Увод: Потреба за великом{0}}динамиком и екстремном ригидношћу
У свету-високе пропусности инспекције полупроводничких плочица, литографије са равним екраном (ФПД) и напредног паковања, системи за позиционирање морају да уравнотеже два сукобљена инжењерска циља: екстремно динамичко убрзање и суб-поновљивост позиционирања испод{1}}. Док масивне гранитне подлоге обезбеђују идеалну стационарну основу, покретни делови система-као што су порталне греде, попречни-клизачи и степени транслације плочице-морају да буду што је могуће лакши да би се инерција свела на минимум, смањило расипање топлоте мотора и спречила временска кашњења при постављању.
Традиционални лаки метали попут алуминијума и титанијума пате од високог термичког ширења и релативно ниске крутости, што доводи до динамичког савијања током великих{0}}убрзања. Да би превазишли ова динамична уска грла, напредни дизајнери система све више користе техничку керамику. Прилагођене структурне компоненте УНПАРЛЕЛЕД-а ипрецизни ваздушни лежајеви, произведен од глинице и силицијум карбида високе -чистоће (СиЦ), представља врхунац савременог инжењерства материјала за-степене покрета велике брзине.
Силицијум карбид (СиЦ) наспрам традиционалних материјала
Да бисмо разумели зашто је силицијум карбид постао материјал избора за порталне системе-високог убрзања, морамо анализирати његову специфичну крутост. Специфична крутост се дефинише као однос Јанговог модула и масене густине:
Специфична крутост=Јангов модул подељен са густином
Већа специфична крутост значи да компонента може да издржи велике динамичке силе и да се одупре савијању без додавања непотребне масе систему.
Конструкциони челик: густина од 7,85 грама по кубном центиметру, Јангов модул од 210 Гига{2}}паскала, специфична крутост 26,7, коефицијент топлотног ширења 12,0 к 10^-6 по Келвину.
Алуминијум 6061: густина од 2,70 грама по кубном центиметру, Јангов модул од 69 Гига-паскала, специфична крутост 25,5, коефицијент топлотног ширења 23,0 к 10^-6 по Келвину.
Алуминијум (99 процената чистоће): густина од 3,90 грама по кубном центиметру, Јангов модул од 370 Гига-паскала, специфична крутост од 94,8, коефицијент топлотног ширења 8,0 к 10^-6 по Келвину.
Силицијум карбид (СиЦ): густина од 3,15 грама по кубном центиметру, Јангов модул од 410 Гига-паскала, специфична крутост од 130,1, коефицијент термичке експанзије 4,0 к 10^-6 по Келвину.
Као што је приказано у овим упоредним подацима, силицијум карбид има специфичну крутост која је скоро пет пута већа од крутости челика или алуминијума. Ова драматична физичка предност омогућава инжењерима НЕПРЕВРЕДНОГ да дизајнирају лагане конструкцијске греде са шупљим-језгром за фазе вафера које се не савијају, увијају или савијају под брзинама убрзања већим од 2г (што је приближно 19,6 метара у секунди на квадрат).
Дизајн и физика прецизних керамичких ваздушних лежајева
Прецизни ваздушни лежајеви користе танак филм чистог сувог ваздуха под притиском да подрже покретни корисни терет, постижући потпуно без трења, нулто{0}}померање. Дебљина овог ваздушног филма је обично између 5 и 10 микрометара. Пошто је ваздушни филм тако танак, свако геометријско одступање, микро-храпавост или термичко изобличење површине лежаја може довести до судара лежаја, што резултира катастрофалним кваром система.
УНПАРЛЕЛЕД решава овај изазов тако што производи компоненте ваздушних лежајева од глинице{0}}високе чистоће и силицијум карбида. Ови материјали нуде неколико критичних предности у примени ваздушних лежајева:
Димензиона стабилност под притиском: Висок модул еластичности керамике обезбеђује да се површине лежаја не деформишу под високим локализованим притисцима (често до 0,6 мега-паскала) довода компримованог ваздуха.
Отпорност на гребање и хабање: Ако дође до нестанка струје и довод ваздуха се изненада прекине, покретна фаза ће успоставити директан контакт са шином водилице. Под овим сувим-клизајућим условима, метални лежајеви ће се моментално распасти и заглавити. Керамичке водилице, са својом екстремном тврдоћом, могу да преживе велике-додирне догађаје без гребања или оштећења површине.
Одлична површинска обрада: Дијамантским брушењем и хемијским-механичким полирањем (ЦМП), УНПАРЛЕЛЕД завршава керамичке водеће површине до храпавости површине Ра мањој или једнакој 0,05 микрометара. Ова завршна обрада{3}}слична огледалу гарантује савршено уједначен ваздушни зазор и веома предвидљиву динамику флуидног филма.
Производња и осигурање квалитета сложених керамичких геометрија
Синтеровање и машинска обрада техничке керамике је невероватно захтеван процес. Синтеровање сирових керамичких прахова на температурама већим од 2000 степени Целзијуса изазива значајно скупљање, које се мора пажљиво израчунати и контролисати.
У УНПАРАЛЛЕЛЕД-у, наша производна фабрика је опремљена-најсавременијим--зеленим-машинским центрима за обликовање керамичких компоненти пре синтеровања, праћено високо{4}}системима за брушење дијаманата високе прецизности за довршавање ултра-тврдих синтерованих делова. У стању смо да произведемо сложене геометријске профиле, укључујући интегрисане вакуумске стезне главе за руковање плочицама, више-ваздушне{8}}кочије које плутају са више осовина и ултра-равна референтна огледала за ласерску интерферометрију.
Сви финални производи су подвргнути ригорозном тестирању у нашим ИСО{0}}сертификованим лабораторијама. Користећи ласерске интерферометре и тродимензионалне машине за мерење координата, проверавамо да свака керамичка компонента испуњава одређене геометријске толеранције, обезбеђујући беспрекорну интеграцију у степене линеарног мотора следеће-генерације.