测量机常用材料.docVIP

测量机常用材料 对材料的要求有： 导热性要好，以免外界有温度变化（随时间及空间变化）时形成构件内部的温度梯度，引起机器结构的变形（主要是扭转和弯曲）； 热膨胀系数要小，以免温度变化引起过大的伸长缩短； 要具有比较大的弹性模量（刚性），以免受力后有较大的变形； 高的硬度及耐磨性，保证不易划伤、磨损； 较高的强度不易断裂； 运动部分的材料要求密度小，以减小由于测量机的高速、高加速运动而产生的测量机惯性力； 考虑材料吸水率小，以免受潮变形（质量差的花岗石，由于吸水，足以引起微米级的变形）； 工艺性好，易于加工； 成本要低。 铸铁（主要是灰铸铁） 灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，含碳量较高（为2.7%~4.0%），因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上 钢 钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.06%之间的铁碳合金的统称 花岗石 花岗石比钢轻，比铝重，是目前应用较为普遍的一种材料。花岗岩的主要优点是变形小、稳定性好、不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作高精度的平台与导轨。目前许多三坐标测量机采用这种材料。如Leitz和Zeiss三坐标测量机，大部分采用花岗石材料。花岗石可用于作工作台、角尺、立柱、横梁、导轨、支架、壳体等。由于花岗石的热膨胀系数小，很适合与气浮导轨配合。 花岗石也存在不少缺点，主要是：虽然可以用粘贴的方法制成空心结构，但较麻烦；实心结构质量大，不易加工，特别是螺钉孔和光孔难以加工，不能将磁力表架吸附到其上，造价高于铸铁；花岗石材质较脆，粗加工时容易崩边；遇水会产生微量变形。使用中应注意防水防潮，禁止用混水的清洗剂擦拭花岗石表面，也应防止静压气体中的水分对导轨的影响。 济南青花岗石弹性模量与铸铁相近，比较如下： (1)一般灰口铸铁:(1.15～1.60)Mpa。 (2)济南青花岗石: Mpa。 (3)不同产地的花岗石差异较大，一般的花岗石弹性模量为（0.5～0.6）Mpa。 铝合金 三坐标测量机主要是使用高强度铝合金。这是近几年发展最快的新型材料。铝材料的优点是质量轻、强度高、变形小、导热性能好，并且能进行焊接，适合作测量机上的许多部件。应用高强度铝合金是目前的主要趋势。 铝合金其导热系数高而适用于温度梯度和温度变化较大的环境中，通过硬质阳极化使其表面形成铝陶瓷（），具有很高的硬度，耐磨性较好。 美国推出的6000号铝合金，各项性能都较好。这种材料的最大特点是不易变形，是理想的导轨材料。德国Zeiss采用了这种材料，因此桥框质量减小，变形也减小，适用于快速测量。在德国Zeiss的产品UMC850中，轴和轴的导轨采用了合金材料CARAT(带陶瓷涂层的抗时效铝合金)，由于其导热系数大、温度梯度小，所以不易产生复杂热变形。为减小其伸缩变形，在测量机外部加隔温罩，而且在导轨的右平板上下两面装有若干个温度传感器，在检测出温度变化后即由计算机对由于线膨胀而产生的热变形进行补偿。 氧化锆陶瓷 氧化锆(ZrO2)是20 世纪70 年代发展起来的新型结构陶瓷，是一种多功能材料，具有十分优异的物理和化学性能，除硫酸和氢氟酸外，对酸、碱及碱熔体、玻璃熔体和熔融金属具有良好的稳定性，而且热导率低、热稳定性好及高温蠕变小，使其在工业生产中得到了广泛的应用。氧化锆陶瓷具有相变增韧和微裂纹增韧，所以有很高的强度和韧性，被誉为“陶瓷钢”，在所有陶瓷中它的断裂韧性是最高。具有优异的室温机械性能。在此基础上，对氧化锆配方和工艺进行优化，可以获得细晶结构的高硬度、高强度和高韧性的氧化锆陶瓷。高硬度、高强度和高韧性就保证了氧化锆陶瓷比其它传统结构陶瓷具有不可比拟的耐磨性。具有细晶结构的陶瓷通过加工可以获得很低的表面粗糙度（0.1um）。氧化锆陶瓷的弹性模量和热膨胀系数与钢材相近，因而能有机的与钢件组合成复合拉线轮，不会因受热膨胀不一致而造成损坏或炸裂。对氧化锆来说，它具有高韧性，原因是有稳定剂稳定剂的存在，但是它的这种高韧性是有时效性的，比如氧化锆器件放置空气一段时间后，失稳，那么性能就会严重下降，甚至开裂开裂而且高温时候是没有亚稳相，那就没有高韧性的特点，因此无法在高温使用和室温的时效性都严重制约氧化锆发展? 2、优良的耐磨损性能? 3、弹性模量和热膨胀系数与金属相近 4、低热导率。 氧化锆陶瓷 SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600，是陶瓷