Tiếng Việt 
English 
Español 
हिन्दी 
العربية 
Português do Brasil 
Русский 
日本語 
Deutsch 
한국어 
Français 
Türkçe 
Polski 
Italiano 
简体中文 Công nghệ phun xăng trực tiếp vào xi lanh thế hệ mới là công nghệ chủ đạo trong lĩnh vực động cơ ô tô. Nó phun nhiên liệu chính xác vào xi lanh thông qua kim phun nhiên liệu và hòa trộn hoàn toàn với không khí nạp để tạo ra toàn bộ chức năng của từng giọt nhiên liệu.
Như có thể thấy trong hình bên dưới, có các lỗ nhỏ phân bố trên kim phun, đường kính của chúng nhỏ hơn 150 micron. Đường kính lỗ, độ nhám bề mặt, vị trí, hình dạng, vv sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của kim phun, do đó, có những yêu cầu xử lý nghiêm ngặt. Đồng thời, để đạt được hiệu quả về chi phí, thời gian xử lý của mỗi lỗ siêu nhỏ bắt buộc phải được kiểm soát trong vòng vài giây.
Vì vậy vấn đề đặt ra là yêu cầu gia công của các lỗ siêu nhỏ kim phun vượt xa khả năng của công nghệ khoan cơ khí truyền thống. Quy trình nào được sử dụng để gia công chính xác các lỗ siêu nhỏ này?
Phương pháp xử lý truyền thống so với công nghệ xử lý vi lỗ cải tiến
Hiện nay, các phương pháp gia công kim phun vi lỗ phổ biến chủ yếu bao gồm khoan cơ khí, EDM và gia công laser femto giây.
Chi phí khoan cơ khí là cao nhất. Do dụng cụ khoan lỗ nhỏ đắt tiền, dễ mài mòn trong quá trình gia công và dụng cụ có nguy cơ gãy, ảnh hưởng trực tiếp đến tính nhất quán của quá trình gia công lỗ nhỏ và năng suất sản phẩm, đồng thời giá thành vật tư tiêu hao cao.
Mặc dù EDM linh hoạt hơn một chút so với kích thước khoan cơ học, nhưng hiệu quả gia công của nó thấp và độ nhám bề mặt không lý tưởng. Đặc biệt trên bề mặt gia công sẽ có lớp remelting. Đồng thời, chúng ta cũng phải xem xét chi phí điện cực và độ ổn định của quá trình.
Tuy nhiên, femtosecond laser không thể tạo ra nhiệt trong quá trình xử lý và lỗ siêu nhỏ được xử lý bởi femtosecond laser không có lớp nấu chảy và đường gờ, có thể thu được các cạnh sắc nét rõ ràng hơn và chất lượng bề mặt tốt hơn, do đó kéo dài tuổi thọ của vòi phun.
Lấy một lỗ có đường kính 150 μ m và sâu 0,5 mm làm ví dụ, kết quả gia công của EDM và laser femto giây được so sánh
Bên trái của hình cho thấy lỗ siêu nhỏ được gia công bằng EDM và bên phải cho thấy lỗ siêu nhỏ được gia công bằng laser femto giây
Điều đáng nói là chúng ta không xa lạ với quá trình xử lý bằng tia laser. Vậy, sự khác biệt giữa tia laser femto giây với tia laser nano giây và tia laser picosecond mà chúng ta thường nghe là gì?
Trước tiên, hãy làm rõ việc chuyển đổi đơn vị thời gian
1ms = 0,001s = 10-3S&nbSp;
1μs = 0,000001s = 10-6S
1ns = 0,0000000001s = 10-9S
1 giây = 0,0000000000001 giây = 10-12S
1fs = 0,000000000000001 giây = 10-15S
Nếu chúng ta hiểu đơn vị thời gian, chúng ta sẽ biết rằng femtosecond laser là một xử lý laser xung cực ngắn, vì vậy chỉ có nó mới thực sự có khả năng xử lý chính xác cao.
Có lỗ khoan laser nano giây, lỗ khoan laser picosec giây và lỗ khoan laser femto giây
Cơ chế hoạt động của tia laser femto giây
Khi tia laser femto giây tác động vào quá trình xử lý kim loại và phi kim, nguyên tắc hoàn toàn khác nhau. Có một số lượng lớn các electron tự do trên bề mặt kim loại. Khi tia laser chiếu vào bề mặt kim loại, các electron tự do sẽ bị đốt nóng ngay lập tức, và các electron sẽ va chạm nhau trong vài chục giây bay. Các electron tự do sẽ truyền năng lượng cho mạng tinh thể và tạo thành các lỗ trống. Tuy nhiên, năng lượng va chạm của êlectron tự do nhỏ hơn nhiều so với năng lượng của ion nên cần nhiều thời gian để dẫn năng lượng. Tuy nhiên, vấn đề này đã được các nhà khoa học Trung Quốc giải quyết.
Khi tia laser femto giây tác động lên vật liệu phi kim loại, do có ít điện tử tự do trên bề mặt vật liệu, nên bề mặt vật liệu sẽ bị ion hóa trước khi chiếu tia laser, và sau đó các điện tử tự do được tạo ra. Các liên kết còn lại phù hợp với các vật liệu kim loại. Khi tia laser femto giây được sử dụng để xử lý các lỗ siêu nhỏ, một lỗ nhỏ sẽ được hình thành ở giai đoạn đầu. Với sự gia tăng của số lượng xung, độ sâu của hố tăng lên. Tuy nhiên, với sự gia tăng của độ sâu, các mảnh vỡ ngày càng khó bay ra khỏi đáy hố. Kết quả là, năng lượng của tia laser lan truyền xuống đáy ngày càng ít đi, và trạng thái bão hòa của độ sâu không thể tăng lên, tức là người ta đã khoan một lỗ siêu nhỏ.
Ứng dụng công nghệ laser femto giây mới
Ứng dụng của công nghệ mới laser femto giây chỉ mới xuất hiện. Các ngành công nghiệp ứng dụng chính bao gồm: công nghiệp bán dẫn, công nghiệp năng lượng mặt trời (đặc biệt là công nghệ màng mỏng), công nghiệp màn hình phẳng, đúc vi hợp kim, gia công cấu trúc điện cực và khẩu độ chính xác, gia công vật liệu khó hàng không, thiết bị y tế và các lĩnh vực khác!
Dưới nền tảng made in China 2025, ngành sản xuất công nghiệp truyền thống đang phải đối mặt với sự chuyển đổi sâu sắc. Một trong những hướng đi là nâng cao hiệu quả và chuyển sang gia công chính xác cao cấp, có giá trị gia tăng cao hơn, hàng rào kỹ thuật cao hơn. Xử lý laser hoàn toàn phù hợp với chủ đề này. Laser và thiết bị xử lý laser đã xuất hiện trong các lĩnh vực sản xuất 3C cao cấp như sản xuất mô-đun màn hình cảm ứng điện tử tiêu dùng, dicing wafer bán dẫn, v.v. và cho thấy triển vọng ứng dụng mới trong chế biến sapphire, kính cong và sản xuất gốm.
Ngành 3C
Là một đại diện điển hình của laser xung siêu ngắn, laser femto giây có đặc điểm độ rộng xung cực ngắn và công suất đỉnh cực cao. Nó có nhiều loại đối tượng gia công, đặc biệt thích hợp để gia công các vật liệu giòn và vật liệu nhạy cảm với nhiệt như sapphire, thủy tinh, gốm sứ,… nên rất thích hợp cho ngành gia công vi mô trong công nghiệp điện tử.
Nguyên nhân chính là do việc áp dụng mô-đun nhận dạng dấu vân tay trong điện thoại di động từ năm ngoái đã dẫn đến việc mua tia laser femtosecond. Mô-đun vân tay liên quan đến quá trình xử lý bằng laser: ① dát mỏng, ② cắt chip, cắt bìa, cắt và khoan đường viền bảng mềm ④ FPC, ⑤ khắc laser, v.v. Trong số đó, chủ yếu được xử lý tấm phủ Sapphire / thủy tinh và chip IC. Apple 6 đã chính thức sử dụng nhận dạng vân tay từ năm 2015 và đã thúc đẩy sự phổ biến của một số thương hiệu trong nước. Hiện tại, tỷ lệ thâm nhập của nhận dạng vân tay là ít hơn 50%. Do đó, vẫn còn một không gian phát triển lớn cho máy laser được sử dụng để xử lý mô-đun nhận dạng dấu vân tay.
Đồng thời, máy laser cũng có thể được sử dụng trong việc khoan PCB, cắt phôi wafer, v.v. và lĩnh vực ứng dụng không ngừng được mở rộng. Đặc biệt với việc ứng dụng các vật liệu giòn có giá trị gia tăng cao như sapphire và gốm trong điện thoại di động trong tương lai, thiết bị xử lý laser sẽ trở thành một phần quan trọng của thiết bị tự động hóa 3C. Chúng tôi tin rằng tia laser femto giây sẽ đóng một vai trò rộng rãi và sâu sắc trong lĩnh vực thiết bị xử lý tự động 3C trong tương lai.
Động cơ máy bay
Từ lâu, công nghệ chế tạo động cơ của Trung Quốc luôn là điểm nghẽn hạn chế sự phát triển của ngành hàng không vũ trụ. Chất lượng sản phẩm không đạt tiêu chuẩn xét từ hai khía cạnh: một là công nghệ vật liệu; hai là công nghệ xử lý vật liệu. Khoan laser Femtosecond giải quyết vấn đề này!
Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, tuabin khí là bộ phận đầu tiên trong ba bộ phận quan trọng của động cơ, hiệu suất của nó quyết định trực tiếp đến chất lượng của động cơ. Tuy nhiên, nhiệt độ làm việc của cánh tuabin của động cơ aero ít nhất là 1400 ℃, vì vậy cần sử dụng công nghệ làm mát chính xác cho các bộ phận có nhiệt độ cao, đặc biệt là cánh quạt.
Việc làm mát bằng lưỡi dao thường đạt được nhờ một số lượng lớn các lỗ màng có đường kính khác nhau. Đường kính lỗ khoảng 100 ~ 700 μ m và sự phân bố trong không gian rất phức tạp. Hầu hết chúng là các lỗ nghiêng với góc từ 15 ° đến 90 °. Để nâng cao hiệu quả làm mát, hình dạng của các lỗ thường là hình quạt hoặc hình chữ nhật, gây khó khăn lớn cho việc gia công. Hiện nay, phương pháp chủ đạo là EDM tốc độ cao, tuy nhiên việc chế tạo điện cực dụng cụ cực kỳ khó khăn, các chi tiết gia công dễ bị mài mòn, tốc độ gia công chậm, rất khó để loại bỏ các phoi gia công trong lỗ, không dễ tản nhiệt nên không thích hợp sản xuất hàng loạt.
Ngoài ra, bề mặt của lưỡi động cơ hiện đại thường được phủ một lớp màng chắn nhiệt, thường là vật liệu gốm, không thể gia công bằng EDM truyền thống, đây là công nghệ then chốt của ngành chế tạo động cơ tiên tiến trong tương lai. Với sự phát triển của quá trình phi kim loại hóa vật liệu lưỡi động cơ, EDM ngày càng không đáng tin cậy. Gia công bằng laser Femtosecond có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như khả năng thích ứng rộng, độ chính xác định vị cao, không biến dạng cơ học, không tiếp xúc trực tiếp, v.v. Nó rất thích hợp để gia công các lỗ siêu nhỏ.
chăm sóc y tế
Hiện tại, tất cả các tia laser femto giây được sử dụng trong điều trị khúc xạ nhãn khoa nên là một trong những thiết bị hoàn thiện nhất trong ứng dụng y tế của công nghệ femto giây. Ngoài ra còn có xử lý ống mở rộng, nội soi và ống thông, v.v.
Trong điều trị y tế, so với laser xung dài, năng lượng laser femto giây tập trung cao, hầu như không có tác dụng truyền nhiệt trong quá trình tác động nên sẽ không làm tăng nhiệt độ của môi trường xung quanh, điều này rất quan trọng trong ứng dụng y tế. phẫu thuật bằng tia la-ze. Mặt khác, nhiệt độ tăng lên vài độ sẽ trở thành sóng áp suất ngay lập tức và truyền đến các tế bào thần kinh để tạo ra cơn đau. Mặt khác, nó có thể gây ra thiệt hại chết người cho các mô sinh học. Do đó, tia laser femtosecond có thể điều trị an toàn không đau và không xâm lấn.
Đột phá trong công nghệ khoan laser femto giây
Mặc dù công nghệ khoan laser femto giây có sức mạnh kỳ diệu như vậy, nhưng sự phát triển của nó cũng rất khó khăn, đặc biệt là trong nỗ lực tích hợp hệ thống và kỹ thuật công nghệ, có rất nhiều khó khăn và công suất đầu ra cũng hạn chế. Ngoài ra, làm thế nào để hình thành một bộ công nghiệp chế biến vi xốp hoàn chỉnh cũng là một vấn đề trên toàn thế giới. Tuy nhiên, thông qua nỗ lực của các nhà khoa học Trung Quốc, chúng tôi không chỉ nhận ra tính thực tiễn và tích hợp của hệ thống mà còn phát minh ra công nghệ gia công trục vít, có thể tùy chỉnh riêng với các hình dạng vi hạt khác nhau, có thể nói là hàng đầu vị trí trên thế giới.
Ngày nay, với việc từng bước nâng cấp các tiêu chuẩn khí thải trong ngành công nghiệp ô tô trong và ngoài nước, thách thức đối với các nhà sản xuất kim phun và OEM của họ ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Các lỗ tròn truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu của khách hàng. Các nhà sản xuất không ngừng tìm kiếm và phát triển các hình dạng vòi phun đặc biệt và mới lạ để đáp ứng các yêu cầu. Tính linh hoạt và lợi thế của xử lý laser femto giây ngày càng trở nên rõ ràng hơn.
Hình dạng lỗ phun đặc biệt và mới lạ
