?
Пикосекундтық деңгейлі лазерлік таңбалау машиналарының жоғары дәлдікті өңдеу сценарийлерінде жабдықтың негізгі тірек компоненті ретінде негізді таңдау өңдеу дәлдігінің тұрақтылығын тікелей анықтайды. Гранит және шойын - негізгі өндіріс үшін екі кең таралған материал. Бұл мақалада физикалық қасиеттер, дәлдікті әлсірету принципі және практикалық қолдану деректері сияқты аспектілерден салыстыру жүргізіліп, жабдықты жаңартуға ғылыми негіз беріледі.
I. Материалдық қасиеттердің айырмашылықтары: дәлдік өнімділігінің негізгі логикасы
Гранит - ішіндегі кварц және дала шпаты сияқты минералдардың тығыз кристалдануы нәтижесінде пайда болған табиғи магмалық тау жынысы. Ол тығыз құрылыммен және жоғары қаттылықпен сипатталады. Оның тығыздығы әдетте 2,7-ден 3,1 г/см³-ге дейін, ал термиялық кеңею коэффициенті өте төмен, шамамен (4-8) × 10⁻⁶/℃, бұл жабдықтың дәлдігіне температураның өзгеруінің әсеріне тиімді қарсы тұра алады. Сонымен қатар, граниттің бірегей микроқұрылымы оған тамаша демпферлік өнімділік береді, бұл сыртқы діріл энергиясын тез сіңіруге және дірілдің өңдеу дәлдігіне кедергісін азайтуға мүмкіндік береді.
Шойын, дәстүрлі өнеркәсіптік материал ретінде, шамамен 7,86 г/см³ тығыздыққа ие, салыстырмалы түрде жоғары қысу беріктігіне ие, бірақ ыстық
Кеңею саны (шамамен 12×10⁻⁶/℃) граниттен 1,5-3 есе көп. Сонымен қатар, шойынның ішінде қабыршақты графит құрылымдары бар. Ұзақ мерзімді пайдалану кезінде бұл құрылымдар кернеу концентрациясына әкелуі мүмкін, бұл материалдың тұрақтылығына әсер етеді және нәтижесінде дәлдіктің төмендеуіне әкеледі.
II. Пикосекундтық деңгейдегі өңдеудегі дәлдікті әлсірету механизмі
Пикосекундтық деңгейдегі лазерлік өңдеу қоршаған ортаның тұрақтылығына өте жоғары талаптар қояды. Негізгі материалдың кез келген аздаған деформациясы өңдеу нәтижесіне ұлғаяды. Температураның ауытқуы, жабдықтың жұмысынан туындайтын діріл, ұзақ мерзімді жүктеме кезіндегі шаршау және т.б. дәлдіктің төмендеуіне әкелетін негізгі факторлар болып табылады.
Температура өзгерген кезде граниттің өлшемі оның жылулық кеңею коэффициентінің төмендігіне байланысты аздап өзгереді. Шойынның салыстырмалы түрде үлкен жылулық кеңею коэффициенті негіздің көзбен анықтау қиын деформацияға ұшырауына әкеледі. Бұл деформация лазерлік оптикалық жолдың тұрақтылығына тікелей әсер етеді және белгілеу орнының ығысуына әкеледі. Діріл тұрғысынан граниттің жоғары демпферлік сипаттамасы 100 Гц тербелісті 0,12 секунд ішінде әлсіретуі мүмкін, ал шойын 0,9 секундты қажет етеді. Жоғары жиілікті діріл жағдайында шойын негіздері бар жабдықтың өңдеу дәлдігі ауытқуларға бейім.
III. Дәлдіктің әлсіреу деректерін салыстыру
Кәсіби мекемелердің сынақтарына сәйкес, үздіксіз 8 сағаттық пикосекундтық лазерлік белгілеу операциясы кезінде гранит негізі бар жабдықтың XY осінің орналасу дәлдігінің әлсіреуі ±0,5 мкм шегінде болады. Шойын негізі бар жабдықтың дәлдігінің әлсіреуі ±3 мкм жетеді, бұл айтарлықтай айырмашылықты көрсетеді. Температураның өзгеруі 5 ℃ болатын модельденген ортада гранит негізі бар жабдықтың термиялық деформация қателігі тек +0,8 мкм құрайды, ал шойын негізі бар жабдықтың термиялық деформация қателігі +12 мкм-ге дейін жетеді.
Сонымен қатар, ұзақ мерзімді пайдалану тұрғысынан гранит негіздерін дұрыс бағаламау деңгейі тек 0,03% құрайды, ал шойын негіздерін дұрыс бағаламау деңгейі құрылымдық тұрақтылық мәселелеріне байланысты 0,5% дейін жетеді. Бұл деректер пикосекундтық деңгейдегі өңдеудің жоғары дәлдік талаптары кезінде гранит негізінің тұрақтылық артықшылығы айтарлықтай екенін толық көрсетеді.
IV. Жаңарту бойынша ұсыныстар және практикалық қолдану
Өңдеудің ең жоғары дәлдігіне ұмтылатын кәсіпорындар үшін шойын негізін гранит негізіне жаңарту жабдықтың өнімділігін арттырудың тиімді тәсілі болып табылады. Жаңарту процесінде бетінің тегістігі жобалау талаптарына сәйкес келетініне көз жеткізу үшін гранит негізінің өңдеу дәлдігіне назар аудару керек. Сонымен қатар, ауа флотациялық дірілді оқшаулау жүйесі сияқты қосалқы құрылғылармен бірге жабдықтың дірілді оқшаулау өнімділігін одан әрі оңтайландыруға болады.
Қазіргі уақытта жартылай өткізгіш чиптерді өндіру және дәл оптикалық компоненттерді өңдеу сияқты салаларда гранит негізіндегі лазерлік таңбалау машиналары кеңінен қолданылып, өнімнің өнімділігі мен өндіріс тиімділігін тиімді түрде арттырды. Мысалы, белгілі бір оптикалық компонент өндірушісі шойын негізіндегі жабдықты жаңартқаннан кейін, өнімнің дәлдік біліктілік деңгейі 82%-дан 97%-ға дейін өсті және өндіріс тиімділігі айтарлықтай артты.
Қорытындылай келе, пикосекундтық деңгейлі лазерлік таңбалау машиналарының базалық жаңартуында гранит өзінің керемет термиялық тұрақтылығымен, жоғары демпферлік өнімділігімен және ұзақ мерзімді дәлдікпен сақтау қабілетімен шойыннан жоғары тамаша таңдауға айналды. Кәсіпорындар жабдықтың өнімділігін кешенді түрде жаңарту үшін негізгі материалдарды өздерінің өңдеу талаптары мен бюджеттеріне негізделген ақылға қонымды түрде таңдай алады.
Жарияланған уақыты: 19 мамыр 2025 ж.