Qualsevol que hagi passat una estona en un laboratori de metrologia sap que la base sota amàquina de mesurar coordenadesimporta tant com el capçal del sensor al damunt. Una sonda amb una capacitat de repetibilitat sub-micra només és tan bona com la superfície sobre la qual s'assenta. No obstant això, la selecció del material base sovint es tracta com una idea posterior, decidida per hàbit o pel que sigui l'últim proveïdor que ofereixi, més que per la física real de l'aplicació.
Realment hi ha tres candidats en joc per a la majoria de plataformes de precisió: granit natural, ferro colat i acer soldat o mecanitzat. Cadascun té un lloc legítim en els equips industrials. Les diferències no es mostren en els números de titular d'un full d'especificacions, sinó en com es comporta cada material un cop surt de la fàbrica i comença a viure en un taller real.
El comportament tèrmic és on comencen les diferències
L'acer i el ferro colat són metalls, i els metalls es mouen. Una soldadura d'acer amb un coeficient d'expansió tèrmica al voltant dels 11-12 µm/m· grau es desplaçarà visiblement al llarg d'un sol dia en una botiga on la temperatura oscil·la fins i tot uns quants graus entre el matí i la tarda. Per al treball de la fusta o els marcs de màquines-eina en general, aquesta deriva és irrellevant. Per a una CMM amb toleràncies de dècimes-de-a-micra, és la diferència entre una part que passa i una de rebutjada.
El coeficient d'expansió tèrmica del granit és d'aproximadament 5-8 µm/m· grau depenent de la pedrera específica i la composició mineral, i el que és més important, el granit té una conductivitat tèrmica baixa. Absorbeix i allibera la calor lentament, la qual cosa significa que no "s'enfonsa" cada cop que s'obre una porta o que engega una màquina a dos metres de distància. A les sales-climàtiques controlades això importa menys, però molt poques plantes de producció tenen un clima-perfectament controlat durant tot el dia, i fins i tot a les sales que són, fonts de calor transitòries (operadors, il·luminació, equips adjacents) encara creen gradients locals que una base metàl·lica registrarà gairebé immediatament.
Amortiment i vibració
El ferro colat té fama de bon amortiment de vibracions i s'ha guanyat - que els flocs de grafit de la seva microestructura dissipen l'energia de manera eficaç, motiu pel qual segueix sent l'opció estàndard per a molts llits de màquines-eina. Però el granit natural, al ser una estructura cristal·lina consolidada de manera natural en lloc d'una fosa o soldada, normalment mostra una capacitat d'amortiment interna diverses vegades superior a la del ferro colat en geometries comparables. Per això les plaques de superfície de granit es van convertir en l'estàndard de referència predeterminat als laboratoris de metrologia a partir de mitjan-segle XX: no era nostàlgia, sinó que una placa de granit s'assenta més ràpidament després de ser alterada i es manté més silenciosa mentre es prenen mesures.
L'acer, especialment l'acer soldat, té el rendiment més feble aquí tret que estigui molt nervat o ple de compost amortidor, perquè les juntes soldades introdueixen les seves pròpies ressonàncies i tensió residual que es poden relaxar molt lentament durant mesos o anys - exactament el tipus de fluència dimensional lenta que no voleu sota un instrument de referència.
Estabilitat dimensional-a llarg termini
Aquest és el que sorprèn a les persones que no han treballat amb els tres materials al llarg d'un cicle de vida d'un equip de diversos-anys. El ferro colat i l'acer estan subjectes a una relaxació gradual de les tensions internes de la fosa o la soldadura. Els fabricants ho gestionen amb processos de recuit i d'envelliment per alleujar l'estrès-, i una base de ferro colat ben feta- pot ser molt estable - però "ben feta" requereix un cicle de refrigeració i envelliment lent i deliberat que molts proveïdors de baix cost-salten o escurcen per estalviar temps.
El granit no té aquest problema de la mateixa manera, perquè es va formar geològicament durant milions d'anys i no té el mateix tipus de tensió interna de colada. El que sí que necessita és una manipulació correcta: punts de suport adequats durant la mòlta, humitat controlada durant el lligat i un proveïdor que entengui realment per on passa el gra natural d'una llosa. Una placa de granit mòlta sense atenció a la direcció del gra encara es pot deformar lleugerament amb el temps, només per motius metal·lúrgics diferents que els metàl·lics.
Cost, pes i intercanvis pràctics{0}}
Res d'això significa que el granit guanya totes les aplicacions. El granit és fràgil -, no li agrada carregar-se per cops ni caure, i no es pot tocar, perforar o soldar al lloc-com l'acer. Per moure bastidors de màquines, pòrtics o qualsevol cosa que necessiti punts de muntatge roscats afegits després del fet, l'acer o el ferro colat solen ser la trucada correcta. El granit també és més dens per unitat de rigidesa en algunes geometries, cosa que pot ser un avantatge (la massa ajuda a l'amortiment) o un desavantatge (més difícil de moure, major cost d'enviament) segons la instal·lació.
La regla pràctica que fan servir la majoria dels enginyers de metrologia: si l'equip mesura en lloc de moure's, i si necessita mantenir una tolerància de referència durant anys en lloc de mesos, el granit sol val la pena l'esforç d'adquisició addicional. Si l'equip talla, prem o necessita una modificació de camp, la fosa o l'acer segueix sent l'opció més sensata.
Què demanar a un proveïdor
Sigui quin sigui el material que acabi a la cotització, algunes preguntes solen separar un proveïdor seriós d'un altre que no ho és: Quina és la densitat real del granit que s'utilitza i poden proporcionar un certificat de prova de molí o pedrera? De vegades, fabricants menys escrupolosos substitueixen el marbre pel granit perquè és més barat i superficialment semblant -, però el marbre és més tou, més porós i dimensionalment menys estable, de manera que la verificació de la densitat i la duresa és important. Per a les bases metàl·liques, pregunteu sobre el procés-d'alleujament de tensió i quant de temps va ser envellit la fosa abans del mecanitzat final. I per a qualsevol material base, pregunteu quin estàndard de calibratge s'ha utilitzat per verificar la planitud després d'acabar - un grau DIN 876, ASME B89.3.7 o JIS B7513 s'ha d'indicar de manera explícita, no només implícita.
A UNPARALLELED, els nostres components de base de granit es mecanitzen i es lliberen a casa{0}}utilitzant instruments traçables als instituts nacionals de metrologia, i cada placa s'envia amb el seu certificat de calibratge. Però independentment de qui subministra la base, la física subjacent no canvia - i entendre-la és el primer pas per especificar un equip que encara tingui tolerància d'aquí a cinc anys, no només el dia que s'instal·li.