El formigó no és una paraula que surti gaire a les converses d'enginyeria de precisió i, per una bona raó, - el material que la majoria de la gent imagina quan ho sent, pertany a un pas superior d'autopista, no sota un centre de mecanitzat de cinc-eixos. El formigó d'ultra-alt rendiment és un animal diferent, i la bretxa entre ambdós és prou àmplia perquè tractar l'UHPC com a "formigó simplement millor" menysprea el que realment aporta a una base de màquina-eina.
L'UHPC ha anat guanyant terreny en estructures de màquines-eina durant l'última dècada, sobretot en equips de gran-format on el granit i la fosa mineral comencen a trobar les seves pròpies limitacions. Val la pena entendre on té sentit aquest canvi i on no.
Què fa que UHPC sigui diferent del formigó convencional
El formigó estàndard obté la seva resistència principalment del ciment i l'àrid gruixut, amb una resistència a la compressió normalment entre 20 i 40 MPa. L'UHPC substitueix aquesta barreja amb pols fines reactives, fum de sílice i microfibres d'acer o sintètiques, empaquetades en una matriu densa amb molt poca porositat interna. El resultat és una resistència a la compressió que pot superar els 150 MPa - de quatre a sis vegades una mescla convencional - juntament amb una estructura reforçada amb fibra-que resisteix el mode de fallada trencadissa per la qual es coneix el formigó normal.
Aquesta densitat i el reforç de fibra són més importants per a les aplicacions de màquines-eina que el nombre de força bruta. Un material porós absorbeix la humitat de manera desigual i s'arrossega sota càrrega sostinguda; La porositat gairebé -zero d'UHPC resisteix ambdues, la qual cosa és part de la raó per la qual manté l'estabilitat dimensional millor que el formigó estàndard durant anys de servei en un entorn de botiga.
On UHPC realment competeix amb la fosa de granit i minerals
L'amortiment és el primer lloc on UHPC guanya una consideració real. La matriu-reforçada amb fibra dissipa l'energia vibratòria d'una manera estructuralment semblant a l'aglutinant de resina de la fosa mineral - ambdós superen un material cristal·lí sòlid com el granit en absorbir la vibració induïda pel moviment-, que importa directament per al temps d'assentament en eixos de posicionament d'alta-velocitat. Per a gransmàquines-eina estil pòrtic{0}on una estructura més pesada ajuda inherentment a l'estabilitat, UHPC ofereix una manera de construir una massa substancial en una base sense les limitacions geomètriques del mecanitzat de pedra subtractiu.
La llibertat geomètrica és el segon avantatge i, sens dubte, és el més pràctic. Igual que la fosa mineral, l'UHPC es col·loca en lloc de mecanitzar a partir d'un bloc sòlid, el que significa que els canals de refrigeració interns, els conductes incrustats i les estructures de costelles complexes poden entrar al motlle en lloc de requerir un mecanitzat secundari. Per a una base de màquines molt gran - el tipus mesurat en diversos metres en comptes de centímetres - fosa en UHPC pot ser més pràctic que proveir i mecanitzar un bloc de granit de mida equivalent, sobretot un cop entra en escena la logística de transport de pedra de gran mida.
La relació cost-a-massa és on l'UHPC acostuma a fer el cas més fort. Construir una base gran i pesada principalment per la seva contribució de massa i amortiment - en comptes d'un acabat superficial ultra-fina - és sovint més econòmic en UHPC que en granit, especialment a escala on els costos de material i mecanitzat del granit augmenten amb la mida del bloc.
On el granit encara guanya
Res d'això fa que UHPC sigui un reemplaçament universal i val la pena ser directe sobre on es queda curt. L'acabat de la superfície és la limitació més clara - L'UHPC no aconsegueix la planitud sub-micra i la textura de la superfície fina que pot fer una placa de referència de granit mòlt, i no està pensat. Les aplicacions que requereixen una veritable superfície de referència de mesura, en lloc d'una massa estructural, encara pertanyen al granit o a una referència metàl·lica mecanitzada. Els estàndards de calibració a llarg termini-com DIN 876 també es van escriure al voltant del comportament del granit específicament, de manera que quan la traçabilitat formal a aquest tipus d'estàndards importa, el granit segueix sent l'opció més establerta.
L'expansió tèrmica és una crida més propera del que la gent sovint suposa. El coeficient d'expansió tèrmica d'UHPC és inferior al de l'acer, però encara mesurablement més alt que el del granit, de manera que per a aplicacions amb requisits d'estabilitat tèrmica estrictes durant un torn de treball, les referències de granit o ceràmica encara tenen un avantatge.
Una manera pràctica de pensar en l'elecció
En el nostre propi treball que abasta granit, UHPC i fosa mineral, el patró que apareix amb més freqüència és un híbrid en lloc d'una decisió: un UHPC o un marc estructural de fosa mineral-que suporta la massa i la càrrega d'amortiment, amb una superfície de referència-de granit o ceràmica de precisió muntada on es produeix la mesura real o la interfície d'eines. Aquesta combinació permet que cada material faci la feina per a la qual és realment adequat, en lloc de demanar que un material sigui tot.
Per als compradors d'enginyeria que avaluen UHPC per a una base de màquines, les preguntes que val la pena plantejar-se són similars a les de qualsevol material estructural: quines dades de resistència a la compressió i densitat avalen la barreja que es cotitza, com el proveïdor gestiona la interfície entre una estructura UHPC de fosa i qualsevol superfície de referència de precisió cargolada o unida a ella, i si realment han construït estructures comparables abans de substituir-les en lloc de proposar una UHPC no provada. Val la pena perseguir la innovació material, però no a costa de saltar-se la diligència deguda que es mereix qualsevol decisió estructural.