Вступ: потреба у високій-швидкісній динаміці та надзвичайної жорсткості
У світі високої-пропускної здатності перевірки напівпровідникових пластин, літографії з плоскими панелями (FPD) і вдосконаленого пакування системи позиціонування мають збалансувати дві суперечливі інженерні цілі: екстремальне динамічне прискорення та суб-мікронну повторюваність позиціонування. У той час як масивні гранітні основи забезпечують ідеальну стаціонарну основу, рухомі частини системи-такі як портальні балки, поперечні-ковзанки та ступені переміщення пластин-повинні бути якомога легшими, щоб мінімізувати інерцію, зменшити розсіювання тепла двигуном і запобігти затримці часу встановлення.
Традиційні легкі метали, такі як алюміній і титан, страждають від високого теплового розширення та відносно низької жорсткості, що призводить до динамічного згинання під час -прискорення. Щоб подолати ці динамічні вузькі місця, розробники передових систем все частіше використовують технічну кераміку. Спеціальні структурні компоненти UNPARALLELED іпрецизійні повітряні підшипники, виготовлені з-глинозему та карбіду кремнію (SiC) високої чистоти, являють собою вершину сучасної інженерії матеріалів для високо-швидкісних ступенів руху.
Карбід кремнію (SiC) проти традиційних матеріалів
Щоб зрозуміти, чому карбід кремнію став обраним матеріалом для-портальних систем із високим прискоренням, ми маємо проаналізувати його конкретну жорсткість. Питома жорсткість визначається як відношення модуля Юнга до масової щільності:
Питома жорсткість=модуль Юнга, поділений на щільність
Вища питома жорсткість означає, що компонент може витримувати високі динамічні навантаження та протистояти вигину без додавання непотрібної маси системі.
Конструкційна сталь: щільність 7,85 грамів на кубічний сантиметр, модуль Юнга 210 гіга-Паскалів, питома жорсткість 26,7, коефіцієнт теплового розширення 12,0 x 10^-6 на Кельвін.
Алюміній 6061: густина 2,70 грама на кубічний сантиметр, модуль Юнга 69 гіга-Паскалів, питома жорсткість 25,5, коефіцієнт теплового розширення 23,0 x 10^-6 на Кельвін.
Глинозем (99 відсотків чистоти): Щільність 3,90 грама на кубічний сантиметр, модуль Юнга 370 гіга-Паскалів, питома жорсткість 94,8, коефіцієнт теплового розширення 8,0 x 10^-6 на Кельвін.
Карбід кремнію (SiC): густина 3,15 грама на кубічний сантиметр, модуль Юнга 410 гіга-Паскалів, питома жорсткість 130,1, коефіцієнт теплового розширення 4,0 x 10^-6 на Кельвін.
Як показано в цих порівняльних даних, карбід кремнію має специфічну жорсткість, яка майже в п’ять разів більша, ніж сталь або алюміній. Ця вражаюча фізична перевага дозволяє інженерам НЕПРОВІННИХ розробляти легкі порожнисті-конструкційні балки для пластин, які не згинаються, не скручуються та не провисають під час прискорення, що перевищує 2g (що становить приблизно 19,6 метрів на секунду в квадраті).
Дизайн і фізика прецизійних керамічних повітряних підшипників
У прецизійних повітряних підшипниках використовується тонка плівка чистого сухого повітря під тиском, щоб підтримувати рухомий корисний вантаж, досягаючи руху без тертя й нульового-зносу. Товщина цієї повітряної плівки зазвичай становить від 5 до 10 мікрометрів. Оскільки повітряна плівка дуже тонка, будь-яке геометричне відхилення, мікро-нерівності або термічні деформації поверхні підшипника можуть призвести до збою підшипника, що призведе до катастрофічної відмови системи.
UNPARALLELED вирішує цю проблему, виробляючи повітроносні компоненти з-глинозему та карбіду кремнію високої чистоти. Ці матеріали пропонують кілька важливих переваг у застосуванні повітряних підшипників:
Стабільність розмірів під тиском: високий модуль пружності кераміки гарантує, що поверхні підшипників не деформуються під високим локалізованим тиском (часто до 0,6 мега-Па) подачі стисненого повітря.
Стійкість до подряпин і зносу: якщо трапиться збій живлення і раптово припиняється подача повітря, рухомий стіл безпосередньо контактуватиме з напрямною рейкою. У цих сухих-умовах ковзання металеві підшипники миттєво задираються та заїдають. Керамічні напрямні з їх надзвичайною твердістю можуть витримувати-приземлення на високій швидкості без подряпин і пошкоджень поверхні.
Чудова обробка поверхні: за допомогою алмазного шліфування та хімічного-механічного полірування (CMP) UNPARALLELED завершує керамічні напрямні поверхні до рівня шорсткості Ra менше або дорівнює 0,05 мікрометра. Таке дзеркальне-покриття гарантує ідеально рівномірний повітряний зазор і високопередбачувану динаміку рідкої плівки.
Виробництво та забезпечення якості складних керамічних геометрій
Спікання та механічна обробка технічної кераміки є неймовірно вимогливим процесом. Спікання необроблених керамічних порошків при температурах понад 2000 градусів за Цельсієм викликає значну усадку, яку необхідно ретельно розраховувати та контролювати.
Наше виробниче підприємство UNPARALLELED оснащено-{1}}сучасними-зеленими-центрами обробки для формування керамічних компонентів перед спіканням, а потім високоточними системами алмазного шліфування-для обробки над-спечених деталей. Ми можемо виробляти складні геометричні профілі, включно з інтегрованими вакуумними патронами для роботи з пластинами, багато{7}}осьовими повітряними-каретками та над-плоскими еталонними дзеркалами для лазерної інтерферометрії.
Усі кінцеві продукти проходять суворе тестування в наших -сертифікованих лабораторіях ISO. Використовуючи лазерні інтерферометри та тривимірні координатно-вимірювальні машини, ми перевіряємо, чи кожен керамічний компонент відповідає заданим геометричним допускам, забезпечуючи безперебійну інтеграцію в лінійні двигуни наступного-покоління.