सिलेंडर डायरेक्ट इंजेक्शन तकनीक की नई पीढ़ी ऑटोमोबाइल इंजन के क्षेत्र में मुख्यधारा की तकनीक है। यह ईंधन इंजेक्टर के माध्यम से सिलेंडर में ईंधन को सटीक रूप से इंजेक्ट करता है और ईंधन की प्रत्येक बूंद के प्रभाव को पूर्ण कार्य देने के लिए सेवन हवा के साथ पूरी तरह से मिलाता है।

जैसा कि नीचे दिए गए चित्र से देखा जा सकता है, इंजेक्टर पर वितरित सूक्ष्म छिद्र होते हैं, जिनका व्यास 150 माइक्रोन से कम होता है। छेद व्यास, सतह खुरदरापन, स्थिति, आकार और इतने पर सीधे इंजेक्टर के प्रदर्शन को प्रभावित करेगा, इसलिए सख्त प्रसंस्करण आवश्यकताएं हैं। उसी समय, लागत-प्रभावशीलता प्राप्त करने के लिए, प्रत्येक माइक्रो होल के प्रसंस्करण समय को कुछ सेकंड के भीतर नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।

150 माइक्रोन से कम माइक्रो मशीनिंग के लिए कौन सी विधि कुशल और विश्वसनीय है? 1

तो समस्या यह है कि इंजेक्टर माइक्रो होल की प्रसंस्करण आवश्यकताएं पारंपरिक यांत्रिक ड्रिलिंग तकनीक की क्षमता से कहीं अधिक हैं। इन सूक्ष्म छिद्रों को सटीक रूप से संसाधित करने के लिए किस प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है?

पारंपरिक प्रसंस्करण विधि बनाम अभिनव सूक्ष्म छिद्र प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

वर्तमान में, इंजेक्टर के सामान्य माइक्रो होल मशीनिंग तरीकों में मुख्य रूप से मैकेनिकल ड्रिलिंग, ईडीएम और फेमटोसेकंड लेजर मशीनिंग शामिल हैं।

यांत्रिक ड्रिलिंग की लागत सबसे अधिक है। क्योंकि छोटे छेद ड्रिलिंग के लिए उपकरण महंगा है, मशीनिंग की प्रक्रिया में पहनना आसान है, और उपकरण में फ्रैक्चर जोखिम है, जो सीधे सूक्ष्म छेद प्रसंस्करण और उत्पाद उपज की स्थिरता को प्रभावित करता है, और उपभोग्य सामग्रियों की लागत अधिक है।

हालांकि ईडीएम आकार में यांत्रिक ड्रिलिंग की तुलना में थोड़ा अधिक लचीला है, इसकी मशीनिंग दक्षता कम है और सतह खुरदरापन आदर्श नहीं है। विशेष रूप से, मशीनी सतह पर रीमेल्टिंग परत होगी। साथ ही, हमें इलेक्ट्रोड लागत और प्रक्रिया की स्थिरता पर भी विचार करना चाहिए।

हालांकि, femtosecond लेजर प्रसंस्करण प्रक्रिया में गर्मी का उत्पादन नहीं कर सकता है, और femtosecond लेजर द्वारा संसाधित सूक्ष्म छेद में कोई रीमेल्टिंग परत और गड़गड़ाहट नहीं होती है, जो स्पष्ट तेज धार और बेहतर सतह की गुणवत्ता प्राप्त कर सकती है, इस प्रकार नोजल जीवन को लम्बा खींच सकती है।

एक उदाहरण के रूप में 150 μ मीटर के व्यास और 0.5 मिमी की गहराई के साथ एक छेद लेना, ईडीएम और फेमटोसेकंड लेजर के मशीनिंग परिणामों की तुलना की जाती है

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आकृति के बाईं ओर ईडीएम द्वारा मशीनीकृत माइक्रो होल को दर्शाता है और दाईं ओर फेमटोसेकंड लेजर द्वारा मशीनीकृत माइक्रो होल को दर्शाता है

यह उल्लेखनीय है कि हम लेजर प्रोसेसिंग से अपरिचित नहीं हैं। तो, फेमटोसेकंड लेजर और नैनोसेकंड लेजर और पिकोसेकंड लेजर में क्या अंतर है जो हम अक्सर सुनते हैं?

आइए पहले समय इकाई रूपांतरण को स्पष्ट करें

1ms =0.001s=10-3रों&nbरोंp;

1μs=0.000001s=10-6रों 

1ns=0.0000000001s=10-9रों

1ps = 0.000000000001s = 10-12रों

1fs = 0.00000000000001s = 10-15रों

यदि हम समय इकाई को समझते हैं, तो हम जानेंगे कि फेमटोसेकंड लेजर एक अत्यंत लघु पल्स लेजर प्रसंस्करण है, इसलिए केवल यह वास्तव में उच्च-सटीक प्रसंस्करण के लिए सक्षम हो सकता है।

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नैनोसेकंड लेजर ड्रिलिंग होल, पिकोसेकंड लेजर ड्रिलिंग होल और फेमटोसेकंड लेजर ड्रिलिंग होल हैं

फेमटोसेकंड लेजर का कार्य तंत्र

जब फेमटोसेकंड लेजर धातु और अधातु प्रसंस्करण पर कार्य करता है, तो सिद्धांत पूरी तरह से अलग होता है। धातु की सतह पर बड़ी संख्या में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। जब लेजर धातु की सतह को विकिरणित करता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉनों को तुरंत गर्म किया जाएगा, और इलेक्ट्रॉन दसियों उड़ान सेकंड में टकराएंगे। मुक्त इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली में ऊर्जा संचारित करेंगे और छेद बनाएंगे। हालांकि, मुक्त इलेक्ट्रॉन टकराव की ऊर्जा आयनों की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए ऊर्जा को संचालित करने में काफी समय लगता है। हालांकि, इस समस्या को चीनी वैज्ञानिकों ने हल कर लिया है।

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जब femtosecond लेजर गैर-धातु सामग्री पर कार्य करता है, क्योंकि सामग्री की सतह पर कुछ मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, सामग्री की सतह को लेजर विकिरण से पहले आयनित किया जाना चाहिए, और फिर मुक्त इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं। शेष लिंक धातु सामग्री के अनुरूप हैं। जब सूक्ष्म छिद्रों को संसाधित करने के लिए फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग किया जाता है, तो प्रारंभिक चरण में एक छोटा गड्ढा बनता है। दालों की संख्या बढ़ने से गड्ढे की गहराई बढ़ जाती है। हालांकि, गहराई बढ़ने के साथ, मलबे के लिए गड्ढे के नीचे से बाहर निकलना मुश्किल होता जा रहा है। नतीजतन, नीचे तक लेजर प्रसार की ऊर्जा कम और कम होती है, और गहराई की संतृप्ति स्थिति को बढ़ाया नहीं जा सकता है, यानी एक सूक्ष्म छेद ड्रिल किया जाता है।

नई फेमटोसेकंड लेजर तकनीक का अनुप्रयोग

फेमटोसेकंड लेजर नई तकनीक का अनुप्रयोग अभी उभर रहा है। मुख्य अनुप्रयोग उद्योगों में शामिल हैं: अर्धचालक उद्योग, सौर ऊर्जा उद्योग (विशेष रूप से पतली फिल्म प्रौद्योगिकी), प्लानर डिस्प्ले उद्योग, मिश्र धातु माइक्रो कास्टिंग, सटीक एपर्चर और इलेक्ट्रोड संरचना प्रसंस्करण, विमानन कठिन सामग्री प्रसंस्करण, चिकित्सा उपकरण और अन्य क्षेत्र!

मेड इन चाइना 2025 की पृष्ठभूमि में, पारंपरिक औद्योगिक विनिर्माण उद्योग गहरे परिवर्तन का सामना कर रहा है। दिशाओं में से एक दक्षता में सुधार करना और उच्च वर्धित मूल्य और उच्च तकनीकी बाधाओं के साथ उच्च अंत सटीक प्रसंस्करण की ओर मुड़ना है। लेजर प्रसंस्करण पूरी तरह से इस विषय के अनुरूप है। लेजर और लेजर प्रसंस्करण उपकरण उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक टच स्क्रीन मॉड्यूल उत्पादन, सेमीकंडक्टर वेफर डाइसिंग इत्यादि जैसे उच्च अंत 3 सी विनिर्माण क्षेत्रों में उभरे हैं, और नीलमणि प्रसंस्करण, घुमावदार ग्लास और सिरेमिक उत्पादन में नई अनुप्रयोग संभावनाएं दिखाते हैं।

3सी उद्योग

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अल्ट्राशॉर्ट पल्स लेजर के एक विशिष्ट प्रतिनिधि के रूप में, फेमटोसेकंड लेजर में अल्ट्रा शॉर्ट पल्स चौड़ाई और अल्ट्रा-हाई पीक पावर की विशेषताएं हैं। इसमें प्रसंस्करण वस्तुओं की एक विस्तृत श्रृंखला है, विशेष रूप से भंगुर सामग्री और गर्मी संवेदनशील सामग्री जैसे नीलम, कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें, आदि के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है, इसलिए यह इलेक्ट्रॉनिक उद्योग में सूक्ष्म प्रसंस्करण उद्योग के लिए उपयुक्त है।

मुख्य कारण यह है कि पिछले साल से मोबाइल फोन में फिंगरप्रिंट पहचान मॉड्यूल के आवेदन से फेमटोसेकंड लेजर की खरीद हुई है। फ़िंगरप्रिंट मॉड्यूल में लेजर प्रोसेसिंग शामिल है: वेफर डाइसिंग, चिप कटिंग, ③ कवर कटिंग, ④ एफपीसी सॉफ्ट बोर्ड कंटूर कटिंग और ड्रिलिंग, ⑤ लेजर मार्किंग, आदि। उनमें से, नीलम / ग्लास कवर प्लेट और आईसी चिप मुख्य रूप से संसाधित होते हैं। ऐप्पल 6 ने आधिकारिक तौर पर 2015 से फिंगरप्रिंट पहचान का उपयोग किया है, और कई घरेलू ब्रांडों की लोकप्रियता को बढ़ावा दिया है। वर्तमान में, फिंगरप्रिंट पहचान की प्रवेश दर 50% से कम है। इसलिए, फिंगरप्रिंट पहचान मॉड्यूल को संसाधित करने के लिए उपयोग की जाने वाली लेजर मशीन के लिए अभी भी एक बड़ा विकास स्थान है।

इसी समय, पीसीबी ड्रिलिंग, वेफर डाइसिंग कटिंग आदि में भी लेजर मशीन का उपयोग किया जा सकता है, और अनुप्रयोग क्षेत्र का लगातार विस्तार हो रहा है। विशेष रूप से भविष्य में मोबाइल फोन में उच्च मूल्य वर्धित भंगुर सामग्री जैसे नीलम और सिरेमिक के आवेदन के साथ, लेजर प्रसंस्करण उपकरण 3C स्वचालन उपकरण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाएगा। हमारा मानना है कि फेमटोसेकंड लेजर भविष्य में 3सी स्वचालित प्रसंस्करण उपकरण के क्षेत्र में एक व्यापक और गहन भूमिका निभाएगा।

विमान का इंजन

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लंबे समय से, चीन की इंजन निर्माण तकनीक हमेशा एयरोस्पेस उद्योग के विकास को बाधित करने वाली एक अड़चन रही है। उत्पादों की गुणवत्ता दो पहलुओं से मानक तक नहीं है: एक भौतिक प्रौद्योगिकी है; दूसरी सामग्री प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी है। फेमटोसेकंड लेजर ड्रिलिंग इस समस्या को हल करती है!

एयरोस्पेस के क्षेत्र में, गैस टरबाइन इंजन के तीन प्रमुख घटकों में से पहला है, और इसका प्रदर्शन सीधे इंजन की गुणवत्ता को निर्धारित करता है। हालांकि, एयरो-इंजन के टरबाइन ब्लेड का कार्य तापमान कम से कम 1400 ℃ है, इसलिए उच्च तापमान वाले भागों, विशेष रूप से ब्लेड के लिए सटीक शीतलन तकनीक का उपयोग करना आवश्यक है।

ब्लेड कूलिंग आमतौर पर विभिन्न व्यास के साथ बड़ी संख्या में फिल्म छेद द्वारा प्राप्त की जाती है। छेद का व्यास लगभग 100 ~ 700 μ मीटर है, और स्थानिक वितरण जटिल है। उनमें से ज्यादातर 15 ° से 90 ° के कोणों के साथ झुके हुए छेद हैं। शीतलन दक्षता में सुधार करने के लिए, छिद्रों का आकार अक्सर पंखे के आकार का या आयताकार होता है, जिससे मशीनिंग में बहुत कठिनाई होती है। वर्तमान में, मुख्यधारा की विधि हाई-स्पीड ईडीएम है, लेकिन उपकरण इलेक्ट्रोड निर्माण बेहद कठिन है, संसाधित भागों को पहनना आसान है, प्रसंस्करण की गति धीमी है, छेद में मशीनिंग चिप्स को निकालना मुश्किल है, यह नहीं है गर्मी अपव्यय आसान है, इसलिए यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है।

इसके अलावा, आधुनिक इंजन ब्लेड की सतह आमतौर पर थर्मल बैरियर कोटिंग की एक परत से ढकी होती है, जो आमतौर पर सिरेमिक सामग्री होती है, जिसे पारंपरिक ईडीएम द्वारा मशीनीकृत नहीं किया जा सकता है, जो कि भविष्य में उन्नत इंजन निर्माण की प्रमुख तकनीक है। इंजन ब्लेड सामग्री के गैर धातुकरण के विकास के साथ, ईडीएम अधिक अविश्वसनीय है। फेमटोसेकंड लेजर मशीनिंग के कई फायदे हैं, जैसे व्यापक अनुकूलन क्षमता, उच्च स्थिति सटीकता, कोई यांत्रिक विकृति नहीं, कोई सीधा संपर्क नहीं और इसी तरह। यह मशीनिंग सूक्ष्म छिद्रों के लिए बहुत उपयुक्त है।

चिकित्सा देखभाल

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वर्तमान में, ऑप्थेल्मिक अपवर्तक उपचार में उपयोग किए जाने वाले सभी फेमटोसेकंड लेजर को फीमेलोसेकंड तकनीक के चिकित्सा अनुप्रयोग में सबसे परिपक्व उपकरणों में से एक होना चाहिए। विस्तारक, एंडोस्कोप और कैथेटर प्रसंस्करण आदि भी हैं।

चिकित्सा उपचार में, लंबी पल्स लेजर की तुलना में, फेमटोसेकंड लेजर ऊर्जा अत्यधिक केंद्रित होती है, कार्रवाई के दौरान लगभग कोई गर्मी हस्तांतरण प्रभाव नहीं होता है, इसलिए यह आसपास के वातावरण के तापमान में वृद्धि का कारण नहीं बनेगा, जो कि चिकित्सा अनुप्रयोग में बहुत महत्वपूर्ण है लेज़र शल्य क्रिया। एक ओर, तापमान वृद्धि की कई डिग्री एक पल में दबाव तरंगें बन जाएंगी और दर्द पैदा करने के लिए तंत्रिका कोशिकाओं तक पहुंच जाएंगी। दूसरी ओर, यह जैविक ऊतकों को घातक नुकसान पहुंचा सकता है। इसलिए, फेमटोसेकंड लेजर दर्द रहित और गैर-आक्रामक सुरक्षित उपचार प्राप्त कर सकता है।

फेमटोसेकंड लेजर ड्रिलिंग तकनीक में सफलता

यद्यपि फेमटोसेकंड लेजर ड्रिलिंग तकनीक में ऐसी जादुई शक्ति है, इसका विकास भी बहुत कठिन है, विशेष रूप से सिस्टम एकीकरण और प्रौद्योगिकी इंजीनियरिंग के प्रयासों में, विभिन्न कठिनाइयां हैं, और उत्पादन शक्ति भी सीमित है। इसके अलावा, माइक्रोप्रोसेसर प्रोसेसिंग उद्योग का एक पूरा सेट कैसे बनाया जाए, यह भी एक विश्वव्यापी समस्या है। हालांकि, चीनी वैज्ञानिकों के प्रयासों के माध्यम से, हमने न केवल प्रणाली की व्यावहारिकता और एकीकरण को महसूस किया है, बल्कि स्क्रू प्रोसेसिंग तकनीक का भी आविष्कार किया है, जिसे निजी तौर पर माइक्रोप्रोर्स के विभिन्न आकारों के साथ अनुकूलित किया जा सकता है, जिसे अग्रणी कहा जा सकता है दुनिया में स्थिति।

आजकल, देश और विदेश में ऑटोमोटिव उद्योग में उत्सर्जन मानकों के क्रमिक उन्नयन के साथ, इंजेक्टर निर्माताओं और उनके ओईएम के लिए चुनौतियां अधिक से अधिक गंभीर होती जा रही हैं। पारंपरिक गोल छेद ग्राहकों की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकते हैं। निर्माता लगातार आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विशेष और उपन्यास नोजल आकार की तलाश और विकास कर रहे हैं। फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण के लचीलेपन और फायदे अधिक से अधिक स्पष्ट होते जा रहे हैं।

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विशेष और उपन्यास स्प्रे छेद आकार