I högprecisionsbearbetningsscenarier för pikosekundnivålasermärkningsmaskiner bestämmer basen, som utrustningens centrala stödjande komponent, direkt stabiliteten och bearbetningsnoggrannheten. Granit och gjutjärn är två vanliga material för bastillverkning. Denna artikel kommer att göra en jämförelse utifrån aspekter som fysikaliska egenskaper, principen för precisionsdämpning och praktiska tillämpningsdata, vilket ger en vetenskaplig grund för uppgradering av utrustning.
I. Skillnader i materialegenskaper: Den underliggande logiken bakom precisionsprestanda
Granit är en naturlig magmatisk bergart som bildas genom tät kristallisation av mineraler som kvarts och fältspat inuti. Den kännetecknas av en tät struktur och hög hårdhet. Dess densitet ligger vanligtvis mellan 2,7 och 3,1 g/cm³, och dess värmeutvidgningskoefficient är extremt låg, ungefär (4-8) × 10⁻⁶/℃, vilket effektivt kan motstå temperaturförändringars inverkan på utrustningens noggrannhet. Dessutom ger granitens unika mikrostruktur den utmärkt dämpningsprestanda, vilket gör att den snabbt kan absorbera extern vibrationsenergi och minska vibrationers påverkan på bearbetningsnoggrannheten.
Gjutjärn, som ett traditionellt industriellt material, har en densitet på cirka 7,86 g/cm³, relativt hög tryckhållfasthet, men är varmt
Expansionstalet (ungefär 12×10⁻⁶/℃) är 1,5–3 gånger högre än för granit. Dessutom finns det flinggrafitstrukturer inuti gjutjärn. Vid långvarig användning kan dessa strukturer leda till spänningskoncentration, vilket påverkar materialets stabilitet och därmed orsakar en minskad precision.
Ii. Precisionsdämpningsmekanism vid pikosekundbearbetning
Pikosekundnivålaserbearbetning har extremt höga krav på miljöstabilitet. Varje liten deformation av basmaterialet kommer att förstärkas i bearbetningsresultatet. Temperaturfluktuationer, vibrationer som genereras av utrustningens drift, utmattning under långvarig belastning etc. är alla viktiga faktorer som leder till försämrad noggrannhet.
När temperaturen ändras ändras granitens storlek något på grund av dess låga värmeutvidgningskoefficient. Gjutjärnets relativt höga värmeutvidgningskoefficient gör att basen deformeras på ett sätt som är svårt att upptäcka med blotta ögat. Denna deformation påverkar direkt stabiliteten hos laserns optiska väg och förskjuter markeringspositionen. När det gäller vibrationer kan granitens höga dämpningsegenskaper dämpa 100 Hz-vibrationer inom 0,12 sekunder, medan gjutjärn kräver 0,9 sekunder. Under högfrekventa vibrationsförhållanden är bearbetningsnoggrannheten hos utrustning med gjutjärnsbaser mer benägen att fluktuera.
III. Jämförelse av precisionsdämpningsdata
Enligt tester från professionella institutioner ligger dämpningen av XY-axelns positioneringsnoggrannhet för utrustningen med granitbas inom ±0,5 μm under kontinuerlig 8-timmars pikosekunderlasermärkning. Precisionsdämpningen för utrustningen med gjutjärnsbas når ±3 μm, vilket är en betydande skillnad. I en simulerad miljö med en temperaturförändring på 5 ℃ är det termiska deformationsfelet för utrustningen med granitbas endast +0,8 μm, medan det för utrustningen med gjutjärnsbas är så högt som +12 μm.
Dessutom, ur ett långvarigt användningsperspektiv, är felbedömningsgraden för granitbaser endast 0,03 %, medan felbedömningsgraden för gjutjärnsbaser är så hög som 0,5 % på grund av problem med strukturell stabilitet. Dessa data visar till fullo att granitbasens stabilitetsfördel är betydande under de höga precisionskraven för pikosekundbearbetning.
Iv. Uppgraderingsförslag och praktiska tillämpningar
För företag som strävar efter ultimat bearbetningsnoggrannhet är uppgradering av gjutjärnsbasen till granitbasen ett effektivt sätt att förbättra utrustningens prestanda. Under uppgraderingsprocessen bör man vara uppmärksam på granitbasens bearbetningsnoggrannhet för att säkerställa att ytans planhet uppfyller designkraven. Samtidigt kan utrustningens antivibrationsprestanda optimeras ytterligare i kombination med hjälpanordningar som vibrationsisoleringssystem med luftflotation.
För närvarande har lasermärkningsmaskiner med granitbaser använts i stor utsträckning inom industrier som tillverkning av halvledarchip och precisionsbehandling av optiska komponenter, vilket effektivt förbättrar produktutbytet och produktionseffektiviteten. Till exempel, efter att en viss tillverkare av optiska komponenter uppgraderat sin gjutjärnsbaserade utrustning, ökade produktens precisionskvalificeringsgrad från 82 % till 97 %, och produktionseffektiviteten förbättrades avsevärt.
Sammanfattningsvis har granit, med sin enastående termiska stabilitet, höga dämpningsprestanda och långsiktiga precisionshållningsförmåga, blivit ett idealiskt val överlägset gjutjärn vid uppgradering av pikosekundnivålasermärkningsmaskiner. Företag kan rimligen välja basmaterial baserat på sina egna bearbetningskrav och budgetar för att uppnå en omfattande uppgradering av utrustningens prestanda.
Publiceringstid: 19 maj 2025