У сцэнарах высокадакладнай апрацоўкі пікасекундных лазерных маркіровачных станкоў, аснова, як асноўны апорны кампанент абсталявання, і выбар яе матэрыялу непасрэдна вызначае стабільнасць дакладнасці апрацоўкі. Граніт і чыгун - два распаўсюджаныя матэрыялы для вырабу асновы. У гэтым артыкуле будзе праведзена параўнанне з такіх аспектаў, як фізічныя ўласцівасці, прынцып дакладнага згасання і дадзеныя практычнага прымянення, што забяспечвае навуковую аснову для мадэрнізацыі абсталявання.
I. Розніца ў уласцівасцях матэрыялаў: асноўная логіка дакладнасці прадукцыйнасці
Граніт — гэта натуральная магматычная парода, якая ўтвараецца ў выніку цеснай крышталізацыі такіх мінералаў, як кварц і палявы шпат, унутры. Ён характарызуецца шчыльнай структурай і высокай цвёрдасцю. Яго шчыльнасць звычайна складае ад 2,7 да 3,1 г/см³, а каэфіцыент цеплавога пашырэння надзвычай нізкі, прыкладна (4-8) ×10⁻⁶/℃, што дазваляе эфектыўна супрацьстаяць уплыву змен тэмпературы на дакладнасць абсталявання. Акрамя таго, унікальная мікраструктура граніту надае яму выдатныя дэмпфіруючыя ўласцівасці, дазваляючы яму хутка паглынаць энергію знешніх вібрацый і памяншаць уплыў вібрацый на дакладнасць апрацоўкі.
Чыгун, як традыцыйны прамысловы матэрыял, мае шчыльнасць прыблізна 7,86 г/см³, адносна высокую трываласць на сціск, але гарачы
Лік пашырэння (прыблізна 12×10⁻⁶/℃) у 1,5-3 разы вышэйшы, чым у граніту. Акрамя таго, унутры чыгуну ёсць лускаватыя графітавыя структуры. Пры працяглым выкарыстанні гэтыя структуры могуць прывесці да канцэнтрацыі напружанняў, што ўплывае на стабільнасць матэрыялу і, як следства, выклікае зніжэнне дакладнасці.
II. Механізм дакладнага згасання пры апрацоўцы пікасекундных імпульсаў
Лазерная апрацоўка на пікасекундным узроўні мае надзвычай высокія патрабаванні да ўстойлівасці да навакольнага асяроддзя. Любая нязначная дэфармацыя асноўнага матэрыялу будзе ўплываць на вынік апрацоўкі. Ваганні тэмпературы, вібрацыі, якія ўзнікаюць пры працы абсталявання, стомленасць пры працяглай нагрузцы і г.д. — усё гэта ключавыя фактары, якія прыводзяць да зніжэння дакладнасці.
Пры змене тэмпературы памер граніту нязначна змяняецца з-за яго нізкага каэфіцыента цеплавога пашырэння. Адносна вялікі каэфіцыент цеплавога пашырэння чыгуну прывядзе да дэфармацыі асновы, якую цяжка выявіць няўзброеным вокам. Гэтая дэфармацыя непасрэдна паўплывае на стабільнасць аптычнага шляху лазера і прывядзе да зрушэння пазіцыі маркіроўкі. Што тычыцца вібрацыі, высокая характарыстыка дэмпфіравання граніту можа аслабіць вібрацыю 100 Гц на працягу 0,12 секунды, у той час як чыгуну патрабуецца 0,9 секунды. Ва ўмовах высокачастотнай вібрацыі дакладнасць апрацоўкі абсталявання з чыгуннымі асновамі больш схільная да ваганняў.
Iii. Параўнанне дадзеных аб дакладнасці аслаблення
Згодна з выпрабаваннямі прафесійных устаноў, падчас бесперапыннай 8-гадзіннай пікасекунднай лазернай маркіроўкі дакладнасць пазіцыянавання па восі XY абсталявання з гранітнай асновай складае ±0,5 мкм. Дакладнае згасанне абсталявання з чыгуннай асновай дасягае ±3 мкм, прычым розніца значная. У мадэляваным асяроддзі са зменай тэмпературы на 5℃ памылка цеплавой дэфармацыі абсталявання з гранітнай асновай складае ўсяго +0,8 мкм, у той час як абсталяванне з чыгуннай асновай дасягае +12 мкм.
Акрамя таго, з пункту гледжання працяглага выкарыстання, узровень памылак у гранітных асновах складае ўсяго 0,03%, у той час як узровень памылак у чыгунных асновах дасягае 0,5% з-за праблем са структурнай стабільнасцю. Гэтыя дадзеныя цалкам дэманструюць, што пры высокіх патрабаваннях да дакладнасці апрацоўкі на пікасекундным узроўні перавага ў стабільнасці гранітнай асновы значная.
Iv. Прапановы па мадэрнізацыі і практычнае прымяненне
Для прадпрыемстваў, якія імкнуцца да максімальнай дакладнасці апрацоўкі, мадэрнізацыя чыгуннай асновы да гранітнай з'яўляецца эфектыўным спосабам павышэння прадукцыйнасці абсталявання. Падчас працэсу мадэрнізацыі варта звярнуць увагу на дакладнасць апрацоўкі гранітнай асновы, каб гарантаваць, што роўнасць паверхні адпавядае праектным патрабаванням. У той жа час, у спалучэнні з дапаможнымі прыладамі, такімі як сістэма вібраізаляцыі паветранай флотацыяй, можна яшчэ больш аптымізаваць антывібрацыйныя характарыстыкі абсталявання.
У цяперашні час у такіх галінах прамысловасці, як вытворчасць паўправадніковых мікрасхем і апрацоўка дакладных аптычных кампанентаў, шырока выкарыстоўваюцца лазерныя маркіровачныя машыны з гранітнай асновай, што эфектыўна павышае выхад прадукцыі і эфектыўнасць вытворчасці. Напрыклад, пасля таго, як адзін вытворца аптычных кампанентаў мадэрнізаваў абсталяванне з чыгуннай асновай, узровень дакладнасці прадукцыі павялічыўся з 82% да 97%, а эфектыўнасць вытворчасці значна павысілася.
У заключэнне, пры мадэрнізацыі базавых станкоў лазернай маркіроўкі пікасекунднага ўзроўню граніт, дзякуючы сваёй выдатнай тэрмічнай стабільнасці, высокай дэмпфіруючай здольнасці і здольнасці доўга захоўваць дакладнасць, стаў ідэальным выбарам, які пераўзыходзіць чыгун. Прадпрыемствы могуць разумна выбіраць асноўныя матэрыялы ў залежнасці ад уласных патрабаванняў да апрацоўкі і бюджэту, каб дасягнуць комплекснай мадэрнізацыі абсталявання.
Час публікацыі: 19 мая 2025 г.