Могут ли отливки из синтетического кварца улучшить производительность машины?

Терри Капуано, PE | 12 мая 2023 г.

Традиционные материалы, такие как чугун, стальные сварные детали, отливки из нержавеющей стали и алюминия, используются для изготовления основных базовых конструкций станков, измерительных машин и оборудования для захвата и перемещения. Чипселедержатели налагают ограничения на точность этого оборудования из-за недостаточной стабильности и высоких характеристик передачи вибрации. Предпочтительной заменой этим материалам являются композитные отливки из синтетического кварца (SQ). Машины всех типов модернизируются для замены металлических конструкций на отливки SQ для снижения затрат, сокращения сроков выполнения работ, улучшения производительности машин, исключения покраски, повышения устойчивости к агрессивным охлаждающим жидкостям и снижения энергопотребления при изготовлении конструкции. Эти отливки также используются вместо нержавеющей стали в основаниях насосов пищевой и химической промышленности.

Для производства кварца высокой чистоты с твердостью 8 по шкале MOHS потребовалось 20 миллионов лет. Этот кварц составляет 92% типичной смеси SQ. Остальная часть композита обычно представляет собой высокопрочную жидкую смолу, такую ​​как эпоксидная смола, полиуретан или метилметакрилат, с добавками для адгезии агрегатов и выделения воздуха.

Для производства отливок SQ требуется на 85% меньше энергии, чем для чугуна, и они стоят дешевле, и их часто можно изготовить с готовыми допусками за несколько дней. Они могут быть окрашены в цвет и обладают превосходной химической стойкостью. Превосходные характеристики гашения вибрации отливок SQ позволяют машинам работать на более высоких скоростях, с большей точностью и с пониженным уровнем шума.

Сообщалось об эмпирических утверждениях об увеличении срока службы режущего инструмента/шлифовального круга на 30–50 %. Увеличение срока службы режущего инструмента означает сокращение времени простоя и снижение стоимости инструмента для конечного пользователя. Быстрый износ инструмента может привести к тому, что во время производственного цикла детали будут обработаны с нарушением допуска. Качество поверхности обработанной детали, допуск, скорость производства и срок службы инструмента напрямую связаны с количеством вибрации, передаваемой внутри системы.

Отливки SQ менее дороги в производстве, обычное время производства составляет несколько дней, поскольку их часто можно отливать с готовыми допусками или впоследствии тиражировать с очень точными допусками. Их можно отлить в цвет, что исключает покраску и многие связанные с ней правила EPA по окраске.

Отливка SQ заменила алюминиевую отливку размером 36 x 72 x 6 дюймов за половину стоимости, отлитую до плоскостности 0,001 дюйма, а время выполнения заказа сократилось с 3 месяцев до 1 недели.

Характеристики правильно произведенного SQ включают в себя:

Хотя отливки SQ могут быть изготовлены с использованием метилметакрилатного (акрилового) уретана или смол, наиболее распространенной системой смол является эпоксидная смола. Эпоксидная смола обеспечивает высокую прочность и превосходную долговременную стабильность, а также проста в обращении. Его также можно использовать при контакте с пищевыми продуктами, заменяя нержавеющую сталь.

Эпоксидная смола представляет собой стехиометрический состав и требует точного дозирования смолы и отвердителя. Неправильная смесь со слишком большим или слишком малым количеством отвердителя может привести к тому, что масса будет оставаться неотвержденной в течение многих лет. Также важно выбрать правильную систему эпоксидной смолы с учетом вязкости, скорости отверждения, стабильности, прочности и стоимости. Рецептуру можно изменить, чтобы обеспечить очень быстрое отверждение, или замедлить его до нескольких часов при отливке большой массы, чтобы уменьшить экзотермию.

Основания из чип-склеивания с отливкой верхней части до плоскостности 0,001 дюйма и перпендикулярностью одной стороны в пределах 0,001 дюйма.

Для создания правильного сочетания SQ система должна учитывать:

Первое, что нужно сделать проектировщику, — это забыть практически все известные ему практические правила проектирования конструкции машин. Им следует свободно думать о том, какие функции создадут лучшую структуру для их приложения. И они больше не должны быть ограничены постоянной толщиной стенок. Толщина стены может варьироваться от 1 до 12 дюймов на одной и той же площади без каких-либо негативных последствий. Пластиковые трубки или гидравлические линии можно залить в основание, чтобы на сборочной линии больше не было проходящих линий вокруг основания снаружи.

Пресс-форма, показывающая 161 вакуумную линию, отлитую в деталь.