U scenarijima visokoprecizne obrade mašina za lasersko označavanje pikosekundnim laserom, baza, kao glavna noseća komponenta opreme, i njen odabir materijala direktno određuje stabilnost tačnosti obrade. Granit i liveno gvožđe su dva uobičajena materijala za proizvodnju baza. Ovaj članak će provesti poređenje sa aspekata kao što su fizička svojstva, princip preciznog slabljenja i podaci o praktičnoj primjeni, pružajući naučnu osnovu za unapređenje opreme.
I. Razlike u svojstvima materijala: Osnovna 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 termičkog širenja je izuzetno nizak, približno (4-8) × 10⁻⁶/℃, što mu omogućava da efikasno odoli uticaju temperaturnih promjena na tačnost opreme. Osim toga, jedinstvena mikrostruktura granita daje mu odlične performanse prigušenja, omogućavajući mu da brzo apsorbuje energiju vanjskih vibracija i smanji uticaj vibracija na tačnost obrade.
Liveno željezo, kao tradicionalni industrijski materijal, ima gustoću od približno 7,86 g/cm³, relativno visoku tlačnu čvrstoću, ali je otporno na vrućinu.
Broj ekspanzije (približno 12×10⁻⁶/℃) je 1,5-3 puta veći od granita. Štaviše, unutar lijevanog željeza postoje ljuskave grafitne strukture. Tokom dugotrajne upotrebe, ove strukture mogu dovesti do koncentracije napona, što utiče na stabilnost materijala i posljedično uzrokuje pad preciznosti.
Ii. Mehanizam preciznog slabljenja u obradi na nivou pikosekunde
Obrada laserom na nivou pikosekunde ima izuzetno visoke zahtjeve za stabilnost okoline. Svaka mala deformacija osnovnog materijala će se uvećati u rezultatu obrade. Temperaturne fluktuacije, vibracije generirane radom opreme, zamor pod dugotrajnim opterećenjem itd., sve su to ključni faktori koji dovode do smanjenja tačnosti.
Kada se temperatura promijeni, veličina granita se neznatno mijenja zbog njegovog niskog koeficijenta termičkog širenja. Relativno veliki koeficijent termičkog širenja lijevanog željeza uzrokovat će deformaciju baze koju je teško uočiti golim okom. Ova deformacija će direktno 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 u roku od 0,12 sekundi, dok je lijevanom željezu potrebno 0,9 sekundi. U uvjetima visokofrekventnih vibracija, tačnost obrade opreme s bazama od lijevanog željeza sklonija je fluktuacijama.
Iii. Poređenje podataka o preciznom slabljenju
Prema testovima stručnih institucija, tokom kontinuiranog 8-satnog pikosekundnog laserskog označavanja, slabljenje tačnosti pozicioniranja XY ose opreme sa granitnom bazom je unutar ±0,5μm. Precizno slabljenje opreme sa bazom od lijevanog željeza dostiže ±3μm, sa značajnom razlikom. U simuliranom okruženju sa promjenom temperature od 5℃, greška termičke deformacije opreme sa granitnom bazom je samo +0,8μm, dok je greška kod opreme sa bazom od lijevanog željeza čak +12μm.
Nadalje, iz perspektive 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 nivou pikosekunde, prednost stabilnosti granitne baze značajna.
Iv. Prijedlozi za nadogradnju i praktične primjene
Za preduzeća koja teže vrhunskoj tačnosti obrade, nadogradnja baze od lijevanog željeza na granitnu bazu je efikasan način za poboljšanje performansi opreme. Tokom procesa nadogradnje, treba obratiti pažnju na tačnost obrade granitne baze kako bi se osiguralo da ravnost površine ispunjava zahtjeve dizajna. Istovremeno, u kombinaciji s pomoćnim uređajima kao što je sistem za izolaciju vibracija flotacijom zraka, antivibracijske performanse opreme mogu se dodatno optimizirati.
Trenutno, u industrijama kao što su proizvodnja poluprovodničkih čipova i precizna obrada optičkih komponenti, mašine za lasersko označavanje sa granitnim bazama su široko prihvaćene, što efikasno povećava prinos proizvoda i efikasnost proizvodnje. Na primjer, nakon što je određeni proizvođač optičkih komponenti unaprijedio opremu sa bazom od lijevanog željeza, stopa kvalifikacije preciznosti proizvoda porasla je sa 82% na 97%, a efikasnost proizvodnje je značajno poboljšana.
Zaključno, u osnovnoj nadogradnji mašina za lasersko označavanje pikosekundnim nivoom, granit, sa svojom izvanrednom termičkom stabilnošću, visokim performansama prigušenja i dugoročnom sposobnošću zadržavanja preciznosti, postao je idealan izbor superiorniji od lijevanog željeza. Preduzeća mogu razumno odabrati osnovne materijale na osnovu vlastitih zahtjeva za obradu i budžeta kako bi postigla sveobuhvatno unapređenje performansi opreme.
Vrijeme objave: 19. maj 2025.