Uvod: Potreba za velikom{0}}dinamikom i ekstremnom krutošću
U svijetu velike-propusnosti inspekcije poluvodičkih pločica, litografije ravnog ekrana (FPD) i naprednog pakovanja, sistemi pozicioniranja moraju uravnotežiti dva sukobljena inženjerska cilja: ekstremno dinamičko ubrzanje i sub-ponovljivost pozicioniranja ispod- Dok masivne granitne podloge pružaju idealnu stacionarnu osnovu, pokretni dijelovi sistema-kao što su portalne grede, poprečne -klizače i stupnjevi translacije pločice-moraju biti što je moguće lakši kako bi se inercija svela na najmanju moguću mjeru, smanjilo rasipanje topline motora i spriječila vremenska kašnjenja u taloženju.
Tradicionalni laki metali kao što su aluminijum i titanijum pate od visokog termičkog širenja i relativno niske krutosti, što dovodi do dinamičkog savijanja tokom velikih{0}}ubrzanja. Da bi prevazišli ova dinamična uska grla, napredni dizajneri sistema sve više koriste tehničku keramiku. Prilagođene strukturne komponente UNPARLELED-a iprecizni vazdušni ležajevi, proizveden od glinice visoke-će čistoće i silicijum karbida (SiC), predstavlja vrhunac modernog inženjeringa materijala za-stepene pokreta velike brzine.
Silicijum karbid (SiC) naspram tradicionalnih materijala
Da bismo razumjeli zašto je silicijum karbid postao materijal izbora za portalne sisteme sa velikim-ubrzanjima, moramo analizirati njegovu specifičnu krutost. Specifična krutost se definira kao omjer Youngovog modula i masene gustine:
Specifična krutost=Youngov modul podijeljen sa gustinom
Veća specifična krutost znači da komponenta može izdržati velike dinamičke sile i odoljeti savijanju bez dodavanja nepotrebne mase sistemu.
Konstrukcioni čelik: gustina od 7,85 grama po kubnom centimetru, Youngov modul od 210 Giga{2}}paskala, specifična krutost 26,7, koeficijent termičke ekspanzije 12,0 x 10^-6 po Kelvinu.
Aluminijum 6061: gustina od 2,70 grama po kubnom centimetru, Youngov modul od 69 Giga{3}}paskala, specifična krutost 25,5, koeficijent termičke ekspanzije 23,0 x 10^-6 po Kelvinu.
Aluminijev oksid (99 posto čistoće): gustina od 3,90 grama po kubnom centimetru, Youngov modul od 370 Giga-paskala, specifična krutost 94,8, koeficijent toplinske ekspanzije 8,0 x 10^-6 po Kelvinu.
Silicijum karbid (SiC): gustina od 3,15 grama po kubnom centimetru, Youngov modul od 410 Giga{2}}paskala, specifična krutost od 130,1, koeficijent termičke ekspanzije 4,0 x 10^-6 po Kelvinu.
Kao što je prikazano u ovim uporednim podacima, silicijum karbid ima specifičnu krutost koja je skoro pet puta veća od čvrstoće čelika ili aluminijuma. Ova dramatična fizička prednost omogućava inžinjerima NEPREVREDNOG da dizajniraju lagane, šuplje-strukturne grede za faze wafer koje se ne savijaju, uvijaju ili savijaju pod brzinama ubrzanja većim od 2g (što je približno 19,6 metara u sekundi na kvadrat).
Dizajn i fizika preciznih keramičkih zračnih ležajeva
Precizni zračni ležajevi koriste tanak sloj čistog suhog zraka pod pritiskom kako bi podržali pokretni korisni teret, postižući potpuno bez trenja, nulto-kretanje. Debljina ovog zračnog filma je obično između 5 i 10 mikrometara. Budući da je zračni film tako tanak, svako geometrijsko odstupanje, mikro-hrapavost ili termičko izobličenje površine ležaja može uzrokovati slom ležaja, što rezultira katastrofalnim kvarom sistema.
UNPARALLELED rješava ovaj izazov tako što proizvodi komponente zračnih ležajeva od glinice i silicijum karbida visoke -čistoće. Ovi materijali nude nekoliko kritičnih prednosti u primjenama zračnih ležajeva:
Dimenziona stabilnost pod pritiskom: Visok modul elastičnosti keramike osigurava da se površine ležaja ne deformiraju pod visokim lokaliziranim pritiscima (često do 0,6 Mega-Paskala) dovoda komprimovanog zraka.
Otpornost na ogrebotine i habanje: Ako dođe do nestanka struje i dovod zraka se iznenada prekine, pokretna faza će uspostaviti direktan kontakt sa vodilicom. Pod ovim suvim-klizajućim uslovima, metalni ležajevi će se odmah pokvariti i zaglaviti. Keramičke vodilice, sa svojom ekstremnom tvrdoćom, mogu preživjeti velike-događaje pri spuštanju bez grebanja ili oštećenja površine.
Odlična završna obrada: Dijamantskim brušenjem i hemijskim-mehaničkim poliranjem (CMP), UNPARLELED završava keramičke vodeće površine do hrapavosti površine od Ra manje od ili jednake 0,05 mikrometara. Ova završna obrada -slična zrcalu garantuje savršeno ujednačen zračni raspor i vrlo predvidljivu dinamiku fluidnog filma.
Proizvodnja i osiguranje kvaliteta složenih keramičkih geometrija
Sinterovanje i mašinska obrada tehničke keramike je neverovatno zahtevan proces. Sinterovanje sirovog keramičkog praha na temperaturama većim od 2000 stepeni Celzijusa uzrokuje značajno skupljanje, koje se mora pažljivo izračunati i kontrolisati.
U UNPARALLELED-u, naš proizvodni pogon je opremljen sa-najmodernijim--zelenim-mašinskim centrima za oblikovanje keramičkih komponenti prije sinterovanja, nakon čega slijedi visoko-precizni dijamantski sistem brušenja za završetak ultra-tvrdih sinteriranih dijelova. Sposobni smo proizvesti složene geometrijske profile, uključujući integrirane vakuumske stezne glave za rukovanje pločicama, više-osovine zračne-plutajuće nosače i ultra-ravna referentna ogledala za lasersku interferometriju.
Svi finalni proizvodi su podvrgnuti rigoroznom testiranju u našim ISO-certificiranim laboratorijama. Koristeći laserske interferometre i trodimenzionalne mašine za mjerenje koordinata, potvrđujemo da svaka keramička komponenta ispunjava svoje specificirane geometrijske tolerancije, osiguravajući besprijekornu integraciju u vaše sljedeće-generacije linearnih stupnjeva motora.