在精密静压气浮平台的建造中，底座的选择对平台的整体性能起着决定性作用。花岗岩精密底座和铸铁底座各有特点，在稳定性、精度保持性、耐久性和成本等关键方面存在明显差异。
首先，稳定性：天然致密和金属结构
经过数百万年的地质变迁，花岗岩与石英、长石等矿物紧密结合，形成非常致密均匀的结构。面对外部干扰，例如工厂车间大型设备运行产生的强烈振动，花岗岩基座凭借其复杂的晶体结构，能够有效阻挡和衰减振动，使精密静压气浮平台的振幅降低80%以上，为平台稳定运行提供坚实的基础，确保其在高精度加工或检测过程中平稳运行。例如，在电子芯片制造的光刻工艺中，能够保证芯片图案的精确表征。
铸铁底座由铁碳合金铸造而成，内部石墨以片状或球状分布。虽然它具有一定的减振能力，但与花岗岩相比，其结构均匀性较差。在高强度、连续振动环境下，铸铁底座难以将振动干扰降低到与花岗岩底座相同的低水平，这可能导致精密静压气浮平台的运动出现微小偏差，从而影响平台在超精密作业中的精度性能。
其次，精度保持性：低膨胀系数的天然优势和金属热变化带来的挑战
花岗岩以其极低的膨胀系数而闻名，通常为5-7 ×10⁻⁶/℃。在温度波动较大的环境下，花岗岩精密底座的尺寸变化极小。在天文领域，用于望远镜镜头微调的精密静压气浮平台与花岗岩底座配合使用，即使昼夜温差显著，也能确保镜头定位精度维持在亚微米级，从而帮助天文学家捕捉遥远天体的细微动态变化。
铸铁的热膨胀系数较高，一般为10-20×10⁻⁶/℃。温度变化时，铸铁底座尺寸会发生明显变化，容易导致精密静压气浮平台发生热变形，进而降低平台的运动精度。在对温度敏感的光学透镜的磨削过程中，铸铁底座在温度作用下的变形可能导致透镜磨削精度偏差超出允许范围，从而影响透镜的质量。
第三，耐久性：天然石材硬度高，金属疲劳性差。
花岗岩硬度高，莫氏硬度可达6-7，耐磨性好。在材料科学实验室中，常用的精密静压气浮平台，其花岗岩底座能有效抵抗长期摩擦损失，与普通底座相比，可将平台维护周期延长50%以上，降低设备维护成本，保障科研工作的连续性。然而，花岗岩材料相对较脆，受到意外冲击时存在破裂的风险。
铸铁底座具有一定的韧性，在承受一定冲击力时不易断裂。然而，精密静压气浮平台长时间高频往复运动过程中，铸铁容易发生疲劳损伤，导致内部结构发生变化，影响平台的运动精度和稳定性。同时，铸铁在潮湿环境下容易生锈腐蚀，降低其耐久性，相比之下，花岗岩底座的耐腐蚀性更佳。
第四，制造成本和加工难度：天然石材开采和加工的挑战以及金属铸造工艺的门槛
花岗岩原料的开采和运输十分复杂，加工也需要非常先进的设备和技术。由于其硬度高、脆性大，切割、研磨、抛光等工序容易出现崩裂、开裂等问题，废品率高，导致制造成本高昂。
铸铁底座采用成熟的铸造工艺制造，原材料来源广泛，成本相对较低。通过模具可以实现批量生产，生产效率高。然而，为了达到与花岗岩底座相同的高精度和稳定性，铸铁底座的铸造工艺和后处理要求极其严格，需要精密加工和时效处理等，成本也会显著增加。
综上所述，花岗岩精密底座在高精度、高稳定性、高耐磨性的精密静压气浮平台应用场景中具有显著优势；铸铁底座在成本和韧性方面具有一定优势，适用于精度要求相对较低、追求性价比、振动和温度环境相对稳定的场合。
发布时间：2025年4月9日