Pikosekund derejeli lazer bellikleýji maşynlar ulgamynda, takyklyk enjamyň işini bahalandyrmak üçin esasy görkeziji bolup durýar. Lazer ulgamy we takyklyk bölekleri üçin esasy daşaýjy hökmünde onuň materialy işleme takyklygynyň durnuklylygyna gönüden-göni täsir edýär. Granit we çoýun, iki esasy material hökmünde, pikosekund derejeli ultra inçe işleme wagtynda takyklygyň gowşama häsiýetlerinde uly tapawutlara eýedir. Bu makala enjamlaryň kämilleşdirilmegi üçin ylmy esas döretmek maksady bilen ikisiniň iş artykmaçlyklaryny we kemçiliklerini çuňňur seljerer.
Materiallaryň häsiýetleri takyklygyň esasyny kesgitleýär
Granit, esasan, ýüzlerçe million ýylyň dowamynda geologiki prosesler arkaly emele gelen magmatik dag jynsdyr. Onuň içki kristal gurluşy dykyz we birmeňzeş bolup, çyzykly giňelme koeffisiýenti 0,5-8 × 10⁻⁶/℃ çenli pes, indiý polat ýaly takyk erginleriňki bilen deňeşdirip bolýar. Bu häsiýet daşky gurşawyň temperaturasy üýtgeýän wagty onuň ölçeg üýtgemelerini diýen ýaly az edýär, bu bolsa optiki ýoluň üýtgemeginiň we termal giňelme we daralma sebäpli döreýän mehaniki ýalňyşlyklaryň öňüni alýar. Mundan başga-da, granitiň dykyzlygy 2,6-2,8 g/sm³ çenli ýokarydyr, bu bolsa tebigy ýagdaýda ajaýyp titreme siňdiriş ukybyna eýedir. Ol lazer bilen işlenilende döreýän ýokary ýygylykly titremeleri çalt gowşadyp, optiki ulgamyň we hereket edýän bölekleriň durnuklylygyny üpjün edip bilýär.
Çugun esaslary ajaýyp döküm öndürijiligi we gymmat artykmaçlyklary sebäpli giňden ulanylýar. Çal çogunyň adaty gatlakly grafit gurluşy oňa belli bir demping öndürijiligini berýär, bu bolsa titreme energiýasynyň takmynan 30% -den 50% -ine çenli özüne siňdirip bilýär. Şeýle-de bolsa, çogunyň termal giňelme koeffisiýenti takmynan 10-12 × 10⁻⁶/℃ bolup, bu granitiňkiden 2-3 esse ýokarydyr. Uzak möhletli üznüksiz işleme netijesinde döreýän ýylylygyň toplanmagy netijesinde ölçeg deformasiýalary ýüze çykmaga meýilli. Şol bir wagtyň özünde, çogunyň içinde döküm stresi bar. Ulanyş prosesinde stres boşadylanda, esasyň tekizliginde we perpendikulýarlygynda gaýtaryp bolmajak üýtgeşmelere sebäp bolup biler.
Pikosekund derejeli işlemede takyklyk gowşatma mehanizmi
Pikosekund lazer bilen işlemek, örän gysga impuls häsiýetnamalary bilen, submikron derejesinde ýa-da hatda nanometr derejesinde inçe işlemegi gazanyp biler, ýöne şol bir wagtyň özünde enjamyň durnuklylygy üçin berk talaplary hem goýýar. Granit esasy, durnukly içki gurluşy bilen, ýokary ýygylykly lazer täsiri astynda submikron derejesinde titreme jogabyny dolandyryp, lazer fokusunyň ýerleşiş takyklygyny netijeli saklap bilýär. Ölçenen maglumatlar, granit esasy bolan lazer bellikleýji maşynyň 8 sagatlyk üznüksiz pikosekund işlemeden soň hem çyzyk giňliginiň üýtgemesini ±0,5μm aralygynda saklaýandygyny görkezýär.
Çugun esas pikosekund lazeriniň ýokary ýygylykly titremesine sezewar edilende, içki däne gurluşy üznüksiz täsir sebäpli mikroskopiki ýadawlyga sezewar bolýar we bu bolsa esasyň berkliginiň peselmegine getirýär. Ýarymgeçiriji önümçilik kärhanasynyň belli bir gözegçilik maglumatlary, alty aý işläninden soň, çogun esasly enjamlaryň gaýtadan işlemegiň takyklygynyň peselme derejesiniň 12% -e ýetýändigini görkezýär, bu esasan çyzyk gyralarynyň gödekliginiň artmagy we ýerleşdiriş ýalňyşlyklarynyň giňelmegi hökmünde ýüze çykýar. Şol bir wagtyň özünde, çogun daşky gurşawyň çyglylygyna deňeşdirme boýunça duýgurdyr. Uzak möhletli ulanmak poslamaga meýilli bolup, takyklygyň ýaramazlaşmagyny has-da çaltlaşdyrýar.
Amaly ulanylyşlarda netijeliligiň tapawutlarynyň barlanylmagy
3C elektron takyk komponentleri gaýtadan işlemek ulgamynda belli bir kärhana iki görnüşli material esaslarynyň enjamlarynyň işini deňeşdirme synagyny geçirdi. Synagda, şol bir konfigurasiýaly iki pikosekund lazer bellikleýji maşyn degişlilikde 0,1 mm giňlikdäki jübi telefon ekranlarynyň aýnasyny kesmek we belliklemek üçin granit we çoýun esaslary bilen enjamlaşdyryldy. 200 sagat üznüksiz gaýtadan işlemekden soň, granit esas enjamlarynyň gaýtadan işlemegiň takyklygynyň saklanma derejesi 98,7% boldy, çoýun esas enjamlarynyňky bolsa diňe 86,3% boldy. Soňkysy tarapyndan gaýtadan işlenen aýnanyň gyralarynda açyk-aýdyň diş kemçilikleri bardy.
Aerokosmos böleklerini öndürmekde belli bir ylmy-barlag institutynyň uzak möhletli gözegçilik maglumatlary tapawutlary has intuitiw görkezýär: Granit esasly lazer bellikleýji maşyn bäş ýyllyk hyzmat möhleti içinde 3μm-den az jemlenen takyklyk pese gaçmagyna eýedir; Şeýle-de bolsa, üç ýyldan soň, esas deformasiýasyndan dörän çoýun esasly enjamlaryň işleme ýalňyşlygy ±10μm proses standartyndan geçdi we maşynyň umumy takyklyk kalibrlemesi geçirilmelidir.
Kararlary täzelemek boýunça teklipler
Eger kärhanalar, esasanam ýarymgeçiriji çipler we takyk optiki komponentler ýaly ugurlarda, ýokary takyklykly we uzak döwürli durnukly gaýtadan işlemegi esasy talap hökmünde kabul etseler, ajaýyp termal durnuklylygy we titreme garşylygy bilen granit esaslary täzelemek üçin ideal saýlawdyr. Ilkinji satyn alyş çykdajylary çoýundan 30% - 50% ýokary bolsa-da, doly ömürlik çykdajylary nukdaýnazaryndan, takyklyk kalibrlemesiniň we tehniki hyzmat üçin enjamlaryň işden çykmagynyň azaldylmagy umumy peýdany ep-esli ýokarlandyryp biler. Gaýtadan işleme takyklygy talaplary deňeşdirme boýunça pes we býujetleri çäkli bolan ulanyş senariýalary üçin, çoýun esaslary ulanyş gurşawyny dogry dolandyrmak şerti bilen geçiş çözgüdi hökmünde ulanylyp bilner.
Pikosekund derejeli gaýtadan işlemekde granit we çoýun önümleriniň takyklyk bilen gowşama häsiýetlerini yzygiderli deňeşdirmek arkaly, lazer bellikleýji enjamyň gaýtadan işlemegiň takyklygyny we ygtybarlylygyny ýokarlandyrmak üçin degişli esasy materialy saýlamagyň möhüm ädimdigini görmek bolýar. Kärhanalar öz tehnologik talaplaryny we çykdajylary göz öňünde tutup, ýokary derejeli önümçilik üçin berk enjam binýadyny üpjün etmek maksady bilen esasy täzelemek meýilnamasy boýunça ylmy çözgütleri kabul etmelidirler.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 22-nji maýy