Ym maes peiriannau marcio laser lefel picosecond, cywirdeb yw'r dangosydd craidd ar gyfer gwerthuso perfformiad yr offer. Mae'r sylfaen, fel cludwr allweddol ar gyfer y system laser a chydrannau manwl gywirdeb, yn effeithio'n uniongyrchol ar sefydlogrwydd cywirdeb prosesu. Mae gan wenithfaen a haearn bwrw, fel dau ddeunydd sylfaen prif ffrwd, wahaniaethau sylweddol yn y nodweddion gwanhau manwl gywirdeb yn ystod prosesu ultra-fân lefel picosecond. Bydd yr erthygl hon yn dadansoddi manteision ac anfanteision perfformiad y ddau yn fanwl i ddarparu sail wyddonol ar gyfer uwchraddio offer.
Priodweddau deunydd sy'n pennu sail cywirdeb
Yn ei hanfod, mae gwenithfaen yn graig igneaidd a ffurfiwyd trwy brosesau daearegol dros gannoedd o filiynau o flynyddoedd. Mae ei strwythur crisial mewnol yn drwchus ac yn unffurf, gyda chyfernod ehangu llinol mor isel â 0.5-8 ×10⁻⁶/℃, sy'n gymharol â strwythur aloion manwl fel dur indiwm. Mae'r nodwedd hon yn gwneud ei newid dimensiwn bron yn ddibwys pan fydd y tymheredd amgylchynol yn amrywio, gan osgoi gwrwrthbwyso llwybr optegol a gwallau mecanyddol a achosir gan ehangu a chrebachu thermol yn effeithiol. Yn ogystal, mae dwysedd gwenithfaen mor uchel â 2.6-2.8g /cm³, sydd â chynhwysedd amsugno dirgryniad rhagorol yn naturiol. Gall wanhau'r dirgryniadau amledd uchel a gynhyrchir yn ystod prosesu laser yn gyflym, gan sicrhau sefydlogrwydd y system optegol a'r rhannau symudol.
Defnyddir seiliau haearn bwrw yn helaeth oherwydd eu perfformiad castio rhagorol a'u manteision cost. Mae strwythur graffit naddion nodweddiadol haearn bwrw llwyd yn rhoi perfformiad dampio penodol iddo, a all amsugno tua 30% i 50% o egni'r dirgryniad. Fodd bynnag, mae cyfernod ehangu thermol haearn bwrw tua 10-12 ×10⁻⁶/℃, sydd 2-3 gwaith yn fwy na gwenithfaen. O dan groniad gwres a gynhyrchir gan brosesu parhaus hirdymor, mae anffurfiad dimensiynol yn dueddol o ddigwydd. Yn y cyfamser, mae straen castio y tu mewn i'r haearn bwrw. Wrth i'r straen gael ei ryddhau yn ystod y broses ddefnyddio, gall achosi newidiadau anadferadwy yng ngwastadrwydd a pherpendicwlar y sylfaen.
Y mecanwaith gwanhau manwl gywirdeb mewn prosesu lefel picosecond
Gall prosesu laser picosecond, gyda'i nodweddion pwls ultra-fyr, gyflawni prosesu mân ar lefel is-micron neu hyd yn oed lefel nanometr, ond mae hefyd yn gosod gofynion llym ar gyfer sefydlogrwydd yr offer. Gall y sylfaen wenithfaen, gyda'i strwythur mewnol sefydlog, reoli'r ymateb dirgryniad ar lefel is-micron o dan effaith laser amledd uchel, gan gynnal cywirdeb lleoli ffocws y laser yn effeithiol. Mae'r data a fesurwyd yn dangos bod y peiriant marcio laser gyda sylfaen wenithfaen yn dal i gynnal gwyriad lled llinell o fewn ±0.5μm ar ôl prosesu picosecond parhaus o 8 awr.
Pan fydd y sylfaen haearn bwrw yn agored i ddirgryniad amledd uchel laser picosecond, bydd strwythur mewnol y grawn yn profi blinder microsgopig oherwydd effaith barhaus, gan arwain at ostyngiad yn anhyblygedd y sylfaen. Mae data monitro o fenter gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion benodol yn dangos, ar ôl chwe mis o weithredu, fod cyfradd gwanhau cywirdeb prosesu offer â sylfaeni haearn bwrw yn cyrraedd 12%, a amlygir yn bennaf fel cynnydd yng ngarwedd ymylon llinell ac ehangu gwallau lleoli. Yn y cyfamser, mae haearn bwrw yn gymharol sensitif i leithder amgylcheddol. Mae defnydd hirdymor yn dueddol o rwd, gan gyflymu dirywiad cywirdeb ymhellach.
Gwirio gwahaniaethau perfformiad mewn cymwysiadau ymarferol
Ym maes prosesu cydrannau manwl gywirdeb electronig 3C, cynhaliodd menter adnabyddus brawf cymharol ar berfformiad offer dau fath o sylfaen ddeunydd. Yn yr arbrawf, cafodd dau beiriant marcio laser picosecond gyda'r un ffurfweddiad eu cyfarparu â sylfaeni gwenithfaen a haearn bwrw i dorri a marcio gwydr sgriniau ffôn symudol gyda lled o 0.1mm. Ar ôl 200 awr o brosesu parhaus, roedd cyfradd cadw cywirdeb prosesu'r offer sylfaen gwenithfaen yn 98.7%, tra mai dim ond 86.3% oedd cyfradd cywirdeb prosesu'r offer sylfaen haearn bwrw. Dangosodd ymylon y gwydr a broseswyd gan yr olaf ddiffygion dannedd llifio amlwg.
Wrth gynhyrchu cydrannau awyrofod, mae data monitro hirdymor sefydliad ymchwil penodol yn adlewyrchu'r gwahaniaethau'n fwy reddfol: Mae gan y peiriant marcio laser gyda sylfaen gwenithfaen wanhad cywirdeb cronnus o lai na 3μm o fewn oes gwasanaeth pum mlynedd; Fodd bynnag, ar ôl tair blynedd, mae gwall prosesu'r offer sylfaen haearn bwrw a achosir gan anffurfiad y sylfaen wedi rhagori ar y safon broses o ±10μm, ac mae'n rhaid cynnal calibradu cywirdeb cyffredinol y peiriant.
Awgrymiadau ar gyfer uwchraddio penderfyniadau
Os yw mentrau'n cymryd prosesu manwl gywirdeb uchel a sefydlog dros gyfnod hir fel eu gofynion craidd, yn enwedig mewn meysydd fel sglodion lled-ddargludyddion a chydrannau optegol manwl gywirdeb, mae seiliau gwenithfaen, gyda'u sefydlogrwydd thermol rhagorol a'u gwrthwynebiad i ddirgryniad, yn ddewis uwchraddio delfrydol. Er bod ei gost gaffael gychwynnol 30% i 50% yn uwch na chost caffael haearn bwrw, o safbwynt cost y cylch oes llawn, gall amlder is calibradu manwl gywirdeb ac amser segur offer ar gyfer cynnal a chadw wella'r manteision cyffredinol yn sylweddol. Ar gyfer senarios cymhwysiad gyda gofynion cywirdeb prosesu cymharol isel a chyllidebau cyfyngedig, gellir defnyddio seiliau haearn bwrw o hyd fel ateb trosiannol o dan y rhagdybiaeth o reoli'r amgylchedd defnydd yn rhesymol.
Drwy gymharu nodweddion gwanhau manwl gwenithfaen a haearn bwrw yn systematig mewn prosesu lefel picosecond, gellir gweld bod dewis y deunydd sylfaen priodol yn gam allweddol i wella cywirdeb prosesu a dibynadwyedd y peiriant marcio laser. Dylai mentrau, yng ngoleuni eu gofynion technolegol eu hunain a'u hystyriaethau cost, wneud penderfyniadau gwyddonol ar y cynllun uwchraddio sylfaen i ddarparu sylfaen offer gadarn ar gyfer gweithgynhyrchu pen uchel.
Amser postio: Mai-22-2025