合成石英鋳物は機械の性能を向上させることができるでしょうか?

テリー・カプアーノ、PE | 2023 年 5 月 12 日

工作機械、測定機、ピックアンドプレース装置の主要な基礎構造には、鋳鉄、鋼溶接物、ステンレス鋼やアルミニウムの鋳物などの伝統的な材料が使用されています。 チップボンダーは安定性が低く、振動伝達特性が高いため、この装置の精度には限界があります。 これらの材料の代替として推奨されるのは、合成石英 (SQ) 複合鋳造です。 あらゆるタイプの機械が再設計され、金属構造を SQ 鋳物に置き換えてコストを削減し、リードタイムを短縮し、機械の性能を向上させ、塗装を省略し、強力な冷却剤に対する耐性を向上させ、構造を製造するためのエネルギー消費を削減しています。 これらの鋳物はステンレス鋼の代わりに食品加工や化学ポンプのベースにも使用されています。

MOHS 硬度 8 の高純度クォーツが生成されるまでには 2,000 万年かかりました。そのクォーツは、一般的な SQ 混合物の 92% になります。 複合材料の残りの部分は通常、エポキシ、ポリウレタン、またはメタクリル酸メチルなどの高強度液体樹脂に、骨材の接着と空気放出のための添加剤を加えたものです。

SQ 鋳物は、鋳鉄に比べて製造に必要な総エネルギーが 85% 少なく、コストも安く、多くの場合、完成公差に合わせて数日で製造できます。 色を付けることができ、優れた耐薬品性を備えています。 SQ 鋳造の優れた振動減衰特性により、機械はより高い精度で高速で動作し、騒音レベルが低減されます。

切削工具/砥石車の寿命が 30% ～ 50% 伸びるという経験的主張が報告されています。 切削工具の寿命が長くなるということは、エンドユーザーにとってダウンタイムが減り、工具コストが削減されることを意味します。 工具の急激な摩耗により、生産中に部品が公差を超えて機械加工される可能性があります。 機械加工部品の表面仕上げ、公差、生産速度、工具寿命は、システム内に伝わる振動の量に直接関係します。

SQ 鋳造品は、多くの場合完成公差に合わせて鋳造したり、その後非常に正確な公差に合わせて複製したりできるため、通常の製造時間は数日で製造コストが低くなります。 色を付けて鋳造できるため、塗装やそれに関連する多くの EPA 塗料規制が不要になります。

SQ 鋳造は 36 インチ x 72 インチ x 6 インチのアルミニウム鋳物を 1/2 のコストで置き換え、平面度 0.001 インチまで鋳造し、リードタイムは 3 か月から 1 週間に短縮されました。

正しく生成された SQ の特徴は次のとおりです。

SQ 鋳造品はメタクリル酸メチル (アクリル) ウレタンまたは樹脂を使用して作成できますが、エポキシが最も一般的に使用される樹脂系です。 エポキシは強度が高く長期安定性に優れ、取り扱いが容易です。 また、ステンレス鋼の代わりに食品と接触する用途にも使用できます。

エポキシは化学量論的配合物であり、硬化剤に対する樹脂の正確な投与量が必要です。 硬化剤の配合が多すぎたり少なすぎたりして不適切な混合を行うと、何年も未硬化の状態になる可能性があります。 正しい粘度、硬化速度、安定性、強度、コストを考慮して正しいエポキシ樹脂システムを選択することも重要です。 配合を変更して非常に迅速な硬化を実現したり、発熱を抑えるために大きな塊を鋳造するときに数時間かかるように硬化を遅くしたりすることができます。

チップボンダーベースは、上部が 0.001 インチの平坦度でキャストされ、片側に対して 0.001 インチ以内で垂直になります。

適切な SQ ミックスを生成するには、システムは以下を考慮する必要があります。

設計者が最初に行う必要があるのは、機械構造の設計に関して知っているすべての経験則を忘れることです。 どの機能がアプリケーションに最適な構造を生み出すかについて自由に考える必要があります。 そして、一貫した壁の厚さに制約される必要はもうありません。 同じ領域で壁の厚さが 1 ～ 12 インチになっても、悪影響はありません。 プラスチック製のチューブや油圧ラインをベースに流し込むことができるため、組み立てラインでベースの外側にラインを設ける必要がなくなります。

部品に鋳造された 161 の真空ラインを示す金型。