Автор: Джессика Шобер, Дмитрий Бадюков, Мальте Хеммерих,Лаборатория приложений Нованта
Шпильки играют жизненно важную роль при производстве статоров для электродвигателей и генераторов. Шпилька представляет собой прямоугольный медный провод, покрытый слоем органической изоляции, который имеет преимущества более высокой скорости заполнения пазов и эффективности двигателя по сравнению с круглыми и гибкими изолированными медными проводами. Однако катушка-шпилька относительно толстая, что создает проблемы для традиционной технологии намотки и снятия изоляционных материалов. Кроме того, для крепления шпилек после сборки статора требуются обширные сварочные работы.
Чтобы добиться эффективной и качественной пайки концов шпилек, поверхность медной проволоки должна быть чистой и без остатков. Чистота поверхности шпильки напрямую влияет на качество сварки и общую работу двигателя. Поэтому в процессе производства шпилек необходимо использовать очень важный процесс - зачистку изоляционного слоя шпильки для удаления изоляционного или фарфорового материала с прямоугольного медного профиля. Novanta сотрудничает со многими лидерами отрасли в процессе снятия изоляции. Требования к применению обычно включают зачистку примерно 30 мм со всех четырех сторон прямоугольного медного профиля размером примерно 3 x 1,5 мм и шпильку изоляции. Процесс зачистки должен быть завершен в течение короткого цикла обработки, обычно менее 1,5 секунды.
Материал и длина волны
Чтобы определить лучший метод изоляции шпилькизачисткаДля этого процесса был необходим углубленный анализ материала и его спектра поглощения для длин волн промышленного лазера, доступных на рынке. Обычно используемые изоляционные материалы в шпильках включают органические композиты, такие как полиамид (PA), полиэфир (PE) и полиимид (PI), на основе чистой меди. Целью этого процесса является эффективное удаление всего органического изолирующего слоя без повреждения подложки.
В ходе анализа мы обнаружили, что органический изолирующий слой проявляет значительные поглощающие свойства на более длинных волнах в дальнем инфракрасном спектре. Поэтому мы считаем, что CO₂-лазеры являются лучшим решением дляснятие изоляции с медных проводов. Наши CO₂-лазеры Synrad доступны с длиной волны 9,3 мкм, 10,2 мкм и 10,6 мкм, что обеспечивает различные спектральные диапазоны, соответствующие кривым поглощения различных изоляционных материалов. Кроме того, эти лазеры обладают высокой отражательной способностью на подложках из чистой меди, обеспечивая эффективное удаление изолирующих слоев и сводя к минимуму риск обесцвечивания или модификации поверхности.
Хотя CO₂-лазеры могут эффективно удалять большинство изоляционных материалов, на отражающей медной поверхности может оставаться тонкий остаток толщиной 1-2мкм, который невозможно эффективно удалить только с помощью дальнего инфракрасного излучения. Поэтому на втором этапе процесса мы используем маломощный наносекундный волоконный лазер, чтобы обеспечить полное удаление этого остаточного слоя. Волоконный лазер обладает лучшими поглощающими свойствами в подложке, что обеспечивает тщательное отшелушивание и одновременно защищает медную поверхность от чрезмерного нагрева и модификации поверхности.
Хотя для удаления изоляционного слоя доступны альтернативные методы, такие как лазерная абляция с использованием нескольких короткоимпульсных лазеров или одного, более мощного волоконного лазера, наш двухэтапный процесс предлагает выдающиеся преимущества с точки зрения эффективности, качества и скорости обработки.
Фактический процесс абляции первого обычно не соответствует требованиям по скорости и не позволяет отличить изоляционный материал от подложки; с другой стороны, использование одного более мощного волоконного лазера приведет к более серьезным термическим повреждениям и модификации поверхности подложки.
Кроме того, оба варианта требуют более высоких инвестиций в лазерный источник, поэтому двухэтапный метод остается идеальным решением для процесса снятия изоляции, обеспечивая хороший баланс между эффективностью, качеством и экономической эффективностью.
