Ho visto un rapporto del genere molto tempo fa: scienziati tedeschi, giapponesi e di altri paesi hanno trascorso 5 anni e speso quasi 10 milioni di yuan per creare una palla fatta di materiale di silicio-28 di elevata purezza.Questa sfera in puro silicio da 1 kg richiede lavorazioni, levigatura e lucidatura di altissima precisione, misurazioni di precisione (sfericità, rugosità e qualità), si può dire che sia la sfera più rotonda del mondo.
Introduciamo il processo di lucidatura ultrapreciso.
01 La differenza tra levigatura e lucidatura
Rettifica: utilizzando particelle abrasive ricoperte o premute sull'utensile di molatura, la superficie viene rifinita dal movimento relativo dell'utensile di molatura e del pezzo in lavorazione sotto una certa pressione.La molatura può essere utilizzata per lavorare vari materiali metallici e non metallici.Le forme delle superfici lavorate includono superfici cilindriche e coniche piane, interne ed esterne, superfici sferiche convesse e concave, filettature, superfici dei denti e altri profili.La precisione di elaborazione può raggiungere IT5~IT1 e la rugosità superficiale può raggiungere Ra0,63~0,01μm.
Lucidatura: Metodo di lavorazione che riduce la rugosità superficiale del pezzo mediante azione meccanica, chimica o elettrochimica per ottenere una superficie lucida e liscia.
La differenza principale tra i due è che la finitura superficiale ottenuta con la lucidatura è superiore a quella della molatura e si possono utilizzare metodi chimici o elettrochimici, mentre la molatura utilizza fondamentalmente solo metodi meccanici e la granulometria dell'abrasivo utilizzata è più grossa di quella utilizzata per lucidatura.Cioè, la dimensione delle particelle è grande.
02 Tecnologia di lucidatura ultraprecisa
La lucidatura ultraprecisa è l'anima dell'industria elettronica moderna
La missione della tecnologia di lucidatura ultraprecisa nell'industria elettronica moderna non è solo quella di appiattire materiali diversi, ma anche di appiattire materiali multistrato, in modo che i wafer di silicio di pochi millimetri quadrati possano formare decine di migliaia di VLSI composti da milioni di transistor.Ad esempio, il computer inventato dagli esseri umani è passato da decine di tonnellate a centinaia di grammi oggi, cosa che non può essere realizzata senza una lucidatura ultraprecisa.
Prendendo come esempio la lavorazione dei wafer, la lucidatura è l'ultima fase dell'intero processo, lo scopo è quello di migliorare i minuscoli difetti lasciati dal precedente processo di lavorazione dei wafer per ottenere il miglior parallelismo.L'odierno livello dell'industria dell'informazione optoelettronica richiede requisiti di parallelismo sempre più precisi per materiali di substrato optoelettronici come zaffiro e silicio monocristallino, che hanno raggiunto il livello nanometrico.Ciò significa che anche il processo di lucidatura è entrato nel livello ultrapreciso dei nanometri.
Quanto sia importante il processo di lucidatura ultrapreciso nella produzione moderna, i suoi campi di applicazione possono spiegare direttamente il problema, tra cui la produzione di circuiti integrati, apparecchiature mediche, ricambi auto, accessori digitali, stampi di precisione e aerospaziale.
La migliore tecnologia di lucidatura è padroneggiata solo da pochi paesi come gli Stati Uniti e il Giappone
Il dispositivo centrale della lucidatrice è il "disco abrasivo".La lucidatura ultraprecisa ha requisiti quasi severi sulla composizione del materiale e sui requisiti tecnici del disco abrasivo nella lucidatrice.Questo tipo di disco in acciaio sintetizzato da materiali speciali deve non solo soddisfare la precisione a livello nanometrico del funzionamento automatico, ma anche avere un accurato coefficiente di dilatazione termica.
Quando la lucidatrice funziona ad alta velocità, se la dilatazione termica provoca la deformazione termica del disco abrasivo, la planarità e il parallelismo del supporto non possono essere garantiti.E questo tipo di errore di deformazione termica che non può verificarsi non è di pochi millimetri o di pochi micron, ma di pochi nanometri.
Al momento, i principali processi di lucidatura internazionali come Stati Uniti e Giappone possono già soddisfare i requisiti di lucidatura di precisione delle materie prime per substrati da 60 pollici (che sono di grandi dimensioni).Sulla base di ciò, hanno padroneggiato la tecnologia di base dei processi di lucidatura ultraprecisi e hanno afferrato fermamente l'iniziativa nel mercato globale..In effetti, la padronanza di questa tecnologia controlla in larga misura anche lo sviluppo dell'industria manifatturiera dell'elettronica.
Di fronte a un blocco tecnico così severo, nel campo della lucidatura ultraprecisa, il mio paese al momento può condurre solo un'autoricerca.
Qual è il livello della tecnologia di lucidatura ultraprecisa della Cina?
In effetti, nel campo della lucidatura ultraprecisa, la Cina non è priva di risultati.
Nel 2011, il "Materiale standard di dimensione delle particelle di microsfera di ossido di cerio e la sua tecnologia di preparazione" sviluppato dal team del Dr. Wang Qi del Centro nazionale per le scienze su nanoscala dell'Accademia cinese delle scienze ha vinto il primo premio dell'industria petrolifera e chimica cinese Premio per l'invenzione della tecnologia della Federazione e relativi materiali standard di dimensioni delle particelle su nanoscala Ottenuto la licenza nazionale per strumenti di misura e il certificato nazionale di sostanza standard di prima classe.L'effetto del test di produzione di lucidatura ad altissima precisione del nuovo materiale di ossido di cerio ha superato in un colpo solo i materiali tradizionali stranieri, colmando il vuoto in questo campo.
Ma il dottor Wang Qi ha detto: “Questo non significa che siamo saliti in cima a questo campo.Per l'intero processo, c'è solo il liquido lucidante ma nessuna lucidatrice ultraprecisa.Al massimo vendiamo solo materiali”.
Nel 2019, il gruppo di ricerca del professor Yuan Julong della Zhejiang University of Technology ha creato la tecnologia di lavorazione meccanica chimica abrasiva semifissa.Le serie di lucidatrici sviluppate sono state prodotte in serie da Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. e sono state identificate come vetro per iPhone4 e iPad3 da Apple.L'unica attrezzatura di lucidatura di precisione al mondo per la lucidatura di backplane di pannelli e leghe di alluminio, più di 1.700 lucidatrici vengono utilizzate per la produzione in serie di lastre di vetro per iPhone e iPad di Apple.
Il fascino della lavorazione meccanica sta proprio in questo.Per perseguire quote di mercato e profitti, devi fare del tuo meglio per metterti al passo con gli altri, e il leader tecnologico migliorerà sempre e migliorerà, per essere più raffinato, per competere e recuperare costantemente e per promuovere il grande sviluppo di tecnologia umana.
Tempo di pubblicazione: mar-08-2023
