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高效激光精微打孔技术
 

随着发动机推力的不断提高,对部件喷油特性及承温能力的要求也愈来愈高。发动机喷油孔及气膜冷却孔的打孔工艺对保障部件的喷油、雾化及冷却功能至关重要。激光精微打孔具有精度高、通用性强和效率高的特点,适合软、硬、脆等各类难加工材料,可以进行数量多、高密度的群孔加工以及各种复杂截面的孔加工。激光精微打孔技术克服了传统打孔工艺的瓶颈,对提高内燃机的燃烧效率及部件承温能力具有重要意义。

团队在激光精微打孔的基础理论、模拟仿真、过程检测、工艺优化、性能检测、系统集成等方面具有深厚的成果积淀。尤其已成功完成了大深径比发动机喷油嘴激光精微打孔技术的研究,首次提出将复杂变截面喷孔应用于实际发动机喷油嘴上,同时实现了变截面喷油孔激光精微打孔工艺。与发动机研究所合作,证明采用激光精微打孔的喷孔后期喷油率大于传统的电火花打孔,喷孔流量系数提高了8%-12%。利用激光精微打孔技术研制的P型喷油嘴在提升HPD系列柴油机动力性和燃油经济性方面具有应用推广价值。

本技术能够建立完整的针对不同微孔结构的高效激光精微打孔的技术体系,包括工艺优化方案、样件成品、装备系统等。

  • 孔径:0.05-0.25mm;深径比:> 10;

  • 粗糙度:Ra < 0.6μm;

  • 打孔效率(每个孔加工时间)< 1s.

项目主要针对内燃机中喷油孔及气膜冷却孔,以及其他工业领域中的精微小孔结构,采用激光精微打孔技术,实现所需的孔型、质量、效率及性能要求。 

 喷油嘴激光精微加工与激光打孔喷雾效果 

各类变截面喷孔

 

激光精微打孔过程的高速摄影观测

 

Keyhole evolution during multi-pulse drilling


Keyhole evolution during laser turn-on (a) and
turn-off (b) in the first pulse, and laser turn-on (c) and laser turn-off (d) in
the third pulse.


Observation of the vaporization and ejection processes during
the first pulse (a), second pulse (b), third pulse (c), and fourth pulse (d).

Keyhole evolution during laser turn-on (a) and
turn-off (b) in the first pulse, and laser turn-on (c) and laser turn-off (d) in the third pulse.