矿物铸件.docx

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矿物铸件

矿物铸造

矿物铸造的产物是矿物铸件，是一种面向未来的环保材料，作为机器的结构件，以其价格和性能的优势在某些应用方面可以替代传统的铸铁。

矿物铸造（Mineralcasting）

人造花岗石以天然花岗石碎料、下脚料为主要原料，加入环氧树脂为辅料，经过混合搅拌、振动密实而制成的新型矿物铸造产品。

它是一种替代铸铁但优于铸铁的新型节能、环保结构材料——非金属合成材料。

主要特点：

1、复杂外型的成型能力和整合性能力

由于不同与传统铸铁的工艺流程和材料性能，采用常温铸造，可以用矿物铸件浇铸出各种传统铸铁无法浇铸的复杂外型，也可以用特殊的胶粘结矿物铸件的方式实现更复杂的外型，从而得到理想的外型。

矿物铸件具有极强的整合能力，可以把诸如传送切削液的管道、型体、导轨、线缆、油管、气管、联接件等浇铸入矿物铸件中，例如在制作机床机座的过程中，机床的导轨安装板可以直接与矿物铸件浇铸在一起，浇铸完成后可以对导轨安装板进行铣、钻等机加工，使安装面达到要求（甚至在某些高精的矿物铸造过程中，铸件的特定的表面可以直接作为导轨的安装面）。

矿物铸件具有和钢铁相似的热膨胀系数，可以和铸入矿物铸件中的材料很好地整合在一起。

矿物铸件的整合性能，使用户省去很多的装配和机加工时间，极大地提高了用户的生产效率、和经济效益。

2、高精度

矿物铸件的热收缩性很小，而且不存在局部收缩，比传统的铸铁精度要高很多，很多场合矿物铸件是一次成型不需要机加工。

即使要实现更高的精度时，也可以很方便地进行铣、磨加工，就可以达到要求。

提高了被加工工件的精度。

3、吸震性

矿物铸件的吸震性要比传统的铸铁强10倍，特别是对大幅度的震动，矿物铸件具有极强的吸震能力。

马达的震动以及在搬运途插车对矿物铸件的震动影响极小，可以很好地保证机器的精度。

使用矿物铸件做机座的机床，在使用过程中的震动对机座几乎不产生影响，从而保证了机床的精度。

提高的加工工件的精度。

4、热稳定性

矿物铸件对温度的变化不敏感，导热性比金属要低很多，有效地把机床因受热引起的几何尺寸误差控制在最小，从而保证了机床的精度。

5、耐腐蚀性

矿物铸件对切削液、冷却液等液体有很强的耐腐蚀性。

因矿物铸件其极强的耐腐蚀性，可以在机床的机座中直接预留矿物铸件腔体用于贮藏液体，从而省略了腔体的装配过程，大大提高了生产和经济效益。

人造大理石机身|矿物铸造工业

山东斯莱特精密工业装备有限公司

矿物铸件多年来一直被用于代替铸铁和焊接结构，现在已经成为了各种应用的首选材料。

大量电子和医疗设备行业的创新同样也归功于我们的矿物铸件。

矿物铸件给使用者赢得了以下十大优势：

一、外形和强度　　　

矿物浇铸工艺给机构造型提供了异常丰富的自由度。

其材料和工艺的特殊性也使得铸件不仅拥有相对较高的强度，而且还大大减轻了自重。

二、精度和成本的结合　　　

矿物铸件在固化过程中几乎不会产生收缩，所以在许多情况下直接经过浇铸就能达到最终的尺寸精度。

这就意味着可以省去昂贵的后期加工费用。

三、预埋基础附件　　　

矿物铸件浇铸属于常温浇铸工艺。

可以预埋一些简单的机床附件，同时也可以预埋和直接固定如导轨、螺纹孔镶件以及接头插口等特殊定制的部件。

大大缩短了制造周期，节省了装配时间。

四、耐腐蚀性　　　

矿物铸件对油、冷却液和其他的一些腐蚀性液体具有很强的耐腐蚀能力。

五、制造复杂的机械结构　　　

传统工艺难以实现的复杂结构，使用矿物浇铸技术却可以轻松实现。

如：

复杂的结构可以通过几个部件粘结而成。

六、精度　　　

更高精度的参照面或者支撑面的加工可以通过后续的磨削、成型、铣削等工艺完成，这也使的许多机械概念设计得以实现。

七、高阻尼值　　　

更高的阻尼值让终端产品精度和效率更好。

矿物铸件的阻尼值比钢或铸铁高近十倍，从而机身结构体现出极高的动态稳定性。

因此矿物铸件产品在全世界被各类行业的高端客户所青睐。

八、强大的吸震效果延长机床的使用寿命　　　

矿物铸件的吸震性要比传统铸件和钢材高10倍。

正是由于这一特性，机械机构可以获得极高的动态稳定性。

无论对于机床制造者还是使用者这样的优势是显而易见的。

一方面可以获得很好的加工面，另一方面延长机床的使用寿命，从而降低了制造成本。

九、热稳定性 　　　

矿物铸件的热导系数明显低于金属材料，所以它受温度变化的影响也很小。

因此短期的温度变化，对使用款物铸件作为机身的高精密机床影响是非常小的。

一个热稳定性好的机床床身，意味着整体的几何结构会很稳定，结构性几何误差也会减到最低。

十、能耗降低，大量减少了CO2。

铸造技术由于采用常温冷浇铸工艺，在生产矿物铸件的过程中不会增加额外的能耗，在自身化学放热反应过程中产生会一定的热量。

结果显示：

人造大理石机身采用矿物铸造工艺与其它材料相比，如钢和铸铁，矿物铸件的生产能耗更低，碳排放量更少。

矿物铸件不只是传统铁铸件和钢结构的替代物，在许多情况下更是一种优先选择的材料。

整体铸造

矿物铸件

适用于每一项应用目的的正确矿物铸件，无论80克还是30吨重

相较于钢材、灰铸铁或铸铁，矿物铸件具有明显的技术、经济及生态优势。

其出色的减震性能、化学耐性和热稳定性不仅使机床制造领域的用户大受脾益，也还广泛应用于医疗技术、太阳能、电子及包装行业等众多领域。

Schneeberger在矿石铸造领域具备强大的优势，并且在光学制造行业里起着示范效应。

在光学元件及光学表面的加工处理上，例如工业光学镜片或者眼镜片，能够绝对保证光学元件表面质量，精度及其生产效率。

这主要取决于消费者的观念以及制造设计人员在该领域的竞争能力。

功能强劲的设备每小时能够生产超过一百个再生镜片。

在保证高精度的前提下，为了实现超高的设备动力以及产品所需的几何形状，设备制造设计人员需要一个有着完善的振动阻尼及热稳定性的车床，这是处理矿石铸造的唯一有效方法。

这使我们成为生产设备制造商不可或缺的合作伙伴--不仅在工业光学领域，同时也是眼镜光学的骄傲。

SCHNEEBERGER主要从事矿物及环氧树脂的冷铸造。

我们很感谢专门开发出来的铸造方法，它使我们无论是在导轨还是高精元件方面都能够达到高度的平整及平行，例如标尺或者动力装置。

由于Schneeberger既能够从事矿物铸造也能够制造线性导轨，所以我们能够使线性导轨的轨道表面与其完美地适合。

同样，也可以在特殊领域应用：

用最佳的技术及经济方案解决一个高度线性、平行的匀速直线运动。

SCHNEEBERGER矿物铸件

Information:

atmomentnotavailablefortheAsianmarket

矿物铸件是一种现代化的材料，它是自（30年前）引入市场以来用于制造传统铸铁和钢结构的又一重要替代选择，并且是一项当今应用广泛的卓越技术。

从浇铸过程的结构至高精度加工这一整个工艺过程，有最严格的措施以保证质量。

产地范围：

 SCHNEEBERGER矿物铸件产于欧洲（捷克海布）以及中国。

在欧洲和亚洲市场上我们对自己的产品进行现场展示，除此之外，在所有工业国家都有我们Schneeberger自己的销售代表对产品进行展示。

对于“所选择的应用”我们提供特别开发的水泥混合物，可作为一种经济的矿物铸件的替代选择。

核心竞争力

工程

∙结构设计

∙基本几何结构

∙机械组件一体化


∙加工表面

∙有限元法分析

∙
运输及安装

结构设计

壁厚

矿物铸件的主体壁厚以及加强筋厚度一般来说至少是矿石直径的5倍。

通常情况下矿石的最大直径为16mm，因此矿物铸件的主体壁厚至少应该有80mm。

由于矿物铸件浇铸后的残余应力很小，不同的壁厚以及突然从厚变薄的过渡区域都是可以实现的。

通过选择合适的截面积，可考虑差值很大的抗拉和抗压屈服强度，同样也可以得到优异的结构刚性。

非承重结构部分可以采用较薄的壁厚，这种情况下可以采用较小直径的矿石。

浇铸流程是多次完成的，第一次的浇铸也称为预浇铸，需要适用较小直径的矿石混合物。

脱模

与铸铁脱模相似，矿物铸件的脱模也需要设计脱模斜面。

铸铁中所建议的5°脱模角度同样也适用于矿物铸件。

当然实际情况显示，矿物铸件也能采用更小的脱模角度。

排气

在搅拌矿物材料的过程中，空气会进矿石树脂混合物中，然后在浇铸过程中，这些空气可能会滞留在模具和混合物内部。

为了确保铸件内部不会出现塑孔，所以在灌浇矿物材料之后，还需要震动模具一段时间，直至不再有气泡冒出。

如上所述，在模具设计中就必须考虑如何排气。

就需要设计合理的模具以及预埋件，使其既不妨碍矿物铸件材料的流动和注入，也不会影响空气的排出。

在浇铸过程中，矿物材料慢慢上升，在与模具内侧水平接触的表面上，最容易出现气泡。

这样的接触面要尽可能避免，或者采用相对的倾斜面，使得空气能够被挤出。

负载

在设计矿物铸件时必须注意材料性能的特殊性，例如矿物铸件可承受的压力远要比拉力高。

在设计锚固预埋件时，要注意预埋件与铸件外壁保持足够的距离，以免受力后铸件破损。

离外沿最小安全距离请参见其相应的施耐博格常规预埋件技术手册。

在铸件中预埋螺纹孔镶件时，要确保铸件材料能够承受实际作用在螺纹孔上的法向载荷。

如果镶件存在受力被拔出的风险，需要选择合适的金属螺纹孔镶件，并且将其设置在合适的位置。

在矿物铸件的突台凹台等外形之间的过渡区域需要采用圆角或是倒角，这样可以明显减弱切口效应，优化力线通量。

在矿物铸件装卸运输的过程中，同样也必须采用合理的措施。

针对在安全装卸必须使用吊车的大型矿物铸件，必须在铸件中设置吊装夹具。

为了防止使用叉车装卸运输对矿物铸件的损坏，可以在铸件底部加设轨道钢条。

基本几何结构

铸模是由木材、钢材、铝、PVC、硅胶、聚酰胺或这些材料的组合制成。

选择合适的形式的材料的主要标准是：

∙ 用铸模生产的铸件的估计数量；

∙矿物铸件要求的精度和表面质量

∙尺寸、重量；

∙计划铸造变量；

∙成本和时间。

铸模的设计、铸模的计算和铸模的构建都可与部件的生产平行进行。

必须考虑铸模的设计标准，以确保高尺寸精度和高静、动态刚性：

∙铸模的主要功能表面的设计对于保证准确性至关重要。

∙铸模大多由板材制成。

基本几何形状是从简单的元素设计的。

机械组件的一体式

带螺纹的铸芯、钢板、运输锚、线缆和线槽以及和中空元件可以直接铸造在矿物铸造组件之中，因为它是一个冷铸造工艺。

为了确保随后最佳工作状态，所有的机械部件必须牢固固定，因为随后它们的位置不能再予以纠正，如果紧固件尚未充分固定，才能更改它们的位置。

必须确保在设计组件时以及在构建铸模时（尤为重要），铸芯不妨碍材料的流动或铸模排出气体。

如果螺纹孔太靠近边缘，或者如果矿物铸件带有配合孔的孔方案，特殊铸件要铸造在其中。

这些特殊的铸件（铸模、板材）用六角螺丝锚定到矿物铸件上。

加工表面

一套优质模具可以使矿物铸件初坯的最高精度达到约+/-0.1mm/m。

当然在各个部件之间有许多公差配合，要求的精度须更高，如装配固定直线导轨的滑槽和装配基面。

要达到此类平面的公差要求，则必须集成一种叫功能性表面的特殊基面。

目前施耐博格公司主要采用四种工艺来生产此类平面，具体说明如下：

∙矿物铸件切削加工-在此工艺中，初坯在浇铸时留有一定的过盈量，最后通过磨削或铣削达到所需精度

∙矿物铸件切削加工-在此工艺中，金属零件，如钢条或铸铁，将会集成预埋到矿物铸件中，在固化完全后对其金属面进行切削加工

∙复印工艺-在该工艺中，矿物铸件初坯将留有2mm的余量，在脱模后，通过高精度工装固定后，进行第二次浇铸。

∙精密零件再浇铸-在初坯脱模后，使用高精度工装模具精准定位，精密零件二次浇铸植入矿物铸件.

有限元法分析

使用FEM（有限元法）可以对零件结构以及机床整体结构的各种性能进的计算。

通过计算床身或部件的形变，得到其最优力学结构设计。

当然使用有限元法同样可以精准分析热动态变化和动态性能。

例如施耐博格通过优化结构热力性能，降低纺织机械（CETEX公司）底座的变形量，Boehringer公司采用较之焊接结构或是铸铁结构的抗震性能更优越的矿物铸件车床（Boehringer），大大弱化的激励震动的不良影响。

运输与安装

运输

运输过程中，矿物铸件必须被安全固定。

运输装卸应使用吊车、叉车和卡车。

另外还需要安装合适的吊装夹具和钢条。

安装

原则上安装矿物铸件的方法与铸钢/铸铁类似。

专用基础地基对于大型机械设备尤其重要，它采用特殊的适应性土建构造，其自重大约是机床设备重量的70-90%，通过提高惯性质量，保证了整个系统的抗震刚性，使得设备可以平稳运行，从而满足对加工精度的要求。

尤其在加工特大型工件，或加工力很大，以及受冲击型载荷的情况下，必然会出现机床设备局部下陷，使得尺寸精度不能在整个加工范围内满足常规要求。

这种情况下针对性的基础地基设计变得异常的重要。

三点支撑结构的机床是个例外，它的精度于地基没有关系。

SCHNEEBERGER矿物铸件及其特点

优势 

很好吸震特性

低导热性

化学惰性 

冷铸造工艺 

低收缩率

形状可变铸造性

一体式最多样化的机械组件

易于处置

矿物铸件应用的注意事项

与FE相比较低的刚性/机械性能

可精密铸模 

矿物铸件的冲击敏感性

SCHNEEBERGER矿物铸件和产品的几何形状

矿物铸件的一个显着优点是，能够制造出几何形状很复杂的结构/基础，而无需其它进一步的加工。

这就需要一个高精度的模具，模具成本可以在短期内就分摊到单件产品上。

螺栓、装配板、主轴附件等部件预先制造出来作为预埋件，为模具设计做好准备，因此不再需要其它复杂的、高成本的精加工或处理。

此外，这还意味着生产周期的缩短，而这点现在越来越重要。

粘接剂

粘接剂也被称为基体，是由树脂和硬化剂组成，它构成总重的约6-8％。

与对甲基丙烯酸树脂相比，环氧树脂和聚酯树脂表现出较低的收缩量（体积收缩）和改善的工艺时间。

在浇注之时，粘接剂在填料元件之间也起到润滑剂作用，从而提高流动特性。

在填料和粘接剂之间不进行化学反应。

含有作为粘接剂的环氧树脂的铸件，不适用于超过80°C的工作温度。

环氧树脂的优点

∙粘度低，具有良好的流动性

∙保证填充材料有良好的润滑

∙凝胶时间长

∙硬化沉淀和升温慢

∙良好的机械特性（抗拉、抗压、弯曲、弹性模量、热膨胀）

∙良好的化学特性，耐腐蚀

∙良好的长期表现

∙环氧树脂得到了食品行业的认证

SCHNEEBERGER矿物铸件-石英石填充材料

填充材料，即混合物，占了约92-94％的重量。

天然石英石按晶体尺寸区分应用。

由于矿物铸件的特性主要由填充材料的特性所决定，因此，对填充材料的密度、抗拉和抗压强度、弹性模量、热膨胀系数和热传导率也有具体的要求。

填充材料中也添加了部分非矿物成分（如玻璃）。

采用的石英石需要具有高纯度和良好的机械特性。