Epoxygranit, også kendt som syntetisk granit, er en blanding af epoxy og granit, der almindeligvis anvendes som et alternativt materiale til maskinværktøjsbaser. Epoxygranit bruges i stedet for støbejern og stål for bedre vibrationsdæmpning, længere værktøjslevetid og lavere monteringsomkostninger.
Maskinværktøjsbase
Værktøjsmaskiner og andre højpræcisionsmaskiner er afhængige af høj stivhed, langvarig stabilitet og fremragende dæmpningsegenskaber i basismaterialet for deres statiske og dynamiske ydeevne. De mest anvendte materialer til disse strukturer er støbejern, svejsede stålkonstruktioner og naturlig granit. På grund af manglende langvarig stabilitet og meget dårlige dæmpningsegenskaber anvendes stålkonstruktioner sjældent, hvor der kræves høj præcision. Støbejern af god kvalitet, der er spændingsaflastet og udglødet, giver strukturen dimensionsstabilitet og kan støbes i komplekse former, men kræver en dyr bearbejdningsproces for at danne præcisionsoverflader efter støbning.
Naturlig granit af god kvalitet bliver mere og mere vanskelig at finde, men har en højere dæmpningsevne end støbejern. Igen, ligesom med støbejern, er bearbejdning af naturgranit arbejdskrævende og dyr.
Præcisionsgranitstøbegods fremstilles ved at blande granitaggregater (som knuses, vaskes og tørres) med et epoxyharpikssystem ved stuetemperatur (dvs. koldhærdningsproces). Kvartsaggregatfyldstof kan også anvendes i sammensætningen. Vibrationskomprimering under støbeprocessen pakker aggregatet tæt sammen.
Gevindindsatser, stålplader og kølerør kan indstøbes under støbeprocessen. For at opnå en endnu højere grad af alsidighed kan lineære skinner, slebne glideskinner og motorophæng replikeres eller indstøbes, hvilket eliminerer behovet for bearbejdning efter støbning. Støbegodsets overfladefinish er lige så god som formens overflade.
Fordele og ulemper
Fordele inkluderer:
■ Vibrationsdæmpning.
■ Fleksibilitet: Specialfremstillede lineære veje, hydrauliske væsketanke, gevindindsatser, skærevæske og rørledninger kan alle integreres i polymerbasen.
■ Inkludering af indsatser osv. muliggør betydeligt reduceret bearbejdning af det færdige støbegods.
■ Samletiden reduceres ved at inkorporere flere komponenter i én støbeform.
■ Kræver ikke en ensartet vægtykkelse, hvilket giver større designfleksibilitet for din base.
■ Kemisk resistens over for de fleste almindelige opløsningsmidler, syrer, alkalier og skærevæsker.
■ Skal ikke males.
■Komposit har en densitet, der er omtrent den samme som aluminium (men stykkerne er tykkere for at opnå tilsvarende styrke).
■ Støbeprocessen til kompositpolymerbeton bruger meget mindre energi end metalliske støbegods. Polymerstøbte harpikser bruger meget lidt energi til fremstilling, og støbeprocessen udføres ved stuetemperatur.
Epoxygranitmateriale har en intern dæmpningsfaktor, der er op til ti gange bedre end støbejern, op til tre gange bedre end naturlig granit og op til tredive gange bedre end stålkonstruktioner. Det er upåvirket af kølemidler, har fremragende langtidsstabilitet, forbedret termisk stabilitet, høj vridnings- og dynamisk stivhed, fremragende støjabsorption og ubetydelige interne spændinger.
Ulemperne omfatter lav styrke i tynde sektioner (mindre end 25 mm), lav trækstyrke og lav stødmodstand.
En introduktion til mineralstøbningsrammer
Mineralstøbning er et af de mest effektive og moderne byggematerialer. Producenter af præcisionsmaskiner var blandt pionererne inden for brugen af mineralstøbning. I dag er dens anvendelse i CNC-fræsemaskiner, borepresser, slibemaskiner og elektriske udladningsmaskiner i fremgang, og fordelene er ikke begrænset til højhastighedsmaskiner.
Mineralstøbning, også kaldet epoxygranitmateriale, består af mineralfyldstoffer som grus, kvartssand, ismel og bindemidler. Materialet blandes efter præcise specifikationer og hældes koldt i formene. Et solidt fundament er grundlaget for succes!
Avancerede maskinværktøjer skal køre hurtigere og hurtigere og give mere præcision end nogensinde før. Høje bevægelseshastigheder og kraftig bearbejdning producerer dog uønskede vibrationer i maskinstellet. Disse vibrationer vil have negative virkninger på emneoverfladen og forkorte værktøjets levetid. Mineralstøbte rammer reducerer hurtigt vibrationer – cirka 6 gange hurtigere end støbejernsrammer og 10 gange hurtigere end stålrammer.
Værktøjsmaskiner med mineralstøbelejer, såsom fræsemaskiner og kværne, er betydeligt mere præcise og opnår en bedre overfladekvalitet. Derudover reduceres værktøjsslitage betydeligt, og levetiden forlænges.
Støberamme til kompositmineraler (epoxygranit) har flere fordele:
- Formgivning og styrke: Mineralstøbeprocessen giver en exceptionel grad af frihed med hensyn til komponenternes form. Materialets og processens specifikke egenskaber resulterer i en forholdsvis høj styrke og en betydeligt lavere vægt.
- Integration af infrastruktur: Mineralstøbeprocessen muliggør en enkel integration af strukturen og yderligere komponenter såsom føringsskinner, gevindindsatser og forbindelser til installationer under selve støbeprocessen.
- Fremstilling af komplekse maskinstrukturer: Hvad der ville være utænkeligt med konventionelle processer, bliver muligt med mineralstøbning: Flere komponenter kan samles til komplekse strukturer ved hjælp af limsamlinger.
- Økonomisk dimensionsnøjagtighed: I mange tilfælde støbes mineralstøbte komponenter til de endelige dimensioner, fordi der praktisk talt ikke sker nogen sammentrækning under hærdning. Hermed kan yderligere dyre efterbehandlingsprocesser elimineres.
- Præcision: Meget præcise reference- eller støtteflader opnås ved yderligere slibning, formning eller fræsning. Som et resultat heraf kan mange maskinkoncepter implementeres elegant og effektivt.
- God termisk stabilitet: Mineralstøbning reagerer meget langsomt på temperaturændringer, fordi den termiske ledningsevne er betydeligt lavere end metalliske materialers. Af denne grund har kortvarige temperaturændringer betydeligt mindre indflydelse på maskinværktøjets dimensionsnøjagtighed. En bedre termisk stabilitet af et maskinleje betyder, at maskinens samlede geometri opretholdes bedre, og som følge heraf minimeres geometriske fejl.
- Ingen korrosion: Mineralstøbte komponenter er modstandsdygtige over for olier, kølevæsker og andre aggressive væsker.
- Større vibrationsdæmpning giver længere værktøjslevetid: Vores mineralstøbning opnår op til 10 gange bedre vibrationsdæmpning end stål eller støbejern. Takket være disse egenskaber opnås en ekstremt høj dynamisk stabilitet af maskinstrukturen. Fordelene for maskinbyggere og brugere er tydelige: bedre overfladekvalitet på de bearbejdede eller slebne komponenter og længere værktøjslevetid, hvilket fører til lavere værktøjsomkostninger.
- Miljø: Miljøpåvirkningen under fremstillingen reduceres.
Mineralstøberamme vs. støbejernsramme
Se nedenfor fordelene ved vores nye mineralstøbte ramme sammenlignet med tidligere anvendte støbejernsrammer:
| Mineralstøbning (epoxygranit) | Støbejern | |
| Dæmpning | Høj | Lav |
| Varmeydelse | Lav varmeledningsevne og høj spec. varme kapacitet | Høj varmeledningsevne og lav specificeret varmekapacitet |
| Indlejrede dele | Ubegrænset design og Form i ét stykke og problemfri forbindelse | Maskinbearbejdning nødvendig |
| Korrosionsbestandighed | Ekstra høj | Lav |
| Miljømæssig Venlighed | Lavt energiforbrug | Højt energiforbrug |
Konklusion
Mineralstøbning er ideel til vores CNC-maskinerammestrukturer. Det tilbyder klare teknologiske, økonomiske og miljømæssige fordele. Mineralstøbeteknologi giver fremragende vibrationsdæmpning, høj kemisk resistens og betydelige termiske fordele (termisk udvidelse svarende til ståls). Forbindelseselementer, kabler, sensorer og målesystemer kan alle støbes i konstruktionen.
Hvad er fordelene ved mineralstøbningsbearbejdningscentret til granitleje?
Mineralstøbegods (kunstfremstillet granit også kendt som harpiksbeton) har været bredt accepteret i maskinværktøjsindustrien i over 30 år som et strukturelt materiale.
Ifølge statistikker bruger én ud af ti værktøjsmaskiner i Europa mineralstøbegods som underlag. Imidlertid kan brugen af uhensigtsmæssig erfaring, ufuldstændig eller ukorrekt information føre til mistanke og fordomme mod mineralstøbegods. Derfor er det nødvendigt at analysere fordele og ulemper ved mineralstøbegods og sammenligne dem med andre materialer, når man fremstiller nyt udstyr.
Grundlaget for entreprenørmaskiner er generelt opdelt i støbejern, mineralstøbning (polymer og/eller reaktiv harpiksbeton), stål/svejsede strukturer (fugning/ikke-fugning) og natursten (såsom granit). Hvert materiale har sine egne egenskaber, og der findes intet perfekt strukturmateriale. Kun ved at undersøge fordele og ulemper ved materialet i henhold til de specifikke strukturelle krav kan det ideelle strukturmateriale vælges.
De to vigtige funktioner ved strukturelle materialer – at garantere komponenternes geometri, placering og energiabsorption – stiller henholdsvis krav til ydeevne (statisk, dynamisk og termisk ydeevne), funktionelle/strukturelle krav (nøjagtighed, vægt, vægtykkelse, lette føringsskinner) til materialeinstallation, mediecirkulationssystem, logistik) og omkostningskrav (pris, mængde, tilgængelighed, systemegenskaber).
I. Ydeevnekrav til konstruktionsmaterialer
1. Statiske egenskaber
Kriteriet for måling af en bases statiske egenskaber er normalt materialets stivhed - minimal deformation under belastning snarere end høj styrke. Ved statisk elastisk deformation kan mineralstøbegods betragtes som isotrope homogene materialer, der overholder Hookes lov.
Densiteten og elasticitetsmodulet for mineralstøbegods er henholdsvis 1/3 af støbejerns. Da mineralstøbegods og støbejern har samme specifikke stivhed under samme vægt, er stivheden af jernstøbegods og mineralstøbegods den samme uden hensyntagen til formens indflydelse. I mange tilfælde er den designmæssige vægtykkelse for mineralstøbegods normalt 3 gange så stor som for jernstøbegods, og dette design vil ikke forårsage problemer med hensyn til produktets eller støbegodsets mekaniske egenskaber. Mineralstøbegods er egnet til arbejde i statiske miljøer, der bærer tryk (f.eks. lejer, understøtninger, søjler) og er ikke egnede som tyndvæggede og/eller små rammer (f.eks. borde, paller, værktøjsvekslere, vogne, spindelunderstøtninger). Vægten af strukturelle dele er normalt begrænset af udstyret fra mineralstøbegodsproducenter, og mineralstøbeprodukter over 15 tons er generelt sjældne.
2. Dynamiske egenskaber
Jo større akslens rotationshastighed og/eller acceleration er, desto vigtigere er maskinens dynamiske ydeevne. Hurtig positionering, hurtig værktøjsudskiftning og højhastighedstilførsel styrker kontinuerligt den mekaniske resonans og dynamiske excitation af maskinens strukturelle dele. Ud over komponentens dimensionelle design påvirkes komponentens udbøjning, massefordeling og dynamiske stivhed i høj grad af materialets dæmpningsegenskaber.
Brugen af mineralstøbegods tilbyder en god løsning på disse problemer. Fordi det absorberer vibrationer 10 gange bedre end traditionelt støbejern, kan det reducere amplituden og den naturlige frekvens betydeligt.
I maskinbearbejdningsoperationer som f.eks. bearbejdning kan det give højere præcision, bedre overfladekvalitet og længere værktøjslevetid. Samtidig klarede mineralstøbegods sig godt med hensyn til støjpåvirkning gennem sammenligning og verifikation af baser, transmissionsstøbegods og tilbehør af forskellige materialer til store motorer og centrifuger. Ifølge slaglydsanalysen kan mineralstøbegods opnå en lokal reduktion på 20% i lydtrykniveauet.
3. Termiske egenskaber
Eksperter anslår, at omkring 80 % af afvigelserne ved maskinværktøj skyldes termiske effekter. Procesafbrydelser såsom interne eller eksterne varmekilder, forvarmning, udskiftning af emner osv. er alle årsager til termisk deformation. For at kunne vælge det bedste materiale er det nødvendigt at afklare materialekravene. Den høje specifikke varme og lave varmeledningsevne giver mineralstøbegods en god termisk inerti over for forbigående temperaturpåvirkninger (såsom udskiftning af emner) og udsving i omgivelsestemperaturen. Hvis hurtig forvarmning er påkrævet, f.eks. i et metalleje, eller hvis lejetemperaturen er forbudt, kan varme- eller køleanordninger støbes direkte i mineralstøbegodset for at kontrollere temperaturen. Brug af denne type temperaturkompensationsanordning kan reducere deformationen forårsaget af temperaturpåvirkning, hvilket bidrager til at forbedre nøjagtigheden til en rimelig pris.
II. Funktionelle og strukturelle krav
Integritet er et kendetegn, der adskiller mineralstøbegods fra andre materialer. Den maksimale støbetemperatur for mineralstøbegods er 45 °C, og sammen med højpræcisionsforme og -værktøj kan dele og mineralstøbegods støbes sammen.
Avancerede omstøbningsteknikker kan også anvendes på mineralstøbeemner, hvilket resulterer i præcis montering og skinneoverflader, der ikke kræver bearbejdning. Ligesom andre basismaterialer er mineralstøbegods underlagt specifikke strukturelle designregler. Vægtykkelse, lastbærende tilbehør, ribbeindsatser, last- og aflæsningsmetoder er alle i et vist omfang forskellige fra andre materialer og skal tages i betragtning på forhånd under designprocessen.
III. Omkostningskrav
Selvom det er vigtigt at overveje det fra et teknisk synspunkt, viser omkostningseffektiviteten sig i stigende grad. Brugen af mineralstøbegods giver ingeniører mulighed for at spare betydelige produktions- og driftsomkostninger. Ud over at spare på bearbejdningsomkostninger reduceres støbning, slutmontering og stigende logistikomkostninger (lager og transport) tilsvarende. I betragtning af mineralstøbegodsets høje funktionalitet bør det ses som et samlet projekt. Faktisk er det mere rimeligt at foretage en prissammenligning, når basen er installeret eller præinstalleret. Den relativt høje startpris er omkostningerne til mineralstøbeforme og værktøj, men denne pris kan fortyndes ved langvarig brug (500-1000 stk./stålform), og det årlige forbrug er omkring 10-15 stk.
IV. Anvendelsesområde
Som strukturmateriale erstatter mineralstøbegods konstant traditionelle strukturmaterialer, og nøglen til dets hurtige udvikling ligger i mineralstøbning, forme og stabile bindingsstrukturer. I øjeblikket er mineralstøbegods blevet meget anvendt inden for mange maskinværktøjsområder, såsom slibemaskiner og højhastighedsbearbejdning. Producenter af slibemaskiner har været pionerer inden for maskinværktøjssektoren og brugt mineralstøbegods til maskinlejer. For eksempel har verdenskendte virksomheder som ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude osv. altid nydt godt af dæmpningen, termiske inerti og integriteten af mineralstøbegods for at opnå høj præcision og fremragende overfladekvalitet i slibeprocessen.
Med stadigt stigende dynamiske belastninger foretrækkes mineralstøbegods også i stigende grad af verdens førende virksomheder inden for værktøjsslibere. Mineralstøbeunderlaget har fremragende stivhed og kan effektivt eliminere den kraft, der forårsages af accelerationen af den lineære motor. Samtidig kan den organiske kombination af god vibrationsabsorptionsevne og lineær motor i høj grad forbedre emnets overfladekvalitet og slibeskivens levetid.
Hvad angår den enkelte del, er en længde på under 10000 mm nemt for os.
Hvad er den minimale vægtykkelse?
Generelt bør den mindste sektionstykkelse på maskinbasen være mindst 60 mm. Tyndere sektioner (f.eks. 10 mm tykke) kan støbes med fine tilslagsstørrelser og -formuleringer.
Krympningshastigheden efter støbning er omkring 0,1-0,3 mm pr. 1000 mm. Når der kræves mere præcise mekaniske dele til mineralstøbning, kan tolerancer opnås ved sekundær CNC-slibning, manuel lapning eller andre bearbejdningsprocesser.
Vores mineralstøbemateriale er Jinan Black naturgranit. De fleste virksomheder vælger blot normal naturgranit eller normal sten til byggeri.
· Råmaterialer: med de unikke Jinan Black Granite (også kaldet 'JinanQing'-granit)-partikler som tilslag, der er verdensberømt for høj styrke, høj stivhed og høj slidstyrke;
· Formel: Med unikke forstærkede epoxyharpikser og additiver, forskellige komponenter ved hjælp af forskellige formuleringer for at sikre optimal omfattende ydeevne;
· Mekaniske egenskaber: Vibrationsabsorptionen er cirka 10 gange højere end støbejerns, gode statiske og dynamiske egenskaber;
· Fysiske egenskaber: Densiteten er ca. 1/3 af støbejerns, højere termiske barriereegenskaber end metaller, ikke hygroskopisk, god termisk stabilitet;
· Kemiske egenskaber: højere korrosionsbestandighed end metaller, miljøvenlig;
· Dimensionsnøjagtighed: lineær kontraktion efter støbning er omkring 0,1-0,3㎜/m, ekstremt høj form- og modpræcision i alle planer;
· Strukturel integritet: Meget kompleks struktur kan støbes, mens brug af naturlig granit normalt kræver samling, splejsning og limning;
· Langsom termisk reaktion: reagerer meget langsommere og meget kortere på kortvarige temperaturændringer;
· Indlejrede indsatser: Fastgørelseselementer, rør, kabler og kamre kan indlejres i strukturen, indsatsmaterialer, herunder metal, sten, keramik og plast osv.