שאלות נפוצות – יציקת מינרלים

גרניט אפוקסי, המכונה גם גרניט סינתטי, הוא תערובת של אפוקסי וגרניט המשמשת בדרך כלל כחומר חלופי לבסיסי כלי עבודה. גרניט אפוקסי משמש במקום ברזל יצוק ופלדה לבלימת רעידות טובה יותר, חיי כלים ארוכים יותר ועלות הרכבה נמוכה יותר.

בסיס כלי מכונה
מכונות כלים ומכונות דיוק גבוה אחרות מסתמכות על קשיחות גבוהה, יציבות ארוכת טווח ומאפייני ריסון מצוינים של חומר הבסיס לצורך ביצועיהן הסטטיים והדינמיים. החומרים הנפוצים ביותר עבור מבנים אלה הם ברזל יצוק, פלדה מרותכת וגרניט טבעי. בשל חוסר יציבות ארוכת טווח ותכונות ריסון ירודות מאוד, מבנים מפלדה משמשים לעתים רחוקות במקומות בהם נדרש דיוק גבוה. ברזל יצוק באיכות טובה שעבר הפגת מתחים ומחושל יעניק למבנה יציבות ממדית, וניתן ליצוק אותו לצורות מורכבות, אך הוא דורש תהליך עיבוד שבבי יקר כדי ליצור משטחים מדויקים לאחר היציקה.
גרניט טבעי באיכות טובה הופך להיות קשה יותר ויותר למציאה, אך יש לו יכולת ריסון גבוהה יותר מאשר ברזל יצוק. שוב, כמו עם ברזל יצוק, עיבוד שבבי של גרניט טבעי הוא עתיר עבודה ויקר.

יציקות גרניט מדויקות מיוצרות על ידי ערבוב אגרגטים של גרניט (אשר עוברים כתישה, שטיפה ומיובשות) עם מערכת שרף אפוקסי בטמפרטורת הסביבה (כלומר, תהליך ריפוי קר). ניתן להשתמש גם בחומר מילוי אגרגטים של קוורץ בתרכובת. דחיסה ויברטורית במהלך תהליך היציקה דוחסת את האגרגטים יחד בצורה הדוקה.
ניתן ליצוק תותבים עם הברגה, לוחות פלדה וצינורות נוזל קירור במהלך תהליך היציקה. כדי להשיג רמה גבוהה עוד יותר של גמישות, ניתן לשכפל או להטביע בדיאטה מסילות ליניאריות, דרכי הזזה גרוסות ותושבות מנוע, ובכך לבטל את הצורך בעיבוד שבבי לאחר היציקה. גימור פני השטח של היציקה טוב כמו פני השטח של התבנית.

יתרונות וחסרונות
היתרונות כוללים:
■ שיכוך רעידות.
■ גמישות: ניתן לשלב בבסיס הפולימר דרכים ליניאריות בהתאמה אישית, מיכלי נוזל הידראולי, תוספות הברגה, נוזל חיתוך וצנרת צינורות.
■ הכללת תוספות וכו' מאפשרת הפחתה משמעותית של עיבוד שבבי של היציקה המוגמרת.
■ זמן ההרכבה מצטמצם על ידי שילוב רכיבים מרובים ביציקה אחת.
■ אינו דורש עובי דופן אחיד, מה שמאפשר גמישות עיצובית גדולה יותר של הבסיס.
■ עמידות כימית לרוב הממסים, החומצות, הבסיסים ונוזלי החיתוך הנפוצים.
■ לא דורש צביעה.
■לקומפוזיט יש צפיפות זהה בקירוב לזו של אלומיניום (אך החלקים עבים יותר כדי להשיג חוזק שווה ערך).
■ תהליך יציקת בטון פולימרי מרוכב משתמש בהרבה פחות אנרגיה מאשר יציקות מתכתיות. ייצור שרפי פולימר יצוקים דורש מעט מאוד אנרגיה, ותהליך היציקה מתבצע בטמפרטורת החדר.
לחומר גרניט אפוקסי יש גורם ריסון פנימי טוב עד פי עשרה מברזל יצוק, עד פי שלושה מגרניט טבעי, ועד פי שלושים ממבנה מפלדה. הוא אינו מושפע מנוזלי קירור, בעל יציבות מצוינת לטווח ארוך, יציבות תרמית משופרת, קשיחות פיתול ודינמית גבוהה, ספיגת רעשים מצוינת ומתחים פנימיים זניחים.
החסרונות כוללים חוזק נמוך בקטעים דקים (פחות מ-25 מ"מ), חוזק מתיחה נמוך ועמידות נמוכה בפני זעזועים.

מבוא למסגרות יציקה מינרליות

יציקת מינרלים היא אחד מחומרי הבנייה המודרניים והיעילים ביותר. יצרני מכונות מדויקות היו בין החלוצים בשימוש ביציקת מינרלים. כיום, השימוש בה במכונות כרסום CNC, מקדחות, מטחנות ומכונות פריקה חשמליות נמצא במגמת עלייה, והיתרונות אינם מוגבלים למכונות במהירות גבוהה.

יציקה מינרלית, המכונה גם חומר גרניט אפוקסי, מורכבת מחומרי מילוי מינרליים כמו חצץ, חול קוורץ, קמח קרחוני וחומרי קשירה. החומר מעורבב לפי מפרטים מדויקים ונמזג קר לתבניות. בסיס איתן הוא הבסיס להצלחה!

מכונות כלים חדישות חייבות לפעול מהר יותר ויותר, ולספק דיוק רב יותר מאי פעם. עם זאת, מהירויות נסיעה גבוהות ועיבוד שבבי כבד מייצרים רעידות לא רצויות של שלדת המכונה. רעידות אלו ישפיעו לרעה על פני החלק, והן מקצרות את חיי הכלי. מסגרות יציקה מינרלית מפחיתות רעידות במהירות - כ-6 פעמים מהר יותר ממסגרות ברזל יצוק ו-10 פעמים מהר יותר ממסגרות פלדה.

מכונות כלים עם משטחי יציקה מינרליים, כגון מכונות כרסום ומטחנות, מדויקות משמעותית יותר ומשיגות איכות פני שטח טובה יותר. בנוסף, שחיקת הכלים מצטמצמת משמעותית וחיי השירות מתארכים.

 

מסגרת יציקה מינרלית מרוכבת (גרניט אפוקסי) מביאה מספר יתרונות:

• עיצוב וחוזק: תהליך יציקת המינרלים מספק מידה יוצאת דופן של חופש ביחס לצורת הרכיבים. המאפיינים הספציפיים של החומר ושל התהליך מביאים לחוזק גבוה יחסית ומשקל נמוך משמעותית.
• שילוב תשתיות: תהליך יציקת המינרלים מאפשר שילוב פשוט של המבנה ורכיבים נוספים כגון מסילות, תוספות הברגה וחיבורים לשירותים, במהלך תהליך היציקה עצמו.
• ייצור מבני מכונות מורכבים: מה שהיה בלתי נתפס בתהליכים קונבנציונליים הופך לאפשרי ביציקת מינרלים: ניתן להרכיב מספר רכיבים ליצירת מבנים מורכבים באמצעות חיבורים מחוברים.
• דיוק ממדים כלכלי: במקרים רבים, רכיבי היציקה המינרלית נוצקים למידות הסופיות מכיוון שכמעט ולא מתרחשת התכווצות במהלך ההתקשות. בכך ניתן לבטל תהליכי גימור יקרים נוספים.
• דיוק: משטחי ייחוס או תמיכה מדויקים ביותר מושגים על ידי פעולות ליטוש, עיצוב או כרסום נוספות. כתוצאה מכך, ניתן ליישם קונספטים רבים של מכונות בצורה אלגנטית ויעילה.
• יציבות תרמית טובה: יציקה מינרלית מגיבה לאט מאוד לשינויי טמפרטורה מכיוון שהמוליכות התרמית נמוכה משמעותית מחומרים מתכתיים. מסיבה זו, שינויי טמפרטורה לטווח קצר משפיעים פחות באופן משמעותי על דיוק הממדים של כלי העבודה. יציבות תרמית טובה יותר של מצע המכונה פירושה שהגיאומטריה הכוללת של המכונה נשמרת טוב יותר, וכתוצאה מכך, שגיאות גיאומטריות ממוזערות.
• ללא קורוזיה: רכיבים יצוקים מינרלים עמידים בפני שמנים, נוזלי קירור ונוזלים אגרסיביים אחרים.
• ריסון רעידות רב יותר לחיי שירות ארוכים יותר של כלים: יציקת המינרלים שלנו משיגה ערכים טובים עד פי 10 של ריסון רעידות בהשוואה לפלדה או ברזל יצוק. הודות למאפיינים אלה, מתקבלת יציבות דינמית גבוהה במיוחד של מבנה המכונה. היתרונות שיש לכך עבור בוני ומשתמשי מכונות ברורים: איכות גימור פני השטח טובה יותר של הרכיבים המעובדים או המלוטשים וחיי כלים ארוכים יותר המובילים לעלויות כלים נמוכות יותר.
• סביבה: ההשפעה הסביבתית במהלך הייצור מופחתת.

מסגרת יציקה מינרלית לעומת מסגרת ברזל יצוק

ראו להלן יתרונות של מסגרת יציקת מינרלים חדשה שלנו לעומת מסגרת ברזל יצוק ששימשה בעבר:

	יציקת מינרלים (גרניט אפוקסי)	בַּרזֶל יְצִיקָה
דעיכה	גָבוֹהַ	נָמוּך
ביצועי חום	מוליכות חום נמוכה וחום גבוה יְכוֹלֶת	מוליכות חום גבוהה ו קיבולת חום נמוכה
חלקים משובצים	עיצוב ללא הגבלה ו תבנית מחתיכה אחת ו חיבור חלק	עיבוד שבבי הכרחי
עמידות בפני קורוזיה	גבוה במיוחד	נָמוּך
סְבִיבָתִי יְדִידוּת	צריכת אנרגיה נמוכה	צריכת אנרגיה גבוהה

 

מַסְקָנָה

יציקה מינרלית אידיאלית עבור מבני שלד מכונות ה-CNC שלנו. היא מציעה יתרונות טכנולוגיים, כלכליים וסביבתיים ברורים. טכנולוגיית יציקת מינרלית מספקת ריסון רעידות מעולה, עמידות כימית גבוהה ויתרונות תרמיים משמעותיים (התפשטות תרמית דומה לזו של פלדה). ניתן לצקת אלמנטים של חיבור, כבלים, חיישנים ומערכות מדידה לתוך המכלול.

מהם היתרונות של מרכז עיבוד שבבי ליציקת גרניט מינרלים?
יציקות מינרליות (גרניט מלאכותי, המכונה בטון שרף) מקובלות באופן נרחב בתעשיית כלי העבודה כבר למעלה מ-30 שנה כחומר מבני.

על פי סטטיסטיקה, באירופה, אחת מכל 10 מכונות כלים משתמשת ביציקות מינרליות כבסיס. עם זאת, שימוש בניסיון לא נכון, מידע לא שלם או שגוי עלול להוביל לחשדנות ולדעות קדומות כלפי יציקות מינרליות. לכן, בעת ייצור ציוד חדש, יש צורך לנתח את היתרונות והחסרונות של יציקות מינרליות ולהשוות אותן לחומרים אחרים.

בסיס מכונות הבנייה מחולק בדרך כלל ליציקת ברזל, יציקה מינרלית (פולימר ו/או בטון שרף ריאקטיבי), פלדה/מבנה מרותך (דיוס/ללא דיוס) ואבן טבעית (כגון גרניט). לכל חומר מאפיינים משלו, ואין חומר מבני מושלם. רק על ידי בחינת היתרונות והחסרונות של החומר בהתאם לדרישות המבניות הספציפיות, ניתן לבחור את חומר המבני האידיאלי.

שני התפקידים החשובים של חומרי מבנה - הבטחת הגיאומטריה, המיקום וספיגת האנרגיה של הרכיבים, בהתאמה - מציבים דרישות ביצועים (ביצועים סטטיים, דינמיים ותרמיים), דרישות פונקציונליות/מבניות (דיוק, משקל, עובי דופן, קלות הנעת מסילות) להתקנת חומרים, מערכת זרימת מדיה, לוגיסטיקה) ודרישות עלות (מחיר, כמות, זמינות, מאפייני מערכת).
א. דרישות ביצועים לחומרי מבנה

1. מאפיינים סטטיים

הקריטריון למדידת התכונות הסטטיות של בסיס הוא בדרך כלל קשיחות החומר - דפורמציה מינימלית תחת עומס, ולא חוזק גבוה. עבור דפורמציה אלסטית סטטית, ניתן לחשוב על יציקות מינרליות כחומרים הומוגניים איזוטרופיים המצייתים לחוק הוק.

הצפיפות ומודול האלסטיות של יציקות מינרליות הם בהתאמה 1/3 מאלה של ברזל יצוק. מכיוון שליציקות מינרליות ולברזל יצוק יש את אותה קשיחות ספציפית, תחת אותו משקל, קשיחותן של יציקות ברזל ויציקות מינרליות זהה ללא התחשבות בהשפעת הצורה. במקרים רבים, עובי הדופן המתוכנן של יציקות מינרליות הוא בדרך כלל פי 3 מזה של יציקות ברזל, ותכנון זה לא יגרום לבעיות מבחינת התכונות המכניות של המוצר או היציקה. יציקות מינרליות מתאימות לעבודה בסביבות סטטיות הנושאות לחץ (למשל, מיטות, תומכים, עמודים) ואינן מתאימות כמסגרות דקות ו/או קטנות (למשל, שולחנות, משטחים, מחליפי כלים, גררות, תומכי ציר). משקל החלקים המבניים מוגבל בדרך כלל על ידי הציוד של יצרני יציקות מינרליות, ומוצרי יציקה מינרלית מעל 15 טון הם בדרך כלל נדירים.

2. מאפיינים דינמיים

ככל שמהירות הסיבוב ו/או התאוצה של הציר גבוהות יותר, כך חשובים יותר הביצועים הדינמיים של המכונה. מיקום מהיר, החלפת כלים מהירה והזנה במהירות גבוהה מחזקים באופן רציף את התהודה המכנית ואת העירור הדינמי של חלקי המבנה של המכונה. בנוסף לתכנון הממדי של הרכיב, הסטייה, פיזור המסה והקשיחות הדינמית של הרכיב מושפעים במידה רבה מתכונות הריסון של החומר.

השימוש ביציקות מינרליות מציע פתרון טוב לבעיות אלו. מכיוון שהן סופגות ויברציות פי 10 טוב יותר מברזל יצוק מסורתי, הן יכולות להפחית משמעותית את המשרעת והתדירות הטבעית.

בפעולות עיבוד שבבי כגון עיבוד שבבי, זה יכול להביא דיוק גבוה יותר, איכות פני שטח טובה יותר וחיי כלים ארוכים יותר. יחד עם זאת, מבחינת השפעת רעש, יציקות המינרלים הציגו ביצועים טובים גם באמצעות השוואה ואימות של בסיסים, יציקות תיבת הילוכים ואביזרים מחומרים שונים עבור מנועים גדולים וצנטריפוגות. על פי ניתוח רעש הפגיעה, יציקת המינרלים יכולה להשיג הפחתה מקומית של 20% ברמת לחץ הקול.

3. תכונות תרמיות

מומחים מעריכים שכ-80% מהסטיות בכלי עבודה נגרמות מהשפעות תרמיות. הפרעות בתהליך כגון מקורות חום פנימיים או חיצוניים, חימום מוקדם, החלפת חלקי עבודה וכו' הן כולן סיבות לעיוות תרמי. על מנת לבחור את החומר הטוב ביותר, יש צורך להבהיר את דרישות החומר. החום הסגולי הגבוה והמוליכות התרמית הנמוכה מאפשרים ליציקות מינרליות להיות בעלות אינרציה תרמית טובה להשפעות טמפרטורה חולפות (כגון החלפת חלקי עבודה) ולתנודות בטמפרטורת הסביבה. אם נדרש חימום מוקדם מהיר כמו מצע מתכת או שטמפרטורת המצע אסורה, ניתן ליצוק ישירות התקני חימום או קירור לתוך יציקת המינרלים כדי לשלוט בטמפרטורה. שימוש בסוג זה של התקן פיצוי טמפרטורה יכול להפחית את העיוות הנגרם מהשפעת הטמפרטורה, מה שעוזר לשפר את הדיוק בעלות סבירה.

 

II. דרישות פונקציונליות ומבניות

שלמות היא מאפיין ייחודי המבדיל יציקות מינרליות מחומרים אחרים. טמפרטורת היציקה המקסימלית עבור יציקות מינרליות היא 45 מעלות צלזיוס, ויחד עם תבניות וכלים מדויקים, ניתן ליצוק חלקים ויציקות מינרליות יחד.

ניתן להשתמש בטכניקות מתקדמות של יציקה מחדש גם על גבי יציקות מינרליות, וכתוצאה מכך משטחי הרכבה ומסילות מדויקים שאינם דורשים עיבוד שבבי. כמו חומרי בסיס אחרים, יציקות מינרליות כפופות לכללי תכנון מבניים ספציפיים. עובי דופן, אביזרים נושאי עומס, תוספות צלעות, שיטות טעינה ופריקה - כולם שונים במידה מסוימת מחומרים אחרים, ויש לקחת אותם בחשבון מראש במהלך התכנון.

 

ג. דרישות עלות

בעוד שחשוב לשקול זאת מנקודת מבט טכנית, יעילות העלות מראה את חשיבותה הולכת וגוברת. שימוש ביציקות מינרליות מאפשר למהנדסים לחסוך בעלויות ייצור ותפעול משמעותיות. בנוסף לחיסכון בעלויות עיבוד שבבי, גם עלויות היציקה, ההרכבה הסופית ועלויות הלוגיסטיקה הגדלות (אחסון והובלה) מצטמצמות בהתאם. בהתחשב בתפקוד הגבוה של יציקות מינרליות, יש לראותן כפרויקט שלם. למעשה, סביר יותר לבצע השוואת מחירים כאשר הבסיס מותקן או מותקן מראש. העלות הראשונית הגבוהה יחסית היא עלות תבניות יציקה מינרליות וכלים, אך עלות זו יכולה להתדלדל בשימוש ארוך טווח (500-1000 יחידות/תבנית פלדה), והצריכה השנתית היא כ-10-15 יחידות.

 

IV. היקף השימוש

כחומר מבני, יציקות מינרליות מחליפות ללא הרף חומרי מבנה מסורתיים, והמפתח להתפתחותן המהירה טמון ביציקות מינרליות, תבניות ומבני הדבקה יציבים. כיום, יציקות מינרליות נמצאות בשימוש נרחב בתחומים רבים של כלי עבודה, כגון מכונות השחזה ועיבוד שבבי במהירות גבוהה. יצרני מכונות השחזה היו חלוצים בתחום כלי העבודה באמצעות יציקות מינרליות עבור מיטות מכונות. לדוגמה, חברות בעלות שם עולמי כמו ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude וכו' תמיד נהנו מהריכוך, האינרציה התרמית והשלמות של יציקות מינרליות כדי להשיג דיוק גבוה ואיכות פני שטח מעולה בתהליך ההשחזה.

עם עומסים דינמיים הולכים וגדלים, יציקות מינרליות הן גם מועדפות יותר ויותר על ידי חברות מובילות בעולם בתחום משחזות הכלים. למצע יציקת המינרלים יש קשיחות מעולה ויכולה לבטל היטב את הכוח הנגרם מתאוצת המנוע הליניארי. יחד עם זאת, השילוב האורגני של ביצועי ספיגת רעידות טובים ומנוע ליניארי יכול לשפר מאוד את איכות פני השטח של חומר העבודה ואת חיי השירות של גלגל השחזה.

לגבי חלק בודד. אורך של עד 10000 מ"מ זה קל לנו.

מהו עובי הדופן המינימלי?

באופן כללי, עובי החתך המינימלי של בסיס המכונה צריך להיות לפחות 60 מ"מ. ניתן ליצוק חתכים דקים יותר (למשל, בעובי 10 מ"מ) עם גדלים ופורמולות אגרגטים עדינים.

קצב ההתכווצות לאחר היציקה הוא כ-0.1-0.3 מ"מ לכל 1000 מ"מ. כאשר נדרשים חלקים מכניים מדויקים יותר ביציקת מינרלים, ניתן להשיג סבולות על ידי השחזה CNC משנית, ליטופ ידני או תהליכי עיבוד שבבי אחרים.

חומרי היציקה המינרליים שלנו הם גרניט שחור ג'ינאן טבעי. רוב החברות בוחרות פשוט בגרניט טבעי רגיל או אבן רגילה לבניית מבנים.

· חומרי גלם: עם חלקיקי הגרניט השחור הייחודיים של ג'ינאן (הנקראים גם גרניט 'ג'ינאנצ'ינג') כאגרגט, המפורסם בעולם בזכות חוזק גבוה, קשיחות גבוהה ועמידות גבוהה בפני שחיקה;

· פורמולה: עם שרפי אפוקסי מחוזקים ייחודיים ותוספים, רכיבים שונים המשתמשים בניסוחים שונים כדי להבטיח ביצועים מקיפים אופטימליים;

· תכונות מכניות: ספיגת הרעידות היא בערך פי 10 מזו של ברזל יצוק, תכונות סטטיות ודינמיות טובות;

· תכונות פיזיקליות: צפיפות היא כשליש מצפיפות ברזל יצוק, תכונות מחסום תרמי גבוהות יותר מאשר מתכות, אינו היגרוסקופי, יציבות תרמית טובה;

· תכונות כימיות: עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה מאשר מתכות, ידידותי לסביבה;

· דיוק ממדי: התכווצות ליניארית לאחר היציקה היא כ-0.1-0.3 מ"ר/מ"ר, דיוק צורה ודיוק נגדי גבוה במיוחד בכל המישורים;

· שלמות מבנית: ניתן ליצוק מבנה מורכב מאוד, בעוד ששימוש בגרניט טבעי דורש בדרך כלל הרכבה, שחבור והדבקה;

· תגובה תרמית איטית: מגיב לשינויי טמפרטורה לטווח קצר איטית הרבה יותר ופחות;

· תוספות מוטמעות: ניתן להטמיע במבנה מחברים, צינורות, כבלים ותאים, חומרי תוספות הכוללים מתכת, אבן, קרמיקה ופלסטיק וכו'.