Za prvé, výhody žulové základny
Vysoká tuhost a nízká tepelná deformace
Hustota žuly je vysoká (přibližně 2,6–2,8 g/cm³) a Youngův modul pružnosti může dosáhnout 50–100 GPa, což výrazně převyšuje hustotu běžných kovových materiálů. Tato vysoká tuhost dokáže účinně potlačit vnější vibrace a deformace způsobené zatížením a zajistit rovinnost vzduchového plováku. Zároveň je koeficient lineární roztažnosti žuly velmi nízký (přibližně 5×10⁻⁶/℃), pouze 1/3 tvoří hliníková slitina, takže se v prostředí s kolísáním teplot téměř nedeformuje. Je vhodná zejména pro laboratoře s konstantní teplotou nebo průmyslové prostředí s velkým teplotním rozdílem mezi dnem a nocí.
Vynikající tlumicí výkon
Polykrystalická struktura žuly jí zaručuje přirozené tlumící vlastnosti a doba útlumu vibrací je 3–5krát rychlejší než u oceli. V procesu přesného obrábění dokáže účinně absorbovat vysokofrekvenční vibrace, jako je spouštění a zastavování motoru, řezání nástroje, a zabraňuje vlivu rezonance na přesnost polohování pohyblivé plošiny (typická hodnota až ±0,1 μm).
Dlouhodobá rozměrová stabilita
Po stovkách milionů let geologických procesů, které formovaly žulu, se její vnitřní napětí zcela uvolnilo, na rozdíl od kovových materiálů v důsledku zbytkového napětí způsobeného pomalou deformací. Experimentální data ukazují, že změna velikosti žulové základny je během 10 let menší než 1 μm/m, což je výrazně lepší než u litinových nebo svařovaných ocelových konstrukcí.
Odolné proti korozi a bezúdržbové
Žula je silně odolná vůči kyselinám a zásadám, olejům, vlhkosti a dalším faktorům prostředí, takže není nutné nanášet antikorozní vrstvu tak pravidelně jako kovový podklad. Po broušení a leštění může drsnost povrchu dosáhnout Ra 0,2 μm nebo méně, což lze přímo použít jako nosnou plochu vodicí lišty vzduchového plováku, čímž se sníží chyby při montáži.
Za druhé, omezení žulové základny
Problém se zpracováním a náklady
Žula má Mohsovu tvrdost 6-7, což vyžaduje použití diamantových nástrojů pro přesné broušení, účinnost zpracování je pouze 1/5 kovových materiálů. Složitá struktura rybinové drážky, závitových otvorů a dalších vlastností má za následek vysoké náklady na zpracování a dlouhý cyklus zpracování (například zpracování plošiny o rozměrech 2 m × 1 m trvá více než 200 hodin), což má za následek celkové náklady o 30 % až 50 % vyšší náklady než u plošiny z hliníkové slitiny.
Riziko křehkých zlomenin
Přestože pevnost v tlaku může dosáhnout 200-300 MPa, pevnost v tahu žuly je pouze 1/10 této pevnosti. Při extrémním rázovém zatížení snadno dochází ke křehkému lomu a poškození je obtížné opravit. Je nutné zabránit koncentraci napětí konstrukčním řešením, například použitím zaoblených rohových přechodů, zvýšením počtu podpěrných bodů atd.
Hmotnost s sebou přináší systémová omezení
Hustota žuly je 2,5krát vyšší než hustota hliníkové slitiny, což má za následek podstatné zvýšení celkové hmotnosti plošiny. To klade vyšší požadavky na únosnost nosné konstrukce a dynamický výkon může být ovlivněn problémy se setrvačností v situacích vyžadujících vysokorychlostní pohyb (například u litografického stolu).
Materiálová anizotropie
Distribuce minerálních částic v přírodní žule je směrová a tvrdost a koeficient tepelné roztažnosti v různých polohách se mírně liší (přibližně ±5 %). To může u ultrapřesných platforem (jako je nanoskopické polohování) způsobit nezanedbatelné chyby, které je třeba zlepšit přísným výběrem materiálu a homogenizačním zpracováním (jako je vysokoteplotní kalcinace).
Přesná plovoucí plošina se statickým tlakem vzduchu, která je klíčovou součástí vysoce přesných průmyslových zařízení, se široce používá ve výrobě polovodičů, optickém zpracování, přesném měření a dalších oblastech. Volba základního materiálu přímo ovlivňuje stabilitu, přesnost a životnost plošiny. Žula (přírodní žula) se svými jedinečnými fyzikálními vlastnostmi v posledních letech stala oblíbeným materiálem pro základny takových plošin.
Čas zveřejnění: 9. dubna 2025