Á sviði píkósekúndustigs leysimerkjavéla er nákvæmni kjarninn í mati á afköstum búnaðarins. Grunnurinn, sem lykilburðarefni fyrir leysikerfið og nákvæmnisíhluti, hefur bein áhrif á stöðugleika og nákvæmni vinnslunnar. Granít og steypujárn, sem tvö algengustu grunnefnin, hafa verulegan mun á nákvæmni dempingareiginleikum við píkósekúndustigs öfgafínvinnslu. Þessi grein mun greina ítarlega kosti og galla afköst þessara tveggja til að veita vísindalegan grunn fyrir uppfærslu búnaðar.
Efniseiginleikar ákvarða grundvöll nákvæmni
Granít er í raun storkuberg sem hefur myndast í jarðfræðilegum ferlum yfir hundruð milljóna ára. Innri kristallabygging þess er þétt og einsleit, með línulegum útþenslustuðli allt niður í 0,5-8 × 10⁻⁶/℃, sem er sambærilegt við nákvæmnismálmblöndum eins og indíumstáli. Þessi eiginleiki gerir það að verkum að víddarbreytingar þess eru nánast hverfandi þegar umhverfishitastig sveiflast, sem kemur í veg fyrir ljósleiðarbreytingar og vélrænar villur af völdum varmaþenslu og samdráttar. Að auki er eðlisþyngd graníts allt að 2,6-2,8 g/cm³, sem hefur náttúrulega framúrskarandi titringsgleypni. Það getur hratt dregið úr hátíðni titringi sem myndast við leysigeislun og tryggir þannig stöðugleika ljóskerfisins og hreyfanlegra hluta.
Steypujárnsgrunnar eru mikið notaðir vegna framúrskarandi steypueiginleika og kostnaðarhagkvæmni. Dæmigerð flögugrafítbygging grásteypujárns gefur því ákveðna dempunareiginleika sem getur tekið í sig um 30% til 50% af titringsorkunni. Hins vegar er varmaþenslustuðull steypujárns um það bil 10-12 × 10⁻⁶/℃, sem er 2-3 sinnum meiri en hjá graníti. Við uppsöfnun hita sem myndast við langvarandi samfellda vinnslu er hætta á víddaraflögun. Á sama tíma myndast steypuspenna inni í steypujárninu. Þegar spennan losnar við notkun getur hún valdið óafturkræfum breytingum á flatneskju og hornréttri stöðu grunnsins.
Nákvæmni deyfingarkerfisins í píkósekúndustigsvinnslu
Píkósekúndu leysirvinnsla, með afar stuttum púlseiginleikum sínum, getur náð fínni vinnslu á undir-míkron stigi eða jafnvel nanómetra stigi, en hún setur einnig strangar kröfur um stöðugleika búnaðarins. Granítgrunnurinn, með stöðugri innri uppbyggingu sinni, getur stjórnað titringssvörun á undir-míkron stigi við hátíðni leysiráhrif og viðheldur þannig nákvæmni leysifókussins á áhrifaríkan hátt. Mæligögnin sýna að leysimerkjavélin með granítgrunni heldur enn línubreiddarfráviki innan ±0,5μm eftir samfellda 8 klukkustunda píkósekúnduvinnslu.
Þegar steypujárnsgrunnur verður fyrir hátíðni titringi frá píkósekúndu leysi, mun innri kornbyggingin þreytast örlítið vegna stöðugra áhrifa, sem leiðir til minnkaðrar stífleika grunnsins. Eftirlitsgögn frá ákveðnu hálfleiðaraframleiðslufyrirtæki sýna að eftir sex mánaða notkun nær nákvæmni minnkunarhlutfall vinnslubúnaðar með steypujárnsgrunni 12%, sem birtist aðallega sem aukning á ójöfnum línubrúna og aukning á staðsetningarvillum. Á sama tíma er steypujárn tiltölulega viðkvæmt fyrir rakastigi umhverfisins. Langtímanotkun er viðkvæm fyrir ryði, sem flýtir enn frekar fyrir hnignun nákvæmni.
Staðfesting á afköstumun í hagnýtum notkunum
Á sviði nákvæmnisvinnslu á 3C rafeindaíhlutum framkvæmdi þekkt fyrirtæki samanburðarpróf á afköstum búnaðar tveggja gerða efnisgrunna. Í tilrauninni voru tvær píkósekúndu leysimerkjavélar með sömu stillingu búnar granít- og steypujárnsgrunnum til að skera og merkja gler farsímaskjáa með breidd upp á 0,1 mm. Eftir 200 klukkustunda samfellda vinnslu var nákvæmni vinnsluhlutfalls granítbúnaðarins 98,7% en steypujárnsbúnaðarins aðeins 86,3%. Brúnir glersins sem unnið var með síðarnefnda sýndu greinilega sagtenntar galla.
Í framleiðslu á geimferðahlutum endurspegla langtímaeftirlitsgögn ákveðinnar rannsóknarstofnunar muninn betur: Leysimerkjavélin með granítgrunni hefur uppsafnaða nákvæmnihömlun sem er minni en 3 μm innan fimm ára endingartíma; Hins vegar, eftir þrjú ár, hefur vinnsluvilla steypujárnsgrunnbúnaðarins, sem orsakast af aflögun grunnsins, farið yfir ferlisstaðallinn ± 10 μm og þarf að framkvæma heildar nákvæmni kvörðunar vélarinnar.
Tillögur að uppfærslu ákvarðana
Ef fyrirtæki setja sér aðalkröfur um nákvæma og langtíma stöðuga vinnslu, sérstaklega á sviðum eins og hálfleiðaraflísum og nákvæmum ljósleiðaraíhlutum, þá eru granítgrunnar, með framúrskarandi hitastöðugleika og titringsþol, kjörinn kostur til uppfærslu. Þó að upphaflegur innkaupskostnaður sé 30% til 50% hærri en steypujárns, getur minni tíðni nákvæmrar kvörðunar og minni niðurtími búnaðar vegna viðhalds aukið verulega heildarávinninginn, miðað við heildarlíftímakostnað. Fyrir notkunartilvik með tiltölulega lágum kröfum um nákvæmni vinnslu og takmarkað fjármagn, er samt hægt að nota steypujárnsgrunna sem bráðabirgðalausn að því gefnu að hægt sé að stjórna notkunarumhverfinu á sanngjarnan hátt.
Með því að bera kerfisbundið saman nákvæmni dempingareiginleika graníts og steypujárns í píkósekúnduvinnslu má sjá að val á viðeigandi grunnefni er lykilatriði til að bæta nákvæmni og áreiðanleika vinnslu leysimerkjavélarinnar. Fyrirtæki ættu, í ljósi eigin tæknilegra krafna og kostnaðarsjónarmiða, að taka vísindalegar ákvarðanir um grunnuppfærsluáætlun til að veita traustan grunn fyrir háþróaða framleiðslu.
Birtingartími: 22. maí 2025