礦物鑄件材料特性
礦物鑄件是一種由天然礦物骨材和環氧樹脂黏合劑組成的複合材料，採用冷鑄工藝製造。相較於鋼、灰鑄鐵或鑄鐵，它具有多項獨特優勢。
材料優勢
- 優異的阻尼特性
- 低熱傳導係數
- 化學惰性
- 冷鑄工藝
- 低收縮率
- 高設計自由度
- 可整合多種機械零件
- 無廢棄物處理問題
設計考量
- 彈性模量低於鑄鐵
- 需要精密模具
- 對衝擊較敏感
材料成分
黏合劑
主要使用環氧樹脂作為黏合劑，提供優異的機械性能和化學穩定性。黏合劑與填充物之間的化學反應在室溫下進行（冷鑄工藝）。含環氧樹脂的鑄件不適合超過 80°C 的操作溫度。
填充物
使用高純度天然石英岩作為填充物，採用不同粒徑等級。填充物的特性決定了礦物鑄件的主要性能，包括密度、抗拉強度、抗壓強度、彈性模量、熱膨脹係數和熱傳導係數。
標準礦物鑄件材料
礦物鑄件材料主要由環氧樹脂與石英砂石組成，採用冷鑄工藝製造的均質材料，耐用、無腐蝕、化學惰性，可抵抗大多數化學品。
材料屬性參數
資料來源：SCHNEEBERGER 礦物鑄造技術
材料特性與設計注意事項
彈性模量、密度與強度
礦物鑄件的彈性模量、密度、抗拉/抗壓強度與鋼和鑄鐵差異較大，設計時需注意：
- 增加壁厚，計算變形量，優化結構剛性
- 調整自重，計算模態及頻率，優化動態性能
- 抗拉與抗壓強度差異較大，需合理設計受力方向
熱膨脹係數
礦物鑄件的熱膨脹係數（11.5 - 14×10⁻⁶ K⁻¹）與鋼材（約 12×10⁻⁶ K⁻¹）相近，這意味著：
- 與鋼製預埋件的接觸咬合不受熱力影響
- 鋼製導軌安裝面可保持良好的配合精度
熱傳導係數
礦物鑄件的熱傳導係數較低（1 - 3 W/m·K），此特性帶來以下優勢：
- 短期溫度變化對機身結構幾乎沒有影響
- 提供良好的熱穩定性，減少熱變形
- 時效時間長，長期精度穩定
線性收縮
礦物鑄件採用冷澆鑄工藝，收縮特性優異：
- 冷澆鑄工藝，幾乎不受熱力影響
- 固化後收縮量很小（約 0.3‰），保證基本精度
- 只有在特大型鑄件澆鑄時，需要做一定的熱補償
可銑層材料：FS80
FS80 是一種特殊配方的礦物鑄造材料，可進行常規銑削加工。在模具內預先澆鑄後，表面可進行類似尼龍的銑削加工，成本較低且無需特殊澆鑄工裝。
FS80 特點
- 常規銑削加工工藝
- 成本較低
- 無需特殊澆鑄工裝
- 類似尼龍銑削特性
SCHQ 系列材料比較
SCHNEEBERGER 提供多種石英基礦物鑄造混合物，適用於不同的應用需求。所有數據均在 20°C 下量測。
| 特性 | SCHQ10 | SCHQ30 | SCHQ40 | SCHQ50 | SCHQ100 |
|---|---|---|---|---|---|
| 密度 (kg/dm³) | 2.3 | 2.30 | 2.20 | 2.20 | 1.7 |
| 彈性模量 (kN/mm²) | 42 (38-45) | 40 (35-40) | 33 | 30 (27-32) | 11 (8-13) |
| 抗壓強度 (N/mm²) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>100) |
| 抗拉強度 (N/mm²) | 13 (>10) | 15 (>12) | 16 (>12) | 17 (>13) | — |
| 泊松比 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
| 阻尼比 | 0.3% | 0.4% | 0.5% | 0.6% | 0.8% |
| 熱膨脹係數 (10⁻⁶/K) | 16 | 19 | 19 | 19 | 35 |
| 熱傳導係數 (W/m·K) | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| 比熱容 (kJ/kg·K) | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 1.0 |
| 線性收縮 (mm/m) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | — |
| 最小壁厚 (mm) | 80 | 60 | 40 | 20 | 5-10 |
| 最大骨材粒徑 (mm) | 16 | 12 | 8 | 4 | — |
資料來源：SCHNEEBERGER 技術數據表 542 400 056-060
techcon® 超高性能混凝土
techcon® 是一種具有高石英含量的超高性能混凝土，採用冷鑄工藝生產。為標準礦物鑄件的經濟型替代方案，適用於對成本敏感但仍需要礦物鑄件優勢的應用。
| 特性 | 數值 | 單位 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.3 - 2.4 | kg/dm³ |
| 彈性模量 | 48 | kN/mm² |
| 抗壓強度 | 130 - 140 | N/mm² |
| 抗拉強度 | 4 - 6 | N/mm² |
| 熱膨脹係數 | 12×10⁻⁶ | K⁻¹ |
| 熱傳導係數 | 2 - 4 | W/(m·K) |
| 線性收縮 | 0.7 | mm/m |
| 最小壁厚 | 40 | mm |
| 最大骨材粒徑 | 4 | mm |
資料來源：SCHNEEBERGER 技術數據表 542 400 970
材料選擇指南
SCHQ10
通用高剛性
適用於對剛性要求高、易於重新填充的工具機零件。也適合填充焊接鋼結構、灰鑄鐵及其他零件。
SCHQ30
中等壁厚
與 SCHQ10 相同應用，但可實現較薄的壁厚設計。
SCHQ40
薄壁設計
適用於薄壁工具機零件，如支架和機架。優異的阻尼特性。
SCHQ50
極薄壁設計
適用於小型鑄造方法的極薄壁工具機零件。
SCHQ100
精密表面塗層
作為密封鑄造表面的精密鑄造混合物，適用於外層塗層應用。
FS80
可銑層材料
特殊配方，可進行常規銑削加工，成本較低且無需特殊澆鑄工裝。
techcon®
經濟型替代
超高性能混凝土，適用於成本敏感的應用。最高抗壓強度和剛性。
振動阻尼特性
振動阻尼是礦物鑄件最顯著的優勢之一，直接影響加工精度和速度。
實際效益：高達 10 倍的振動阻尼意味著更高的加工速度、更好的表面品質和更長的刀具壽命。
材料認證
材料特性由 SCHNEEBERGER 與 inspire AG 及蘇黎世聯邦理工學院 (ETH Zurich) 的研究機構合作編製，並由授權實驗室進行測試。
免責聲明：材料建議基於多年經驗，符合當前知識水平。適用性測試由客戶負責，供應商不承擔相關責任。