Đặc tính vật liệu đúc khoáng chất
Đúc khoáng chất là vật liệu composite gồm cốt liệu khoáng tự nhiên và chất kết dính nhựa epoxy, được sản xuất bằng quy trình đúc nguội. So với thép, gang xám hoặc gang, nó có nhiều ưu điểm độc đáo.
Ưu điểm vật liệu
- Đặc tính giảm chấn xuất sắc
- Hệ số dẫn nhiệt thấp
- Trơ hóa học
- Quy trình đúc nguội
- Tỷ lệ co ngót thấp
- Tự do thiết kế cao
- Tích hợp nhiều linh kiện cơ học
- Không có vấn đề xử lý chất thải
Cân nhắc thiết kế
- Mô đun đàn hồi thấp hơn gang
- Yêu cầu khuôn chính xác
- Nhạy cảm hơn với va đập
Thành phần vật liệu
Chất kết dính
Chủ yếu sử dụng nhựa epoxy làm chất kết dính, cung cấp đặc tính cơ học xuất sắc và ổn định hóa học. Phản ứng hóa học giữa chất kết dính và chất độn xảy ra ở nhiệt độ phòng (quy trình đúc nguội). Các đúc chứa epoxy không phù hợp với nhiệt độ vận hành trên 80°C.
Chất độn
Sử dụng đá thạch anh tự nhiên độ tinh khiết cao làm chất độn với các cấp kích thước hạt khác nhau. Đặc tính của chất độn quyết định các tính chất chính của đúc khoáng chất, bao gồm mật độ, giới hạn bền kéo, cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi, hệ số giãn nở nhiệt và hệ số dẫn nhiệt.
Vật liệu đúc khoáng chất tiêu chuẩn
Vật liệu đúc khoáng chất chủ yếu gồm nhựa epoxy và cốt liệu thạch anh, là vật liệu đồng nhất được sản xuất bằng quy trình đúc nguội, bền lâu, không ăn mòn, trơ hóa học và có thể chống lại hầu hết các hóa chất.
Thông số đặc tính vật liệu
Nguồn: Công nghệ Đúc khoáng chất SCHNEEBERGER
Đặc tính vật liệu và Lưu ý thiết kế
Mô đun đàn hồi, Mật độ và Độ bền
Mô đun đàn hồi, mật độ, giới hạn bền kéo/cường độ chịu nén của đúc khoáng chất khác biệt đáng kể so với thép và gang. Cần lưu ý khi thiết kế:
- Tăng độ dày thành, tính toán biến dạng, tối ưu hóa độ cứng vững kết cấu
- Điều chỉnh tự trọng, tính toán mode và tần số, tối ưu hóa hiệu suất động
- Sự khác biệt lớn giữa giới hạn bền kéo và cường độ chịu nén yêu cầu thiết kế hướng chịu lực hợp lý
Hệ số giãn nở nhiệt
Hệ số giãn nở nhiệt của đúc khoáng chất (11,5 - 14×10⁻⁶ K⁻¹) tương tự như thép (~12×10⁻⁶ K⁻¹), có nghĩa là:
- Tiếp xúc với chi tiết nhúng thép không bị ảnh hưởng bởi lực nhiệt
- Bề mặt lắp đặt thanh dẫn hướng thép duy trì độ chính xác khớp tốt
Hệ số dẫn nhiệt
Đúc khoáng chất có hệ số dẫn nhiệt thấp (1 - 3 W/m·K), đặc tính này mang lại những ưu điểm sau:
- Thay đổi nhiệt độ ngắn hạn hầu như không ảnh hưởng đến kết cấu thân máy
- Cung cấp độ ổn định nhiệt tốt, giảm thiểu biến dạng nhiệt
- Thời gian lão hóa dài, độ chính xác dài hạn ổn định
Co ngót tuyến tính
Đúc khoáng chất sử dụng quy trình đúc nguội với đặc tính co ngót xuất sắc:
- Quy trình đúc nguội, hầu như không chịu ảnh hưởng nhiệt
- Lượng co ngót nhỏ sau khi đóng rắn (~0,3‰), đảm bảo độ chính xác cơ bản
- Chỉ các đúc rất lớn mới cần bù nhiệt trong quá trình đổ
Vật liệu có thể phay: FS80
FS80 là vật liệu đúc khoáng chất được pha chế đặc biệt có thể gia công bằng phay thông thường. Sau khi đúc trước trong khuôn, bề mặt có thể được phay tương tự nylon, với chi phí thấp hơn và không cần dụng cụ đúc đặc biệt.
Đặc điểm FS80
- Quy trình phay thông thường
- Chi phí thấp hơn
- Không cần dụng cụ đúc đặc biệt
- Đặc tính phay tương tự nylon
So sánh vật liệu dòng SCHQ
SCHNEEBERGER cung cấp nhiều hỗn hợp đúc khoáng chất gốc thạch anh cho các yêu cầu ứng dụng khác nhau. Tất cả dữ liệu được đo ở 20°C.
| Đặc tính | SCHQ10 | SCHQ30 | SCHQ40 | SCHQ50 | SCHQ100 |
|---|---|---|---|---|---|
| Mật độ (kg/dm³) | 2,3 | 2,30 | 2,20 | 2,20 | 1,7 |
| Mô đun đàn hồi (kN/mm²) | 42 (38-45) | 40 (35-40) | 33 | 30 (27-32) | 11 (8-13) |
| Cường độ chịu nén (N/mm²) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>80) | 110 (>100) |
| Giới hạn bền kéo (N/mm²) | 13 (>10) | 15 (>12) | 16 (>12) | 17 (>13) | — |
| Hệ số Poisson | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,3 |
| Tỷ số giảm chấn | 0,3% | 0,4% | 0,5% | 0,6% | 0,8% |
| Hệ số giãn nở nhiệt (10⁻⁶/K) | 16 | 19 | 19 | 19 | 35 |
| Hệ số dẫn nhiệt (W/m·K) | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 |
| Nhiệt dung riêng (kJ/kg·K) | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 1,0 |
| Co ngót tuyến tính (mm/m) | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | — |
| Độ dày thành tối thiểu (mm) | 80 | 60 | 40 | 20 | 5-10 |
| Kích thước hạt cốt liệu tối đa (mm) | 16 | 12 | 8 | 4 | — |
Nguồn: Bảng dữ liệu kỹ thuật SCHNEEBERGER 542 400 056-060
techcon® Bê tông hiệu suất siêu cao
techcon® là bê tông hiệu suất siêu cao có hàm lượng thạch anh cao, được sản xuất bằng quy trình đúc nguội. Là giải pháp thay thế kinh tế cho đúc khoáng chất tiêu chuẩn, phù hợp với các ứng dụng nhạy cảm về chi phí nhưng vẫn cần ưu điểm của đúc khoáng chất.
| Đặc tính | Giá trị | Đơn vị |
|---|---|---|
| Mật độ | 2,3 - 2,4 | kg/dm³ |
| Mô đun đàn hồi | 48 | kN/mm² |
| Cường độ chịu nén | 130 - 140 | N/mm² |
| Giới hạn bền kéo | 4 - 6 | N/mm² |
| Hệ số giãn nở nhiệt | 12×10⁻⁶ | K⁻¹ |
| Hệ số dẫn nhiệt | 2 - 4 | W/(m·K) |
| Co ngót tuyến tính | 0,7 | mm/m |
| Độ dày thành tối thiểu | 40 | mm |
| Kích thước hạt cốt liệu tối đa | 4 | mm |
Nguồn: Bảng dữ liệu kỹ thuật SCHNEEBERGER 542 400 970
Hướng dẫn lựa chọn vật liệu
SCHQ10
Độ cứng vững cao tổng quát
Phù hợp với các linh kiện máy công cụ có yêu cầu độ cứng vững cao, dễ tái đổ. Cũng phù hợp để lấp đầy kết cấu thép hàn, gang xám và các linh kiện khác.
SCHQ30
Độ dày thành trung bình
Cùng ứng dụng như SCHQ10 nhưng cho phép thiết kế độ dày thành mỏng hơn.
SCHQ40
Thiết kế thành mỏng
Phù hợp với các linh kiện máy công cụ thành mỏng như giá đỡ và khung. Đặc tính giảm chấn xuất sắc.
SCHQ50
Thiết kế thành cực mỏng
Phù hợp với các linh kiện máy công cụ thành cực mỏng sử dụng phương pháp đúc nhỏ.
SCHQ100
Lớp phủ bề mặt chính xác
Hỗn hợp đúc chính xác để làm kín bề mặt đúc, phù hợp với ứng dụng lớp phủ bên ngoài.
FS80
Vật liệu có thể phay
Được pha chế đặc biệt để phay thông thường, chi phí thấp hơn mà không cần dụng cụ đúc đặc biệt.
techcon®
Giải pháp thay thế kinh tế
Bê tông hiệu suất siêu cao, phù hợp với các ứng dụng nhạy cảm về chi phí. Cường độ chịu nén và độ cứng vững cao nhất.
Đặc tính giảm chấn rung động
Giảm chấn rung động là một trong những ưu điểm nổi bật nhất của đúc khoáng chất, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tốc độ gia công.
Lợi ích thực tế: Giảm chấn rung động tốt hơn tới 10 lần đồng nghĩa với tốc độ gia công cao hơn, chất lượng bề mặt tốt hơn và tuổi thọ dao cắt dài hơn.
Chứng nhận vật liệu
Các đặc tính vật liệu được SCHNEEBERGER biên soạn kết hợp với inspire AG và các cơ cấu nghiên cứu tại ETH Zurich, được kiểm tra bởi các phòng thí nghiệm được ủy quyền.
Tuyên bố miễn trách nhiệm: Các khuyến nghị vật liệu dựa trên nhiều năm kinh nghiệm và kiến thức hiện tại. Kiểm tra tính phù hợp là trách nhiệm của khách hàng; nhà cung cấp không chịu trách nhiệm liên quan.