Le fusioni di quarzo sintetico potrebbero migliorare le prestazioni della macchina?

Terry Capuano, PE | May 12, 2023

Materiali tradizionali come ghisa, saldature in acciaio e fusioni in acciaio inossidabile e alluminio vengono utilizzati per le principali strutture di base di macchine utensili, macchine di misura e attrezzature pick-and-place. I saldatori di trucioli impongono limiti alla precisione di queste apparecchiature a causa della loro mancanza di stabilità e delle elevate caratteristiche di trasmissione delle vibrazioni. Il sostituto preferito per questi materiali sono i getti compositi di quarzo sintetico (SQ). Le macchine di tutti i tipi vengono riprogettate per sostituire le strutture metalliche con fusioni SQ per ridurre i costi, ridurre i tempi di consegna, migliorare le prestazioni della macchina, eliminare la verniciatura, migliorare la resistenza ai refrigeranti aggressivi e ridurre il consumo di energia per produrre la struttura. Questi getti vengono utilizzati anche al posto dell'acciaio inossidabile per la lavorazione alimentare e le basi delle pompe chimiche.

Ci sono voluti 20 milioni di anni per produrre quarzo di elevata purezza con durezza MOHS pari a 8. Quel quarzo diventa il 92% di una tipica miscela SQ. Il resto del composito è tipicamente una resina liquida ad alta resistenza, come resina epossidica, poliuretano o metilmetacrilato con additivi per l'adesione degli aggregati e il rilascio dell'aria.

I getti SQ consumano l'85% in meno di energia totale per la produzione rispetto alla ghisa, costano meno e spesso possono essere prodotti in pochi giorni con tolleranze finite. Possono essere fusi in colore e offrono un'eccellente resistenza chimica. Le caratteristiche superiori di smorzamento delle vibrazioni dei getti SQ consentono alle macchine di funzionare a velocità più elevate con maggiore precisione e con un livello di rumore ridotto.

Sono state riportate affermazioni empiriche di una durata dell'utensile da taglio/mola più lunga dal 30% al 50%. Una maggiore durata dell'utensile da taglio significa minori tempi di inattività e minori costi dell'utensile per l'utente finale. La rapida usura dell'utensile può comportare la lavorazione di parti fuori tolleranza durante un ciclo di produzione. La finitura superficiale della parte lavorata, la tolleranza, la velocità di produzione e la durata dell'utensile sono direttamente correlate alla quantità di vibrazioni trasmesse all'interno del sistema.

I getti SQ sono meno costosi da produrre, con tempi di produzione tipici di giorni poiché spesso possono essere fusi con tolleranze finite o successivamente replicati con tolleranze molto precise. Possono essere fusi a colori, eliminando la verniciatura e le numerose normative EPA sulla verniciatura associate.

La fusione SQ ha sostituito una fusione di alluminio da 36 pollici x 72 pollici x 6 pollici a metà del costo, fusa con una planarità di 0,001 pollici e tempi di consegna ridotti da 3 mesi a 1 settimana.

Le caratteristiche di un SQ prodotto correttamente includono:

Sebbene i getti SQ possano essere realizzati utilizzando metilmetacrilato (acrilico) uretano o resine, la resina epossidica è il sistema di resina più comunemente utilizzato. La resina epossidica fornisce elevata resistenza ed eccellente stabilità a lungo termine ed è facile da maneggiare. Può essere utilizzato anche in applicazioni a contatto con alimenti in sostituzione dell'acciaio inossidabile.

La resina epossidica è una formulazione stechiometrica e richiede un dosaggio preciso della resina nell'agente indurente. Una miscela impropria, con troppo o troppo poco agente indurente, può provocare una massa non polimerizzata per anni. È anche importante selezionare il sistema di resina epossidica corretto per la giusta viscosità, velocità di polimerizzazione, stabilità, resistenza e costo. La formulazione può essere modificata per fornire una polimerizzazione molto rapida o essere rallentata per impiegare diverse ore quando si cola una massa grande per ridurre l'esotermia.

Basi per l'adesione dei trucioli con planarità superiore fusa a 0,001 pollici e perpendicolare a un lato entro 0,001 pollici.

Per produrre il corretto mix SQ, il sistema deve tenere conto di:

La prima cosa che un progettista deve fare è dimenticare quasi tutte le regole pratiche che conosce sulla progettazione della struttura della macchina. Dovrebbero pensare liberamente a quali caratteristiche produrrebbero la struttura migliore per la loro applicazione. E non dovrebbero più essere vincolati a spessori di parete costanti. Lo spessore della parete può variare da 1 a 12 pollici nella stessa area senza conseguenze negative. Tubi di plastica o linee idrauliche possono essere gettati nella base, quindi non ci sarebbero più linee che corrono attorno all'esterno della base sulla catena di montaggio.

Stampo che mostra 161 linee di vuoto che vengono colate nella parte.