Станок для волоконной лазерной резки: обработка микроотверстий в сопле топливной форсунки

Топливная форсунка дизельного двигателя – одна из самых сложных в обработке деталей в области двигателей внутреннего сгорания. В сопловой головке диаметром менее 2 миллиметров необходимо просверлить от 6 до 8 сопловых отверстий диаметром всего около 0,1 миллиметра, при этом стенка отверстия должна находиться под точным углом к ​​оси сопла, а отклонение потока каждого отверстия не должно превышать 3%. В чем суть такого размера? Диаметр волос взрослого человека составляет около 0,07 миллиметра, а это значит, что точность обработки этих отверстий необходимо контролировать в пределах диаметра прядей волос. Еще сложнее то, что топливные форсунки обычно изготавливаются из легированной стали высокой твердости или керамических материалов. Традиционное электроискровое сверление не только приводит к быстрой потере электрода и длительному времени работы с одним отверстием, но также серьезно влияет на эффект распыления топлива из-за переплавленного слоя на стенках отверстия.

Именно на этом этапе станки для волоконной лазерной резки демонстрируют свое мастерство. В современном оборудовании для прецизионного лазерного сверления используются наносекундные импульсные лазеры в сочетании с пятиосной системой позиционирования, позволяющей «проникать» в микроотверстия одно за другим в точных положениях на поверхности сопла. Фокусный диаметр лазерного луча может быть сфокусирован с точностью до 20 микрон, а энергия одиночного импульса точно контролируется для мгновенного испарения материала, а не плавления – это означает, что на стенке отверстия практически нет перелитого слоя и микротрещин, а отверстие отверстия круглое и гладкое, без необходимости последующей шлифовки. Станок для лазерной резки с волоконным лазером может завершить обработку всех отверстий сопла за 45 секунд, при этом постоянство потока намного превосходит таковое при электроэрозионной технологии. После того, как производитель форсунок для дизельных двигателей внедрил это оборудование, расход топлива продукта при стендовых испытаниях двигателя снизился примерно на 2%, а выбросы твердых частиц снизились на 15%.

Более глубокая ценность заключается в ускорении исследований и разработок. Когда инженерам необходимо оптимизировать угол отверстия для улучшения нефтегазовой смеси, им нужно всего лишь настроить параметры в программном обеспечении, чтобы завершить обработку и тестирование новых образцов в тот же день, в то время как традиционное открытие формы или изготовление электродов занимает как минимум несколько недель. Этот быстрый замкнутый цикл «проверки процесса проектирования» сжимает цикл разработки систем сгорания двигателей с ежемесячных единиц до ежедневных.

От форсунок дизельного топлива до форсунок прямого впрыска бензина, а затем и топливных форсунок авиационных двигателей, технология лазерной резки и сверления бесшумно способствует каждому прогрессу в области эффективных и чистых технологий сгорания с контролем точности на уровне микрометра.