Во областа на машините за ласерско обележување на пикосекундно ниво, прецизноста е основен индикатор за оценување на перформансите на опремата. Основата, како клучен носач за ласерскиот систем и прецизните компоненти, нејзиниот материјал директно влијае на стабилноста на точноста на обработката. Гранитот и ливнатото железо, како два главни основни материјали, имаат значителни разлики во карактеристиките на прецизно слабеење за време на ултрафината обработка на пикосекундно ниво. Оваа статија длабински ќе ги анализира предностите и недостатоците во перформансите на двата за да обезбеди научна основа за надградба на опремата.
Карактеристиките на материјалот ја одредуваат основата на прецизноста
Гранитот е во суштина магматска карпа формирана преку геолошки процеси во текот на стотици милиони години. Неговата внатрешна кристална структура е густа и униформна, со коефициент на линеарна експанзија од само 0,5-8 ×10⁻⁶/℃, споредлив со оној на прецизните легури како што е индиумскиот челик. Оваа карактеристика ја прави неговата димензионална промена речиси занемарлива кога температурата на околината флуктуира, ефикасно избегнувајќи го поместувањето на оптичкиот пат и механичките грешки предизвикани од термичка експанзија и контракција. Покрај тоа, густината на гранитот е дури 2,6-2,8 g/cm³, што природно поседува одличен капацитет за апсорпција на вибрации. Може брзо да ги намали високофреквентните вибрации генерирани за време на ласерската обработка, обезбедувајќи ја стабилноста на оптичкиот систем и подвижните делови.
Основите од леано железо се широко користени поради нивните одлични перформанси на леење и предности при цена. Типичната структура на графит во форма на снегулки на сивото леано железо му дава одредени перформанси на амортизација, кои можат да апсорбираат околу 30% до 50% од енергијата на вибрации. Сепак, коефициентот на термичка експанзија на леаното железо е приближно 10-12 × 10⁻⁶/℃, што е 2-3 пати поголем од оној на гранитот. Под акумулација на топлина генерирана од долготрајна континуирана обработка, склона е кон димензионална деформација. Во меѓувреме, во внатрешноста на леаното железо постои стрес при леење. Бидејќи стресот се ослободува за време на процесот на употреба, може да предизвика неповратни промени во рамноста и нормалноста на основата.
Механизмот за прецизно слабеење во обработката на пикосекундно ниво
Пикосекундната ласерска обработка, со своите ултракратки импулсни карактеристики, може да постигне фина обработка на субмикронско или дури и нанометарско ниво, но исто така поставува строги барања за стабилноста на опремата. Гранитната основа, со својата стабилна внатрешна структура, може да го контролира одговорот на вибрациите на субмикронско ниво под влијание на високофреквентен ласер, ефикасно одржувајќи ја точноста на позиционирањето на фокусот на ласерот. Измерените податоци покажуваат дека машината за ласерско обележување со гранитна основа сè уште одржува отстапување на ширината на линијата во рамките на ±0,5 μm по континуирана пикосекундна обработка од 8 часа.
Кога основата од леано железо е изложена на високофреквентни вибрации на пикосекунден ласер, внатрешната структура на зрната ќе претрпи микроскопски замор поради континуирано влијание, што резултира со намалување на цврстината на основата. Податоците од мониторингот од одредено претпријатие за производство на полупроводници покажуваат дека по шест месеци работа, стапката на слабеење на точноста на обработката на опремата со основи од леано железо достигнува 12%, што главно се манифестира како зголемување на грубоста на рабовите на линиите и проширување на грешките при позиционирање. Во меѓувреме, леаното железо е релативно чувствително на влажноста на околината. Долготрајната употреба е склона кон 'рѓа, што дополнително го забрзува влошувањето на прецизноста.
Верификација на разликите во перформансите во практичните апликации
Во областа на 3C прецизна обработка на електронски компоненти, едно добро познато претпријатие спроведе компаративен тест за перформансите на опремата на два вида материјални бази. Во експериментот, две машини за обележување со пикосекунди со ласер со иста конфигурација беа опремени соодветно со гранитни и леано железони бази за сечење и обележување на стаклото на екраните на мобилните телефони со ширина од 0,1 mm. По 200 часа континуирана обработка, стапката на задржување на точноста на обработката на опремата на гранитна основа беше 98,7%, додека онаа на опремата на леано железо беше само 86,3%. Рабовите на стаклото обработено со вторите покажаа очигледни дефекти на пилата.
Во производството на воздухопловни компоненти, податоците од долгорочното следење на одреден истражувачки институт поинтуитивно ги одразуваат разликите: Машината за ласерско обележување со гранитна основа има кумулативно прецизно слабеење помало од 3μm во рок од пет години; Сепак, по три години, грешката во обработката на опремата на база од леано железо предизвикана од деформацијата на основата го надмина стандардот за процесирање од ±10μm, и мора да се изврши целокупна калибрација на точноста на машината.
Предлози за надградба на одлуките
Доколку претпријатијата го земат високопрецизното и долгоциклусно стабилно процесирање како свои основни барања, особено во области како што се полупроводнички чипови и прецизни оптички компоненти, гранитните бази, со нивната извонредна термичка стабилност и отпорност на вибрации, се идеален избор за надградба. Иако почетните трошоци за набавка се од 30% до 50% повисоки од оние на леаното железо, од перспектива на трошоците за целосен животен циклус, намалената фреквенција на прецизна калибрација и застојот на опремата за одржување можат значително да ги зголемат вкупните придобивки. За сценарија на примена со релативно ниски барања за точност на обработката и ограничени буџети, базите од леано железо сè уште можат да се користат како преодно решение под претпоставка за разумно контролирање на околината за користење.
Со систематско споредување на прецизните карактеристики на атенуација на гранитот и леаното железо во обработка на пикосекундно ниво, може да се види дека изборот на соодветен основен материјал е клучен чекор за подобрување на точноста и сигурноста на обработката на машината за ласерско обележување. Претпријатијата, во светлината на сопствените технолошки барања и трошоците, треба да донесат научни одлуки за планот за надградба на основната опрема за да обезбедат солидна основа за производство на висококвалитетна опрема.
Време на објавување: 22 мај 2025 година