Il granito epossidico, noto anche come granito sintetico, è una miscela di resina epossidica e granito comunemente utilizzata come materiale alternativo per le basi delle macchine utensili. Il granito epossidico viene utilizzato al posto della ghisa e dell'acciaio per un migliore smorzamento delle vibrazioni, una maggiore durata dell'utensile e minori costi di assemblaggio.
Base per macchine utensili
Macchine utensili e altri macchinari ad alta precisione si basano sull'elevata rigidità, sulla stabilità a lungo termine e sulle eccellenti caratteristiche di smorzamento del materiale di base per le loro prestazioni statiche e dinamiche. I materiali più utilizzati per queste strutture sono la ghisa, le strutture in acciaio saldato e il granito naturale. A causa della mancanza di stabilità a lungo termine e delle scarse proprietà di smorzamento, le strutture in acciaio vengono raramente utilizzate dove è richiesta un'elevata precisione. Una ghisa di buona qualità, sottoposta a distensione e ricottura, conferisce alla struttura stabilità dimensionale e può essere fusa in forme complesse, ma richiede un costoso processo di lavorazione per ottenere superfici di precisione dopo la fusione.
Il granito naturale di buona qualità sta diventando sempre più difficile da trovare, ma ha una capacità di smorzamento superiore a quella della ghisa. Anche in questo caso, come per la ghisa, la lavorazione del granito naturale è laboriosa e costosa.
Le fusioni di precisione in granito vengono prodotte mescolando aggregati di granito (frantumati, lavati ed essiccati) con un sistema di resina epossidica a temperatura ambiente (ovvero tramite un processo di stagionatura a freddo). Nella composizione è possibile utilizzare anche riempitivi di aggregati di quarzo. La compattazione vibrante durante il processo di formatura compatta gli aggregati.
Inserti filettati, piastre in acciaio e tubi di raffreddamento possono essere incorporati durante il processo di fusione. Per ottenere una versatilità ancora maggiore, guide lineari, guide di scorrimento rettificate e supporti motore possono essere replicati o cementati, eliminando così la necessità di lavorazioni meccaniche post-fusione. La finitura superficiale del getto è pari a quella della superficie dello stampo.
Vantaggi e svantaggi
I vantaggi includono:
■ Smorzamento delle vibrazioni.
■ Flessibilità: percorsi lineari personalizzati, serbatoi per fluidi idraulici, inserti filettati, fluidi da taglio e tubazioni possono essere tutti integrati nella base polimerica.
■ L'inclusione di inserti ecc. consente di ridurre notevolmente la lavorazione del getto finito.
■ I tempi di assemblaggio vengono ridotti incorporando più componenti in un'unica fusione.
■ Non richiede uno spessore uniforme della parete, consentendo una maggiore flessibilità di progettazione della base.
■ Resistenza chimica alla maggior parte dei solventi, acidi, alcali e fluidi da taglio più comuni.
■ Non necessita di verniciatura.
■Il composito ha una densità pressoché uguale a quella dell'alluminio (ma i pezzi sono più spessi per ottenere una resistenza equivalente).
■ Il processo di colata del calcestruzzo polimerico composito richiede molta meno energia rispetto alle colate metalliche. Le resine polimeriche per colata richiedono pochissima energia per la produzione e il processo di colata avviene a temperatura ambiente.
Il granito epossidico ha un fattore di smorzamento interno fino a dieci volte superiore a quello della ghisa, fino a tre volte superiore a quello del granito naturale e fino a trenta volte superiore a quello delle strutture in acciaio. Non è influenzato dai refrigeranti, presenta un'eccellente stabilità a lungo termine, una migliore stabilità termica, un'elevata rigidità torsionale e dinamica, un eccellente assorbimento del rumore e sollecitazioni interne trascurabili.
Gli svantaggi includono la scarsa resistenza nelle sezioni sottili (inferiori a 1 pollice (25 mm)), la bassa resistenza alla trazione e la bassa resistenza agli urti.
Introduzione ai telai per fusione minerale
La ghisa minerale è uno dei materiali da costruzione più efficienti e moderni. I produttori di macchine di precisione sono stati tra i pionieri nell'utilizzo della ghisa minerale. Oggi, il suo utilizzo in fresatrici CNC, trapani a colonna, rettificatrici e macchine per elettroerosione è in aumento, e i vantaggi non si limitano alle macchine ad alta velocità.
La fusione minerale, nota anche come granito epossidico, è composta da cariche minerali come ghiaia, sabbia di quarzo, farina glaciale e leganti. Il materiale viene miscelato secondo specifiche precise e colato a freddo negli stampi. Una solida base è la base del successo!
Le macchine utensili all'avanguardia devono funzionare sempre più velocemente e garantire una precisione senza precedenti. Tuttavia, le elevate velocità di traslazione e le lavorazioni gravose producono vibrazioni indesiderate del telaio della macchina. Queste vibrazioni hanno effetti negativi sulla superficie del pezzo e riducono la durata dell'utensile. I telai in ghisa minerale riducono rapidamente le vibrazioni, circa 6 volte più velocemente dei telai in ghisa e 10 volte più velocemente dei telai in acciaio.
Le macchine utensili con basamento in ghisa minerale, come fresatrici e rettificatrici, sono significativamente più precise e raggiungono una migliore qualità superficiale. Inoltre, l'usura degli utensili si riduce significativamente e la loro durata utile aumenta.
il telaio di fusione minerale composito (granito epossidico) offre diversi vantaggi:
- Formatura e resistenza: il processo di fusione minerale offre un'eccezionale libertà nella forma dei componenti. Le caratteristiche specifiche del materiale e del processo si traducono in una resistenza relativamente elevata e in un peso significativamente inferiore.
- Integrazione dell'infrastruttura: il processo di fusione minerale consente la semplice integrazione della struttura e dei componenti aggiuntivi, quali guide, inserti filettati e collegamenti per i servizi, durante il processo di fusione vero e proprio.
- Produzione di strutture meccaniche complesse: ciò che sarebbe impensabile con i processi convenzionali, diventa possibile con la fusione minerale: più componenti possono essere assemblati tramite giunzioni incollate in strutture complesse.
- Precisione dimensionale economica: in molti casi, i componenti in ghisa minerale vengono fusi fino alle dimensioni finali, poiché durante la tempra non si verifica praticamente alcuna contrazione. In questo modo, è possibile eliminare ulteriori costosi processi di finitura.
- Precisione: superfici di riferimento o di supporto ad alta precisione vengono ottenute mediante ulteriori operazioni di rettifica, formatura o fresatura. Grazie a ciò, molti concetti di macchina possono essere implementati in modo elegante ed efficiente.
- Buona stabilità termica: la fusione minerale reagisce molto lentamente alle variazioni di temperatura poiché la sua conduttività termica è significativamente inferiore a quella dei materiali metallici. Per questo motivo, le variazioni di temperatura a breve termine hanno un'influenza significativamente minore sulla precisione dimensionale della macchina utensile. Una migliore stabilità termica del basamento di una macchina significa che la geometria complessiva della macchina viene mantenuta meglio e, di conseguenza, gli errori geometrici vengono ridotti al minimo.
- Nessuna corrosione: i componenti in ghisa minerale sono resistenti agli oli, ai refrigeranti e ad altri liquidi aggressivi.
- Maggiore smorzamento delle vibrazioni per una maggiore durata degli utensili: la nostra ghisa minerale raggiunge valori di smorzamento delle vibrazioni fino a 10 volte superiori rispetto all'acciaio o alla ghisa. Grazie a queste caratteristiche, si ottiene un'elevatissima stabilità dinamica della struttura della macchina. I vantaggi per i costruttori e gli utilizzatori di macchine utensili sono evidenti: migliore qualità della finitura superficiale dei componenti lavorati o rettificati e maggiore durata degli utensili, con conseguente riduzione dei costi di lavorazione.
- Ambiente: l'impatto ambientale durante la produzione è ridotto.
Telaio in fusione minerale vs telaio in ghisa
Di seguito sono riportati i vantaggi del nostro nuovo telaio in fusione minerale rispetto a quello in ghisa precedentemente utilizzato:
| Fusione minerale (granito epossidico) | Ghisa | |
| Smorzamento | Alto | Basso |
| Prestazioni termiche | Bassa conduttività termica e calore ad alta specifica capacità | Elevata conduttività termica e bassa capacità termica specifica |
| Parti incorporate | Design illimitato e Stampo monoblocco e connessione senza soluzione di continuità | Lavorazione necessaria |
| Resistenza alla corrosione | Extra alto | Basso |
| Ambientale Cordialità | Basso consumo energetico | Elevato consumo energetico |
Conclusione
La fusione minerale è ideale per le strutture dei telai delle nostre macchine CNC. Offre evidenti vantaggi tecnologici, economici e ambientali. La tecnologia della fusione minerale offre un eccellente smorzamento delle vibrazioni, un'elevata resistenza chimica e significativi vantaggi termici (dilatazione termica simile a quella dell'acciaio). Elementi di collegamento, cavi, sensori e sistemi di misurazione possono essere tutti colati nel gruppo.
Quali sono i vantaggi del centro di lavorazione del basamento in granito minerale?
Le fusioni minerali (granito artificiale, noto anche come calcestruzzo resinoso) sono ampiamente accettate nel settore delle macchine utensili da oltre 30 anni come materiale strutturale.
Secondo le statistiche, in Europa una macchina utensile su 10 utilizza getti minerali come base. Tuttavia, l'utilizzo di esperienze inadeguate, informazioni incomplete o errate può generare sospetti e pregiudizi nei confronti dei getti minerali. Pertanto, nella progettazione di nuove attrezzature, è necessario analizzare i vantaggi e gli svantaggi dei getti minerali e confrontarli con altri materiali.
La base dei macchinari edili è generalmente suddivisa in ghisa, ghisa minerale (calcestruzzo polimerico e/o con resine reattive), acciaio/struttura saldata (con o senza iniezione) e pietra naturale (come il granito). Ogni materiale ha le sue caratteristiche e non esiste un materiale strutturale perfetto. Solo esaminando i vantaggi e gli svantaggi del materiale in base agli specifici requisiti strutturali è possibile selezionare il materiale strutturale ideale.
Le due importanti funzioni dei materiali strutturali (garantire la geometria, la posizione e l'assorbimento di energia dei componenti) propongono rispettivamente requisiti prestazionali (prestazioni statiche, dinamiche e termiche), requisiti funzionali/strutturali (precisione, peso, spessore delle pareti, facilità di guide per l'installazione dei materiali, sistema di circolazione dei supporti, logistica) e requisiti di costo (prezzo, quantità, disponibilità, caratteristiche del sistema).
I. Requisiti prestazionali per i materiali strutturali
1. Caratteristiche statiche
Il criterio per misurare le proprietà statiche di una base è solitamente la rigidezza del materiale: la minima deformazione sotto carico, piuttosto che l'elevata resistenza. Per quanto riguarda la deformazione elastica statica, i getti minerali possono essere considerati materiali isotropi omogenei che obbediscono alla legge di Hooke.
La densità e il modulo elastico delle fusioni minerali sono rispettivamente 1/3 di quelli della ghisa. Poiché le fusioni minerali e le ghise hanno la stessa rigidezza specifica, a parità di peso, la rigidità delle fusioni in ghisa e delle fusioni minerali è la stessa, senza considerare l'influenza della forma. In molti casi, lo spessore di progetto delle pareti delle fusioni minerali è solitamente 3 volte superiore a quello delle fusioni in ghisa, e questo progetto non causa alcun problema in termini di proprietà meccaniche del prodotto o della fusione. Le fusioni minerali sono adatte per l'impiego in ambienti statici soggetti a pressione (ad esempio, banchi, supporti, colonne) e non sono adatte come strutture a pareti sottili e/o di piccole dimensioni (ad esempio, tavoli, pallet, cambiautensili, carrelli, supporti per mandrini). Il peso delle parti strutturali è solitamente limitato dalle attrezzature dei produttori di fusioni minerali e i prodotti in fusione minerale di peso superiore a 15 tonnellate sono generalmente rari.
2. Caratteristiche dinamiche
Maggiore è la velocità di rotazione e/o l'accelerazione dell'albero, maggiore è l'importanza delle prestazioni dinamiche della macchina. Il rapido posizionamento, la rapida sostituzione degli utensili e l'avanzamento ad alta velocità rafforzano costantemente la risonanza meccanica e l'eccitazione dinamica delle parti strutturali della macchina. Oltre alla progettazione dimensionale del componente, la flessione, la distribuzione della massa e la rigidità dinamica del componente sono notevolmente influenzate dalle proprietà di smorzamento del materiale.
L'uso di getti minerali offre una buona soluzione a questi problemi. Poiché assorbono le vibrazioni 10 volte meglio della ghisa tradizionale, possono ridurne notevolmente l'ampiezza e la frequenza naturale.
Nelle lavorazioni meccaniche, come la tornitura, può offrire maggiore precisione, migliore qualità superficiale e maggiore durata degli utensili. Allo stesso tempo, in termini di impatto acustico, le fusioni minerali hanno ottenuto buoni risultati anche attraverso il confronto e la verifica di basi, getti di trasmissione e accessori realizzati in materiali diversi per motori e centrifughe di grandi dimensioni. Secondo l'analisi del rumore da impatto, le fusioni minerali possono ottenere una riduzione locale del 20% del livello di pressione sonora.
3. Proprietà termiche
Gli esperti stimano che circa l'80% delle deviazioni delle macchine utensili sia causato da effetti termici. Interruzioni di processo come fonti di calore interne o esterne, preriscaldamento, cambio di pezzo, ecc. sono tutte cause di deformazione termica. Per poter selezionare il materiale migliore, è necessario chiarirne i requisiti. L'elevato calore specifico e la bassa conduttività termica consentono alle fusioni minerali di presentare una buona inerzia termica alle influenze termiche transitorie (come il cambio di pezzo) e alle fluttuazioni della temperatura ambiente. Se è richiesto un preriscaldamento rapido, come nel caso di un letto metallico, o se la temperatura del letto non è regolabile, è possibile integrare direttamente nella fusione minerale dispositivi di riscaldamento o raffreddamento per controllare la temperatura. L'utilizzo di questo tipo di dispositivo di compensazione della temperatura può ridurre la deformazione causata dall'influenza della temperatura, contribuendo a migliorare la precisione a un costo ragionevole.
II. Requisiti funzionali e strutturali
L'integrità è una caratteristica distintiva che distingue le fusioni minerali da altri materiali. La temperatura massima di fusione per le fusioni minerali è di 45 °C e, utilizzando stampi e utensili ad alta precisione, è possibile fondere insieme componenti e fusioni minerali.
Tecniche avanzate di rifusione possono essere utilizzate anche su getti grezzi di fusione minerale, ottenendo superfici di montaggio e rotaie precise che non richiedono lavorazioni meccaniche. Come altri materiali di base, le fusioni minerali sono soggette a specifiche regole di progettazione strutturale. Spessore delle pareti, accessori portanti, inserti di nervatura e metodi di carico e scarico sono tutti diversi in una certa misura rispetto ad altri materiali e devono essere considerati in anticipo in fase di progettazione.
III. Requisiti di costo
Sebbene sia importante considerare il problema da un punto di vista tecnico, l'economicità sta dimostrando sempre più la sua importanza. L'utilizzo di getti minerali consente agli ingegneri di risparmiare significativamente sui costi di produzione e operativi. Oltre al risparmio sui costi di lavorazione, si riducono anche i costi di fusione, assemblaggio finale e, in generale, i crescenti costi logistici (magazzinaggio e trasporto). Considerata l'elevata funzionalità dei getti minerali, il progetto dovrebbe essere considerato nel suo complesso. In effetti, è più ragionevole effettuare un confronto dei prezzi quando la base è installata o preinstallata. Il costo iniziale relativamente elevato è quello degli stampi e delle attrezzature per getti minerali, ma questo costo può essere diluito nell'utilizzo a lungo termine (500-1000 pezzi/stampo in acciaio) e il consumo annuo è di circa 10-15 pezzi.
IV. Ambito di utilizzo
Come materiale strutturale, le fusioni minerali stanno costantemente sostituendo i materiali strutturali tradizionali e la chiave del loro rapido sviluppo risiede nella fusione minerale, negli stampi e nelle strutture di legame stabili. Attualmente, le fusioni minerali sono ampiamente utilizzate in molti settori delle macchine utensili, come le rettificatrici e le lavorazioni ad alta velocità. I produttori di rettificatrici sono stati pionieri nel settore delle macchine utensili nell'utilizzo di fusioni minerali per i basamenti delle macchine. Ad esempio, aziende di fama mondiale come ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, ecc. hanno sempre beneficiato dello smorzamento, dell'inerzia termica e dell'integrità delle fusioni minerali per ottenere elevata precisione ed eccellente qualità superficiale nel processo di rettifica.
Con carichi dinamici in costante aumento, le fusioni minerali sono sempre più apprezzate anche dalle aziende leader mondiali nel settore delle affilatrici per utensili. Il basamento in fusione minerale offre un'eccellente rigidità e può efficacemente eliminare la forza causata dall'accelerazione del motore lineare. Allo stesso tempo, la combinazione organica di buone prestazioni di assorbimento delle vibrazioni e motore lineare può migliorare significativamente la qualità superficiale del pezzo e la durata della mola.
Per quanto riguarda il singolo pezzo, entro i 10.000 mm di lunghezza è facile per noi.
Qual è lo spessore minimo della parete?
In generale, lo spessore minimo della sezione del basamento della macchina dovrebbe essere di almeno 60 mm. Sezioni più sottili (ad esempio 10 mm di spessore) possono essere colate con aggregati di granulometria e formulazioni fini.
Il ritiro dopo la colata è di circa 0,1-0,3 mm ogni 1000 mm. Quando sono richiesti componenti meccanici in fusione minerale più precisi, le tolleranze possono essere ottenute tramite rettifica CNC secondaria, lappatura manuale o altri processi di lavorazione.
Il nostro materiale per colate minerali è il granito nero Jinan naturale. La maggior parte delle aziende sceglie semplicemente granito naturale o pietra naturale normale per l'edilizia.
· Materie prime: con le esclusive particelle di granito nero Jinan (chiamato anche granito 'JinanQing') come aggregato, famoso in tutto il mondo per la sua elevata resistenza, elevata rigidità ed elevata resistenza all'usura;
· Formula: con esclusive resine epossidiche rinforzate e additivi, diversi componenti che utilizzano diverse formulazioni per garantire prestazioni complessive ottimali;
· Proprietà meccaniche: l'assorbimento delle vibrazioni è circa 10 volte superiore a quello della ghisa, buone proprietà statiche e dinamiche;
· Proprietà fisiche: densità pari a circa 1/3 della ghisa, proprietà di barriera termica superiori ai metalli, non igroscopico, buona stabilità termica;
· Proprietà chimiche: maggiore resistenza alla corrosione rispetto ai metalli, rispettoso dell'ambiente;
· Precisione dimensionale: la contrazione lineare dopo la fusione è di circa 0,1-0,3㎜/m, precisione di forma e contro-precisione estremamente elevata su tutti i piani;
· Integrità strutturale: è possibile realizzare strutture molto complesse, mentre l'utilizzo del granito naturale richiede solitamente operazioni di assemblaggio, giunzione e incollaggio;
· Reazione termica lenta: reagisce ai cambiamenti di temperatura a breve termine in modo molto più lento e molto meno intenso;
· Inserti incorporati: elementi di fissaggio, tubi, cavi e camere possono essere incorporati nella struttura, inserendo materiali quali metallo, pietra, ceramica e plastica ecc.