Bearbeitung von Quarzglas strahlt hell in der Halbleiter- und Optoelektronikindustrie wie ein Diamant am Himmel
Was ist Quarz und seine gebräuchlichen Anwendungen?
Quarzmaterialeigenschaften
Quarz kann zu Quarzglas verarbeitet werden, das manchmal auch als geschmolzener Quarz oder geschmolzene Kieselsäure bezeichnet wird. Das Material besteht aus Siliziumdioxid (SiO2), das eine sehr geringe thermische Ausdehnung aufweist und seine Maßstabilität auch bei hohen Temperaturen beibehält.
Quarzglas hat hervorragende elektrische Isoliereigenschaften und ist gegen Angriffe aller Arten von Säuren, selbst in sehr hohen Konzentrationen, inert, mit Ausnahme von Flusssäure. Das Material hat eine hohe Druckfestigkeit, zeigt aber auch eine hohe Härte und Sprödigkeit. Oberflächenfehler können einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtmaterialstärke haben.
Gebräuchliche Anwendungen von Quarz
Da Quarzglas einen breiten Transparenzbereich und eine hervorragende Lichtdurchlässigkeit aufweist, ist es ein ideales Material für verschiedene optische Anwendungen in der Optoelektronikindustrie, wie z.B. Prismen, Linsen usw. Seine Materialeigenschaften ermöglichen ihm auch eine Vielzahl von Anwendungen in der Halbleiterindustrie, wie z.B. Quarzringe, Quarztiegel, Quarzwaferboote usw.
Wie funktioniert die Bearbeitung von Quarz?
1. Quarzbearbeitung: Fräsen
Die Bearbeitung von Quarzglas kann mit hochpräzisen CNC-Fräsmaschinen durchgeführt werden, die für die Bearbeitung von Keramiken und Materialien, die in ihrer Sprödigkeit Gläsern ähneln, ausgelegt sind. Obwohl Quarzglas auch ein hartes und sprödes Material ist, ist seine Bearbeitbarkeit relativ gut.
2. Quarzbearbeitung: Schneiden
Aufgrund der Härte und Sprödigkeit von Quarzglas können Diamantschneidwerkzeuge erforderlich sein, und die Bearbeitungsparameter müssen optimiert werden. Bandsägen, Drahtsägen, Kappsägen, CO2-Laser und Wasserstrahlschneider sind gängige Werkzeuge zum Schneiden von Quarzglas.
3. Quarzbearbeitung: Bohren
Das Material kann auch mit einem Diamantbohrer gebohrt werden. Um ein vorzeitiges Verschleißen der Werkzeuge zu verhindern, ist es wichtig, für eine geeignete Kühlung zu sorgen.
Schwierigkeiten bei der Quarzbearbeitung
Herausforderungen der Quarzbearbeitung in Bezug auf die Qualität
Obwohl Quarzglas eine hohe Druckfestigkeit besitzt, ist es dennoch ein sehr hartes und sprödes Material. Selbst kleine Defekte auf der Oberfläche können die Gesamtfestigkeit des Materials erheblich beeinträchtigen. Besonders beim Bohren von Quarzglas kann es bei unsachgemäßer Schnittkraft leicht zu ernsthaften Schäden unter der Oberfläche kommen. Ein weiterer Nachteil der Quarzglasbearbeitung ist, dass dabei eine große Menge an Pulver entsteht, das die Diamantschneidwerkzeuge verstopft. Dies beeinträchtigt nicht nur die Stabilität der Werkzeugstandzeit, sondern schädigt auch die Qualität des Werkstücks erheblich.
Herausforderungen der Quarzbearbeitung in Bezug auf die Effizienz
Obwohl Quarzglas als relativ gut bearbeitbar gilt, ist es ein hartes und sprödes Material. Die Kontrolle der Schnittkraft ist bei der Bearbeitung von Quarzglas wichtig, da es bei übermäßiger Schnittkraft leicht absplittern oder reißen kann. Dies führt in der Regel zu einem sehr zeitaufwändigen Bearbeitungsprozess und bereitet den Verarbeitungsherstellern große Kopfschmerzen bei der Bearbeitung dieses Materials.
Was bringt die Ultraschallbearbeitung von HIT für die Quarzbearbeitung?
Die Ultraschall-unterstützte Bearbeitungstechnologie von HIT ermöglicht die Überlagerung der Werkzeugrotation mit einer Hochfrequenzoszillation in Längsrichtung, wodurch über 20.000 Mikrovibrationen pro Sekunde erzeugt werden. Dieser Mechanismus hilft, die Schnittkräfte zu reduzieren und die Abfuhr von Spänen zu erleichtern.
Die Reduzierung der Schnittkräfte verringert nicht nur die Reibung zwischen Werkzeugen und Werkstücken, sondern ermöglicht auch eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeiten. Dies verbessert die Qualität der Werkstücke und die Stabilität der Werkzeugstandzeit erheblich und spart eine beträchtliche Menge an Bearbeitungszeit.
Die Erleichterung der Späneabfuhr verringert die Reibung an Werkzeugen und Werkstücken, die durch eine übermäßige Menge an Spänen verursacht wird. Die hochfrequente Mikrovibration von HIT ermöglicht es den Spänen, leicht zu brechen und reduziert das Auftreten von verhedderten Spänen. Dies bringt auch einen großen Vorteil sowohl für die Qualität der Werkstücke als auch für die Stabilität der Werkzeugstandzeit.
Die Technologie ist spezialisiert auf Mikrobearbeitung und Tieflochbohren von harten und spröden Hightech-Materialien, einschließlich technischer Keramiken, Quarzglas, Superlegierungen usw. Die hochfrequente Mikrovibration zeigt die Fähigkeit, die Schnittkraft stabil zu kontrollieren und verringert die Wahrscheinlichkeit von schweren Schäden unter der Oberfläche. Sie bietet eine bessere Methode, um den Bearbeitungsprozess durch effektive Steigerung der Bearbeitungseffizienz, Stabilisierung der Werkzeugstandzeit und Verbesserung der Werkstückqualität zu optimieren.
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