Ko inženirji določijo osnovo ali temeljno ploščo za koordinatni merilni stroj (CMM), optični pregledovalni sistem ali stopnjo za ravnanje s polprevodniki, je izbira materiala le redko premišljena -, to je ena najbolj posledičnih odločitev pri načrtovanju. Dušenje tresljajev, toplotna stabilnost in-dolgotrajna dimenzijska celovitost izhajajo iz tega, iz česar je izdelana ploščad pod opremo. V tem prostoru prevladujejo trije materiali: naravni granit, marmor in lito železo. Vsak se v pogojih, ki jih zahteva natančna proizvodnja, obnaša zelo drugače.
Zakaj sta gostota in stabilnost pomembnejša, kot si ljudje mislijo
Naloga merilne baze je varljivo preprosta: ostanite ravni, ostanite mirni in ostanite tako več let. V praksi to zahteva material z visoko gostoto, nizko notranjo napetostjo in minimalno reakcijo na temperaturna nihanja ali vibracije okolja.
Naravni črni granit je v meroslovju cenjen prav zaradi teh razlogov. Črni granit visoke-gostote običajno meri približno 3100 kg/m³, kar mu daje bistveno boljše lastnosti dušenja kot marmor, ki je mehkejši, bolj porozen in bolj nagnjen k mikroskopskim strukturnim premikom skozi čas. Manjša gostota in večja poroznost marmorja naredita bolj dovzeten za absorpcijo vlage, kar lahko subtilno popači površino, ki naj bi ostala ravna do mikronov.
Tudi zato je nadomeščanje materialov tiha, a vztrajna težava v industriji. Ker je marmor cenejši in na videz podoben črnemu granitu, ga nekateri dobavitelji uporabljajo-za pristen natančen granit v komponentah, kjer je vrzel v fizični zmogljivosti dejansko pomembna. Pri-površinah za splošno rabo to morda ostane neopaženo, toda pri opremi, ki deluje na mikronskih-tolerancah - CMM, laserskih interferometrih, orodjih za pregledovanje polprevodnikov - razlika v stabilnosti ni kozmetična. Pokaže se neposredno v ponovljivosti meritev.
Lito železo: močno, vendar ni imuno na odnašanje
Lito železo ima dolgo zgodovino kot osnovni material, zlasti vstrojna orodja starejše-generacije, zahvaljujoč njegovi trdnosti in obdelovalnosti. Toda lito železo je kovina in kot vse kovine se s temperaturo širi in krči veliko bolj kot kamen. V okoljih, kjer toplotni nadzor ni strogo nadzorovan, ta koeficient toplotnega raztezanja postane pravi vir merilne napake. Lito železo je tudi magnetno in električno prevodno, kar je lahko nezaželeno v bližini občutljivih elektronskih ali optičnih instrumentov -, kar se redko pojavlja pri granitu.
Zakaj je granit privzeta izbira v sodobnem meroslovju
Prednosti granita so povezane z življenjsko dobo instrumenta:
Dimenzijska stabilnost: Granit ima izjemno nizek koeficient toplotnega raztezanja v primerjavi s kovinami, zato je odporen na upogibanje, ko se temperatura okolice spreminja skozi dan proizvodnje.
Dušenje vibracij: Kristalna struktura granita absorbira visoko{0}}vibracije učinkoviteje kot lita kovina, kar je izjemno pomembno za merilno opremo v nanometrskem- in mikronskem- merilu.
Ne-magnetno, nepre-prevodno: Zaradi tega je združljiv s širšim naborom občutljivih instrumentov, od laserskih interferometrov do elektronskih merilnikov nivoja.
Dolgotrajno{0}}ohranjanje ravnosti: Za razliko od kovine granit ne razvije notranjih vzorcev za razbremenitev napetosti, ki lahko v letih uporabe postopoma deformirajo obdelano kovinsko površino.
Te lastnosti pojasnjujejo, zakaj je granit postal standardni osnovni material za polprevodniško opremo, vrtalne stroje za tiskana vezja, KMS, optične inšpekcijske sisteme (AOI), industrijsko CT in rentgensko-opremo, linearne motorne platforme in koordinatne merilne instrumente.
Opomba o nabavi
Ni vsak granit enak in ni ves "granit", ki se prodaja na trgu natančnih komponent, dejansko granit. Kupci, ki navajajo granitne podstavke, površinske plošče ali merilna ravnila, bi morali dobavitelje neposredno vprašati za podatke o gostoti materiala in neodvisno preverjanje, namesto da se zanašajo le na vizualni pregled. Pravi-črni granit visoke gostote, pravilno pridobljen in obdelan, ostaja eden redkih materialov, ki lahko zagotavlja mehansko stabilnost in dolgoročno-zanesljivost, ki ju zahtevajo ultra-natančne aplikacije.