Enhver, der har brugt tid på et metroologisk laboratoriegulv, ved, at basen under enkoordinatmålemaskinebetyder lige så meget som sensorhovedet ovenpå. En sonde vurderet til sub-mikron repeterbarhed er kun så god som overfladen, den sidder på. Alligevel bliver valg af basismateriale ofte behandlet som en eftertanke, bestemt af vane eller af hvad den sidste leverandør tilbød, snarere end af den faktiske fysik i applikationen.
Der er virkelig tre kandidater i spil til de fleste præcisionsplatforme: naturlig granit, støbejern og svejset eller bearbejdet stål. Hver har en legitim plads i industrielt udstyr. Forskellene viser sig ikke i et spec-arks overskriftsnumre, men i hvordan hvert materiale opfører sig, når det forlader fabrikken og begynder at bo på et rigtigt værksted.
Termisk adfærd er der, hvor forskellene starter
Stål og støbejern er metaller, og metaller bevæger sig. En stålsvejsning med en termisk udvidelseskoefficient omkring 11-12 µm/m·grad vil synligt drive i løbet af en enkelt dag i en butik, hvor temperaturen svinger endda et par grader mellem morgen og eftermiddag. For træbearbejdning eller generelle værktøjsmaskiner er denne afdrift irrelevant. For en CMM med tiendedele-af-a-mikrontolerancer er det forskellen mellem en bestået del og en afvist.
Granits termiske udvidelseskoefficient løber omkring 5-8 µm/m· grad afhængigt af det specifikke stenbrud og mineralsammensætning, og endnu vigtigere, granit har lav varmeledningsevne. Den absorberer og afgiver varmen langsomt, hvilket betyder, at den ikke "blæser" hver gang en dør åbnes, eller en maskine to meter væk går i gang. I klima-kontrollerede rum betyder dette mindre, men meget få produktionsgulve er perfekt klimakontrollerede-døgnet rundt, og selv i rum, der er, skaber transiente varmekilder (operatører, belysning, tilstødende udstyr) stadig lokale gradienter, som en metalbase vil registrere næsten øjeblikkeligt.
Dæmpning og vibration
Støbejern har ry for god vibrationsdæmpning, og det har opnået - grafitflager i dets mikrostruktur spreder energi effektivt, hvorfor det fortsat er standardvalget for mange værktøjsmaskiner. Men naturlig granit, der er en naturligt konsolideret krystallinsk struktur snarere end en støbt eller svejset, viser typisk intern dæmpningskapacitet flere gange højere end støbejern i sammenlignelige geometrier. Det er en del af grunden til, at granitoverfladeplader blev standardreferencestandarden i metrologilaboratorier, der startede i midten af det -20. århundrede – det var ikke nostalgi, det var, at en granitplade sætter sig hurtigere efter at være blevet forstyrret og forbliver mere stille, mens målingerne udføres.
Stål, især svejset stål, er den svageste performer her, medmindre det er kraftigt ribbet eller fyldt med dæmpningsmasse, fordi svejsede samlinger introducerer deres egne resonanser og restspændinger, der meget langsomt kan slappe af over måneder eller år - præcis den slags langsom dimensionskryb, du ikke ønsker under et referenceinstrument.
Langsigtet-dimensionsstabilitet
Det er den, der overrasker folk, der ikke har arbejdet med alle tre materialer i løbet af en-årig udstyrslivscyklus. Støbejern og stål er begge genstand for gradvis afslapning af indre spændinger fra støbning eller svejsning. Producenterne klarer dette med stress-aflastende udglødning og ældningsprocesser, og en vel-lavet støbejernsbase kan være meget stabil - men "vel-lavet" kræver en langsom, bevidst afkølings- og ældningscyklus, som mange lavere-leverandører springer over eller forkorter for at spare tid.
Granit har ikke dette problem på samme måde, fordi det er dannet geologisk over millioner af år og ikke bærer den samme form for intern støbespænding. Hvad den har brug for, er korrekt håndtering: ordentlige støttepunkter under slibning, kontrolleret fugtighed under lapning og en leverandør, der faktisk forstår, hvor en plades naturlige korn løber. En granitplade, der er slebet uden opmærksomhed på kornretningen, kan stadig vrides lidt over tid, bare af andre metallurgiske årsager end en metal.
Omkostninger, vægt og praktiske afvejninger-
Intet af dette betyder, at granit vinder enhver applikation. Granit er skør - den kan ikke lide stødbelastning eller at blive tabt, og den kan ikke bankes, bores eller svejses på-stedet, som stål kan. Til flytning af maskinrammer, portaler eller andet, der skal tilføjes gevindmonteringspunkter efter kendsgerningen, er stål eller støbejern normalt stadig det rigtige valg. Granit er også tættere pr. enhedsstivhed i nogle geometrier, hvilket kan være en fordel (masse hjælper med at dæmpe) eller en ulempe (sværere at flytte, højere forsendelsesomkostninger) afhængigt af installationen.
Den praktiske regel, de fleste metrologiingeniører bruger: Hvis udstyret måler i stedet for at bevæge sig, og hvis det skal holde en referencetolerance over år frem for måneder, er granit normalt den ekstra indkøbsindsats værd. Hvis udstyret skærer, presser eller trænger til markmodifikation, er støbejern eller stål fortsat det mere fornuftige valg.
Hvad skal man spørge en leverandør
Uanset hvilket materiale der ender på tilbuddet, har nogle få spørgsmål en tendens til at adskille en seriøs leverandør fra en, der ikke er det: Hvad er den faktiske tæthed af den granit, der bruges, og kan de levere et mølle- eller stenbrudstestcertifikat? Marmor erstattes nogle gange med granit af mindre omhyggelige fabrikanter, fordi det er billigere og overfladisk ens -, men marmor er blødere, mere porøst og dimensionelt mindre stabilt, så tæthed og hårdhedsbekræftelse har betydning. For metalbaser, spørg om stress-aflastningsprocessen og hvor længe støbningen var ældet før den endelige bearbejdning. Og for ethvert basismateriale, spørg, hvilken kalibreringsstandard der blev brugt til at verificere planhed efter færdiggørelse af - en DIN 876, ASME B89.3.7 eller JIS B7513-kvalitet skal angives eksplicit, ikke kun underforstået.
Hos UNPARALLELED er vores granitbasekomponenter bearbejdet og overlappet i-hus ved hjælp af instrumenter, der kan spores til nationale metrologiinstitutter, og hver plade leveres med sit kalibreringscertifikat. Men uanset hvem der leverer basen, ændres den underliggende fysik ikke -, og forståelsen af det er det første skridt til at specificere udstyr, der stadig holder tolerance fem år fra nu, ikke kun den dag, det er installeret.