정밀 정압 공기 부유 플랫폼 제작 시, 베이스 선택은 플랫폼의 전반적인 성능에 결정적인 역할을 합니다. 화강암 정밀 베이스와 주철 베이스는 각기 다른 특성을 가지고 있으며, 안정성, 정확도 유지, 내구성, 비용 등 주요 측면에서 뚜렷한 차이가 있습니다.
첫째, 안정성 : 자연스럽고 치밀한 금속 구조
수백만 년에 걸친 지질학적 변화 끝에 화강암은 석영, 장석 및 기타 광물과 긴밀하게 결합되어 매우 조밀하고 균일한 구조를 형성합니다. 공장 작업장의 대형 장비 작동으로 발생하는 강한 진동과 같은 외부 간섭에도 화강암 기반은 복잡한 결정 구조를 활용하여 진동을 효과적으로 차단하고 감쇠시켜 정밀 정압 공기 부유 플랫폼의 진동 진폭을 80% 이상 감소시켜 고정밀 가공 또는 검출 시 플랫폼의 원활한 작동을 보장하는 안정적인 작동 기반을 제공합니다. 예를 들어, 전자 칩 제조의 포토리소그래피 공정에서 칩 패턴의 정밀한 특성화가 보장됩니다.
주철 베이스는 철-탄소 합금으로 주조되었으며, 내부 흑연은 판상 또는 구형으로 분포되어 있습니다. 어느 정도의 진동 감쇠력을 가지고 있지만, 화강암에 비해 구조적 균일성이 좋지 않습니다. 고강도 연속 진동을 처리할 때, 주철 베이스는 화강암 베이스와 같은 수준으로 진동 간섭을 낮추는 것이 어려워 정밀 정압 공기 부유 플랫폼의 움직임에 미세한 편차가 발생하여 초정밀 작업에서 플랫폼의 정밀 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
둘째, 정확도 유지: 낮은 팽창의 자연적 이점과 금속 열 변화의 과제
화강암은 열팽창 계수가 매우 낮은 것으로 알려져 있으며, 보통 5~7×10⁻⁶/℃입니다. 온도 변화가 심한 환경에서도 화강암 정밀 받침대의 크기는 거의 변하지 않습니다. 천문학 분야에서는 망원경 렌즈 미세 조정을 위한 정밀 정수압 공기 부유 플랫폼이 화강암 받침대와 함께 사용되어, 낮과 밤의 온도 차이가 크더라도 렌즈의 위치 정확도를 서브미크론 수준으로 유지하여 천문학자들이 멀리 떨어진 천체의 미묘한 역학을 포착하는 데 도움을 줍니다.
주철의 열팽창 계수는 비교적 높으며, 일반적으로 10-20×10⁻⁶/℃입니다. 온도 변화에 따라 주철 베이스의 크기가 현저하게 변하여 정밀 정압 공기 유동 플랫폼의 열 변형을 유발하고 플랫폼의 이동 정확도가 저하됩니다. 온도에 민감한 광학 렌즈의 연삭 공정에서 온도의 영향으로 주철 베이스가 변형되면 렌즈 연삭 정밀도가 허용 범위를 벗어나 렌즈 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
셋째, 내구성 : 천연석의 높은 경도와 금속 피로성
화강암은 경도가 높아 모스 경도가 6~7에 달하며 내마모성이 우수합니다. 재료 과학 실험실에서 자주 사용되는 정밀 정압 공기 부유 플랫폼의 화강암 기반은 일반 기반에 비해 장기적인 마찰 손실을 효과적으로 견뎌내 플랫폼의 유지 보수 주기를 50% 이상 연장하고 장비 유지 보수 비용을 절감하며 과학 연구 작업의 연속성을 보장합니다. 그러나 화강암은 상대적으로 취성이 강하여 우발적인 충격 시 파열 위험이 있습니다.
주철 베이스는 일정한 인성을 가지고 있어 특정 충격력을 받아도 쉽게 파손되지 않습니다. 그러나 정밀 정압 공기 부유 플랫폼의 고주파 왕복 운동 과정에서 장시간 주철은 피로 손상을 입기 쉽고, 이로 인해 내부 구조가 변형되어 플랫폼의 이동 정확도와 안정성에 영향을 미칩니다. 또한, 주철은 습한 환경에서 녹과 부식에 취약하여 내구성이 저하되는 반면, 화강암 베이스는 내식성이 우수합니다.
넷째, 제조원가 및 가공난이도: 천연석 채굴 및 가공난이도와 금속주조공정 한계점
화강암 원료의 채굴 및 운송은 복잡하며, 가공에는 고도의 장비와 기술이 필요합니다. 높은 경도와 취성으로 인해 절단, 연삭, 연마 등의 가공 과정에서 균열, 파손, 높은 폐기율이 발생하여 제조 비용이 높아집니다.
주철 베이스는 숙련된 주조 공정을 통해 제작되며, 원자재 공급이 풍부하고 비용이 비교적 저렴합니다. 금형을 통해 대량 생산이 가능하여 높은 생산 효율을 달성할 수 있습니다. 그러나 화강암 베이스와 동일한 수준의 정밀성과 안정성을 확보하기 위해서는 주조 공정 및 후가공 요건이 매우 엄격하여 정밀 가공 및 시효 처리 등이 필요하며, 이로 인해 비용 또한 크게 증가합니다.
요약하자면, 화강암 정밀 베이스는 높은 정밀도, 안정성 및 내마모성이 요구되는 정밀 정압 공기 부유 플랫폼의 적용 시나리오에서 상당한 이점을 제공합니다. 주철 베이스는 비용과 인성 면에서 일정한 이점을 제공하며, 정확도 요구 사항이 비교적 낮고 비용 효율성을 추구하며 진동 및 온도 환경이 비교적 안정적인 경우에 적합합니다.
게시 시간: 2025년 4월 9일