In die veld van pikosekonde-vlak lasermerkmasjiene is presisie die kern-aanwyser vir die evaluering van die werkverrigting van die toerusting. Die basis, as 'n sleuteldraer vir die laserstelsel en presisiekomponente, beïnvloed die materiaal daarvan direk die stabiliteit van verwerkingsakkuraatheid. Graniet en gietyster, as twee hoofstroom basismateriale, het beduidende verskille in die presisie-dempingseienskappe tydens pikosekonde-vlak ultra-fyn verwerking. Hierdie artikel sal die werkverrigtingvoordele en nadele van die twee diepgaande ontleed om 'n wetenskaplike basis vir toerustingopgradering te bied.
Materiaaleienskappe bepaal die basis van presisie
Graniet is in wese 'n stollingsgesteente wat deur geologiese prosesse oor honderde miljoene jare gevorm is. Die interne kristalstruktuur is dig en uniform, met 'n lineêre uitbreidingskoëffisiënt so laag as 0.5-8 ×10⁻⁶/℃, vergelykbaar met dié van presisie-legerings soos indiumstaal. Hierdie eienskap maak die dimensionele verandering byna weglaatbaar wanneer die omgewingstemperatuur fluktueer, wat optiese padverskuiwing en meganiese foute wat deur termiese uitbreiding en sametrekking veroorsaak word, effektief vermy. Daarbenewens is die digtheid van graniet so hoog as 2.6-2.8 g /cm³, wat natuurlik uitstekende vibrasie-absorpsievermoë besit. Dit kan die hoëfrekwensie-vibrasies wat tydens laserverwerking gegenereer word, vinnig verswak, wat die stabiliteit van die optiese stelsel en bewegende dele verseker.
Gietysterbasisse word wyd gebruik as gevolg van hul uitstekende gietprestasie en kostevoordele. Die tipiese vlokgrafietstruktuur van grys gietyster gee dit sekere dempingsprestasie, wat ongeveer 30% tot 50% van die vibrasie-energie kan absorbeer. Die termiese uitbreidingskoëffisiënt van gietyster is egter ongeveer 10-12 × 10⁻⁶/℃, wat 2-3 keer dié van graniet is. Onder die ophoping van hitte wat deur langtermyn-deurlopende verwerking gegenereer word, is dimensionele vervorming geneig om plaas te vind. Terselfdertyd is daar gietspanning binne die gietyster. Soos die spanning tydens die gebruiksproses vrygestel word, kan dit onomkeerbare veranderinge in die platheid en loodregheid van die basis veroorsaak.
Die presisie-verswakkingsmeganisme in pikosekonde-vlakverwerking
Pikosekonde-laserverwerking, met sy ultrakort pulseienskappe, kan fyn verwerking op submikronvlak of selfs nanometervlak bereik, maar dit stel ook streng vereistes vir die stabiliteit van die toerusting. Die granietbasis, met sy stabiele interne struktuur, kan die vibrasierespons op submikronvlak onder hoëfrekwensie-laserimpak beheer, wat die posisioneringsakkuraatheid van die laserfokus effektief handhaaf. Die gemete data toon dat die lasermerkmasjien met 'n granietbasis steeds 'n lynwydte-afwyking binne ±0.5μm handhaaf na deurlopende 8-uur pikosekonde-verwerking.
Wanneer die gietysterbasis blootgestel word aan die hoëfrekwensie-vibrasie van 'n pikosekondelaser, sal die interne korrelstruktuur mikroskopiese moegheid ondergaan as gevolg van die voortdurende impak, wat lei tot 'n afname in die rigiditeit van die basis. Moniteringsdata van 'n sekere halfgeleiervervaardigingsonderneming toon dat die verwerkingsakkuraatheid-verswakkingskoers van toerusting met gietysterbasisse na ses maande se werking 12% bereik, hoofsaaklik gemanifesteer as 'n toename in die ruheid van lynrande en 'n uitbreiding van posisioneringsfoute. Intussen is gietyster relatief sensitief vir omgewingsvogtigheid. Langtermyngebruik is geneig tot roes, wat die agteruitgang van presisie verder versnel.
Verifikasie van prestasieverskille in praktiese toepassings
In die veld van 3C elektroniese presisie-komponentverwerking het 'n bekende onderneming 'n vergelykende toets uitgevoer op die toerustingprestasie van twee tipes materiaalbasisse. In die eksperiment is twee pikosekonde-lasermerkmasjiene met dieselfde konfigurasie onderskeidelik toegerus met graniet- en gietysterbasisse om die glas van selfoonskerms met 'n breedte van 0.1 mm te sny en te merk. Na 200 uur se ononderbroke verwerking was die behoud van verwerkingsakkuraatheid van die granietbasistoerusting 98.7%, terwyl dié van die gietysterbasistoerusting slegs 86.3% was. Die rande van die glas wat deur laasgenoemde verwerk is, het duidelike saagtanddefekte getoon.
In die vervaardiging van lugvaartkomponente weerspieël die langtermynmoniteringsdata van 'n sekere navorsingsinstituut die verskille meer intuïtief: Die lasermerkmasjien met 'n granietbasis het 'n kumulatiewe presisie-demping van minder as 3μm binne 'n vyfjaar-leeftyd; Na drie jaar het die verwerkingsfout van die gietysterbasistoerusting wat veroorsaak word deur die vervorming van die basis egter die prosesstandaard van ±10μm oorskry, en die algehele masjienakkuraatheidskalibrasie moet uitgevoer word.
Voorstelle vir die opgradering van besluite
Indien ondernemings hoë-presisie en langtiklus stabiele verwerking as hul kernvereistes neem, veral in velde soos halfgeleierskyfies en presisie-optiese komponente, is granietbasisse, met hul uitstekende termiese stabiliteit en vibrasiebestandheid, 'n ideale opgraderingskeuse. Alhoewel die aanvanklike verkrygingskoste 30% tot 50% hoër is as dié van gietyster, kan die verminderde frekwensie van presisiekalibrasie en toerusting se stilstandtyd vir onderhoud vanuit die perspektief van die volle lewensikluskoste die algehele voordele aansienlik verbeter. Vir toepassingscenario's met relatief lae verwerkingsakkuraatheidsvereistes en beperkte begrotings, kan gietysterbasisse steeds as 'n oorgangsoplossing gebruik word onder die uitgangspunt van redelike beheer van die gebruiksomgewing.
Deur die presisie-dempingseienskappe van graniet en gietyster in pikosekonde-vlakverwerking sistematies te vergelyk, kan gesien word dat die keuse van die toepaslike basismateriaal 'n sleutelstap is om die verwerkingsakkuraatheid en betroubaarheid van die lasermerkmasjien te verbeter. Ondernemings moet, in die lig van hul eie tegnologiese vereistes en koste-oorwegings, wetenskaplike besluite neem oor die basisopgraderingsplan om 'n stewige toerustingfondament vir hoë-end vervaardiging te bied.
Plasingstyd: 22 Mei 2025