Epoksi granit, znan tudi kot sintetični granit, je mešanica epoksi smole in granita, ki se pogosto uporablja kot alternativni material za podnožja obdelovalnih strojev. Epoksi granit se uporablja namesto litega železa in jekla za boljše dušenje vibracij, daljšo življenjsko dobo orodja in nižje stroške montaže.
Osnova strojnega orodja
Strojna orodja in drugi visoko natančni stroji se za svoje statične in dinamične lastnosti zanašajo na visoko togost, dolgoročno stabilnost in odlične lastnosti dušenja osnovnega materiala. Najpogosteje uporabljeni materiali za te konstrukcije so lito železo, varjene jeklene konstrukcije in naravni granit. Zaradi pomanjkanja dolgoročne stabilnosti in zelo slabih lastnosti dušenja se jeklene konstrukcije redko uporabljajo tam, kjer je potrebna visoka natančnost. Kakovostno lito železo, ki je razbremenjeno napetosti in žarjeno, bo konstrukciji dalo dimenzijsko stabilnost in ga je mogoče ulivati v kompleksne oblike, vendar je za oblikovanje natančnih površin po ulivanju potreben drag postopek obdelave.
Kakovosten naravni granit je vse težje najti, vendar ima večjo sposobnost dušenja kot lito železo. Tako kot pri litem železu je tudi obdelava naravnega granita delovno intenzivna in draga.
Precizni granitni ulitki se izdelujejo z mešanjem granitnih agregatov (ki so zdrobljeni, oprani in posušeni) z epoksidnim sistemom smole pri sobni temperaturi (tj. postopek hladnega strjevanja). V sestavi se lahko uporabi tudi polnilo iz kremenčevega agregata. Vibracijsko zbijanje med postopkom oblikovanja tesno zapakira agregat skupaj.
Navojni vložki, jeklene plošče in cevi za hladilno tekočino se lahko vlijejo med postopkom litja. Za doseganje še večje stopnje vsestranskosti se lahko linearne tirnice, brušena drsna vodila in nosilci motorjev replicirajo ali vlijejo, s čimer se odpravi potreba po kakršni koli obdelavi po ulivanju. Površinska obdelava ulitka je enako dobra kot površina kalupa.
Prednosti in slabosti
Prednosti vključujejo:
■ Dušenje vibracij.
■ Prilagodljivost: linearne poti po meri, rezervoarji za hidravlično tekočino, navojni vložki, rezalna tekočina in cevovodi se lahko integrirajo v polimerno osnovo.
■ Vključitev vložkov itd. omogoča močno zmanjšano strojno obdelavo končnega ulitka.
■ Čas montaže se skrajša z vključitvijo več komponent v eno samo litje.
■ Ne zahteva enotne debeline stene, kar omogoča večjo prilagodljivost oblikovanja podlage.
■ Kemična odpornost na večino običajnih topil, kislin, alkalij in rezalnih tekočin.
■ Ni potrebno barvati.
■Kompozit ima približno enako gostoto kot aluminij (vendar so kosi debelejši, da dosežejo enakovredno trdnost).
■ Postopek litja kompozitnega polimernega betona porabi veliko manj energije kot kovinski ulitki. Polimerne lite smole porabijo zelo malo energije za proizvodnjo, postopek litja pa poteka pri sobni temperaturi.
Epoksidni granitni material ima notranji faktor dušenja, ki je do desetkrat boljši od litega železa, do trikrat boljši od naravnega granita in do tridesetkrat boljši od jeklene konstrukcije. Nanj ne vplivajo hladilne tekočine, ima odlično dolgoročno stabilnost, izboljšano toplotno stabilnost, visoko torzijsko in dinamično togost, odlično absorpcijo hrupa in zanemarljive notranje napetosti.
Slabosti vključujejo nizko trdnost v tankih prerezih (manj kot 25 mm), nizko natezno trdnost in nizko odpornost proti udarcem.
Uvod v okvirje za ulivanje mineralov
Mineralno litje je eden najučinkovitejših sodobnih gradbenih materialov. Proizvajalci preciznih strojev so bili med pionirji pri uporabi mineralnega litva. Danes se njegova uporaba v zvezi s CNC rezkalnimi stroji, vrtalnimi stiskalnicami, brusilniki in elektroerozivnimi stroji povečuje, prednosti pa niso omejene le na visokohitrostne stroje.
Mineralni ulitki, imenovani tudi epoksi granitni material, so sestavljeni iz mineralnih polnil, kot so gramoz, kremenčev pesek, ledeniška moka in veziva. Material se meša po natančnih specifikacijah in se hladno vlije v kalupe. Trdna podlaga je osnova za uspeh!
Najsodobnejši obdelovalni stroji morajo delovati vedno hitreje in zagotavljati večjo natančnost kot kdaj koli prej. Vendar pa visoke hitrosti premikanja in težka obdelava povzročajo neželene vibracije okvirja stroja. Te vibracije negativno vplivajo na površino obdelovanca in skrajšajo življenjsko dobo orodja. Okvirji iz mineralnih ulitkov hitro zmanjšajo vibracije – približno 6-krat hitreje kot okvirji iz litega železa in 10-krat hitreje kot jekleni okvirji.
Strojna orodja z mineralnimi livarskimi ležišči, kot so rezkalni stroji in brusilniki, so bistveno natančnejša in dosegajo boljšo kakovost površine. Poleg tega se obraba orodja znatno zmanjša in življenjska doba podaljša.
Okvir iz kompozitnega mineralnega (epoksi granitnega) litja prinaša več prednosti:
- Oblikovanje in trdnost: Postopek litja mineralov zagotavlja izjemno stopnjo svobode glede oblike komponent. Specifične značilnosti materiala in postopka zagotavljajo sorazmerno visoko trdnost in bistveno manjšo težo.
- Integracija infrastrukture: Postopek litja mineralov omogoča preprosto integracijo strukture in dodatnih komponent, kot so vodila, navojni vložki in priključki za napeljave, med dejanskim postopkom litja.
- Izdelava kompleksnih strojnih struktur: Kar bi bilo s konvencionalnimi postopki nepredstavljivo, postane mogoče z litjem mineralov: več sestavnih delov je mogoče sestaviti v kompleksne strukture s pomočjo lepljenih spojev.
- Ekonomična dimenzijska natančnost: V mnogih primerih so mineralne lite komponente ulite do končnih dimenzij, ker med utrjevanjem praktično ne pride do krčenja. S tem se lahko odpravijo nadaljnji dragi postopki dodelave.
- Natančnost: Z nadaljnjim brušenjem, oblikovanjem ali rezkanjem se dosežejo zelo natančne referenčne ali podporne površine. Posledično je mogoče elegantno in učinkovito izvajati številne strojne koncepte.
- Dobra toplotna stabilnost: Mineralni ulitki se zelo počasi odzivajo na temperaturne spremembe, ker je toplotna prevodnost bistveno nižja kot pri kovinskih materialih. Zaradi tega imajo kratkotrajne temperaturne spremembe bistveno manjši vpliv na dimenzijsko natančnost obdelovalnega stroja. Boljša toplotna stabilnost strojne postelje pomeni, da se celotna geometrija stroja bolje vzdržuje in posledično se geometrijske napake zmanjšajo.
- Brez korozije: Komponente iz mineralne litine so odporne na olja, hladilne tekočine in druge agresivne tekočine.
- Večje dušenje vibracij za daljšo življenjsko dobo orodja: naša mineralna litina dosega do 10-krat boljše vrednosti dušenja vibracij kot jeklo ali lito železo. Zahvaljujoč tem lastnostim se doseže izjemno visoka dinamična stabilnost strojne konstrukcije. Prednosti, ki jih to prinaša proizvajalcem in uporabnikom strojev, so očitne: boljša kakovost površinske obdelave obdelanih ali brušenih komponent in daljša življenjska doba orodja, kar vodi do nižjih stroškov orodja.
- Okolje: Vpliv na okolje med proizvodnjo je zmanjšan.
Okvir iz mineralnega litja v primerjavi z okvirjem iz litega železa
Spodaj si oglejte prednosti našega novega ogrodja iz mineralne litine v primerjavi s prej uporabljenim ogrodjem iz litega železa:
| Mineralni ulitki (epoksi granit) | Lito železo | |
| Dušenje | Visoka | Nizko |
| Toplotna učinkovitost | Nizka toplotna prevodnost in visoke specifikacije toplote zmogljivost | Visoka toplotna prevodnost in nizka specifična toplotna kapaciteta |
| Vgrajeni deli | Neomejeno oblikovanje in Enodelni kalup in brezhibna povezava | Potrebna strojna obdelava |
| Odpornost proti koroziji | Zelo visoka | Nizko |
| Okoljsko Prijaznost | Nizka poraba energije | Visoka poraba energije |
Zaključek
Mineralno litje je idealno za okvirje naših CNC strojev. Ponuja jasne tehnološke, ekonomske in okoljske prednosti. Tehnologija mineralnega litja zagotavlja odlično dušenje vibracij, visoko kemično odpornost in znatne toplotne prednosti (toplotni raztezek podoben kot pri jeklu). Priključne elemente, kable, senzorje in merilne sisteme je mogoče vliti v sklop.
Kakšne so prednosti obdelovalnega centra za granitne plošče z mineralnim litjem?
Mineralni ulitki (umetni granit, znan tudi kot smolni beton) so v industriji strojnega orodja že več kot 30 let široko sprejeti kot konstrukcijski material.
Statistični podatki kažejo, da v Evropi vsak deseti obdelovalni stroj uporablja mineralne ulitke kot podlago. Vendar pa lahko uporaba neprimernih izkušenj, nepopolnih ali napačnih informacij vodi do suma in predsodkov do mineralnih ulitkov. Zato je pri izdelavi nove opreme treba analizirati prednosti in slabosti mineralnih ulitkov ter jih primerjati z drugimi materiali.
Osnova gradbenih strojev se običajno deli na lito železo, mineralno litje (polimerni in/ali reaktivni beton), jeklo/varjene konstrukcije (z fugiranjem/brez fugiranja) in naravni kamen (kot je granit). Vsak material ima svoje značilnosti in ni popolnega konstrukcijskega materiala. Idealen konstrukcijski material je mogoče izbrati le s preučitvijo prednosti in slabosti materiala glede na specifične konstrukcijske zahteve.
Dve pomembni funkciji konstrukcijskih materialov – zagotavljanje geometrije, položaja in absorpcije energije komponent – predstavljata zahteve glede zmogljivosti (statične, dinamične in toplotne zmogljivosti), funkcionalne/strukturne zahteve (natančnost, teža, debelina stene, enostavnost vodilnih tirnic) za vgradnjo materialov, sistem kroženja medijev, logistiko in stroškovne zahteve (cena, količina, razpoložljivost, značilnosti sistema).
I. Zahteve glede zmogljivosti konstrukcijskih materialov
1. Statične značilnosti
Kriterij za merjenje statičnih lastnosti podlage je običajno togost materiala – minimalna deformacija pod obremenitvijo in ne visoka trdnost. Pri statični elastični deformaciji lahko mineralne ulitke obravnavamo kot izotropne homogene materiale, ki upoštevajo Hookov zakon.
Gostota in elastični modul mineralnih ulitkov znašata 1/3 gostote in elastičnega modula litega železa. Ker imajo mineralni ulitki in lito železo enako specifično togost, je togost železnih ulitkov in mineralnih ulitkov pod enako težo enaka, ne da bi upoštevali vpliv oblike. V mnogih primerih je konstrukcijsko določena debelina stene mineralnih ulitkov običajno trikrat večja od konstrukcije železnih ulitkov, zato ta zasnova ne povzroča težav z mehanskimi lastnostmi izdelka ali ulitka. Mineralni ulitki so primerni za delo v statičnih okoljih, ki prenašajo pritisk (npr. postelje, nosilci, stebri) in niso primerni kot tankostenski in/ali majhni okvirji (npr. mize, palete, menjalniki orodij, vozički, nosilci vreten). Teža konstrukcijskih delov je običajno omejena z opremo proizvajalcev mineralnih ulitkov, izdelki iz mineralnih ulitkov nad 15 ton pa so na splošno redki.
2. Dinamične značilnosti
Večja kot je vrtilna hitrost in/ali pospešek gredi, pomembnejša je dinamična zmogljivost stroja. Hitro pozicioniranje, hitra menjava orodja in hitro podajanje nenehno krepijo mehansko resonanco in dinamično vzbujanje strukturnih delov stroja. Poleg dimenzijske zasnove komponente na upogib, porazdelitev mase in dinamično togost komponente močno vplivajo tudi lastnosti dušenja materiala.
Uporaba mineralnih ulitkov ponuja dobro rešitev za te težave. Ker absorbirajo vibracije 10-krat bolje kot tradicionalna litina, lahko močno zmanjšajo amplitudo in naravno frekvenco.
Pri obdelavi, kot je strojna obdelava, lahko doseže večjo natančnost, boljšo kakovost površine in daljšo življenjsko dobo orodja. Hkrati so se mineralni ulitki dobro odrezali tudi glede vpliva hrupa, in sicer s primerjavo in preverjanjem podstavkov, ulitkov menjalnikov in dodatkov iz različnih materialov za velike motorje in centrifuge. Glede na analizo udarnega zvoka lahko mineralni ulitki dosežejo lokalno zmanjšanje ravni zvočnega tlaka za 20 %.
3. Toplotne lastnosti
Strokovnjaki ocenjujejo, da približno 80 % odstopanj obdelovalnih strojev povzročajo toplotni učinki. Prekinitve procesa, kot so notranji ali zunanji viri toplote, predgrevanje, menjava obdelovancev itd., so vzroki za toplotno deformacijo. Da bi lahko izbrali najboljši material, je treba razjasniti zahteve glede materiala. Visoka specifična toplota in nizka toplotna prevodnost omogočata mineralnim ulitkom dobro toplotno vztrajnost pri prehodnih temperaturnih vplivih (kot je menjava obdelovancev) in nihanjih temperature okolice. Če je potrebno hitro predgrevanje, kot je kovinska postelja, ali če je temperatura postelje prepovedana, se lahko v mineralno ulitko neposredno vlijejo grelne ali hladilne naprave za nadzor temperature. Uporaba te vrste naprave za kompenzacijo temperature lahko zmanjša deformacijo, ki jo povzroča vpliv temperature, kar pomaga izboljšati natančnost po razumni ceni.
II. Funkcionalne in strukturne zahteve
Celovitost je značilnost, ki mineralne ulitke loči od drugih materialov. Najvišja temperatura litja mineralnih ulitkov je 45 °C, skupaj z visoko natančnimi kalupi in orodjem pa je mogoče dele in mineralne ulitke ulivati skupaj.
Napredne tehnike ponovnega ulivanja se lahko uporabljajo tudi pri mineralnih ulitkih, kar omogoča natančno pritrditev in površine tirnic, ki ne zahtevajo strojne obdelave. Tako kot drugi osnovni materiali tudi za mineralne ulitke veljajo posebna pravila konstrukcijskega načrtovanja. Debelina stene, nosilni dodatki, rebrastni vložki ter metode nakladanja in razkladanja se do neke mere razlikujejo od drugih materialov in jih je treba med načrtovanjem upoštevati vnaprej.
III. Zahteve glede stroškov
Čeprav je pomembno upoštevati s tehničnega vidika, se vse bolj kaže pomen stroškovne učinkovitosti. Uporaba mineralnih ulitkov inženirjem omogoča znatne prihranke pri proizvodnih in obratovalnih stroških. Poleg prihranka pri stroških strojne obdelave se ustrezno zmanjšajo tudi stroški litja, končne montaže in naraščajoči logistični stroški (skladiščenje in prevoz). Glede na visoko raven funkcionalnosti mineralnih ulitkov je treba nanje gledati kot na celoten projekt. Pravzaprav je bolj smiselno primerjati cene, ko je osnova nameščena ali predhodno nameščena. Relativno visoki začetni stroški so stroški kalupov za mineralne ulitke in orodja, vendar se ti stroški lahko zmanjšajo pri dolgotrajni uporabi (500–1000 kosov/jekleni kalup), letna poraba pa znaša približno 10–15 kosov.
IV. Področje uporabe
Kot konstrukcijski material mineralni ulitki nenehno nadomeščajo tradicionalne konstrukcijske materiale, ključ do njihovega hitrega razvoja pa je v mineralnih ulitkih, kalupih in stabilnih veznih strukturah. Trenutno se mineralni ulitki pogosto uporabljajo na številnih področjih obdelovalnih strojev, kot so brusilni stroji in visokohitrostna obdelava. Proizvajalci brusilnih strojev so bili pionirji v sektorju obdelovalnih strojev, ki so mineralne ulitke uporabljali za strojne postelje. Na primer, svetovno znana podjetja, kot so ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude itd., so vedno izkoriščala dušenje, toplotno vztrajnost in celovitost mineralnih ulitkov za doseganje visoke natančnosti in odlične kakovosti površine v procesu brušenja.
Zaradi vedno večjih dinamičnih obremenitev so mineralne ulitke vse bolj priljubljene tudi pri vodilnih svetovnih podjetjih na področju brusilnikov orodij. Mineralna ulitka ima odlično togost in lahko dobro odpravi silo, ki jo povzroča pospešek linearnega motorja. Hkrati lahko organska kombinacija dobre absorpcije vibracij in linearnega motorja močno izboljša kakovost površine obdelovanca in življenjsko dobo brusilnega kolesa.
Kar se tiče posameznega dela, je dolžina znotraj 10000 mm za nas enostavna.
Kakšna je najmanjša debelina stene?
Na splošno mora biti minimalna debelina prereza podnožja stroja vsaj 60 mm. Tanjši prerezi (npr. debeline 10 mm) se lahko ulijejo z drobnimi granulacijami in formulacijami.
Stopnja krčenja po ulivanju je približno 0,1–0,3 mm na 1000 mm. Kadar so potrebni natančnejši mehanski deli za ulivanje mineralov, je mogoče tolerance doseči s sekundarnim CNC brušenjem, ročnim lepanjem ali drugimi postopki obdelave.
Naš mineralni livarski material je naravni črni granit Jinan. Večina podjetij pri gradnji stavb izbere navaden naravni granit ali navaden kamen.
· Surovine: z edinstvenimi delci Jinan Black Granite (imenovanega tudi granit 'JinanQing') kot agregatom, ki je svetovno znan po visoki trdnosti, visoki togosti in visoki odpornosti proti obrabi;
· Formula: z edinstvenimi ojačanimi epoksidnimi smolami in dodatki, različnimi komponentami z uporabo različnih formulacij za zagotavljanje optimalne celovite učinkovitosti;
· Mehanske lastnosti: absorpcija vibracij je približno 10-krat večja kot pri litem železu, dobre statične in dinamične lastnosti;
· Fizikalne lastnosti: gostota je približno 1/3 gostote litega železa, višje toplotne pregradne lastnosti kot kovine, ni higroskopična, dobra toplotna stabilnost;
· Kemijske lastnosti: večja odpornost proti koroziji kot kovine, okolju prijazno;
· Dimenzijska natančnost: linearno krčenje po ulivanju je približno 0,1–0,3 m²/m, izjemno visoka natančnost oblike in nasprotja v vseh ravninah;
· Strukturna celovitost: mogoče je ulivati zelo kompleksne strukture, medtem ko uporaba naravnega granita običajno zahteva sestavljanje, spajanje in lepljenje;
· Počasna toplotna reakcija: na kratkotrajne temperaturne spremembe reagira veliko počasneje in veliko manj;
· Vgrajeni vložki: pritrdilni elementi, cevi, kabli in komore se lahko vgradijo v konstrukcijo, materiali za vstavljanje vključujejo kovino, kamen, keramiko in plastiko itd.