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2020/3/7

氣浮材料說明:CMT Materials METAPORE BF100AL

第一次找到 CMT Materials METAPORE BF100AL 這個材料是源自於真空吸盤的應用需求。

需求如下:
1. 可以產生均勻吸力
2. 可以加工
3. 加工精度希望可以到 100mm 內平面度 +-0.005mm

因為有平面精度上的要求,一般真空吸盤常用的膠質材料就不列入考慮。

剩下的就是陶瓷、金屬兩種。

選擇金屬(鋁)的原因是相對陶瓷材料好處在於:
1. 可以買素材進行加工,不需要開模,設計上形狀、溝槽等比較有彈性可以作測試
2. 小量制作比較容易
3. 比較不容易受到撞擊碎裂

缺點是耐溫、耐磨性都比陶瓷差。

但是因為種種因素考量,後來無疾而終,沒有真的去設計製作進行測試。

後來是因為在氣浮用途上再次考慮使用,
同時另外找到還有石墨材質也可以用在氣浮上,
但是石墨材質只找得到 Newway Bearing 直接以成品形式提供,
價格不斐!

選擇 CMT Materials 的 BF100AL 材料,
是因為台灣有兩家材料廠商很早就有引進在用*1 ,
也找得到加工廠商有加工處理經驗,
因此就以 BF100AL 為主要氣浮載台設計上的材料選擇。

氣浮材料通常多以顆粒(粉末)狀原材加壓(pressed)、燒結(sintered)或黏著而成,
利用顆粒之間的間隙讓氣體通過,達到透氣的效果。

像BF100AL,以原廠網站說明是以鋁材顆粒加環氧樹脂黏著而成,
性質上就像是鋁金屬顆粒+塑膠的複合材料,
適當使用加工刀具可以進行材料的切割與移除,
也可以避免加工過程中的力量與溫升造成切削粉末、黏著劑堵塞、黏著在顆粒之間的空隙。

素材有15、20、30、60等厚度,長寬500x500,其他尺寸要訂製。

素材使用鋸切割時,因為部分孔隙會堵塞,建議要銑削移除掉六面表面0.5mm,以恢復透氣性。

加工以銑削為主,
表面可以再加以研磨,以取得平整細緻的表面,
建議使用手工或震動進行乾式研磨,砂紙使用400/600/1200號依粗到細逐漸研磨平整。

加工後可以以中性清潔劑清潔,再以清水沖洗到無泡沫,清潔後以 80~100度 C 烘乾 3小時。

洗淨時也可使用 33KHz 超音波 15分鐘加強效果。

有關材料的性質主要考慮兩大因素:
1. 機械性質
2. 透氣性

機械性質包括密度、彈性係數、破壞強度等,如下圖表:
圖表來源:Metapor

透氣性可以參考以下圖表:
圖表來源:Metapor

空氣流量 vs 壓力與材料厚度

基本上的原則就是:
1. 厚度越厚透氣性越差
2. 壓力越大透氣量越大
要注意的是相關性質是非線性的,
在 CFD 軟體中可以輸入相關資料進行氣流量與壓力分佈的模擬。

Ref
1. 代理商新懋資料:網頁
2. 原廠CMT透氣性材質資料:網頁
1. METAPORE BF100AL 加工要求:CMT網頁
2. 基本性質參考:ABIC網頁



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