В сценариите за високопрецизна обработка на пикосекундни лазерни маркиращи машини, основата, като основен поддържащ компонент на оборудването, и изборът на материал директно определя стабилността на точността на обработка. Гранитът и чугунът са два често срещани материала за производство на основи. Тази статия ще направи сравнение от аспекти като физични свойства, принципа на прецизно затихване и данни за практическото приложение, предоставяйки научна основа за модернизиране на оборудването.
I. Разлики в свойствата на материалите: Основната логика на прецизната производителност
Гранитът е естествена магмена скала, образувана от тясната кристализация на минерали като кварц и фелдшпат вътре. Характеризира се с плътна структура и висока твърдост. Плътността му обикновено е между 2,7 и 3,1 g/cm³, а коефициентът му на термично разширение е изключително нисък, приблизително (4-8) × 10⁻⁶/℃, което му позволява ефективно да устои на влиянието на температурните промени върху точността на оборудването. Освен това, уникалната микроструктура на гранита му придава отлични характеристики на амортизиране, което му позволява бързо да абсорбира външната вибрационна енергия и да намали влиянието на вибрациите върху точността на обработката.
Чугунът, като традиционен индустриален материал, има плътност от приблизително 7,86 g/cm³, относително висока якост на натиск, но е горещ.
Числото на разширение (приблизително 12×10⁻⁶/℃) е 1,5-3 пъти по-голямо от това на гранита. Освен това, вътре в чугуна има люспести графитни структури. При продължителна употреба тези структури могат да доведат до концентрация на напрежение, което да повлияе на стабилността на материала и впоследствие да причини спад в прецизността.
II. Прецизен механизъм за затихване при обработка на пикосекундно ниво
Лазерната обработка на пикосекундно ниво има изключително високи изисквания за устойчивост на околната среда. Всяка лека деформация на основния материал ще се отрази значително на резултата от обработката. Температурните колебания, вибрациите, генерирани от работата на оборудването, умората при дългосрочно натоварване и др. са ключови фактори, водещи до намаляване на точността.
Когато температурата се промени, размерът на гранита се променя леко поради ниския му коефициент на термично разширение. Сравнително големият коефициент на термично разширение на чугуна ще доведе до деформация на основата, която е трудно да се открие с просто око. Тази деформация ще повлияе директно върху стабилността на оптичния път на лазера и ще доведе до изместване на позицията на маркировката. По отношение на вибрациите, високата характеристика на затихване на гранита може да намали вибрациите от 100Hz в рамките на 0,12 секунди, докато чугунът изисква 0,9 секунди. При условия на високочестотни вибрации, точността на обработка на оборудването с чугунени основи е по-податлива на колебания.
Iii. Сравнение на данните за прецизно затихване
Според тестовете на професионални институции, по време на непрекъсната 8-часова пикосекундна лазерна маркировка, затихването на точността на позициониране по оста XY на оборудването с гранитна основа е в рамките на ±0,5 μm. Прецизното затихване на оборудването с чугунена основа достига ±3 μm, със значителна разлика. В симулирана среда с температурна промяна от 5℃, грешката на термична деформация на оборудването с гранитна основа е само + 0,8 μm, докато тази на оборудването с чугунена основа е до + 12 μm.
Освен това, от гледна точка на дългосрочната употреба, процентът на погрешни оценки на гранитните основи е само 0,03%, докато процентът на погрешни оценки на чугунените основи е висок 0,5% поради проблеми със структурната стабилност. Тези данни напълно показват, че при изискванията за висока прецизност на обработката на пикосекундно ниво, предимството на стабилността на гранитната основа е значително.
Iv. Предложения за надграждане и практически приложения
За предприятия, които се стремят към максимална точност на обработка, надграждането на чугунената основа до гранитна е ефективен начин за подобряване на производителността на оборудването. По време на процеса на надграждане трябва да се обърне внимание на точността на обработка на гранитната основа, за да се гарантира, че плоскостта на повърхността отговаря на проектните изисквания. В същото време, в комбинация с помощни устройства, като например системата за вибрационна изолация с въздушна флотация, антивибрационните характеристики на оборудването могат да бъдат допълнително оптимизирани.
В момента в индустрии като производството на полупроводникови чипове и прецизната обработка на оптични компоненти, лазерните маркиращи машини с гранитни основи са широко разпространени, като ефективно повишават добива на продукта и производствената ефективност. Например, след като определен производител на оптични компоненти модернизира оборудването с чугунена основа, степента на прецизност на продукта се увеличи от 82% на 97%, а производствената ефективност беше значително подобрена.
В заключение, при базовата модернизация на пикосекундни лазерни маркиращи машини, гранитът, с изключителната си термична стабилност, висока демпферна ефективност и дългосрочна способност за запазване на прецизността, се е превърнал в идеален избор, превъзхождащ чугуна. Предприятията могат разумно да избират основни материали въз основа на собствените си изисквания за обработка и бюджет, за да постигнат цялостно подобрение на производителността на оборудването.
Време на публикуване: 19 май 2025 г.