在精密機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用的材料,按用途的不同,可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料通常是 指工程上要求強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性等力學(xué)性能的材料。而功能材料指的是 具有聲、光、電、熱、磁等功能的材料。
按材料的特點(diǎn)及性質(zhì),一般將材料分為金屬材料和非 金屬材料。而非 金屬材料又可分為無機(jī)非 金屬材料和有機(jī)材料。
金屬材料是 精密機(jī)械中應(yīng)用較廣的材料,可分為有色金屬材料和黑色金屬材料兩類。黑色金屬材料是 鐵基金屬合金,包括碳鋼、鑄鐵及各種合金鋼。大理石平臺(tái)其余的金屬材料都屬于有色金屬材料,如鋁、鈦、鎂、銅及其相應(yīng)的合金等。
有機(jī)材料包括塑料、橡膠和合成纖維等。這類材料具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性及耐腐蝕性、較好的絕緣性和密度小等特點(diǎn),是 目前發(fā)展很快的新型材料。無機(jī)非 金屬材料一般指金屬和有機(jī)材料之外的材料。陶瓷是 目前發(fā)展較快的無機(jī)非 金屬材料。陶瓷包括硅酸鹽材料(如玻璃、陶瓷、瓷器、水泥和耐火材料等)和氧化物類材料。
常用結(jié)構(gòu)材料簡介:
1)鋼材

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料是 鋼材,按化學(xué)成分不同分為碳素鋼和合金鋼,按用途分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。它成本低,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝備領(lǐng)域。
2)鑄鐵
鑄鐵是 傳統(tǒng)的制造床身和導(dǎo)軌的材料,它的優(yōu)點(diǎn)是 工藝性好。一般選用耐磨性好,熱膨脹系數(shù)低,對(duì)振動(dòng)衰減能力強(qiáng),并經(jīng)時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力的合金鑄鐵做精密機(jī)床的床身和導(dǎo)軌。
3)鋁合金
為了減輕工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量,提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能也有采用鋁合金。鋁合金分鑄鋁合金和硬鋁合金。鑄鋁合金較常用的是 硅鋁合金,如ZL-7等。它鑄造性能良好,切削性能較差且有足夠的強(qiáng)度、良好的塑性和耐蝕性。常用于制造光學(xué)儀器和精密機(jī)械的殼 體和支座。硬鋁合金經(jīng)軋制成材,如鋁棒、鋁板等,花崗石構(gòu)件廣泛用于制造光學(xué)儀器和精密機(jī)械中的結(jié)構(gòu)零件。
4)殷鋼
殷鋼(又稱低膨脹合金、因瓦合金)的特點(diǎn)是 具有幾乎為零的膨脹系數(shù),主要應(yīng)用于環(huán)境溫度波動(dòng)時(shí)要求尺寸恒定不變的元件,以保證儀器儀表、整機(jī)的性能精確度,其在超精密機(jī)床中也得到了應(yīng)用,如美國LLNL開發(fā)的LODTM機(jī)床就應(yīng)用了殷鋼作為結(jié)構(gòu)材料。
5)花崗石
花崗石比鑄鐵長期尺寸穩(wěn)定性好,熱膨脹系數(shù)低,對(duì)振動(dòng)的衰減能力比鋼鐵要高很多倍(約巧倍),硬度高耐磨并不會(huì)生銹。用花崗巖作超精密機(jī)床的床身和導(dǎo)軌是 比較好的?;◢徥闹饕秉c(diǎn)是 它的吸濕性,吸濕后產(chǎn)生微量變形,影響精度。
6)樹脂混凝土
樹脂混凝土(人造花崗石),針對(duì)花崗石不能鑄造成形且有吸濕性的問題,國外提出了人造花崗石。人造花崗石由花崗石碎粒用樹脂粘結(jié)而成。用不同粒度的花崗石組合可提高人造花崗石的體積比(可達(dá)90%~95%),使人造花崗石有優(yōu)良的性能,不僅可鑄造成形,吸濕性低,并對(duì)振動(dòng)的衰減能力加強(qiáng)。
7)氧化鋁陶瓷
工程結(jié)構(gòu)陶瓷由于其高強(qiáng)度、高硬度和耐高溫、耐輻射、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)已逐漸成為工程技術(shù)特別是 技術(shù)的關(guān)鍵材料,大理石量具 將工程結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用在精密平臺(tái)上是 一種發(fā)展趨勢(shì)。氧化鋁陶瓷具有很高的硬度、高的彈性模量,具有優(yōu)良的力學(xué)性能。日本東京工業(yè)大學(xué)制造的分辨率可以達(dá)到2nm直線電機(jī)精密平臺(tái),就是 利用氧化鋁陶瓷作為平臺(tái)的結(jié)構(gòu)材料。
8)石英陶瓷
石英陶瓷作為結(jié)構(gòu)陶瓷多應(yīng)用在玻璃、冶金、電工、航空航天等行業(yè)。主要利用其熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)小、電性能好等優(yōu)點(diǎn)。但其應(yīng)用于精密平臺(tái)還未見報(bào)道。
9)零膨脹玻璃
微晶玻璃是 20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的多晶陶瓷新型材料。它兼有玻璃和陶瓷的優(yōu)點(diǎn),具有常規(guī)材料難以達(dá)到的物理性能。微晶玻璃采用一種不同于陶瓷的制造工藝,與普通玻璃相近,但特性與陶瓷卻迥然不同。由于鏗鋁硅微晶玻璃的晶化程度高,又具有超細(xì)的微晶結(jié)構(gòu),并且質(zhì)地均勻致密,因而機(jī)械力學(xué)性能優(yōu)良。鏗鋁硅微晶玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比一般玻璃高很多,抗彎強(qiáng)度一般為90~200MPa,彈性模量為80000~100000MPa,約為普通玻璃的1.5倍,硬度比高碳鋼、花崗巖還高,接近淬火鋼的硬度,具有良好的耐磨性能。
泊頭市億創(chuàng)量具制造有限公司(http://www.btyclj.com)從事花崗石平尺 具有精度高、壽命長、耐酸堿、不易變形、不生銹、耐酸堿、不磁化、不變型、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。系圓形平板適用于各種檢驗(yàn)工作,精密測(cè)量用的基準(zhǔn)平面;用于機(jī)床機(jī)械檢驗(yàn)測(cè)量基準(zhǔn);檢查零件的尺寸精度或形為偏差,并作緊密劃線,在機(jī)械制造中也是 不可缺少的基本工具。三維柔性焊接平臺(tái)是 一種可以自由組合的夾具,可適應(yīng)不同的工件形狀,幾套夾具系統(tǒng)就可以替代大量高成本的專用工裝,使用該工裝后,可以省去因產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費(fèi)用和時(shí)間。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)機(jī)、電器、儀表、五金等生產(chǎn)領(lǐng)域。