U scenarijima visokoprecizne obrade strojeva za lasersko označavanje pikosekundne razine, odabir materijala baze, kao glavne potporne komponente opreme, izravno određuje stabilnost točnosti obrade. Granit i lijevano željezo dva su uobičajena materijala za izradu baze. Ovaj članak će provesti usporedbu s aspekata kao što su fizička svojstva, princip preciznog slabljenja i podaci o praktičnoj primjeni, pružajući znanstvenu osnovu za nadogradnju opreme.
I. Razlike u svojstvima materijala: Temeljna logika preciznih performansi
Granit je prirodna magmatska stijena, nastala bliskom kristalizacijom minerala poput kvarca i feldspata. Karakterizira ga gusta struktura i visoka tvrdoća. Njegova gustoća je obično između 2,7 i 3,1 g/cm³, a koeficijent toplinskog širenja izuzetno je nizak, približno (4-8) × 10⁻⁶/℃, što mu omogućuje učinkovito prigušivanje utjecaja temperaturnih promjena na točnost opreme. Osim toga, jedinstvena mikrostruktura granita daje mu izvrsne performanse prigušenja, omogućujući mu brzu apsorpciju vanjske energije vibracija i smanjenje utjecaja vibracija na točnost obrade.
Lijevano željezo, kao tradicionalni industrijski materijal, ima gustoću od približno 7,86 g/cm³, relativno visoku tlačnu čvrstoću, ali je vruće
Broj ekspanzije (približno 12×10⁻⁶/℃) je 1,5-3 puta veći od granita. Štoviše, unutar lijevanog željeza postoje grafitne strukture u obliku pahuljica. Tijekom dugotrajne upotrebe, te strukture mogu dovesti do koncentracije naprezanja, što utječe na stabilnost materijala i posljedično uzrokuje pad preciznosti.
Ii. Mehanizam preciznog slabljenja u obradi na razini pikosekunde
Pikosekundna laserska obrada ima izuzetno visoke zahtjeve za stabilnost u okolišu. Svaka mala deformacija osnovnog materijala bit će uvećana u rezultatu obrade. Temperaturne fluktuacije, vibracije uzrokovane radom opreme, umor pri dugotrajnom opterećenju itd. ključni su čimbenici koji dovode do smanjenja točnosti.
Kada se temperatura promijeni, veličina granita se neznatno mijenja zbog niskog koeficijenta toplinskog širenja. Relativno veliki koeficijent toplinskog širenja lijevanog željeza uzrokovat će deformaciju baze koju je teško uočiti golim okom. Ova deformacija izravno će utjecati na stabilnost laserskog optičkog puta i uzrokovati pomicanje položaja označavanja. Što se tiče vibracija, visoka karakteristika prigušenja granita može ublažiti vibracije od 100 Hz unutar 0,12 sekundi, dok lijevanom željezu treba 0,9 sekundi. U uvjetima visokofrekventnih vibracija, točnost obrade opreme s bazama od lijevanog željeza sklonija je fluktuacijama.
Iii. Usporedba podataka o preciznom slabljenju
Prema testovima stručnih institucija, tijekom kontinuiranog 8-satnog pikosekundnog laserskog označavanja, slabljenje točnosti pozicioniranja XY osi opreme s granitnom bazom je unutar ±0,5 μm. Precizno slabljenje opreme s bazom od lijevanog željeza doseže ±3 μm, sa značajnom razlikom. U simuliranom okruženju s promjenom temperature od 5 ℃, pogreška toplinske deformacije opreme s granitnom bazom iznosi samo +0,8 μm, dok je kod opreme s bazom od lijevanog željeza čak +12 μm.
Nadalje, s gledišta dugoročne upotrebe, stopa pogrešnih procjena granitnih baza iznosi samo 0,03%, dok je stopa pogrešnih procjena baza od lijevanog željeza čak 0,5% zbog problema sa strukturnom stabilnošću. Ovi podaci u potpunosti pokazuju da je, pod zahtjevima visoke preciznosti obrade na razini pikosekunde, prednost stabilnosti granitne baze značajna.
Iv. Prijedlozi za nadogradnju i praktične primjene
Za poduzeća koja teže vrhunskoj točnosti obrade, nadogradnja baze od lijevanog željeza na granitnu bazu učinkovit je način poboljšanja performansi opreme. Tijekom procesa nadogradnje treba obratiti pozornost na točnost obrade granitne baze kako bi se osiguralo da ravnost površine zadovoljava zahtjeve dizajna. Istovremeno, u kombinaciji s pomoćnim uređajima kao što je sustav izolacije vibracija zračnom flotacijom, antivibracijske performanse opreme mogu se dodatno optimizirati.
Trenutno se u industrijama poput proizvodnje poluvodičkih čipova i precizne obrade optičkih komponenti široko primjenjuju strojevi za lasersko označavanje s granitnim bazama, što učinkovito povećava prinos proizvoda i učinkovitost proizvodnje. Na primjer, nakon što je određeni proizvođač optičkih komponenti nadogradio opremu s bazom od lijevanog željeza, stopa kvalifikacije preciznosti proizvoda povećala se s 82% na 97%, a učinkovitost proizvodnje značajno je poboljšana.
Zaključno, u osnovnoj nadogradnji strojeva za lasersko označavanje pikosekundne razine, granit, sa svojom izvanrednom toplinskom stabilnošću, visokim performansama prigušenja i dugotrajnom sposobnošću zadržavanja preciznosti, postao je idealan izbor superiorniji od lijevanog željeza. Poduzeća mogu razumno odabrati osnovne materijale na temelju vlastitih zahtjeva za obradu i proračuna kako bi postigla sveobuhvatno poboljšanje performansi opreme.
Vrijeme objave: 19. svibnja 2025.