정밀 정압 공기부상 플랫폼 제작에 있어 받침대 선택은 플랫폼의 전체적인 성능에 결정적인 역할을 합니다. 화강암 정밀 받침대와 주철 받침대는 각각 고유한 특성을 지니고 있으며, 안정성, 정밀도 유지, 내구성 및 비용과 같은 주요 측면에서 뚜렷한 차이가 있습니다.
첫째, 안정성: 천연 고밀도 구조 및 금속 구조
수백만 년에 걸친 지질학적 변화를 거쳐 화강암은 석영, 장석 및 기타 광물들이 긴밀하게 결합하여 매우 조밀하고 균일한 구조를 형성합니다. 공장 작업장의 대형 장비 작동으로 발생하는 강한 진동과 같은 외부 간섭에 직면했을 때, 화강암 기반은 복잡한 결정 구조 덕분에 효과적으로 진동을 차단하고 감쇠시킬 수 있습니다. 이는 정밀 정압 공기 부양 플랫폼의 진동 진폭을 80% 이상 감소시켜 플랫폼의 안정적인 작동 기반을 제공하고 고정밀 가공 또는 검사 중 원활한 움직임을 보장합니다. 예를 들어, 전자 칩 제조의 포토리소그래피 공정에서 칩 패턴의 정밀한 특성화를 보장할 수 있습니다.
주철 베이스는 철-탄소 합금으로 주조되며, 내부에는 흑연이 판상 또는 구형으로 분포되어 있습니다. 주철 베이스는 어느 정도 진동 감쇠 능력을 가지고 있지만, 화강암에 비해 구조적 균일성이 떨어집니다. 고강도 연속 진동 환경에서 주철 베이스는 화강암 베이스만큼 진동 간섭을 최소화하기 어려워 정밀 정압 공기부양 플랫폼의 움직임에 미세한 오차가 발생할 수 있으며, 이는 초정밀 작업 시 플랫폼의 정밀 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
둘째, 정확도 유지: 낮은 열팽창률이라는 자연적인 이점과 금속의 온도 변화라는 과제
화강암은 열팽창 계수가 매우 낮아 일반적으로 5~7 × 10⁻⁶/℃에 불과한 것으로 알려져 있습니다. 온도 변화가 심한 환경에서도 화강암으로 제작된 정밀 받침대의 크기 변화는 미미합니다. 천문학 분야에서는 망원경 렌즈의 미세 조정을 위한 정밀 정수압식 공기 부양 플랫폼이 이 화강암 받침대와 함께 사용됩니다. 이를 통해 주야간 온도차가 크더라도 렌즈의 위치 정밀도를 서브마이크론 수준으로 유지할 수 있어 천문학자들이 멀리 떨어진 천체의 미세한 움직임을 관측하는 데 도움을 줍니다.
주철의 열팽창 계수는 비교적 높아서 일반적으로 10~20 × 10⁻⁶/℃입니다. 온도가 변하면 주철 베이스의 크기가 크게 변하는데, 이는 정밀 정압 공기 부양 플랫폼의 열 변형을 쉽게 유발하여 플랫폼의 이동 정밀도를 저하시킵니다. 온도에 민감한 광학 렌즈의 연삭 공정에서 온도의 영향으로 인한 주철 베이스의 변형은 렌즈의 연삭 정밀도 편차를 허용 범위를 벗어나게 하여 렌즈 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
셋째, 내구성: 천연석의 높은 경도와 금속의 피로도
화강암은 경도가 높아 모스 경도가 6~7에 달하며 내마모성이 뛰어납니다. 재료과학 실험실에서 자주 사용되는 정밀 정압 공기 부양 플랫폼의 화강암 받침대는 장기간 마찰로 인한 손실을 효과적으로 방지하여 일반 받침대에 비해 플랫폼의 유지 보수 주기를 50% 이상 연장하고 장비 유지 보수 비용을 절감하며 과학 연구 활동의 연속성을 보장합니다. 그러나 화강암 소재는 비교적 취성이 강하여 충격 시 파손될 위험이 있습니다.
주철 베이스는 일정한 인성을 가지고 있어 일정 충격력에도 쉽게 파손되지 않습니다. 그러나 정밀 정압 공중 부양 플랫폼이 장시간 고주파 왕복 운동을 하는 과정에서 주철은 피로 손상을 입기 쉽고, 이로 인해 내부 구조가 변형되어 플랫폼의 운동 정확도와 안정성에 영향을 미칩니다. 또한 주철은 습한 환경에서 녹슬거나 부식되기 쉬워 내구성이 떨어지는 반면, 화강암 베이스는 내식성이 우수합니다.
넷째, 제조 비용 및 가공 난이도: 천연석 채굴 및 가공의 어려움과 금속 주조 공정의 한계점
화강암 원자재의 채굴 및 운송은 복잡하며, 가공에는 고도의 장비와 기술이 필요합니다. 화강암은 경도가 높고 취성이 강하기 때문에 절단, 연삭, 연마 등의 공정에서 파손, 균열 발생 및 불량률이 높아 제조 비용이 증가합니다.
주철 받침대는 성숙한 주조 공정, 풍부한 원자재 공급, 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수 있다는 장점이 있습니다. 금형을 이용한 대량 생산이 가능하고 생산 효율이 높습니다. 그러나 화강암 받침대와 같은 높은 정밀도와 안정성을 확보하려면 주조 공정 및 후처리 과정이 매우 엄격해야 하며, 정밀 가공 및 시효 처리 등이 필요하여 비용이 상당히 증가합니다.
요약하자면, 화강암 정밀 베이스는 높은 정밀도, 안정성 및 내마모성이 요구되는 정밀 정압 공기부양 플랫폼의 적용 시나리오에서 상당한 이점을 제공합니다. 주철 베이스는 비용 및 인성 측면에서 certain 이점이 있으며, 정밀도 요구 사항이 비교적 낮고, 비용 효율성을 추구하며, 진동 및 온도 환경이 비교적 안정적인 경우에 적합합니다.
게시 시간: 2025년 4월 9일