Materiały trzpieni pomiarowych
Renishaw oferuje gamę trzpieni pomiarowych produkowanych z materiałów , z których każdy jest optymalizowany w celu dostosowania do różnych zadań pomiarowych. Wybór materiału, z jakiego wykonana jest końcówka i trzon trzpienia, ma decydujące znaczenie.
Materiał kulki
Rubin
Rubin, który jest standardem przemysłowym oraz optymalnym, dla wielu zastosowań, materiałem na kulki trzpieni pomiarowych jest jednym z najtwardszych znanych materiałów. Syntetyczny rubin to w 99% czysty tlenek glinu, którego kryształy (lub „monokryształy ciągnione”) wzrastają w temperaturze 2000°C procesu Verneuil-a.
Te monokryształy są następnie cięte i stopniowo obrabiane do ściśle kulistego kształtu. Kulki rubinowe mają wyjątkowo gładką powierzchnię i charakteryzują się wysoką wytrzymałością na ściskanie oraz odpornością na korozję mechaniczną.
Występuje bardzo mało zastosowań, w których rubin nie byłby preferowanym materiałem kulek, istnieją jednak dwa takie zastosowania, gdzie zaleca się stosowanie kulek wykonanych z innych materiałów.
Pierwszym z nich jest wysokowydajne skanowanie aluminiowych części. Z powodu przyciągania materiałów może wystąpić zjawisko znane jako „zużycie adhezyjne”, które polega na narastaniu na kulce warstewki aluminium pochodzącego z powierzchni skanowanego elementu. W takich zastosowaniach lepszym materiałem kulek jest azotek krzemu.
Drugim takim zadaniem jest wysokowydajne skanowanie części żeliwnych. Skutkiem wzajemnych oddziaływań tych dwóch materiałów może być „zużycie ścierne” powierzchni kulki rubinowej. W przypadku takich zastosowań zaleca się użycie kulek z tlenku cyrkonu.
Azotek krzemu
Azotek krzemu ma wiele właściwości podobnych do właściwości rubinu. Jest to bardzo twardy i odporny na ścieranie materiał ceramiczny, który daje się obrabiać do powierzchni kulistych o wysokiej precyzji. Można go również polerować uzyskując nadzwyczaj gładką powierzchnię.
Azotek krzemu nie wykazuje przyciągania do aluminium i w związku z tym nie jest narażony na zużycie adhezyjne, obserwowane w przypadku rubinu używanego w podobnych zastosowaniach. Jednakże azotek krzemu wykazuje znaczną podatność na zużycie ścierne przy skanowaniu powierzchni stalowych, zatem jego stosowanie najlepiej ograniczyć do powierzchni aluminiowych.
Tlenek cyrkonu
Tlenek cyrkonu jest szczególnie twardym materiałem ceramicznym, którego parametry zużycia są bliskie rubinu. Jednak właściwości jego powierzchni powodują, że jest on idealnym materiałem w przypadku agresywnego skanowania części żeliwnych.
Materiały trzonów
Stal
W przypadku trzpieni pomiarowych o średnicy kulki/końcówki 2 mm lub większej i o długościach do 30 mm, jako materiał trzonu powszechnie stosuje się niemagnetyczną stal nierdzewną. W tym przedziale wymiarów jednoczęściowy trzon stalowy oferuje optymalny stosunek sztywności do masy, zapewniając wystarczający prześwit pomiędzy kulką i trzonem bez obniżania sztywności przez połączenie trzonu z gwintowanym korpusem.
Węglik wolframu
Trzony z węglika wolframu są najlepsze pod względem maksymalizowania sztywności w przypadku niewielkich średnic trzonu, wymaganych dla średnic 1 mm lub mniejszych lub długości trzonu nie przekraczających 50 mm. Poza tymi ograniczeniami problem może stanowić masa i utrata sztywności wskutek ugięć na połączeniu trzonu z korpusem.
Ceramika
W przypadku średnic większych niż 3 mm oraz długości ponad 30 mm trzony ceramiczne oferują sztywność porównywalną ze stalowymi, lecz są znacznie lżejsze od trzonów z węglika wolframu. Trzpienie pomiarowe o trzonach ceramicznych mogą również oferować podwyższone zabezpieczenie przed zniszczeniem sondy, ponieważ w razie kolizji następuje skruszenie trzonu.
Włókno węglowe
Masy trzpieni pomiarowych z włókna węglowego są o 20% mniejsze niż masy trzpieni z węglika wolframu, co powoduje, że jest to materiał odpowiedni w przypadku długich trzpieni. Korzystna jest również jego stabilność termiczna, zwłaszcza w przypadku bardzo długich trzpieni pomiarowych, co powoduje, że nadają się do użytkowania w środowisku produkcyjnym.
Aluminium
Jest to bardzo lekki materiał, dzięki czemu nadaje się idealnie na przedłużacze, lecz tylko w stabilnych, klimatyzowanych środowiskach ze względu na rozszerzalność termiczną.
Tytan
Tytan jest materiałem stabilnym termicznie w porównaniu z aluminium, ma dobrą sztywność zginania, a także jest bardzo lekki. Te właściwości powodują, że nadaje się bardzo na długie przedłużacze.
