Uvod: Potreba po-hitrostni dinamiki in izjemni togosti
V visoko{0}}zmogljivem svetu pregledovanja polprevodniških rezin, litografije ploščatih zaslonov (FPD) in naprednega pakiranja morajo sistemi za določanje položaja uravnotežiti dva nasprotujoča si inženirska cilja: izjemno dinamično pospeševanje in sub{1}}mikronsko ponovljivost pozicioniranja. Medtem ko masivne granitne podlage zagotavljajo idealno nepremično podlago, morajo biti gibljivi deli sistema,-kot so portalni nosilci, prečni-drsniki in prevajalske stopnje-rezin čim lažji, da zmanjšajo vztrajnost, zmanjšajo odvajanje toplote motorja in preprečijo časovne zakasnitve pri poravnavi.
Tradicionalne lahke kovine, kot sta aluminij in titan, trpijo zaradi velikega toplotnega raztezanja in sorazmerno nizke togosti, kar vodi do dinamičnega upogibanja med velikim-pospeševanjem. Da bi premagali ta dinamična ozka grla, napredni načrtovalci sistemov vse pogosteje uporabljajo tehnično keramiko. Strukturne komponente po meri UNPARALLELED innatančni zračni ležaji, izdelani iz-aluminijevega oksida in silicijevega karbida (SiC) visoke čistosti, predstavljajo vrhunec sodobnega inženiringa materialov za-stopnje gibanja visoke hitrosti.
Silicijev karbid (SiC) v primerjavi s tradicionalnimi materiali
Da bi razumeli, zakaj je silicijev karbid postal izbrani material za-portalne sisteme z visokim pospeškom, moramo analizirati njegovo specifično togost. Specifična togost je opredeljena kot razmerje med Youngovim modulom in masno gostoto:
Specifična togost=Youngov modul deljen z gostoto
Višja specifična togost pomeni, da lahko komponenta prenese visoke dinamične sile in se upre upogibanju brez dodajanja nepotrebne mase sistemu.
Konstrukcijsko jeklo: gostota 7,85 gramov na kubični centimeter, Youngov modul 210 giga-paskalov, specifična togost 26,7, koeficient toplotnega raztezanja 12,0 x 10^-6 na Kelvin.
Aluminij 6061: gostota 2,70 grama na kubični centimeter, Youngov modul 69 giga-paskalov, specifična togost 25,5, koeficient toplotne razteznosti 23,0 x 10^-6 na Kelvin.
Aluminijev oksid (99 odstotkov čistega): gostota 3,90 grama na kubični centimeter, Youngov modul 370 giga-paskalov, specifična togost 94,8, koeficient toplotnega raztezanja 8,0 x 10^-6 na Kelvin.
Silicijev karbid (SiC): gostota 3,15 grama na kubični centimeter, Youngov modul 410 giga-paskalov, specifična togost 130,1, koeficient toplotne razteznosti 4,0 x 10^-6 na Kelvin.
Kot je razvidno iz teh primerjalnih podatkov, ima silicijev karbid specifično togost, ki je skoraj petkrat večja kot pri jeklu ali aluminiju. Ta dramatična fizična prednost omogoča inženirjem NEPARAMERNEGA, da oblikujejo lahke strukturne nosilce z votlim-jedrom za rezine, ki se ne upogibajo, zvijajo ali povesijo pri stopnjah pospeška, ki presegajo 2g (kar je približno 19,6 metrov na sekundo na kvadrat).
Oblikovanje in fizika preciznih keramičnih zračnih ležajev
Natančni zračni ležaji uporabljajo tanek film čistega suhega zraka pod pritiskom za podporo premikajočemu se koristnemu tovoru, s čimer dosežejo gibanje brez trenja brez-obrabe. Debelina tega zračnega filma je običajno med 5 in 10 mikrometri. Ker je zračni film tako tanek, lahko vsako geometrijsko odstopanje, mikro-hrapavost ali toplotna deformacija površine ležaja povzroči zrušitev ležaja, kar povzroči katastrofalno okvaro sistema.
UNPARALLELED se spopada s tem izzivom s proizvodnjo komponent z zračnimi ležaji iz visoko{0}}čistega aluminijevega oksida in silicijevega karbida. Ti materiali ponujajo več ključnih prednosti pri aplikacijah z zračnimi ležaji:
Dimenzijska stabilnost pod pritiskom: visok elastični modul keramike zagotavlja, da se ležajne ploskve ne deformirajo pod visokimi lokalnimi pritiski (pogosto do 0,6 mega-paskalov) dovoda stisnjenega zraka.
Odpornost na praske in obrabo: Če pride do izpada električne energije in je dovod zraka nenadoma prekinjen, bo premična stopnica v neposrednem stiku z vodilom. V teh suhih-pogojih drsenja se kovinski ležaji v trenutku ugriznejo in zagozdijo. Keramične vodilne tirnice s svojo izjemno trdoto lahko preživijo do-hitre dotike brez prask ali površinskih poškodb.
Odlična površinska obdelava: z diamantnim brušenjem in kemičnim-mehanskim poliranjem (CMP) UNPARALLELED končno obdela keramične vodilne površine do površinske hrapavosti Ra, ki je manjša ali enaka 0,05 mikrometra. Ta zrcalni -podobni zaključek zagotavlja popolnoma enakomerno zračno režo in zelo predvidljivo dinamiko tekočega filma.
Izdelava in zagotavljanje kakovosti kompleksnih keramičnih geometrij
Sintranje in obdelava tehnične keramike je izjemno zahteven proces. Sintranje surovega keramičnega prahu pri temperaturah nad 2000 stopinj Celzija povzroči znatno krčenje, ki ga je treba skrbno izračunati in nadzorovati.
V UNPARALLELED je naš proizvodni obrat opremljen z-najsodobnejšimi--zelenimi-obdelovalnimi centri za oblikovanje keramičnih komponent pred sintranjem, ki jim sledijo visoko-natančni diamantni brusilni sistemi za končno obdelavo ultra-trdih sintranih delov. Sposobni smo izdelati zapletene geometrijske profile, vključno z integriranimi vakuumskimi vpenjalnimi glavami za obdelavo rezin, več-osni zračni-lebdeči vozički in ultra-ravna referenčna zrcala za lasersko interferometrijo.
Vsi končni izdelki so podvrženi strogemu testiranju v naših-certificiranih laboratorijih ISO. Z laserskimi interferometri in tri-dimenzionalnimi koordinatnimi merilnimi stroji preverjamo, ali vsaka keramična komponenta ustreza določenim geometrijskim tolerancam, kar zagotavlja brezhibno integracijo v vaše-stopnje linearnega motorja naslednje generacije.