Le granit époxy, également connu sous le nom de granit synthétique, est un mélange d'époxy et de granit couramment utilisé comme matériau alternatif pour les bases de machines-outils.Le granit époxy est utilisé à la place de la fonte et de l'acier pour un meilleur amortissement des vibrations, une durée de vie plus longue de l'outil et un coût d'assemblage inférieur.
Base de machine-outil
Les machines-outils et autres machines de haute précision s'appuient sur une rigidité élevée, une stabilité à long terme et d'excellentes caractéristiques d'amortissement du matériau de base pour leurs performances statiques et dynamiques.Les matériaux les plus largement utilisés pour ces structures sont la fonte, les constructions en acier soudé et le granit naturel.En raison du manque de stabilité à long terme et de très mauvaises propriétés d’amortissement, les structures en acier sont rarement utilisées lorsqu’une grande précision est requise.Une fonte de bonne qualité, déstressée et recuite, confère à la structure une stabilité dimensionnelle et peut être coulée dans des formes complexes, mais nécessite un processus d'usinage coûteux pour former des surfaces de précision après la coulée.
Le granit naturel de bonne qualité est de plus en plus difficile à trouver, mais possède une capacité d'amortissement supérieure à celle de la fonte.Encore une fois, comme pour la fonte, l’usinage du granit naturel demande beaucoup de main d’œuvre et est coûteux.
Les pièces moulées en granit de précision sont produites en mélangeant des agrégats de granit (qui sont broyés, lavés et séchés) avec un système de résine époxy à température ambiante (c'est-à-dire un processus de durcissement à froid).Une charge de granulats de quartz peut également être utilisée dans la composition.Le compactage vibratoire pendant le processus de moulage emballe étroitement les agrégats.
Des inserts filetés, des plaques d'acier et des tuyaux de liquide de refroidissement peuvent être coulés pendant le processus de coulée.Pour atteindre un degré de polyvalence encore plus élevé, les rails linéaires, les glissières rectifiées et les supports de moteur peuvent être reproduits ou injectés, éliminant ainsi le besoin de tout usinage post-coulée.La finition de surface de la pièce moulée est aussi bonne que la surface du moule.
Avantages et inconvénients
Les avantages incluent :
■ Amortissement des vibrations.
■ Flexibilité : des chemins linéaires personnalisés, des réservoirs de fluide hydraulique, des inserts filetés, du liquide de coupe et des conduits peuvent tous être intégrés dans la base polymère.
■ L'inclusion d'inserts, etc. permet de réduire considérablement l'usinage de la pièce moulée finie.
■ Le temps d'assemblage est réduit en incorporant plusieurs composants dans une seule pièce moulée.
■ Ne nécessite pas une épaisseur de paroi uniforme, ce qui permet une plus grande flexibilité de conception de votre base.
■ Résistance chimique aux solvants, acides, alcalis et liquides de coupe les plus courants.
■ Ne nécessite pas de peinture.
■Le composite a une densité approximativement la même que celle de l'aluminium (mais les pièces sont plus épaisses pour obtenir une résistance équivalente).
■ Le procédé de moulage du béton polymère composite consomme beaucoup moins d'énergie que le moulage métallique.Les résines polymères coulées consomment très peu d’énergie pour être produites et le processus de coulée se fait à température ambiante.
Le matériau en granit époxy a un facteur d'amortissement interne jusqu'à dix fois meilleur que la fonte, jusqu'à trois fois meilleur que le granit naturel et jusqu'à trente fois meilleur que la structure en acier.Il n'est pas affecté par les liquides de refroidissement, présente une excellente stabilité à long terme, une stabilité thermique améliorée, une rigidité torsionnelle et dynamique élevée, une excellente absorption du bruit et des contraintes internes négligeables.
Les inconvénients incluent une faible résistance dans les sections minces (moins de 1 po (25 mm)), une faible résistance à la traction et une faible résistance aux chocs.
Une introduction aux cadres en fonte minérale
La fonte minérale est l’un des matériaux de construction les plus efficaces et modernes.Les fabricants de machines de précision ont été parmi les pionniers dans l’utilisation de la fonte minérale.Aujourd'hui, son utilisation dans les fraiseuses CNC, les perceuses à colonne, les meuleuses et les machines à électroérosion est en augmentation, et ses avantages ne se limitent pas aux machines à grande vitesse.
Le moulage minéral, également appelé matériau de granit époxy, est composé de charges minérales comme du gravier, du sable de quartz, de la farine glaciaire et des liants.La matière est mélangée selon un cahier des charges précis et coulée à froid dans les moules.Une base solide est la base du succès !
Les machines-outils de pointe doivent fonctionner de plus en plus vite et offrir plus de précision que jamais.Cependant, des vitesses de déplacement élevées et un usinage intensif produisent des vibrations indésirables du châssis de la machine.Ces vibrations auront des effets négatifs sur la surface de la pièce et réduiront la durée de vie de l'outil.Les cadres en fonte minérale réduisent rapidement les vibrations – environ 6 fois plus vite que les cadres en fonte et 10 fois plus vite que les cadres en acier.
Les machines-outils à lit de fonte minérale, telles que les fraiseuses et les meuleuses, sont nettement plus précises et obtiennent une meilleure qualité de surface.De plus, l'usure des outils est considérablement réduite et la durée de vie est prolongée.
Le cadre de coulée en composite minéral (granit époxy) apporte plusieurs avantages :
- Mise en forme et résistance : Le procédé de fonderie minérale offre un degré de liberté exceptionnel quant à la forme des composants.Les caractéristiques spécifiques du matériau et du procédé se traduisent par une résistance relativement élevée et un poids nettement inférieur.
- Intégration de l'infrastructure : Le processus de coulée minérale permet l'intégration simple de la structure et des composants supplémentaires tels que des rails de guidage, des inserts filetés et des connexions pour les services, pendant le processus de coulée proprement dit.
- La fabrication de structures de machines complexes : ce qui serait inconcevable avec des procédés conventionnels devient possible avec la fonderie minérale : plusieurs composants peuvent être assemblés pour former des structures complexes au moyen de joints collés.
- Précision dimensionnelle économique : dans de nombreux cas, les composants en fonte minérale sont coulés aux dimensions finales car pratiquement aucune contraction ne se produit pendant le durcissement.Cela permet d'éliminer d'autres processus de finition coûteux.
- Précision : des surfaces de référence ou d'appui très précises sont obtenues par des opérations ultérieures de meulage, de formage ou de fraisage.De nombreux concepts de machines peuvent ainsi être mis en œuvre de manière élégante et efficace.
- Bonne stabilité thermique : la fonte minérale réagit très lentement aux changements de température car la conductivité thermique est nettement inférieure à celle des matériaux métalliques.C'est pour cette raison que les changements de température à court terme ont beaucoup moins d'influence sur la précision dimensionnelle de la machine-outil.Une meilleure stabilité thermique d'un banc de machine signifie que la géométrie globale de la machine est mieux maintenue et, par conséquent, les erreurs géométriques sont minimisées.
- Pas de corrosion : les composants en fonte minérale résistent aux huiles, aux liquides de refroidissement et autres liquides agressifs.
- Un meilleur amortissement des vibrations pour une durée de vie plus longue des outils : notre fonte minérale atteint des valeurs d'amortissement des vibrations jusqu'à 10 fois supérieures à celles de l'acier ou de la fonte.Grâce à ces caractéristiques, on obtient une stabilité dynamique extrêmement élevée de la structure de la machine.Les avantages que cela présente pour les constructeurs et les utilisateurs de machines-outils sont clairs : une meilleure qualité de finition de surface des composants usinés ou rectifiés et une durée de vie plus longue des outils, ce qui entraîne une réduction des coûts d'outillage.
- Environnement : L’impact environnemental lors de la fabrication est réduit.
Cadre en fonte minérale vs cadre en fonte
Découvrez ci-dessous les avantages de notre nouveau cadre en fonte minérale par rapport au cadre en fonte utilisé précédemment :
| Moulage minéral (granit époxy) | Fonte | |
| Amortissement | Haut | Faible |
| Performance thermique | Faible conductivité thermique et haute spécification.chaleur capacité | Conductivité thermique élevée et spécifications faibles.capacité thermique |
| Pièces intégrées | Conception illimitée et Moule monobloc et connexion transparente | Usinage nécessaire |
| Résistance à la corrosion | Très haut | Faible |
| Environnemental La convivialité | Faible consommation d'énergie | Consommation d'énergie élevée |
Conclusion
La fonte minérale est idéale pour nos structures de châssis de machines CNC.Il offre des avantages technologiques, économiques et environnementaux évidents.La technologie de la fonderie minérale offre un excellent amortissement des vibrations, une haute résistance chimique et des avantages thermiques importants (dilatation thermique similaire à celle de l'acier).Les éléments de connexion, les câbles, les capteurs et les systèmes de mesure peuvent tous être coulés dans l'ensemble.
Quels sont les avantages du centre d’usinage sur lit de granit pour coulée minérale ?
Les pièces moulées minérales (granit artificiel ou béton de résine) sont largement acceptées dans l'industrie des machines-outils depuis plus de 30 ans comme matériau de structure.
Selon les statistiques, en Europe, une machine-outil sur dix utilise des pièces moulées minérales comme lit.Cependant, l'utilisation d'une expérience inappropriée, d'informations incomplètes ou incorrectes peut conduire à des soupçons et à des préjugés à l'encontre de Mineral Castings.Par conséquent, lors de la fabrication de nouveaux équipements, il est nécessaire d’analyser les avantages et les inconvénients des pièces moulées minérales et de les comparer avec d’autres matériaux.
La base des engins de construction est généralement divisée en fonte, fonte minérale (béton polymère et/ou résine réactive), structure en acier/soudée (avec/sans jointoiement) et pierre naturelle (telle que le granit).Chaque matériau a ses propres caractéristiques et il n’existe pas de matériau structurel parfait.Ce n'est qu'en examinant les avantages et les inconvénients du matériau en fonction des exigences structurelles spécifiques que le matériau structurel idéal peut être sélectionné.
Les deux fonctions importantes des matériaux de structure, garantir la géométrie, la position et l'absorption d'énergie des composants, mettent respectivement en avant des exigences de performances (performances statiques, dynamiques et thermiques), des exigences fonctionnelles/structurelles (précision, poids, épaisseur de paroi, facilité de montage des rails de guidage). pour l'installation des matériaux, le système de circulation des médias, la logistique) et les exigences de coûts (prix, quantité, disponibilité, caractéristiques du système).
I. Exigences de performances pour les matériaux de structure
1. Caractéristiques statiques
Le critère de mesure des propriétés statiques d’une base est généralement la rigidité du matériau – déformation minimale sous charge plutôt qu’une résistance élevée.Pour la déformation élastique statique, les pièces moulées minérales peuvent être considérées comme des matériaux homogènes isotropes obéissant à la loi de Hooke.
La densité et le module élastique des pièces moulées minérales représentent respectivement 1/3 de ceux de la fonte.Étant donné que les pièces moulées minérales et les fontes ont la même rigidité spécifique, sous le même poids, la rigidité des pièces moulées en fer et des fontes minérales est la même sans tenir compte de l'influence de la forme.Dans de nombreux cas, l'épaisseur de paroi de conception des pièces moulées minérales est généralement 3 fois supérieure à celle des pièces moulées en fer, et cette conception ne posera aucun problème en termes de propriétés mécaniques du produit ou de la pièce moulée.Les pièces moulées minérales conviennent au travail dans des environnements statiques soumis à une pression (par exemple, lits, supports, colonnes) et ne conviennent pas comme cadres à parois minces et/ou petits (par exemple tables, palettes, changeurs d'outils, chariots, supports de broche).Le poids des pièces structurelles est généralement limité par l'équipement des fabricants de fonderie minérale, et les produits de fonderie minérale dépassant 15 tonnes sont généralement rares.
2. Caractéristiques dynamiques
Plus la vitesse de rotation et/ou l’accélération de l’arbre est élevée, plus les performances dynamiques de la machine sont importantes.Un positionnement rapide, un remplacement rapide des outils et une avance à grande vitesse renforcent continuellement la résonance mécanique et l'excitation dynamique des pièces structurelles de la machine.Outre la conception dimensionnelle du composant, la flèche, la répartition des masses et la rigidité dynamique du composant sont fortement affectées par les propriétés d'amortissement du matériau.
L’utilisation de fontes minérales offre une bonne solution à ces problèmes.Parce qu’elle absorbe les vibrations 10 fois mieux que la fonte traditionnelle, elle peut réduire considérablement l’amplitude et la fréquence propre.
Dans les opérations d'usinage telles que l'usinage, il peut apporter une plus grande précision, une meilleure qualité de surface et une durée de vie plus longue.Dans le même temps, en termes d'impact sonore, les pièces moulées minérales ont également obtenu de bons résultats grâce à la comparaison et à la vérification des bases, des pièces moulées de transmission et des accessoires de différents matériaux pour les grands moteurs et les centrifugeuses.Selon l'analyse des bruits d'impact, la fonte minérale peut atteindre une réduction locale du niveau de pression acoustique de 20 %.
3. Propriétés thermiques
Les experts estiment qu’environ 80 % des déviations des machines-outils sont causées par des effets thermiques.Les interruptions de processus telles que les sources de chaleur internes ou externes, le préchauffage, le changement de pièces, etc. sont autant de causes de déformation thermique.Afin de pouvoir sélectionner le meilleur matériau, il est nécessaire de clarifier les exigences en matière de matériaux.La chaleur spécifique élevée et la faible conductivité thermique permettent aux pièces moulées minérales d'avoir une bonne inertie thermique face aux influences transitoires de la température (telles que le changement de pièces) et aux fluctuations de la température ambiante.Si un préchauffage rapide est requis comme un lit métallique ou si la température du lit est interdite, des dispositifs de chauffage ou de refroidissement peuvent être directement coulés dans la fonte minérale pour contrôler la température.L'utilisation de ce type de dispositif de compensation de température peut réduire la déformation provoquée par l'influence de la température, ce qui contribue à améliorer la précision à un coût raisonnable.
II.Exigences fonctionnelles et structurelles
L'intégrité est une caractéristique distinctive qui distingue les pièces moulées minérales des autres matériaux.La température maximale de coulée des pièces moulées minérales est de 45 °C et, avec des moules et des outils de haute précision, des pièces et des pièces moulées minérales peuvent être coulées ensemble.
Des techniques avancées de refonte peuvent également être utilisées sur des ébauches de fonte minérale, ce qui permet d'obtenir des surfaces de montage et de rail précises qui ne nécessitent pas d'usinage.Comme les autres matériaux de base, les pièces moulées minérales sont soumises à des règles de conception structurelle spécifiques.L'épaisseur des parois, les accessoires porteurs, les inserts de nervures, les méthodes de chargement et de déchargement sont tous différents dans une certaine mesure des autres matériaux et doivent être pris en compte à l'avance lors de la conception.
III.Exigences en matière de coûts
Même s’il est important de l’envisager d’un point de vue technique, le rapport coût-efficacité montre de plus en plus son importance.L’utilisation de pièces moulées minérales permet aux ingénieurs de réaliser d’importantes économies sur les coûts de production et d’exploitation.En plus des économies sur les coûts d'usinage, le moulage, l'assemblage final et les coûts logistiques croissants (entreposage et transport) sont tous réduits d'autant.Compte tenu de la fonction de haut niveau des pièces moulées minérales, celle-ci doit être considérée comme un projet global.En fait, il est plus raisonnable de faire une comparaison de prix lorsque la base est installée ou pré-installée.Le coût initial relativement élevé est le coût des moules et de l'outillage de coulée minérale, mais ce coût peut être dilué dans une utilisation à long terme (500 à 1 000 pièces/moule en acier) et la consommation annuelle est d'environ 10 à 15 pièces.
IV.Domaine d'utilisation
En tant que matériau structurel, les pièces moulées minérales remplacent constamment les matériaux structurels traditionnels, et la clé de leur développement rapide réside dans la fonte minérale, les moules et les structures de liaison stables.À l'heure actuelle, les pièces moulées minérales sont largement utilisées dans de nombreux domaines de machines-outils tels que les rectifieuses et l'usinage à grande vitesse.Les fabricants de rectifieuses ont été des pionniers dans le secteur des machines-outils en utilisant des pièces moulées minérales pour les bâtis de machines.Par exemple, des entreprises de renommée mondiale telles que ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. ont toujours bénéficié de l'amortissement, de l'inertie thermique et de l'intégrité des pièces moulées minérales pour obtenir une haute précision et une excellente qualité de surface dans le processus de meulage. .
Avec des charges dynamiques toujours croissantes, les fontes minérales sont également de plus en plus privilégiées par les entreprises leaders mondiaux dans le domaine des affûteuses d'outils.Le lit en fonte minérale a une excellente rigidité et peut bien éliminer la force provoquée par l'accélération du moteur linéaire.Dans le même temps, la combinaison organique de bonnes performances d'absorption des vibrations et d'un moteur linéaire peut améliorer considérablement la qualité de surface de la pièce et la durée de vie de la meule.
Quant à la pièce unique.Dans un rayon de 10 000 mm de longueur, c'est facile pour nous.
Quelle est l'épaisseur minimale des murs ?
En général, l'épaisseur minimale de la section de la base de la machine doit être d'au moins 60 mm.Des sections plus fines (par exemple 10 mm d'épaisseur) peuvent être coulées avec des granulats et des formulations fines.
Le taux de retrait après coulée est d'environ 0,1 à 0,3 mm pour 1 000 mm.Lorsque des pièces mécaniques en fonte minérale plus précises sont nécessaires, des tolérances peuvent être obtenues par meulage CNC secondaire, rodage manuel ou autres processus d'usinage.
Notre matériau de coulée minérale choisit le granit naturel Jinan Black.La plupart des entreprises choisissent simplement le granit naturel normal ou la pierre normale dans la construction de bâtiments.
· Matières premières : avec les particules uniques de granit noir de Jinan (également appelé granit « JinanQing ») comme agrégat, qui sont mondialement connues pour leur haute résistance, leur haute rigidité et leur haute résistance à l'usure ;
· Formule : avec des résines époxy renforcées et des additifs uniques, différents composants utilisant différentes formulations pour garantir des performances globales optimales ;
· Propriétés mécaniques : l'absorption des vibrations est environ 10 fois supérieure à celle de la fonte, bonnes propriétés statiques et dynamiques ;
· Propriétés physiques : la densité est d'environ 1/3 de celle de la fonte, propriétés de barrière thermique plus élevées que les métaux, non hygroscopique, bonne stabilité thermique ;
· Propriétés chimiques : résistance à la corrosion supérieure à celle des métaux, respectueuse de l'environnement ;
· Précision dimensionnelle : la contraction linéaire après la coulée est d'environ 0,1 à 0,3㎜/m, forme et contre-précision extrêmement élevées dans tous les plans ;
· Intégrité structurelle : une structure très complexe peut être coulée, tandis que l'utilisation de granit naturel nécessite généralement un assemblage, un épissage et un collage ;
· Réaction thermique lente : réagit aux changements de température à court terme de manière beaucoup plus lente et bien moindre ;
· Inserts intégrés : les fixations, les tuyaux, les câbles et les chambres peuvent être intégrés dans la structure, insérant des matériaux tels que le métal, la pierre, la céramique et le plastique, etc.