및 챔버를 구조물에 내장할 수 있으며, 삽입 재료에는 금속, 돌, 세라믹 및 플라스틱 등이 포함됩니다.