Pikosekundes līmeņa lāzermarķēšanas iekārtu augstas precizitātes apstrādes scenārijos pamatne kā iekārtas galvenā atbalsta sastāvdaļa, tās materiāla izvēle tieši nosaka apstrādes precizitātes stabilitāti. Granīts un čuguns ir divi izplatīti materiāli pamatnes ražošanai. Šajā rakstā tiks veikts salīdzinājums no tādiem aspektiem kā fizikālās īpašības, precizitātes vājināšanās princips un praktiskie pielietojuma dati, nodrošinot zinātnisku pamatu iekārtu modernizācijai.
I. Materiālo īpašību atšķirības: precīzas veiktspējas pamatā esošā loģika
Granīts ir dabisks magmatiskais iezis, kas veidojas, cieši kristalizējoties tādiem minerāliem kā kvarcs un laukšpats. Tam raksturīga blīva struktūra un augsta cietība. Tā blīvums parasti ir no 2,7 līdz 3,1 g/cm³, un tā termiskās izplešanās koeficients ir ārkārtīgi zems, aptuveni (4–8) × 10⁻⁶/℃, kas var efektīvi pretoties temperatūras izmaiņu ietekmei uz iekārtu precizitāti. Turklāt granīta unikālā mikrostruktūra piešķir tam izcilu slāpēšanas veiktspēju, ļaujot tam ātri absorbēt ārējo vibrāciju enerģiju un samazināt vibrāciju ietekmi uz apstrādes precizitāti.
Čugunam kā tradicionālam rūpnieciskam materiālam ir aptuveni 7,86 g/cm³ blīvums, relatīvi augsta spiedes izturība, bet tas ir karsts
Izplešanās skaitlis (aptuveni 12 × 10⁻⁶/℃) ir 1,5–3 reizes lielāks nekā granītam. Turklāt čuguna iekšpusē ir pārslainas grafīta struktūras. Ilgstošas lietošanas laikā šīs struktūras var izraisīt sprieguma koncentrāciju, ietekmējot materiāla stabilitāti un pēc tam izraisot precizitātes samazināšanos.
II. Precīzas vājināšanas mehānisms pikosekundes līmeņa apstrādē
Pikosekundes līmeņa lāzerapstrādei ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz vides stabilitāti. Jebkura neliela pamatmateriāla deformācija tiks pastiprināta apstrādes rezultātā. Temperatūras svārstības, iekārtu darbības radītās vibrācijas, nogurums ilgstošas slodzes laikā utt. ir galvenie faktori, kas izraisa precizitātes samazināšanos.
Mainoties temperatūrai, granīta izmērs nedaudz mainās tā zemā termiskās izplešanās koeficienta dēļ. Čuguna relatīvi lielais termiskās izplešanās koeficients izraisīs pamatnes deformāciju, ko ir grūti noteikt ar neapbruņotu aci. Šī deformācija tieši ietekmēs lāzera optiskā ceļa stabilitāti un izraisīs marķēšanas pozīcijas nobīdi. Runājot par vibrācijām, granīta augstā slāpēšanas īpašība var vājināt 100 Hz vibrāciju 0,12 sekundēs, savukārt čugunam tas ir nepieciešams 0,9 sekundēs. Augstas frekvences vibrācijas apstākļos iekārtu ar čuguna pamatnēm apstrādes precizitāte ir vairāk pakļauta svārstībām.
Iii. Precīzas vājināšanās datu salīdzinājums
Saskaņā ar profesionālo iestāžu testiem, nepārtrauktas 8 stundu pikosekunžu lāzera marķēšanas darbības laikā iekārtas XY ass pozicionēšanas precizitātes vājināšanās ar granīta pamatni ir ±0,5 μm robežās. Čuguna pamatnes iekārtas precizitātes vājināšanās sasniedz ±3 μm, un atšķirība ir ievērojama. Simulētā vidē ar temperatūras izmaiņām 5 ℃ granīta pamatnes iekārtas termiskās deformācijas kļūda ir tikai +0,8 μm, savukārt čuguna pamatnes iekārtai tā ir pat +12 μm.
Turklāt no ilgstošas lietošanas viedokļa granīta pamatņu nepareizas novērtēšanas līmenis ir tikai 0,03%, savukārt čuguna pamatņu nepareizas novērtēšanas līmenis strukturālās stabilitātes problēmu dēļ ir pat 0,5%. Šie dati pilnībā pierāda, ka, ievērojot pikosekundes līmeņa apstrādes augstas precizitātes prasības, granīta pamatnes stabilitātes priekšrocība ir ievērojama.
Iv. Jaunināšanas ieteikumi un praktiski pielietojumi
Uzņēmumiem, kas tiecas pēc maksimālas apstrādes precizitātes, čuguna pamatnes jaunināšana uz granīta pamatni ir efektīvs veids, kā uzlabot iekārtu veiktspēju. Jaunināšanas procesā jāpievērš uzmanība granīta pamatnes apstrādes precizitātei, lai nodrošinātu, ka virsmas līdzenums atbilst konstrukcijas prasībām. Vienlaikus kombinācijā ar palīgierīcēm, piemēram, gaisa flotācijas vibrācijas izolācijas sistēmu, var vēl vairāk optimizēt iekārtu pretvibrācijas veiktspēju.
Pašlaik tādās nozarēs kā pusvadītāju mikroshēmu ražošana un precīzijas optisko komponentu apstrāde, lāzera marķēšanas iekārtas ar granīta pamatnēm ir plaši izmantotas, efektīvi uzlabojot produktu ražu un ražošanas efektivitāti. Piemēram, pēc tam, kad noteikts optisko komponentu ražotājs modernizēja čuguna pamatnes aprīkojumu, produkta precizitātes kvalifikācijas līmenis palielinājās no 82% līdz 97%, un ražošanas efektivitāte ievērojami uzlabojās.
Noslēgumā jāsecina, ka pikosekundes līmeņa lāzermarķēšanas iekārtu bāzes modernizācijā granīts ar izcilu termisko stabilitāti, augstu slāpēšanas veiktspēju un ilgtermiņa precizitātes saglabāšanas spēju ir kļuvis par ideālu izvēli, kas ir pārāka par čugunu. Uzņēmumi var pamatoti izvēlēties pamatmateriālus, pamatojoties uz savām apstrādes prasībām un budžetu, lai panāktu visaptverošu iekārtu veiktspējas uzlabojumu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 19. maijs