El rendiment dels sistemes d’injecció de combustible s’ha convertit en un àmbit bàsic de competència en la indústria de l’automòbil, impulsat tant per l’ajustament de les regulacions mediambientals globals com per la millora de l’eficiència del motor de combustió interna. Com a component principal del sistema d’injecció de combustible del motor, la precisió del processament de la boquilla de l’injector determina directament l’efecte d’atomització del combustible, l’eficiència de la combustió i el nivell d’emissions de contaminants. La tecnologia de processament tradicional no pot assolir el nivell de precisió requerit. El processament de làser femtosegona pot realitzar un control precís de l’obertura de la boquilla de l’injector, que té un gran impacte en l’eficiència del motor.
Injector de combustible Punts de dolor de mecanitzat microporós?
Quan la gasolina s’expulsa a gran velocitat des de l’orifici de la boquilla de l’injector directe (GDI), experimenta un procés de transformació trifàsic de “injecció líquida → fragmentació de gotes → atomització i evaporació”, i finalment es barreja amb l’aire al cilindre per formar una barreja combustible. En aquest procés, la precisió geomètrica tridimensional del forat de la boquilla i la suavitat de la paret interior determina directament la qualitat de l’atomització i la uniformitat de distribució de la injecció de combustible:
Si el processament del forat de la boquilla de l’injector no està bé, com ara la vora de la burr, la paret del forat amb impureses residuals, la injecció d’alta velocitat de combustible es deu a la força desigual, la formació de gotes de diferents mides. Aquestes "perles de petroli" no totalment atomitzades s'uneixen a la paret del cilindre del motor, no participaran en la combustió de la part que es descarregaran contaminants, donant lloc a proves de gasos d'escapament d'indicadors d'hidrocarburs superats, però també faran que el motor sigui més propens als dipòsits de carboni, afectant la vida i el rendiment.
Limitacions dels processos tradicionals
- Mecanatge de descàrrega elèctrica (EDM)
Limitació de la mida del forat: és difícil processar micro-forats<145μm stably, which cannot meet the demand of new generation fuel injection system.
Ineficiència: temps de mecanitzat llarg per a forats únics i pèrdues d’elèctrodes augmenten significativament els costos d’eines.
- Processament làser convencional
Problemes de danys tèrmics: la llum làser nanosegona/microsegona fa que el material es fongui i es reconegui, formant burrs i reforma les capes i afecti la uniformitat d’atomització.
Dependència de post-processament: es requereixen processos de mòlta addicionals per reparar la qualitat de la paret del forat, augmentant la complexitat del procés.
- procés híbrid
El procés híbrid de "pre-perforatge làser + acabat EDM" pot reduir el temps de processament en un 70% i millorar la zona afectada per la calor, però encara requereix coordinació de diversos processos i s'enfronta a reptes com la precisió de l'alineació del forat i la compatibilitat dels equips.
Avantatges bàsics del processament làser femtosegon
Què és un làser femtosegon? En comparació amb làsers generals, els làsers femtosegons utilitzen polsos ultra-curts (amplada de pols<100 fs) with ultra-high peak power to induce multi-photon absorption, avalanche ionization, and other non-linear effects on the surface or inside the material to achieve "cold machining" - with a very small heat-affected zone (<1μm), avoiding cracks, re-cracking, and the need to remove the heat-affected zone from the material. m), avoiding cracks, recast layers and other defects.
Formes de forat personalitzades: cònica positiva, sense cònic, cònica invertida
Com a dispositiu de transferència de fluids dissenyat per precisió, el forat té un paper crucial en les característiques del flux, incloent la velocitat i l'eficiència de reacció. Les tecnologies tradicionals es limiten a processar principis que dificulten la realització d’orificis cònics invertits, donant lloc a desviacions entre els paràmetres reals de rendiment i els paràmetres de disseny.
El làser femtosegona de la tecnologia monocroma està equipat amb una tecnologia controlable cònica, que realitza un angle cònic d’obertura personalitzada de 0 ~ 1,15 graus mitjançant l’ajust de l’angle d’incidència del feix Incloure la rotunditat, la cònica, la profunditat i la coherència entre els forats, cosa que ajuda a millorar l'efecte d'atomització.
Processament làser femtosegon de micro-forats controlats basats en el control dinàmic de l’actitud relativa "Xiaomao Sun et al., Optics i Làser Tecnologia Volum 170 (2024.3)
Procés Simplificació: de modelat en diversos passos a un pas
La tecnologia monocroma coincideix amb els paràmetres de l’energia làser femtosegona i la freqüència de pols basades en propietats del material i els combina amb un sistema de posicionament de visió per aconseguir una precisió de l’alineació de sub-micres. A través de la plataforma 5- eix per realitzar un enfocament multi-angle del feix làser, les estructures complexes de micro-forat (forats cònics, forats 3D inclinats) es processen en un pas, amb vores llises de micro-forats (rugositat de superfície RA menys o igual a 1 μm) sense la necessitat de retallar secundari. El diàmetre del forat sol ser de 100 micres a diversos centenars de micres, el gruix pot ser de fins a 2 mil·límetres i la proporció de diàmetre a la profunditat és inferior a 10: 1.
Segons la investigació i els mercats, el mercat global de la boquilla de l’injector es va valorar en 7.3 mil milions de dòlars el 2024 i s’espera que arribi als 9.800 milions de dòlars el 2030, creixent a un CAGR del 5% del 2024 al 2030. Com que el país de fabricació d’automòbils més gran del món, s’espera que la demanda de parts relacionades creixi a un ritme elevat. Amb les seves solucions de mecanitzat de micro-nano de làser femtosegona autònoms, la tecnologia monocroma pot fer forats de manera eficaç i precisament en els sistemes de ruixat d’atomització i polvorització de líquids i es compromet a proporcionar solucions de fabricació avançades de la Xina per a l’actualització de la indústria de fabricació global.
