Zračni ležajevi rješavaju trenje potpunim uklanjanjem kontakta - tanak film zraka pod pritiskom odvaja pokretni element od referentne površine, i u teoriji, trošenje prestaje biti varijabla. U praksi, površina na kojoj se ležaj nalazi i dalje je iznimno važna jer poroznost, tvrdoća i-dugoročna stabilnost te referentne površine određuju hoće li se obećanje "bez trenja" zaista održati tijekom godina proizvodne upotrebe. Dva materijala koja dominiraju ovim razgovorom su granit i napredna keramika, a izbor između njih nije tako očit kao što marketing sugerira bilo koji materijal.
Zašto je referentna površina važnija od zračnog filma
Izvedba zračnog ležaja ovisi o održavanju dosljednog zračnog raspora, obično nekoliko mikrona, između podloge ležaja i referentne površine. Bilo koja varijacija na toj površini - mikroskopska pora, površinska nepravilnost, postupna promjena ravnosti uzrokovana trošenjem - izravno se prevodi u varijaciju krutosti i pogrešku pozicioniranja. Zbog toga su poroznost i tvrdoća površinskog materijala važni koliko i sam dizajn ležaja za zrak. Ležaj projektiran za sub-mikronske performanse dobar je onoliko koliko je dobra površina po kojoj se vozi.
Granit: utvrđena osnova
Granit je već desetljećima zadana površina koja nosi zrak, uglavnom zato što je njegovo ponašanje na ovoj razini dobro poznato i njegova je poroznost, iako nije nula, niska i postojana kada je materijal pravilno odabran. Vrhunski crni granit u rasponu gustoće od 3.100 kg/m³ nudi finu, čvrsto zbijenu kristalnu strukturu koja se pretvara u ravnu, stabilnu referentnu površinu sposobnu zadržati sub{3}}mikronsku ravnost na velikim površinama - istinski velikim površinama, na način koji je ekonomičniji od većine keramičkih alternativa pri ekvivalentnoj veličini.
Karakteristike trenja granita ispod zračnog ležaja zapravo su zanemarive nakon što se uspostavi zračni film, budući da u normalnom radu nema fizičkog kontakta. Otpornost granita na habanje postaje relevantna u rubnim slučajevima - slučajnog kontakta, gutanja krhotina ili slijetanja ležajne pločice tijekom-ciklusa prekida napajanja. Granit je tvrđi od većine metala, ali mekši od tehničke keramike, a ponovljeni kontakti tijekom godina rada mogu proizvesti mjerljivu degradaciju površine, posebno na mikroskopskoj razini koja utječe na krutost-ležaja zraka.
Keramika: gdje kontrola tvrdoće i poroznosti opravdava premiju
Napredna keramika - aluminijev oksid i silicijev karbid uobičajeni su izbor - nude dvije strukturne prednosti u odnosu na granit za primjene zraka: gotovo-nultu poroznost kada se pravilno obradi i znatno veću tvrdoću. Niža poroznost znači manje mikroskopskih nepravilnosti-zazora, što se može pretočiti u dosljedniju krutost ležaja preko radne površine. Veća tvrdoća znači bolju otpornost na kontaktno trošenje, koje postupno degradira površinu granita tijekom ponovljenih ciklusa.
Kompromis-su troškovi i razmjer. Postupci proizvodnje keramike koji postižu stvarno nisku-poroznost,-materijal bez grešaka ne mogu se ekonomično prilagoditi velikim površinama koje zahtijevaju neke platforme za inspekciju ili poluvodiče. Keramičke zračne nosive površine obično imaju najviše smisla na manjim,-osima visoke-vrijednosti - preciznim vretenima, malim-formatnim mjeriteljskim stupnjevima, primjenama gdje je površina skromna, ali su zahtjevi za performansama ekstremni.
Nosivost: Manje o materijalu površine nego što ljudi pretpostavljaju
Nosivost zračnog ležaja ovisi prvenstveno o dizajnu podloge ležaja, tlaku dovoda zraka i površini podloge -, a ne izravno o tome je li referentna površina granitna ili keramička. Tamo gdje referentni materijal utječe na nosivost neizravno, kroz dugo-održavanje ravnosti. Površina koja se degradira pod dugotrajnim opterećenjem ili ponovljenim kontaktnim događajima postupno gubi ravnost, a degradirana referentna površina smanjuje efektivni kapacitet opterećenja nosivog sustava tijekom vremena, čak i ako se sama podloga ležaja nije promijenila. Ovo je sporiji, suptilniji način kvara nego ležaj koji jednostavno otkazuje, što je dio razloga zašto se zanemaruje tijekom početnih rasprava o specifikacijama.
Praktičan način oblikovanja odluke
Za većinu primjena sa zračnim ležajevima - XY stolovi, linearne motorne platforme, opće precizni sustavi gibanja - granit ostaje ekonomičniji i dokazani izbor, posebno u većim radnim područjima gdje cijena keramike i proizvodni opseg postaju ograničavajući čimbenici. Keramika zaslužuje svoju premiju u primjenama sa stvarno ekstremnim zahtjevima poroznosti ili tvrdoće: ultra-visoka-precizna vretena, mali-formati u kojima cijena površine nije ograničavajući čimbenik ili okruženja s povećanim kontaktnim-rizikom trošenja koji bi skratiogranitne površinevijek trajanja.
Obrađujemo granitne zračne nosive površine kao dio naše standardne precizne linije proizvoda od granita, a stalni razgovor s kupcima nije "koji je materijal bolji" u sažetku - već usklađivanje površinskog materijala sa stvarnim radnim područjem, profilom opterećenja i kontakt-rizičnom okolinom određene dotične osi. Malo vreteno visoke-vrijednosti i XY pozornica velikog-formata rijetko zahtijevaju isti odgovor.
Pitanja koja vrijedi postaviti prije navođenja bilo kojeg materijala
Koji god materijal završio na crtežu, nekoliko pitanja vrijedi potvrditi s dobavljačem: koji podaci o poroznosti i ravnosti podupiru navedenu ocjenu materijala, a ne samo generički naziv materijala; kako se provjerava ravnost preko cijelog radnog područja umjesto uzorka kupona; i ima li dobavljač dokumentirano iskustvo strojne obrade tog specifičnog materijala za površinsku obradu-ležaja-klase, budući da uključene tolerancije ostavljaju malo prostora za prvi pokušaj.