奈米級精度面臨的隱形威脅-精密花崗岩內部應力

關鍵問題:花崗岩精密平台是否有內部應力?

花崗岩工具機底座被公認為超精密計量和工具機領域的黃金標準,因其天然的穩定性和減震性能而備受推崇。然而,經驗豐富的工程師常常會提出一個根本性的問題:這些看似完美的天然材料是否有內在應力?如果存在,製造商如何保證其長期的尺寸穩定性?

在 ZHHIMG®,我們為全球要求最嚴苛的產業——從半導體製造到高速雷射系統——打造零件。我們堅信,所有天然材料,包括花崗岩,都存在內應力。殘餘應力的存在並非質量低劣的標誌,而是地質形成過程和後續機械加工的自然結果。

花崗岩應力的起源

花崗岩台地內部應力可分為兩大類:

  1. 地質(內在應力):在地球深處,岩漿經過數千年的冷卻和結晶過程,各種礦物成分(石英、長石、雲母)在巨大的壓力和不同的冷卻速率下相互鎖定。當原石被開採時,這種天然平衡被突然打破,在石塊內部留下殘餘的、鎖定的應力。
  2. 製造過程中產生的應力:切割、鑽孔,尤其是粗磨等加工過程,都會對數噸重的坯料造成新的局部機械應力。儘管後續的精細研磨和拋光可以降低表面應力,但由於最初大量的材料去除,可能仍會殘留一些深層應力。

如果不加以控制,這些殘餘力會隨著時間的推移逐漸釋放,導致花崗岩平台發生輕微的翹曲或蠕變。這種被稱為尺寸蠕變的現象,是奈米級平整度和亞微米級精度的隱形殺手。

高精準度碳化矽(Si-SiC)平行尺

ZHHIMG® 如何消除內部壓力:穩定方案

消除內部應力是實現ZHHIMG®所保證的長期穩定性的關鍵。這是區分專業精密製造商和普通採石場供應商的關鍵步驟。我們採用類似精密鑄鐵應力消除方法的嚴格且耗時的製程:自然時效和可控鬆弛。

  1. 延長自然老化:花崗岩塊經過初步粗加工後,會被運送到我們寬敞且受保護的材料儲存區。在這裡,花崗岩將經歷至少 6 至 12 個月的自然、無人幹預的應力鬆弛過程。在此期間,在氣候可控的環境下,其內部地質力會逐漸達到新的平衡狀態,從而最大限度地減少未來的蠕動。
  2. 分階段加工與中間消解:零件並非一次加工完成。我們利用台灣南特高產能磨床進行中間加工,之後再進行一段時間的靜置。這種分階段加工的方法確保在最終最精細的研磨階段之前,消除初始重加工產生的深層應力。
  3. 最終計量研磨:只有當平台在反覆的計量檢測中展現出絕對穩定性後,才會進入我們溫濕度控制的無塵室進行最終研磨。我們經驗豐富的研磨大師擁有超過30年的手工研磨經驗,他們會精細地調整表面,使其達到最終的、經認證的奈米級平整度,因為他們深知其所依託的基底在化學和結構上都極其穩定。

ZHHIMG® 優先採用緩慢、可控的應力消除流程,而非倉促的生產週期,從而確保我們平台的穩定性和精度得到保障——不僅在交付當天,更能持續數十年的關鍵運行。這項承諾是我們品質方針的一部分:“精密製造,要求再高也不為過。”


發佈時間:2025年10月13日