El rendimiento de los sistemas de inyección de combustible se ha convertido en un área central de competencia en la industria automotriz, impulsada tanto por el endurecimiento de las regulaciones ambientales globales como por la mejora de la eficiencia de la combustión interna. Como componente central del sistema de inyección de combustible del motor, la precisión de procesamiento de la boquilla del inyector determina directamente el efecto de atomización de combustible, la eficiencia de combustión y el nivel de emisión de contaminantes. La tecnología de procesamiento tradicional no puede lograr el nivel requerido de precisión. El procesamiento del láser de femtosegundos puede realizar un control preciso de la apertura de la boquilla del inyector, que tiene un gran impacto en la eficiencia del motor.
¿Puntos de dolor de mecanizado por microporato del inyector de combustible?
Cuando la gasolina se expulsa a alta velocidad del orificio de la boquilla del inyector directo (GDI), sufre un proceso de transformación trifásica de "inyección de líquido → fragmentación de gotas → atomización y evaporación", y eventualmente se mezcla con el aire en el cilindro para formar una mezcla combustible. En este proceso, la precisión geométrica tridimensional del orificio de la boquilla y la suavidad de la pared interna determina directamente la calidad de atomización y la uniformidad de distribución de la inyección de combustible:
Si el procesamiento del agujero de la boquilla del inyector no está bien, como el borde de la rebabe, la pared del agujero con impurezas residuales, la inyección de combustible de alta velocidad se debió a la fuerza desigual, la formación de gotas de diferentes tamaños. Estas "cuentas de aceite" no completamente atomizadas se unirán a la pared del cilindro del motor, no participaron en la combustión de la pieza se convertirán en contaminantes descargados, lo que resulta en la prueba de gases de escape de los indicadores de hidrocarburos excedidos, sino que hará que el motor sea más propenso a los depósitos de carbono, afectando la vida y el rendimiento.
Limitaciones de los procesos tradicionales
- Mecanizado de descarga eléctrica (EDM)
Limitación del tamaño del orificio: es difícil procesar microholes<145μm stably, which cannot meet the demand of new generation fuel injection system.
Ineficiencia: tiempo de mecanizado largo para hoyos individuales y pérdidas de electrodos aumentan significativamente los costos de herramientas.
- Procesamiento láser convencional
Problemas de daño térmico: la luz láser de nanosegundos/microsegundos hace que el material se derrita y reacondine, formando rebabas y capas de refundición y afecte la uniformidad de la atomización.
Dependencia posterior al procesamiento: se requieren procesos de molienda adicionales para reparar la calidad de la pared del orificio, aumentando la complejidad del proceso.
- Proceso híbrido
El proceso híbrido de "Finalización láser previa al perfil + EDM" puede reducir el tiempo de procesamiento en un 70% y mejorar la zona afectada por el calor, pero aún requiere coordinación de procesos múltiples y enfrenta desafíos como la precisión de la alineación de agujeros y la compatibilidad del equipo.
Ventajas centrales del procesamiento de láser de femtosegundos
¿Qué es un láser de femtosegundo? En comparación con los láseres generales, los láseres de femtosegundos utilizan pulsos ultra cortos (ancho de pulso<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.
Formas de agujeros personalizados: cónico positivo, sin cono, convergido cónico
Como un dispositivo de transferencia de fluidos de ingeniería de precisión, el tario de agujeros juega un papel crucial en las características de flujo, incluida la velocidad y la eficiencia de reacción. Las tecnologías tradicionales están limitadas por los principios de procesamiento que dificultan la realización de los orificios cónicos invertidos, lo que resulta en desviaciones entre el rendimiento del chorro real y los parámetros de diseño.
Monochrome Technology's femtosecond laser is equipped with taper-controllable technology, which realizes a customized aperture taper angle of 0~1.15 degree through the adjustment of beam incidence angle and spatial shaping, and is capable of realizing the precision hole-making of complex structures such as three-dimensional curved surface distributions, with an accuracy of ±1 μm, including the Ronda, cono, profundidad y consistencia entre los agujeros, lo que ayuda a mejorar el efecto de atomización.
Procesamiento con láser de femtosegundo de microholes cónicos controlados basado en el control dinámico de la actitud relativa "Xiaomao Sun et al., Optics & láser Technology Volumen 170 (2024.3)
Simplificación de procesos: de moldeo de múltiples pasos a un solo paso
La tecnología monocromática coincide con los parámetros de la energía del láser de femtosegundos y la frecuencia de pulso en función de las propiedades del material, y los combina con un sistema de posicionamiento de visión para lograr la precisión de alineación submicrónica. A través de la plataforma de eje 5- para realizar el enfoque de ángulo múltiple del haz láser, las estructuras complejas de microholos (agujeros cónicos, agujeros inclinados 3D) se procesan en un solo paso, con bordes lisos de microholes (rugosidad de la superficie menos o igual a 1 μm) sin la necesidad de recortación secundaria. El diámetro del orificio suele ser de 100 micras a varios cientos de micras, el grosor puede ser de hasta 2 milímetros y la relación diámetro a profundidad del diámetro del orificio es inferior a 10: 1.
Según la investigación y los mercados, el mercado global de la boquilla del inyector se valoró en $ 7.3 mil millones en 2024 y se espera que alcance los $ 9.8 mil millones para 2030, creciendo a una tasa compuesta anual del 5% de 2024 a 2030. A medida que el país de fabricación de automóviles más grande del mundo, se espera que la demanda de piezas relacionadas crezca a una tasa alta. Con sus soluciones de mecanizado de micro-nano de femtosegundos autodesarradas, la tecnología monocromo puede hacer agujeros de manera eficiente y precisa en los sistemas de atomización y pulverización líquida, y se compromete a proporcionar soluciones de fabricación avanzadas de China para la actualización de la industria manufacturera global.
