Úvod: Potreba-vysokorýchlostnej dynamiky a extrémnej tuhosti
Vo vysoko{0}}výkonnom svete kontroly polovodičových plátkov, litografie s plochým panelom (FPD) a pokročilého balenia musia polohovacie systémy vyvážiť dva protichodné technické ciele: extrémne dynamické zrýchlenie a sub{1}}mikrónovú opakovateľnosť polohovania. Masívne žulové základne poskytujú ideálny stacionárny základ, ale pohyblivé časti systému,-ako sú portálové nosníky, priečne{4}}kĺzadlá a stupne prekladu plátkov-, musia byť čo najľahšie, aby sa minimalizovala zotrvačnosť, znížilo sa rozptyl tepla motora a zabránilo sa oneskoreniu pri usadzovaní.
Tradičné ľahké kovy, ako je hliník a titán, trpia vysokou tepelnou rozťažnosťou a relatívne nízkou tuhosťou, čo vedie k dynamickému ohybu počas vysokých{0}}zrýchlení. Na prekonanie týchto dynamických prekážok pokročilí dizajnéri systémov čoraz viac využívajú technickú keramiku. Vlastné konštrukčné komponenty UNPARALLELED apresné vzduchové ložiská, vyrobené z-vysokočistého oxidu hlinitého a karbidu kremíka (SiC), predstavujú vrchol moderného materiálového inžinierstva pre vysoko-rýchlostné stupne pohybu.
Karbid kremíka (SiC) vs. tradičné materiály
Aby sme pochopili, prečo sa karbid kremíka stal preferovaným materiálom pre vysoko{0}}zrýchľovacie portálové systémy, musíme analyzovať jeho špecifickú tuhosť. Špecifická tuhosť je definovaná ako pomer Youngovho modulu k hustote hmoty:
Špecifická tuhosť=Youngov modul delený hustotou
Vyššia špecifická tuhosť znamená, že komponent môže odolať vysokým dynamickým silám a odolávať ohýbaniu bez toho, aby do systému pridal zbytočnú hmotnosť.
Konštrukčná oceľ: Hustota 7,85 gramov na kubický centimeter, Youngov modul 210 Giga-pascalov, špecifická tuhosť 26,7, koeficient tepelnej rozťažnosti 12,0 x 10^-6 na Kelvin.
Hliník 6061: Hustota 2,70 gramu na kubický centimeter, Youngov modul 69 Giga-pascalov, špecifická tuhosť 25,5, koeficient tepelnej rozťažnosti 23,0 x 10^-6 na Kelvin.
Oxid hlinitý (čistota 99 percent): hustota 3,90 gramov na kubický centimeter, Youngov modul 370 Giga-pascalov, špecifická tuhosť 94,8, koeficient tepelnej rozťažnosti 8,0 x 10^-6 na Kelvin.
Karbid kremíka (SiC): Hustota 3,15 gramu na kubický centimeter, Youngov modul 410 Giga-pascalov, špecifická tuhosť 130,1, koeficient tepelnej rozťažnosti 4,0 x 10^-6 na Kelvin.
Ako je uvedené v týchto porovnávacích údajoch, karbid kremíka má špecifickú tuhosť, ktorá je takmer päťkrát väčšia ako tuhosť ocele alebo hliníka. Táto dramatická fyzikálna výhoda umožňuje NEPARALELNÝM inžinierom navrhovať ľahké, duté{1}}konštrukčné nosníky s jadrom pre doštičkové stupne, ktoré sa neohýbajú, nekrútia ani neklesajú pri zrýchlení presahujúcom 2 g (čo je približne 19,6 metra za sekundu na druhú).
Dizajn a fyzika presných keramických vzduchových ložísk
Presné vzduchové ložiská využívajú tenký film stlačeného čistého suchého vzduchu na podporu pohybujúceho sa užitočného zaťaženia, čím sa dosahuje pohyb úplne bez trenia, nulové-opotrebenie. Hrúbka tohto vzduchového filmu je typicky medzi 5 a 10 mikrometrami. Pretože je vzduchový film taký tenký, akákoľvek geometrická odchýlka, mikro-drsnosť alebo tepelné skreslenie povrchu ložiska môže spôsobiť zrútenie ložiska, čo má za následok katastrofické zlyhanie systému.
UNPARALLELED rieši túto výzvu výrobou komponentov vzduchových ložísk z -hliníka vysokej čistoty a karbidu kremíka. Tieto materiály ponúkajú niekoľko kritických výhod v aplikáciách vzduchových ložísk:
Rozmerová stabilita pod tlakom: Vysoký modul pružnosti keramiky zaisťuje, že čelá ložísk sa nedeformujú pri vysokých lokálnych tlakoch (často až 0,6 Mega-Pascalov) privádzaného stlačeného vzduchu.
Odolnosť proti poškriabaniu a opotrebeniu: Ak dôjde k výpadku prúdu a náhle sa preruší prívod vzduchu, pohyblivá časť sa dostane do priameho kontaktu s vodiacou lištou. Za týchto suchých-kĺzavých podmienok sa kovové ložiská okamžite zadŕžia a zadrhnú. Keramické vodiace lišty so svojou extrémnou tvrdosťou dokážu prežiť-dotykové udalosti pri vysokej rýchlosti bez poškriabania alebo poškodenia povrchu.
Vynikajúca povrchová úprava: Vďaka diamantovému brúseniu a chemickému -mechanickému lešteniu (CMP) NEPARALELNÁ dokončuje keramické vodiace povrchy na drsnosť povrchu Ra menšiu alebo rovnú 0,05 mikrometra. Táto zrkadlová- povrchová úprava zaručuje dokonale rovnomernú vzduchovú medzeru a vysoko predvídateľnú dynamiku tekutého filmu.
Výroba a zabezpečenie kvality zložitých keramických geometrií
Spekanie a opracovanie technickej keramiky je neskutočne náročný proces. Spekanie surového keramického prášku pri teplotách presahujúcich 2000 stupňov Celzia spôsobuje výrazné zmrštenie, ktoré je potrebné starostlivo vypočítať a kontrolovať.
V UNPARALLELED je náš výrobný závod vybavený{0}}-špičkovými{2}}zelenými{3}}obrábacími centrami na tvarovanie keramických komponentov pred spekaním, po ktorých nasledujú vysoko presné diamantové brúsne systémy na dokončenie ultra-tvrdých sintrovaných dielov. Sme schopní vyrábať zložité geometrické profily vrátane integrovaných vákuových skľučovadiel na manipuláciu s plátkami, viacosových vzduchových{8}}vozňov a ultra-plochých referenčných zrkadiel pre laserovú interferometriu.
Všetky finálne produkty sú podrobené prísnemu testovaniu v našich laboratóriách certifikovaných podľa ISO-. Pomocou laserových interferometrov a trojrozmerných súradnicových meracích strojov overujeme, či každý keramický komponent spĺňa stanovené geometrické tolerancie, čím zaisťujeme bezproblémovú integráciu do vašej ďalšej-generácie lineárnych motorových stupňov.