Në fushën e makinave të shënjimit me lazer në nivel pikosekonde, preciziteti është treguesi kryesor për vlerësimin e performancës së pajisjeve. Baza, si një bartës kyç për sistemin lazer dhe komponentët e precizitetit, materiali i saj ndikon drejtpërdrejt në stabilitetin e saktësisë së përpunimit. Graniti dhe giza, si dy materiale bazë kryesore, kanë dallime të konsiderueshme në karakteristikat e dobësimit të precizitetit gjatë përpunimit ultra të imët në nivel pikosekonde. Ky artikull do të analizojë në thellësi avantazhet dhe disavantazhet e performancës së të dyjave për të ofruar një bazë shkencore për përmirësimin e pajisjeve.
Vetitë e materialeve përcaktojnë bazën e saktësisë
Graniti është në thelb një shkëmb magmatik i formuar përmes proceseve gjeologjike gjatë qindra miliona viteve. Struktura e tij e brendshme kristalore është e dendur dhe uniforme, me një koeficient zgjerimi linear deri në 0.5-8 ×10⁻⁶/℃, i krahasueshëm me atë të lidhjeve precize si çeliku i indiumit. Kjo karakteristikë e bën ndryshimin e tij dimensional pothuajse të papërfillshëm kur temperatura e ambientit luhatet, duke shmangur në mënyrë efektive zhvendosjen e rrugës optike dhe gabimet mekanike të shkaktuara nga zgjerimi dhe tkurrja termike. Përveç kësaj, dendësia e granitit është deri në 2.6-2.8g/cm³, i cili natyrisht posedon një kapacitet të shkëlqyer thithës të dridhjeve. Ai mund të zbusë shpejt dridhjet me frekuencë të lartë të gjeneruara gjatë përpunimit me lazer, duke siguruar stabilitetin e sistemit optik dhe pjesëve lëvizëse.
Bazat e gizës përdoren gjerësisht për shkak të performancës së tyre të shkëlqyer në derdhje dhe avantazheve të kostos. Struktura tipike e grafitit në formë luspash të gizës gri i jep asaj një performancë të caktuar amortizimi, e cila mund të thithë rreth 30% deri në 50% të energjisë së dridhjeve. Megjithatë, koeficienti i zgjerimit termik të gizës është afërsisht 10-12 ×10⁻⁶/℃, që është 2-3 herë më i lartë se ai i granitit. Nën akumulimin e nxehtësisë së gjeneruar nga përpunimi i vazhdueshëm afatgjatë, deformimi dimensional është i prirur të ndodhë. Ndërkohë, brenda gizës ekziston stres derdhjeje. Ndërsa stresi lirohet gjatë procesit të përdorimit, mund të shkaktojë ndryshime të pakthyeshme në sheshtësinë dhe pingulësinë e bazës.
Mekanizmi i dobësimit preciz në përpunimin e nivelit pikosekondë
Përpunimi me lazer pikosekondash, me karakteristikat e tij të pulsit ultra të shkurtër, mund të arrijë përpunim të imët në nivelin nën-mikron ose edhe në nivelin nanometër, por gjithashtu paraqet kërkesa të rrepta për stabilitetin e pajisjeve. Baza e granitit, me strukturën e saj të brendshme të qëndrueshme, mund të kontrollojë përgjigjen e dridhjeve në nivelin nën-mikron nën ndikimin e lazerit me frekuencë të lartë, duke ruajtur në mënyrë efektive saktësinë e pozicionimit të fokusit të lazerit. Të dhënat e matura tregojnë se makina e shënjimit me lazer me një bazë graniti ende ruan një devijim të gjerësisë së vijës brenda ±0.5μm pas përpunimit të vazhdueshëm 8-orësh pikosekondash.
Kur baza e gizës ekspozohet ndaj dridhjeve me frekuencë të lartë të lazerit pikosekondë, struktura e brendshme e kokrrizave do të pësojë lodhje mikroskopike për shkak të ndikimit të vazhdueshëm, duke rezultuar në një ulje të ngurtësisë së bazës. Të dhënat e monitorimit nga një ndërmarrje e caktuar prodhuese gjysmëpërçuesish tregojnë se pas gjashtë muajsh funksionimi, shkalla e dobësimit të saktësisë së përpunimit të pajisjeve me baza gize arrin 12%, kryesisht e manifestuar si një rritje në ashpërsinë e skajeve të vijave dhe një zgjerim i gabimeve të pozicionimit. Ndërkohë, giza është relativisht e ndjeshme ndaj lagështisë mjedisore. Përdorimi afatgjatë është i prirur ndaj ndryshkut, duke përshpejtuar më tej përkeqësimin e saktësisë.
Verifikimi i ndryshimeve në performancë në aplikimet praktike
Në fushën e përpunimit të komponentëve elektronikë me precizion 3C, një ndërmarrje e njohur kreu një provë krahasuese mbi performancën e pajisjeve të dy llojeve të bazave të materialeve. Në eksperiment, dy makina shënjuese me lazer pikosekondash me të njëjtin konfigurim u pajisën përkatësisht me baza graniti dhe gize për të prerë dhe shënuar xhamin e ekraneve të telefonave celularë me një gjerësi prej 0.1 mm. Pas 200 orësh përpunimi të vazhdueshëm, shkalla e ruajtjes së saktësisë së përpunimit të pajisjeve me bazë graniti ishte 98.7%, ndërsa ajo e pajisjeve me bazë gize ishte vetëm 86.3%. Skajet e xhamit të përpunuar nga kjo e fundit treguan defekte të dukshme dhëmbësh sharre.
Në prodhimin e komponentëve të hapësirës ajrore, të dhënat e monitorimit afatgjatë të një instituti të caktuar kërkimor pasqyrojnë më intuitivisht ndryshimet: Makina e shënjimit me lazer me bazë graniti ka një dobësim preciz kumulativ prej më pak se 3μm brenda një jetëgjatësie shërbimi pesëvjeçare; Megjithatë, pas tre vitesh, gabimi i përpunimit të pajisjeve të bazës së gizës së shkaktuar nga deformimi i bazës ka tejkaluar standardin e procesit prej ±10μm, dhe duhet të kryhet kalibrimi i përgjithshëm i saktësisë së makinës.
Sugjerime për përmirësimin e vendimeve
Nëse ndërmarrjet marrin përpunimin me saktësi të lartë dhe cikël të gjatë si kërkesa kryesore, veçanërisht në fusha të tilla si çipat gjysmëpërçues dhe komponentët optikë precizë, bazat e granitit, me stabilitetin e tyre të jashtëzakonshëm termik dhe rezistencën ndaj dridhjeve, janë një zgjedhje ideale për përmirësim. Megjithëse kostoja fillestare e prokurimit është 30% deri në 50% më e lartë se ajo e gizës, nga perspektiva e kostos së ciklit të plotë jetësor, frekuenca e reduktuar e kalibrimit preciz dhe koha e ndërprerjes së pajisjeve për mirëmbajtje mund të rrisin ndjeshëm përfitimet e përgjithshme. Për skenarët e aplikimit me kërkesa relativisht të ulëta për saktësi përpunimi dhe buxhete të kufizuara, bazat e gizës mund të përdoren ende si një zgjidhje kalimtare nën premisën e kontrollit të arsyeshëm të mjedisit të përdorimit.
Duke krahasuar sistematikisht karakteristikat e dobësimit me precizion të granitit dhe gizës në përpunimin e nivelit pikosekondë, mund të shihet se zgjedhja e materialit bazë të përshtatshëm është një hap kyç për të përmirësuar saktësinë dhe besueshmërinë e përpunimit të makinës së shënjimit me lazer. Ndërmarrjet, në dritën e kërkesave të tyre teknologjike dhe konsideratave të kostos, duhet të marrin vendime shkencore mbi planin e përmirësimit të bazës për të siguruar një bazë të fortë pajisjesh për prodhim të nivelit të lartë.
Koha e postimit: 22 maj 2025