Epoksügraniit, tuntud ka kui sünteetiline graniit, on epoksü ja graniidi segu, mida tavaliselt kasutatakse tööpinkide aluste alternatiivmaterjalina. Epoksügraniiti kasutatakse malmi ja terase asemel parema vibratsioonisummutuse, pikema tööriista eluea ja madalamate montaažikulude saavutamiseks.
Tööpingi alus
Tööpingid ja muud ülitäpsed masinad tuginevad oma staatilise ja dünaamilise jõudluse tagamiseks alusmaterjali suurele jäikusele, pikaajalisele stabiilsusele ja suurepärastele summutusomadustele. Nende konstruktsioonide kõige laialdasemalt kasutatavad materjalid on malm, keevitatud teraskonstruktsioonid ja looduslik graniit. Pikaajalise stabiilsuse puudumise ja väga halbade summutusomaduste tõttu kasutatakse terasest konstruktsioone harva seal, kus on vaja suurt täpsust. Kvaliteetne, pingevabastatud ja lõõmutatud malm annab konstruktsioonile mõõtmete stabiilsuse ning seda saab valada keerukate kujudega, kuid pärast valamist on täppispindade moodustamiseks vaja kallist töötlemisprotsessi.
Kvaliteetset looduslikku graniiti on üha raskem leida, kuid sellel on suurem summutusvõime kui malmil. Nagu malmi puhul, on loodusliku graniidi töötlemine töömahukas ja kulukas.
Täppisgraniidist valandeid toodetakse graniidist täitematerjali (mis purustatakse, pestakse ja kuivatatakse) segamisel epoksüvaigusüsteemiga toatemperatuuril (st külmkõvendamise protsess). Kompositsioonis võib kasutada ka kvartstäitematerjali täiteainet. Vormimisprotsessi ajal toimuv vibratsiooniline tihendamine tihendab täitematerjali tihedalt.
Keermestatud sisestusi, terasplaate ja jahutusvedeliku torusid saab valamise käigus sisse valada. Veelgi suurema mitmekülgsuse saavutamiseks saab lineaarseid rööpaid, lihvitud liugteid ja mootori kinnitusi kopeerida või sisse tsementeerida, mis välistab igasuguse järeltöötluse vajaduse. Valatud detaili pinnaviimistlus on sama hea kui vormi pind.
Eelised ja puudused
Eelised hõlmavad järgmist:
■ Vibratsioonisummutus.
■ Paindlikkus: polümeerbaasi saab integreerida kohandatud lineaarseid radasid, hüdraulikavedeliku paake, keermestatud sisestusi, lõikevedelikku ja torustikke.
■ Lisade jms kaasamine võimaldab oluliselt vähendada valmis valandi töötlemist.
■ Mitme komponendi ühendamine ühte valandisse vähendab montaažiaega.
■ Ei nõua ühtlast seinapaksust, mis võimaldab teie aluse projekteerimisel suuremat paindlikkust.
■ Keemiline vastupidavus enamikele tavalistele lahustitele, hapetele, leelistele ja lõikevedelikele.
■ Ei vaja värvimist.
■Komposiidi tihedus on ligikaudu sama kui alumiiniumil (kuid tükid on samaväärse tugevuse saavutamiseks paksemad).
■ Komposiitpolümeerbetooni valamise protsess kulutab palju vähem energiat kui metallvalamine. Polümeervaluvaigud kulutavad tootmiseks väga vähe energiat ja valamisprotsess toimub toatemperatuuril.
Epoksügraniidil on sisemine summutustegur kuni kümme korda parem kui malmil, kuni kolm korda parem kui looduslikul graniidil ja kuni kolmkümmend korda parem kui terasest konstruktsioonil. See ei mõjuta jahutusvedelikke, sellel on suurepärane pikaajaline stabiilsus, parem termiline stabiilsus, kõrge väände- ja dünaamiline jäikus, suurepärane müra neeldumine ja ebaolulised sisemised pinged.
Puuduste hulka kuuluvad õhukeste sektsioonide (alla 25 mm) madal tugevus, madal tõmbetugevus ja madal löögikindlus.
Sissejuhatus mineraalvaluraamidesse
Mineraalvalu on üks tõhusamaid ja kaasaegsemaid ehitusmaterjale. Täppismasinate tootjad olid mineraalvalu kasutamise teerajajate seas. Tänapäeval on selle kasutamine CNC-freespinkide, puurpresside, lihvimismasinate ja elektroerosioonimasinate puhul tõusuteel ning eelised ei piirdu ainult kiirete masinatega.
Mineraalvalu, mida nimetatakse ka epoksügraniidimaterjaliks, koosneb mineraalsetest täiteainetest nagu kruus, kvartsliiv, jääjahu ja sideained. Materjal segatakse täpsete spetsifikatsioonide järgi ja valatakse külmalt vormidesse. Edu aluseks on kindel vundament!
Tipptasemel tööpingid peavad töötama üha kiiremini ja pakkuma suuremat täpsust kui kunagi varem. Suured liikumiskiirused ja raske töötlemine tekitavad aga masina raami soovimatuid vibratsioone. Need vibratsioonid avaldavad negatiivset mõju detaili pinnale ja lühendavad tööriista eluiga. Mineraalvaluraamid vähendavad vibratsiooni kiiresti – umbes 6 korda kiiremini kui malmist raamid ja 10 korda kiiremini kui terasraamid.
Mineraalvaluvooditega tööpingid, näiteks freespingid ja lihvimismasinad, on oluliselt täpsemad ja saavutavad parema pinnakvaliteedi. Lisaks väheneb oluliselt tööriistade kulumine ja pikeneb nende kasutusiga.
Komposiitmineraalide (epoksügraniit) valamisraamil on mitmeid eeliseid:
- Vormimine ja tugevus: Mineraalvaluprotsess pakub komponentide kuju osas erakordset vabadust. Materjali ja protsessi eripärad tagavad suhteliselt suure tugevuse ja oluliselt väiksema kaalu.
- Taristu integreerimine: Maavarade valamise protsess võimaldab konstruktsiooni ja lisakomponentide, näiteks juhikute, keermestatud sisetükkide ja kommunikatsioonide ühenduste lihtsat integreerimist tegeliku valamise käigus.
- Keeruliste masinakonstruktsioonide tootmine: see, mis tavapäraste protsessidega oleks mõeldamatu, saab mineraalvalu abil võimalikuks: mitu komponenti saab liimühenduste abil kokku panna keerukateks konstruktsioonideks.
- Majanduslik mõõtmete täpsus: Paljudel juhtudel valatakse mineraalvalu komponendid lõppmõõtmetesse, kuna kõvenemise ajal praktiliselt kokkutõmbumist ei toimu. Nii saab ära hoida edasised kallid viimistlusprotsessid.
- Täpsus: Edasiste lihvimis-, vormimis- või freesimistoimingute abil saavutatakse ülitäpsed tugi- või tugipinnad. Selle tulemusel saab paljusid masinakontseptsioone elegantselt ja tõhusalt rakendada.
- Hea termiline stabiilsus: Mineraalvalandid reageerivad temperatuurimuutustele väga aeglaselt, kuna soojusjuhtivus on oluliselt madalam kui metallmaterjalidel. Sel põhjusel mõjutavad lühiajalised temperatuurimuutused tööpingi mõõtmete täpsust oluliselt vähem. Tööpingi parem termiline stabiilsus tähendab, et masina üldine geomeetria säilib paremini ja selle tulemusel minimeeritakse geomeetrilisi vigu.
- Korrosioonivaba: mineraalvalust komponendid on vastupidavad õlidele, jahutusvedelikele ja muudele agressiivsetele vedelikele.
- Suurem vibratsioonisummutus tööriista pikema kasutusea tagamiseks: meie mineraalvalandid saavutavad kuni 10 korda parema vibratsioonisummutusvõime kui teras või malm. Tänu nendele omadustele saavutatakse masina konstruktsiooni äärmiselt kõrge dünaamiline stabiilsus. Selle eelised tööpinkide ehitajatele ja kasutajatele on selged: töödeldud või lihvitud komponentide parem pinnaviimistluse kvaliteet ja pikem tööriistade eluiga, mis viib madalamate tööriistakuludeni.
- Keskkond: Tootmise ajal vähendatakse keskkonnamõju.
Mineraalvaluraam vs malmraam
Vaadake allpool meie uue mineraalvalu raami eeliseid võrreldes varem kasutatud malmraamiga:
| Mineraalvalu (epoksügraniit) | Malm | |
| Summutus | Kõrge | Madal |
| Soojusjõudlus | Madal soojusjuhtivus ja kõrge spetsiifiline kuumus mahutavus | Kõrge soojusjuhtivus ja madal erisoojusmahtuvus |
| Sisseehitatud osad | Piiramatu disain ja Ühes tükis vorm ja sujuv ühendus | Mehaaniline töötlemine on vajalik |
| Korrosioonikindlus | Eriti kõrge | Madal |
| Keskkonnaalane Sõbralikkus | Madal energiatarve | Suur energiatarve |
Kokkuvõte
Mineraalvalu sobib ideaalselt meie CNC-masinate raamkonstruktsioonide jaoks. See pakub selgeid tehnoloogilisi, majanduslikke ja keskkonnaalaseid eeliseid. Mineraalvalu tehnoloogia tagab suurepärase vibratsioonisummutuse, kõrge keemilise vastupidavuse ja märkimisväärsed termilised eelised (soojuspaisumine sarnaneb terase omaga). Ühenduselemendid, kaablid, andurid ja mõõtesüsteemid saab kõik valada seadmesse.
Millised on mineraalvalu graniidist vooditöötluskeskuse eelised?
Mineraalvalandid (tehisgraniit ehk vaikbetoon) on tööpinkide tööstuses konstruktsioonimaterjalina laialdaselt aktsepteeritud juba üle 30 aasta.
Statistika kohaselt kasutab Euroopas iga kümnes tööpink mineraalvalusid alusmaterjalina. Ebaõige kogemuse, mittetäieliku või vale teabe kasutamine võib aga tekitada kahtlust ja eelarvamusi mineraalvalu suhtes. Seetõttu on uute seadmete valmistamisel vaja analüüsida mineraalvalu eeliseid ja puudusi ning võrrelda neid teiste materjalidega.
Ehitusmasinate baas jaguneb üldiselt malmiks, mineraalvaludeks (polümeer- ja/või reaktiivvaikbetoon), teras-/keeviskonstruktsioonideks (vuugitäidisega/mittevuugitäidisega) ja looduskiviks (näiteks graniit). Igal materjalil on oma omadused ja ideaalset konstruktsioonimaterjali pole olemas. Ideaalse konstruktsioonimaterjali saab valida ainult materjali eeliste ja puuduste uurimise teel vastavalt konkreetsetele konstruktsiooninõuetele.
Konstruktsioonimaterjalide kaks olulist funktsiooni – komponentide geomeetria, asukoha ja energia neeldumise tagamine – esitavad vastavalt toimivusnõuded (staatiline, dünaamiline ja termiline jõudlus), funktsionaalsed/struktuurilised nõuded (täpsus, kaal, seina paksus, juhtsiinide lihtsus) materjalide paigaldamiseks, materjali ringlussüsteemiks, logistikaks ning kulunõuded (hind, kogus, saadavus, süsteemi omadused).
I. Konstruktsioonimaterjalide toimivusnõuded
1. Staatilised omadused
Aluse staatiliste omaduste mõõtmise kriteeriumiks on tavaliselt materjali jäikus – minimaalne deformatsioon koormuse all, mitte suur tugevus. Staatilise elastse deformatsiooni puhul võib mineraalvalusid pidada isotroopseteks homogeenseteks materjalideks, mis järgivad Hooke'i seadust.
Mineraalvalandite tihedus ja elastsusmoodul on vastavalt 1/3 malmi omast. Kuna mineraalvalanditel ja malmidel on sama erijäikus, on sama raskuse korral raudvalandite ja mineraalvalandite jäikus sama, arvestamata kuju mõju. Paljudel juhtudel on mineraalvalandite seina paksus tavaliselt 3 korda suurem kui raudvalanditel ja see konstruktsioon ei tekita toote ega valu mehaaniliste omaduste osas probleeme. Mineraalvalandid sobivad töötamiseks staatilistes keskkondades, mis kannavad survet (nt voodid, toed, sambad) ja ei sobi õhukeseinaliste ja/või väikeste raamidena (nt lauad, kaubaalused, tööriistavahetid, kärud, spindlitoed). Konstruktsiooniosade kaalu piirab tavaliselt mineraalvalandite tootjate varustus ning üle 15-tonnised mineraalvalandid on üldiselt haruldased.
2. Dünaamilised omadused
Mida suurem on võlli pöörlemiskiirus ja/või kiirendus, seda olulisem on masina dünaamiline jõudlus. Kiire positsioneerimine, kiire tööriistavahetus ja suur etteandekiirus tugevdavad pidevalt masina konstruktsiooniosade mehaanilist resonantsi ja dünaamilist ergastust. Lisaks komponendi mõõtmetele mõjutavad materjali summutusomadused oluliselt ka komponendi läbipaindet, massijaotust ja dünaamilist jäikust.
Mineraalvalude kasutamine pakub neile probleemidele hea lahenduse. Kuna see neelab vibratsioone 10 korda paremini kui traditsiooniline malm, võib see oluliselt vähendada amplituudi ja omavõnkesagedust.
Mehaanilise töötlemise ja muude töötlemistoimingute puhul võib see kaasa tuua suurema täpsuse, parema pinnakvaliteedi ja pikema tööriista eluea. Samal ajal toimisid mineraalvalandid hästi ka müra mõju osas, võrreldes ja kontrollides erinevatest materjalidest valmistatud aluseid, ülekandevalandeid ja tarvikuid suurte mootorite ja tsentrifuugide jaoks. Löögimüra analüüsi kohaselt võib mineraalvala saavutada helirõhutaseme lokaalse vähenemise 20%.
3. Termilised omadused
Ekspertide hinnangul on umbes 80% tööpinkide kõrvalekalletest põhjustatud termilistest mõjudest. Protsessi katkestused, näiteks sisemised või välised soojusallikad, eelsoojendus, toorikute vahetamine jne, on kõik termilise deformatsiooni põhjused. Parima materjali valimiseks on vaja selgitada materjalinõudeid. Kõrge erisoojus ja madal soojusjuhtivus võimaldavad mineraalvaludel omada head termilist inertsi mööduvate temperatuurimõjude (näiteks toorikute vahetamise) ja ümbritseva õhu temperatuuri kõikumiste suhtes. Kui on vaja kiiret eelsoojendust, näiteks metallvoodi puhul või kui voodi temperatuuri reguleerimine on keelatud, saab temperatuuri reguleerimiseks otse mineraalvalusse valada kütte- või jahutusseadmeid. Sellise temperatuuri kompenseerimise seadme kasutamine võib vähendada temperatuuri mõjust tingitud deformatsiooni, mis aitab parandada täpsust mõistliku hinnaga.
II. Funktsionaalsed ja struktuurilised nõuded
Terviklikkus on eristav omadus, mis eristab mineraalvalusid teistest materjalidest. Mineraalvalandite maksimaalne valamistemperatuur on 45 °C ning koos ülitäpsete vormide ja tööriistadega saab osi ja mineraalvalusid koos valada.
Täiustatud ümbervalamise tehnikaid saab kasutada ka mineraalvalandite toorikute puhul, mille tulemuseks on täpne kinnitus ja rööpapinnad, mis ei vaja töötlemist. Nagu teisedki alusmaterjalid, kehtivad ka mineraalvalanditele spetsiifilised konstruktsiooniprojekteerimise reeglid. Seina paksus, kandevõime, ribide vahetükid, laadimis- ja mahalaadimismeetodid erinevad kõik teatud määral teistest materjalidest ja neid tuleb projekteerimisel eelnevalt arvesse võtta.
III. Kulunõuded
Kuigi tehnilisest vaatenurgast on oluline kaaluda, näitab kulutõhusus üha enam oma olulisust. Mineraalvalude kasutamine võimaldab inseneridel märkimisväärselt kokku hoida tootmis- ja tegevuskulusid. Lisaks töötlemiskulude kokkuhoiule vähenevad vastavalt ka valamise, lõppmontaaži ja kasvavad logistikakulud (ladustamine ja transport). Arvestades mineraalvalude kõrgetasemelist funktsionaalsust, tuleks seda vaadelda kui tervikprojekti. Tegelikult on mõistlikum teha hinnavõrdlus siis, kui alus on paigaldatud või eelpaigaldatud. Suhteliselt kõrge algkulu on mineraalvaluvormide ja tööriistade maksumus, kuid see kulu võib pikaajalisel kasutamisel (500–1000 tükki/terasvorm) lahjendada ja aastane tarbimine on umbes 10–15 tükki.
IV. Kasutusala
Konstruktsioonimaterjalina asendavad mineraalvalandid pidevalt traditsioonilisi konstruktsioonimaterjale ning selle kiire arengu võti peitub mineraalvalandites, vormides ja stabiilsetes liimstruktuurides. Praegu on mineraalvalandeid laialdaselt kasutatud paljudes tööpinkide valdkondades, näiteks lihvimismasinates ja kiirtöötlemises. Lihvimismasinate tootjad on olnud tööpinkide sektoris teerajajad, kasutades mineraalvalandeid masinavoodite jaoks. Näiteks on maailmakuulsad ettevõtted nagu ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude jne alati kasutanud mineraalvalandite summutust, termilist inertsi ja terviklikkust, et saavutada lihvimisprotsessis suur täpsus ja suurepärane pinnakvaliteet.
Üha suurenevate dünaamiliste koormuste tõttu eelistavad mineraalvalusid üha enam ka maailma juhtivad tööriistalihvijate ettevõtted. Mineraalvaluvoodil on suurepärane jäikus ja see suudab hästi kõrvaldada lineaarmootori kiirendusest tuleneva jõu. Samal ajal võib hea vibratsiooni neeldumise ja lineaarmootori orgaaniline kombinatsioon oluliselt parandada tooriku pinnakvaliteeti ja lihvketta kasutusiga.
Mis puutub üksikdetaili, siis 10 000 mm pikkus on meile lihtne.
Milline on minimaalne seina paksus?
Üldiselt peaks masina aluse minimaalne profiili paksus olema vähemalt 60 mm. Õhemaid profiile (nt 10 mm paksusega) saab valada peeneteralise täitematerjali ja koostisega.
Kahanemismäär pärast valamist on umbes 0,1–0,3 mm 1000 mm kohta. Kui on vaja täpsemaid mineraalvalu mehaanilisi osi, saab tolerantse saavutada CNC-lihvimise, käsitsi soppimise või muude töötlemisprotsesside abil.
Meie mineraalvalumaterjal on looduslik Jinan Black graniit. Enamik ettevõtteid valib ehituses tavalist looduslikku graniiti või tavalist kivi.
· Toorained: ainulaadse Jinan Black Granite'i (nimetatakse ka JinanQing graniidiks) osakestega täitematerjalina, mis on maailmas tuntud oma suure tugevuse, suure jäikuse ja kulumiskindluse poolest;
· Valem: ainulaadsete tugevdatud epoksüvaikude ja lisanditega, erinevad komponendid kasutavad erinevaid koostisi optimaalse tervikliku jõudluse tagamiseks;
· Mehaanilised omadused: vibratsiooni neeldumine on umbes 10 korda suurem kui malmil, head staatilised ja dünaamilised omadused;
· Füüsikalised omadused: tihedus on umbes 1/3 malmist, paremad soojusisolatsiooni omadused kui metallidel, mittehügroskoopne, hea termiline stabiilsus;
· Keemilised omadused: suurem korrosioonikindlus kui metallidel, keskkonnasõbralik;
· Mõõtmete täpsus: lineaarne kokkutõmbumine pärast valamist on umbes 0,1–0,3 ㎜/m, äärmiselt kõrge vormi- ja vastassuunatäpsus kõigis tasapindades;
· Struktuuriline terviklikkus: valada saab väga keerulist konstruktsiooni, samas kui loodusliku graniidi kasutamine nõuab tavaliselt kokkupanekut, liitmist ja liimimist;
· Aeglane termiline reaktsioon: reageerib lühiajalistele temperatuurimuutustele palju aeglasemalt ja palju vähem;
· Sisseehitatud sisetükid: kinnitusdetaile, torusid, kaableid ja kambreid saab konstruktsiooni sisse ehitada, sisetükke saab valmistada materjalidest, sealhulgas metallist, kivist, keraamikast ja plastist jne.