在精密靜壓氣浮平台的建造中，底座的選擇對平台的整體性能起著決定性作用。花崗岩精密底座和鑄鐵底座各有特點，在穩定性、精度保持性、耐久性和成本等關鍵方面有明顯差異。
首先，穩定性：天然緻密與金屬結構
經過數百萬年的地質變遷，花崗岩與石英、長石等礦物緊密結合，形成非常緻密均勻的結構。面對外部幹擾，例如工廠車間大型設備運作產生的強烈振動，花崗岩基座憑藉其複雜的晶體結構，能夠有效阻擋和衰減振動，使精密靜壓氣浮平台的振幅降低80%以上，為平台穩定運行提供堅實的基礎，確保其在高精度加工或檢測過程中平穩運行。例如，在電子晶片製造的光刻製程中，能夠確保晶片圖案的精確表徵。
鑄鐵底座由鐵碳合金鑄造而成，內部石墨以片狀或球狀分佈。雖然它具有一定的減振能力，但與花崗岩相比，其結構均勻性較差。在高強度、連續振動環境下，鑄鐵底座難以將振動幹擾降低到與花崗岩底座相同的低水平，這可能導致精密靜壓氣浮平台的運動出現微小偏差，從而影響平台在超精密作業中的精度性能。
其次，精度保持性：低膨脹係數的天然優勢和金屬熱變化所帶來的挑戰
花崗岩以其極低的膨脹係數而聞名，通常為5-7 ×10⁻⁶/℃。在溫度波動較大的環境下，花崗岩精密底座的尺寸變化極小。在天文領域，用於望遠鏡鏡頭微調的精密靜壓氣浮平台與花崗岩底座配合使用，即使晝夜溫差顯著，也能確保鏡頭定位精度維持在亞微米級，從而幫助天文學家捕捉遙遠天體的細微動態變化。
鑄鐵的熱膨脹係數較高，一般為10-20×10⁻⁶/℃。溫度變化時，鑄鐵底座尺寸會明顯變化，容易導致精密靜壓氣浮平台熱變形，進而降低平台的運動精度。在對溫度敏感的光學透鏡的磨削過程中，鑄鐵底座在溫度作用下的變形可能導致透鏡磨削精度偏差超出允許範圍，從而影響透鏡的品質。
第三，耐久性：天然石材硬度高，金屬疲勞性差。
花崗岩硬度高，莫氏硬度可達6-7，耐磨性佳。在材料科學實驗室中，常用的精密靜壓氣浮平台，其花崗岩底座能有效抵抗長期摩擦損失，與一般底座相比，可將平台維護週期延長50%以上，降低設備維護成本，並保障科研工作的連續性。然而，花崗岩材料相對較脆，受到意外衝擊時有破裂的風險。
鑄鐵底座具有一定的韌性，在承受一定衝擊力時不易斷裂。然而，精密靜壓氣浮平台長時間高頻往復運動過程中，鑄鐵容易發生疲勞損傷，導致內部結構變化，影響平台的運動精度和穩定性。同時，鑄鐵在潮濕環境下容易生鏽腐蝕，降低其耐久性，相較之下，花崗岩底座的耐腐蝕性更佳。
第四，製造成本和加工難度：天然石材開採和加工的挑戰以及金屬鑄造過程的門檻
花崗岩原料的開採和運輸十分複雜，加工也需要非常先進的設備和技術。由於其硬度高、脆性大，切割、研磨、拋光等工序容易崩裂、開裂等問題，廢品率高，導致製造成本高昂。
鑄鐵底座採用成熟的鑄造製程製造，原料來源廣泛，成本相對較低。透過模具可以實現大量生產，生產效率高。然而，為了達到與花崗岩底座相同的高精度和穩定性，鑄鐵底座的鑄造過程和後處理要求極為嚴格，需要精密加工和時效處理等，成本也會顯著增加。
綜上所述，花崗岩精密底座在高精度、高穩定性、高耐磨性的精密靜壓氣浮平台應用場景中具有顯著優勢；鑄鐵底座在成本和韌性方面具有一定優勢，適用於精度要求相對較低、追求性價比、振動和溫度環境相對穩定的場合。
發佈時間：2025年4月9日