Trong các tình huống xử lý có độ chính xác cao của máy khắc laser cấp pico giây, đế, là thành phần hỗ trợ cốt lõi của thiết bị, việc lựa chọn vật liệu của nó quyết định trực tiếp đến độ ổn định của độ chính xác xử lý. Đá granit và gang là hai vật liệu phổ biến để chế tạo đế. Bài viết này sẽ tiến hành so sánh từ các khía cạnh như tính chất vật lý, nguyên lý làm giảm độ chính xác và dữ liệu ứng dụng thực tế, cung cấp cơ sở khoa học để nâng cấp thiết bị.
I. Sự khác biệt về tính chất vật liệu: Logic cơ bản của hiệu suất chính xác
Đá granit là một loại đá mácma tự nhiên, được hình thành do sự kết tinh chặt chẽ của các khoáng chất như thạch anh và fenspat bên trong. Nó được đặc trưng bởi cấu trúc dày đặc và độ cứng cao. Mật độ của nó thường nằm trong khoảng từ 2,7 đến 3,1g/cm³ và hệ số giãn nở nhiệt của nó cực kỳ thấp, khoảng (4-8) ×10⁻⁶/℃, có thể chống lại hiệu quả ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác của thiết bị. Ngoài ra, cấu trúc vi mô độc đáo của đá granit mang lại cho nó hiệu suất giảm chấn tuyệt vời, cho phép nó nhanh chóng hấp thụ năng lượng rung động bên ngoài và giảm sự can thiệp của rung động vào độ chính xác xử lý.
Gang, là vật liệu công nghiệp truyền thống, có mật độ khoảng 7,86g/cm³, cường độ nén tương đối cao, nhưng nóng
Số giãn nở (khoảng 12×10⁻⁶/℃) gấp 1,5-3 lần so với đá granit. Hơn nữa, bên trong gang có các cấu trúc than chì dạng vảy. Trong quá trình sử dụng lâu dài, các cấu trúc này có thể dẫn đến sự tập trung ứng suất, ảnh hưởng đến độ ổn định của vật liệu và sau đó làm giảm độ chính xác.
Ii. Cơ chế suy giảm độ chính xác trong gia công cấp độ Pico giây
Quá trình xử lý laser cấp độ pico giây có yêu cầu cực kỳ cao về tính ổn định của môi trường. Bất kỳ biến dạng nhỏ nào của vật liệu cơ bản đều sẽ được phóng đại vào kết quả xử lý. Biến động nhiệt độ, rung động do hoạt động của thiết bị, mỏi dưới tải trọng dài hạn, v.v., đều là những yếu tố chính dẫn đến suy giảm độ chính xác.
Khi nhiệt độ thay đổi, kích thước của đá granit thay đổi một chút do hệ số giãn nở nhiệt thấp. Hệ số giãn nở nhiệt tương đối lớn của gang sẽ khiến đế bị biến dạng, khó phát hiện bằng mắt thường. Sự biến dạng này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của đường quang học laser và khiến vị trí đánh dấu bị dịch chuyển. Về độ rung, đặc tính giảm chấn cao của đá granit có thể làm giảm độ rung 100Hz trong vòng 0,12 giây, trong khi gang cần 0,9 giây. Trong điều kiện rung tần số cao, độ chính xác gia công của thiết bị có đế gang dễ bị dao động hơn.
Iii. So sánh dữ liệu suy giảm độ chính xác
Theo các thử nghiệm của các tổ chức chuyên nghiệp, trong quá trình đánh dấu laser pico giây liên tục 8 giờ, độ suy giảm độ chính xác định vị trục XY của thiết bị có đế đá granit nằm trong phạm vi ±0,5μm. Độ suy giảm độ chính xác của thiết bị đế gang đạt ±3μm, với sự khác biệt đáng kể. Trong môi trường mô phỏng có nhiệt độ thay đổi 5℃, lỗi biến dạng nhiệt của thiết bị đế đá granit chỉ là + 0,8μm, trong khi thiết bị đế gang cao tới + 12μm.
Hơn nữa, xét về góc độ sử dụng lâu dài, tỷ lệ đánh giá sai của đế đá granit chỉ là 0,03%, trong khi tỷ lệ đánh giá sai của đế gang cao tới 0,5% do các vấn đề về độ ổn định của cấu trúc. Những dữ liệu này chứng minh đầy đủ rằng trong các yêu cầu về độ chính xác cao của quá trình xử lý cấp pico giây, lợi thế về độ ổn định của đế đá granit là rất đáng kể.
Iv. Đề xuất nâng cấp và ứng dụng thực tế
Đối với các doanh nghiệp theo đuổi độ chính xác gia công tối ưu, việc nâng cấp đế gang thành đế đá granit là một cách hiệu quả để nâng cao hiệu suất của thiết bị. Trong quá trình nâng cấp, cần chú ý đến độ chính xác gia công của đế đá granit để đảm bảo độ phẳng bề mặt đáp ứng yêu cầu thiết kế. Đồng thời, kết hợp với các thiết bị phụ trợ như hệ thống cách ly rung động nổi khí, có thể tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất chống rung của thiết bị.
Hiện nay, trong các ngành công nghiệp như sản xuất chip bán dẫn và gia công linh kiện quang học chính xác, máy khắc laser có đế bằng đá granit đã được áp dụng rộng rãi, nâng cao hiệu quả sản lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, sau khi một nhà sản xuất linh kiện quang học nào đó nâng cấp thiết bị đế bằng gang, tỷ lệ đạt chuẩn độ chính xác của sản phẩm tăng từ 82% lên 97% và hiệu quả sản xuất được nâng cao đáng kể.
Tóm lại, trong quá trình nâng cấp cơ sở của máy khắc laser cấp pico giây, đá granit với độ ổn định nhiệt vượt trội, hiệu suất giảm chấn cao và khả năng duy trì độ chính xác lâu dài đã trở thành lựa chọn lý tưởng vượt trội so với gang. Các doanh nghiệp có thể lựa chọn vật liệu cơ sở hợp lý dựa trên yêu cầu gia công và ngân sách của riêng mình để đạt được sự nâng cấp toàn diện về hiệu suất thiết bị.
Thời gian đăng: 19-05-2025