纳米级精度面临的隐形威胁——精密花岗岩内部应力

关键问题:花岗岩精密平台是否存在内部应力?

花岗岩机床底座被公认为超精密计量和机床领域的黄金标准,因其天然的稳定性和减震性能而备受推崇。然而,经验丰富的工程师们常常会提出一个根本性的问题:这些看似完美的天然材料是否存在内应力?如果存在,制造商如何保证其长期的尺寸稳定性?

在 ZHHIMG®,我们为全球要求最苛刻的行业——从半导体制造到高速激光系统——打造零部件。我们坚信,所有天然材料,包括花岗岩,都存在内应力。残余应力的存在并非质量低劣的标志,而是地质形成过程和后续机械加工的自然结果。

花岗岩应力的起源

花岗岩台地内部应力可分为两大类:

  1. 地质(内应力):在地球深处,岩浆经过数千年的冷却和结晶过程,各种矿物成分(石英、长石、云母)在巨大的压力和不同的冷却速率下相互锁定。当原石被开采时,这种天然平衡被突然打破,在石块内部留下残余的、锁定的应力。
  2. 制造过程中产生的应力:切割、钻孔,尤其是粗磨等加工过程,都会对数吨重的坯料造成新的局部机械应力。尽管后续的精细研磨和抛光可以降低表面应力,但由于最初大量的材料去除,可能仍会残留一些深层应力。

如果不加以控制,这些残余力会随着时间的推移逐渐释放,导致花岗岩平台发生轻微的翘曲或蠕变。这种被称为尺寸蠕变的现象,是纳米级平整度和亚微米级精度的隐形杀手。

高精度碳化硅(Si-SiC)平行尺

ZHHIMG® 如何消除内部压力:稳定方案

消除内部应力是实现ZHHIMG®所保证的长期稳定性的关键所在。这是区分专业精密制造商和普通采石场供应商的关键步骤。我们采用类似于精密铸铁应力消除方法的严格且耗时的工艺:自然时效和可控松弛。

  1. 延长自然老化:花岗岩石块经过初步粗加工后,会被运送到我们宽敞且受保护的材料储存区。在这里,花岗岩将经历至少 6 至 12 个月的自然、无人干预的应力松弛过程。在此期间,在气候可控的环境下,其内部地质力会逐渐达到新的平衡状态,从而最大限度地减少未来的蠕变。
  2. 分阶段加工和中间消解:零件并非一次性加工完成。我们利用台湾南特高产能磨床进行中间加工,之后再进行一段时间的静置。这种分阶段加工的方法确保在最终最精细的研磨阶段之前,消除初始重加工产生的深层应力。
  3. 最终计量级研磨:只有当平台在反复的计量检测中展现出绝对稳定性后,才会进入我们温湿度控制的洁净室进行最终研磨。我们经验丰富的研磨大师拥有超过30年的手工研磨经验,他们会精细地调整表面,使其达到最终的、经认证的纳米级平整度,因为他们深知其所依托的基底在化学和结构上都极其稳定。

ZHHIMG® 优先采用缓慢、可控的应力消除流程,而非仓促的生产周期,从而确保我们平台的稳定性和精度得到保障——不仅在交付当天,更能持续数十年的关键运行。这一承诺是我们质量方针的一部分:“精密制造,要求再高也不为过。”


发布时间:2025年10月13日