In de uiterst precieze verwerkingsscenario's van lasermarkeermachines met picoseconde-niveau bepaalt de basis, als belangrijkste ondersteunende component van de apparatuur, de materiaalkeuze direct de stabiliteit van de verwerkingsnauwkeurigheid. Graniet en gietijzer zijn twee veelgebruikte materialen voor de productie van basismaterialen. Dit artikel vergelijkt aspecten zoals fysische eigenschappen, het principe van precisiedemping en praktische toepassingsgegevens, en biedt zo een wetenschappelijke basis voor de modernisering van apparatuur.
I. Verschillen in materiaaleigenschappen: de onderliggende logica van precisieprestaties
Graniet is een natuurlijk stollingsgesteente, gevormd door de nauwe kristallisatie van mineralen zoals kwarts en veldspaat. Het wordt gekenmerkt door een dichte structuur en een hoge hardheid. De dichtheid ligt gewoonlijk tussen 2,7 en 3,1 g/cm³ en de thermische uitzettingscoëfficiënt is extreem laag, ongeveer (4-8) × 10⁻⁶/℃, waardoor het effectief bestand is tegen de invloed van temperatuurschommelingen op de nauwkeurigheid van de apparatuur. Bovendien zorgt de unieke microstructuur van graniet voor uitstekende dempingsprestaties, waardoor het snel externe trillingsenergie kan absorberen en de interferentie van trillingen met de verwerkingsnauwkeurigheid kan verminderen.
Gietijzer heeft als traditioneel industrieel materiaal een dichtheid van ongeveer 7,86 g/cm³, een relatief hoge druksterkte, maar is heet
Het uitzettingsgetal (ongeveer 12 × 10⁻⁶/℃) is 1,5 tot 3 keer zo hoog als dat van graniet. Bovendien zitten er vlokgrafietstructuren in gietijzer. Bij langdurig gebruik kunnen deze structuren leiden tot spanningsconcentratie, wat de stabiliteit van het materiaal aantast en vervolgens de nauwkeurigheid vermindert.
Ii. Precisie-dempingsmechanisme bij bewerking op picosecondeniveau
Laserbewerking op picosecondeniveau stelt extreem hoge eisen aan de omgevingsstabiliteit. Elke lichte vervorming van het basismateriaal wordt versterkt in het bewerkingsresultaat. Temperatuurschommelingen, trillingen die worden gegenereerd door de werking van de apparatuur, vermoeidheid bij langdurige belasting, enz. zijn allemaal belangrijke factoren die leiden tot een afname van de nauwkeurigheid.
Wanneer de temperatuur verandert, verandert de grootte van graniet lichtjes vanwege de lage thermische uitzettingscoëfficiënt. De relatief hoge thermische uitzettingscoëfficiënt van gietijzer zorgt ervoor dat de basis een vervorming ondergaat die met het blote oog moeilijk waarneembaar is. Deze vervorming heeft direct invloed op de stabiliteit van het optische pad van de laser en zorgt ervoor dat de markeerpositie verschuift. Wat trillingen betreft, kan de hoge dempingseigenschap van graniet trillingen van 100 Hz binnen 0,12 seconde dempen, terwijl dat voor gietijzer 0,9 seconde is. Onder hoogfrequente trillingsomstandigheden is de verwerkingsnauwkeurigheid van apparatuur met gietijzeren basissen gevoeliger voor fluctuaties.
Iii. Vergelijking van precisieverzwakkingsgegevens
Volgens tests van professionele instellingen bedraagt de demping van de positioneringsnauwkeurigheid van de XY-as van de apparatuur met een granieten basis tijdens een continue lasermarkeerbewerking van 8 uur met een picoseconde binnen ±0,5 μm. De precisiedemping van de apparatuur met een gietijzeren basis bedraagt ±3 μm, met een significant verschil. In een gesimuleerde omgeving met een temperatuurverschil van 5 °C bedraagt de thermische vervormingsfout van de apparatuur met een granieten basis slechts +0,8 μm, terwijl die van de apparatuur met een gietijzeren basis maar liefst +12 μm bedraagt.
Bovendien bedraagt de kans op een verkeerde beoordeling van granieten sokkels bij langdurig gebruik slechts 0,03%, terwijl de kans op een verkeerde beoordeling van gietijzeren sokkels zelfs 0,5% bedraagt vanwege problemen met de structurele stabiliteit. Deze gegevens tonen volledig aan dat het stabiliteitsvoordeel van granieten sokkels aanzienlijk is, ondanks de hoge precisie-eisen van picoseconde-verwerking.
IV. Upgrade-suggesties en praktische toepassingen
Voor bedrijven die ultieme verwerkingsnauwkeurigheid nastreven, is het upgraden van de gietijzeren basis naar een granieten basis een effectieve manier om de prestaties van de apparatuur te verbeteren. Tijdens het upgradeproces moet aandacht worden besteed aan de verwerkingsnauwkeurigheid van de granieten basis om ervoor te zorgen dat de vlakheid van het oppervlak voldoet aan de ontwerpeisen. Tegelijkertijd kunnen, in combinatie met hulpmiddelen zoals het trillingsisolatiesysteem met luchtflotatie, de trillingsdemping van de apparatuur verder worden geoptimaliseerd.
Tegenwoordig worden lasermarkeermachines met granieten voetstukken in sectoren zoals de productie van halfgeleiderchips en de verwerking van optische precisiecomponenten op grote schaal gebruikt. Dit verbetert de productopbrengst en de productie-efficiëntie aanzienlijk. Nadat een fabrikant van optische componenten bijvoorbeeld de gietijzeren basisapparatuur had geüpgraded, steeg het kwalificatiepercentage voor productnauwkeurigheid van 82% naar 97% en werd de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeterd.
Concluderend kan gesteld worden dat graniet, met zijn uitstekende thermische stabiliteit, hoge dempingsprestaties en langdurige precisiebehoud, een ideale keuze is geworden voor de basisupgrade van picoseconde lasermarkeermachines. Bedrijven kunnen basismaterialen selecteren op basis van hun eigen verwerkingsvereisten en budgetten om een uitgebreide upgrade van de apparatuurprestaties te realiseren.
Geplaatst op: 19 mei 2025