Widziałem taki raport dawno temu: naukowcy z Niemiec, Japonii i innych krajów spędzili 5 lat i wydali prawie 10 milionów juanów, aby stworzyć kulę wykonaną z materiału krzem-28 o wysokiej czystości. Ta kulka z czystego krzemu o masie 1 kg wymaga niezwykle precyzyjnej obróbki, szlifowania i polerowania, precyzyjnych pomiarów (kulistość, chropowatość i jakość). Można powiedzieć, że jest to najbardziej okrągła kula na świecie.
Przedstawiamy ultraprecyzyjny proces polerowania.
01 Różnica pomiędzy szlifowaniem a polerowaniem
Szlifowanie: Za pomocą cząstek ściernych naniesionych lub dociśniętych do narzędzia szlifierskiego powierzchnia jest wykańczana poprzez względny ruch narzędzia szlifierskiego i przedmiotu obrabianego pod określonym ciśnieniem. Szlifowanie można stosować do obróbki różnych materiałów metalowych i niemetalowych. Obrabiane kształty powierzchni obejmują płaskie, wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie cylindryczne i stożkowe, wypukłe i wklęsłe powierzchnie kuliste, gwinty, powierzchnie zębów i inne profile. Dokładność przetwarzania może osiągnąć IT5 ~ IT1, a chropowatość powierzchni może osiągnąć Ra0,63 ~ 0,01 μm.
Polerowanie: Metoda przetwarzania, która zmniejsza chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego poprzez działanie mechaniczne, chemiczne lub elektrochemiczne w celu uzyskania jasnej i gładkiej powierzchni.
Główna różnica między nimi polega na tym, że wykończenie powierzchni uzyskane w wyniku polerowania jest wyższe niż w przypadku szlifowania i można zastosować metody chemiczne lub elektrochemiczne, podczas gdy szlifowanie odbywa się zasadniczo wyłącznie metodami mechanicznymi, a zastosowany rozmiar ziarna ściernego jest grubszy niż w przypadku polerowanie. Oznacza to, że rozmiar cząstek jest duży.
02 Ultraprecyzyjna technologia polerowania
Ultraprecyzyjne polerowanie jest duszą współczesnego przemysłu elektronicznego
Misją ultraprecyzyjnej technologii polerowania we współczesnym przemyśle elektronicznym jest nie tylko spłaszczanie różnych materiałów, ale także spłaszczanie materiałów wielowarstwowych, tak aby z płytek krzemowych o powierzchni kilku milimetrów kwadratowych można było uformować dziesiątki tysięcy VLSI złożone z milionów tranzystory. Na przykład komputer wynaleziony przez człowieka zmienił się dziś z dziesiątek ton na setki gramów, czego nie da się zrealizować bez ultraprecyzyjnego polerowania.
Biorąc za przykład produkcję płytek, polerowanie jest ostatnim krokiem całego procesu, a jego celem jest poprawienie drobnych defektów pozostawionych przez poprzedni proces obróbki płytki, aby uzyskać najlepszą równoległość. Dzisiejszy poziom przemysłu informacji optoelektronicznej wymaga coraz bardziej precyzyjnych wymagań dotyczących równoległości dla optoelektronicznych materiałów podłoża, takich jak szafir i monokrystaliczny krzem, które osiągnęły poziom nanometrowy. Oznacza to, że proces polerowania również wszedł na poziom ultraprecyzyjności nanometrów.
Jak ważny jest ultraprecyzyjny proces polerowania w nowoczesnej produkcji, jego obszary zastosowań mogą bezpośrednio wyjaśnić problem, w tym produkcja układów scalonych, sprzęt medyczny, części samochodowe, akcesoria cyfrowe, formy precyzyjne i przemysł lotniczy.
Najwyższą technologię polerowania opanowało tylko kilka krajów, takich jak Stany Zjednoczone i Japonia
Podstawowym urządzeniem polerki jest „tarcza szlifierska”. Polerowanie ultraprecyzyjne ma niemal rygorystyczne wymagania dotyczące składu materiału i wymagań technicznych tarczy szlifierskiej w maszynie polerskiej. Ten rodzaj stalowej tarczy syntetyzowanej ze specjalnych materiałów musi nie tylko spełniać nano-poziomową precyzję działania automatycznego, ale także mieć dokładny współczynnik rozszerzalności cieplnej.
Gdy polerka pracuje z dużą prędkością, jeśli rozszerzalność cieplna powoduje odkształcenie termiczne tarczy szlifierskiej, nie można zagwarantować płaskości i równoległości podłoża. A tego rodzaju błąd odkształcenia termicznego, na który nie można pozwolić, nie wynosi kilku milimetrów czy kilku mikronów, ale kilku nanometrów.
Obecnie najlepsze międzynarodowe procesy polerowania, takie jak Stany Zjednoczone i Japonia, mogą już spełnić wymagania dotyczące precyzyjnego polerowania 60-calowych surowców podłoża (które są superwymiarowe). Na tej podstawie opanowali podstawową technologię ultraprecyzyjnych procesów polerowania i mocno przejęli inicjatywę na rynku globalnym. . Tak naprawdę opanowanie tej technologii w dużej mierze steruje także rozwojem przemysłu wytwórczego elektroniki.
W obliczu tak ostrej blokady technicznej w zakresie ultraprecyzyjnego polerowania mój kraj może obecnie prowadzić jedynie badania własne.
Jaki jest poziom ultraprecyzyjnej technologii polerowania w Chinach?
Tak naprawdę w dziedzinie ultraprecyzyjnego polerowania Chiny nie są pozbawione osiągnięć.
W 2011 roku „Materiał wzorcowy wielkości cząstek mikrosfery tlenku ceru i technologia jego przygotowania” opracowany przez zespół dr Wang Qi z Narodowego Centrum Nauk w Nanoskali Chińskiej Akademii Nauk zdobył pierwszą nagrodę Chińskiego Przemysłu Naftowego i Chemicznego Nagroda Federacji za wynalazek technologiczny i powiązane materiały wzorcowe o wielkości cząstek w skali nano. Uzyskano krajową licencję na przyrząd pomiarowy oraz krajowy certyfikat pierwszej klasy substancji wzorcowej. Efekt testu ultraprecyzyjnego polerowania nowego materiału z tlenku ceru za jednym zamachem przewyższył zagraniczne tradycyjne materiały, wypełniając lukę w tej dziedzinie.
Jednak dr Wang Qi powiedziała: „Nie oznacza to, że wspięliśmy się na szczyt w tej dziedzinie. W całym procesie stosuje się tylko płyn polerski, ale nie ma ultraprecyzyjnej maszyny polerskiej. W większości sprzedajemy tylko materiały.”
W 2019 roku zespół badawczy profesora Yuana Julonga z Politechniki w Zhejiang stworzył technologię półstałej, chemicznie-mechanicznej obróbki ściernej. Opracowana seria maszyn polerskich została wyprodukowana masowo przez firmę Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. i została zidentyfikowana przez firmę Apple jako szkło iPhone4 i iPad3. Jedyny na świecie precyzyjny sprzęt polerski do polerowania paneli i płyt montażowych ze stopów aluminium, ponad 1700 maszyn polerskich jest używanych do masowej produkcji szklanych płytek Apple do iPhone'a i iPada.
Na tym polega urok obróbki mechanicznej. Aby zdobyć udział w rynku i zyski, musisz dołożyć wszelkich starań, aby dogonić innych, a lider technologii zawsze będzie się doskonalić i ulepszać, być bardziej wyrafinowanym, stale konkurować i nadrabiać zaległości oraz promować wspaniały rozwój ludzka technologia.
Czas publikacji: 8 marca 2023 r
