Katika uwanja wa utengenezaji wa usahihi, dhana potofu ya kawaida ni kwamba "msongamano mkubwa = ugumu mkubwa = usahihi wa juu". Msingi wa granite, wenye msongamano wa 2.6-2.8g/cm³ (7.86g/cm³ kwa chuma cha kutupwa), umepata usahihi unaozidi ule wa mikromita au hata nanomita. Nyuma ya jambo hili "linalopingana na angavu" kuna ushirikiano wa kina wa madini, mekanika na mbinu za usindikaji. Ifuatayo inachambua kanuni zake za kisayansi kutoka kwa vipimo vinne vikuu.
1. Uzito ≠ Uthabiti: Jukumu muhimu la muundo wa nyenzo
Muundo wa fuwele wa "asali asilia" wa granite
Itale imeundwa na fuwele za madini kama vile quartz (SiO₂) na feldspar (KAlSi₃O₈), ambazo zimeunganishwa kwa karibu na vifungo vya ioni/kovalenti, na kutengeneza muundo unaofanana na asali unaofungamana. Muundo huu huipa sifa za kipekee:
Nguvu ya kubana inalinganishwa na ile ya chuma cha kutupwa: kufikia 100-200 mpa (100-250 mpa kwa chuma cha kutupwa kijivu), lakini moduli ya elastic ni ya chini (70-100 gpa dhidi ya 160-200 gpa kwa chuma cha kutupwa), ambayo ina maana kwamba kuna uwezekano mdogo wa kupitia ubadilikaji wa plastiki chini ya nguvu.
Utoaji wa asili wa msongo wa ndani: Itale imepitia kuzeeka kwa mamia ya mamilioni ya miaka ya michakato ya kijiolojia, na msongo wa ndani unaobaki unakaribia sifuri. Chuma cha kutupwa kinapopozwa (kwa kiwango cha kupoa zaidi ya 50℃/s), msongo wa ndani wa hadi 50-100 mpa huzalishwa, ambao unahitaji kuondolewa kwa kufyonzwa bandia. Ikiwa matibabu si ya kina, huwa na uwezekano wa kubadilika wakati wa matumizi ya muda mrefu.
2. Muundo wa chuma "wenye kasoro nyingi" wa chuma cha kutupwa
Chuma cha kutupwa ni aloi ya chuma-kaboni, na ina kasoro kama vile grafiti ya vipande, vinyweleo na vinyweleo vya kupunguka ndani.
Matrix ya kugawanyika kwa grafiti: Grafiti ya flake ni sawa na "mipasuko midogo" ya ndani, na kusababisha kupungua kwa 30%-50% katika eneo halisi la chuma cha kutupwa linalobeba mzigo. Ingawa nguvu ya kubana ni kubwa, nguvu ya kunyumbulika ni ya chini (1/5-1/10 tu ya nguvu ya kubana), na inaweza kupasuka kutokana na mkusanyiko wa msongo wa ndani.
Usambazaji wa uzito usio sawa lakini wenye msongamano mkubwa: Chuma cha kutupwa kina kaboni 2% hadi 4%. Wakati wa utupaji, mgawanyiko wa vipengele vya kaboni unaweza kusababisha mabadiliko ya msongamano wa ±3%, huku granite ikiwa na usawa wa usambazaji wa madini wa zaidi ya 95%, na kuhakikisha uthabiti wa kimuundo.
Pili, faida ya usahihi wa msongamano mdogo: ukandamizaji maradufu wa joto na mtetemo
"Faida ya asili" ya udhibiti wa mabadiliko ya joto
Mgawo wa upanuzi wa joto hutofautiana sana: granite ni 0.6-5×10⁻⁶/℃, huku chuma cha kutupwa kikiwa 10-12×10⁻⁶/℃. Chukua msingi wa mita 10 kama mfano. Wakati halijoto inabadilika kwa 10℃:
Upanuzi na mkazo wa granite: 0.06-0.5mm
Upanuzi na mkazo wa chuma cha kutupwa: 1-1.2mm
Tofauti hii hufanya granite kuwa karibu "sifuri kabisa" katika mazingira yanayodhibitiwa kwa usahihi na halijoto (kama vile ± 0.5℃ katika karakana ya nusu-sekunde), huku chuma cha kutupwa kikihitaji mfumo wa ziada wa fidia ya joto.
Tofauti ya upitishaji joto: Upitishaji joto wa granite ni 2-3W/(m · K), ambayo ni 1/20-1/30 tu ya ile ya chuma cha kutupwa (50-80W/(m · K)). Katika hali za kupokanzwa vifaa (kama vile wakati halijoto ya injini inafikia 60℃), mteremko wa joto la uso wa granite ni chini ya 0.5℃/m, huku ule wa chuma cha kutupwa unaweza kufikia 5-8℃/m, na kusababisha upanuzi usio sawa wa ndani na kuathiri unyoofu wa reli ya mwongozo.
2. Athari ya "kupunguza unyevunyevu asilia" ya kukandamiza mtetemo
Utaratibu wa utengano wa nishati ya mipaka ya ndani ya nafaka: Vipande vidogo na kuteleza kwa mipaka ya nafaka kati ya fuwele za granite kunaweza kusambaza nishati ya mtetemo kwa haraka, kwa uwiano wa unyevu wa 0.3-0.5 (wakati kwa chuma cha kutupwa ni 0.05-0.1 pekee). Jaribio linaonyesha kwamba kwa mtetemo wa 100Hz:
Inachukua sekunde 0.1 kwa ukubwa wa granite kuoza hadi 10%
Chuma cha kutupwa huchukua sekunde 0.8
Tofauti hii huwezesha granite kuimarika papo hapo katika vifaa vya kusonga kwa kasi kubwa (kama vile skanning ya 2m/s ya kichwa cha mipako), kuepuka kasoro ya "alama za kutetemeka".
Athari kinyume ya uzito usio na kipimo: Msongamano mdogo unamaanisha kuwa uzito ni mdogo kwa ujazo sawa, na nguvu isiyo na kipimo (F=ma) na kasi (p=mv) ya sehemu inayosogea ni ya chini. Kwa mfano, wakati fremu ya granite gantry ya mita 10 (yenye uzito wa tani 12) inapoharakishwa hadi 1.5G ikilinganishwa na fremu ya chuma cha kutupwa (tani 20), hitaji la nguvu ya kuendesha hupunguzwa kwa 40%, athari ya kusimama kwa kuanzia hupungua, na usahihi wa nafasi huboreshwa zaidi.
III. Mafanikio katika usahihi wa teknolojia ya usindikaji "isiyotegemea msongamano"
1. Uwezo wa kubadilika kulingana na usindikaji wa usahihi wa hali ya juu
Udhibiti wa "kiwango cha fuwele" wa kusaga na kung'arisha: Ingawa ugumu wa granite (6-7 kwenye kipimo cha Mohs) ni mkubwa kuliko ule wa chuma cha kutupwa (4-5 kwenye kipimo cha Mohs), muundo wake wa madini ni sawa na unaweza kuondolewa kwa atomiki kupitia kung'arisha almasi + kung'arisha sumaku (unene wa kung'arisha moja < 10nm), na ukali wa uso Ra unaweza kufikia 0.02μm (kiwango cha kioo). Hata hivyo, kutokana na uwepo wa chembe laini za grafiti kwenye chuma cha kutupwa, "athari ya furplough" inaweza kutokea wakati wa kusaga, na ukali wa uso ni vigumu kuwa chini kuliko Ra 0.8μm.
Faida ya "mkazo mdogo" ya uchakataji wa CNC: Wakati wa kusindika granite, nguvu ya kukata ni 1/3 tu ya ile ya chuma cha kutupwa (kutokana na msongamano wake mdogo na moduli ndogo ya elastic), ikiruhusu kasi ya juu ya mzunguko (mapinduko 100,000 kwa dakika) na viwango vya kulisha (5000mm/dakika), kupunguza uchakavu wa zana na kuongeza ufanisi wa usindikaji. Kesi fulani ya uchakataji wa mhimili mitano inaonyesha kwamba muda wa usindikaji wa mifereji ya reli ya mwongozo wa granite ni mfupi kwa 25% kuliko ule wa chuma cha kutupwa, huku usahihi ukiboreshwa hadi ±2μm.
2. Tofauti katika "athari ya jumla" ya makosa ya kusanyiko
Mwitikio wa mnyororo wa uzito uliopunguzwa wa vipengele: Vipengele kama vile mota na reli za mwongozo zilizounganishwa na besi zenye msongamano mdogo vinaweza kupunguzwa kwa wakati mmoja. Kwa mfano, nguvu ya mota ya mstari inapopunguzwa kwa 30%, uzalishaji wake wa joto na mtetemo pia hupungua ipasavyo, na kutengeneza mzunguko mzuri wa "usahihi ulioboreshwa - matumizi ya nishati yaliyopunguzwa".
Uhifadhi wa usahihi wa muda mrefu: Upinzani wa kutu wa granite ni mara 15 zaidi ya chuma cha kutupwa (kwartz hustahimili mmomonyoko wa asidi na alkali). Katika mazingira ya ukungu wa asidi ya nusu-semiconductor, mabadiliko ya ukali wa uso baada ya miaka 10 ya matumizi ni chini ya 0.02μm, huku chuma cha kutupwa kikihitaji kusaga na kutengenezwa kila mwaka, huku hitilafu ya jumla ikiwa ±20μm.
Iv. Ushahidi wa Viwanda: Mfano Bora wa Msongamano wa Chini ≠ Utendaji wa Chini
Vifaa vya kupima semiconductor
Data ya kulinganisha ya jukwaa fulani la ukaguzi wa wafer:
2. Vyombo vya macho vya usahihi
Kizuizi cha infrared cha Darubini ya James Webb ya NASA kimetengenezwa kwa granite. Ni kwa kutumia vyema msongamano wake mdogo (kupunguza mzigo wa setilaiti) na upanuzi mdogo wa joto (thabiti katika halijoto ya chini sana ya -270℃) ndipo usahihi wa mpangilio wa macho wa kiwango cha nano unahakikishwa, huku hatari ya chuma cha kutupwa kuvunjika katika halijoto ya chini ikiondolewa.
Hitimisho: Ubunifu wa "akili isiyo ya kawaida" katika sayansi ya vifaa
Faida ya usahihi wa besi za granite kimsingi iko katika ushindi wa mantiki ya nyenzo wa "usawa wa kimuundo > msongamano, utulivu wa mshtuko wa joto > ugumu rahisi". Sio tu kwamba msongamano wake mdogo haujawa sehemu dhaifu, lakini pia umefikia hatua ya usahihi kupitia vipimo kama vile kupunguza hali ya hewa, kuboresha udhibiti wa joto, na kuzoea usindikaji wa usahihi wa hali ya juu. Jambo hili linafunua sheria kuu ya utengenezaji wa usahihi: sifa za nyenzo ni usawa kamili wa vigezo vya pande nyingi badala ya mkusanyiko rahisi wa viashiria kimoja. Pamoja na maendeleo ya nanoteknolojia na utengenezaji wa kijani kibichi, nyenzo za granite zenye msongamano mdogo na utendaji wa juu zinafafanua upya mtazamo wa viwanda wa "nzito" na "nyepesi", "ngumu" na "rahisi", na kufungua njia mpya za utengenezaji wa hali ya juu.
Muda wa chapisho: Mei-19-2025