Автор: Джесика Шобер, Дмитрий Бадюков, Малте Хемерих,Лаборатория за приложения на Novanta
Фибите играят жизненоважна роля при производството на статори за електрически двигатели и генератори. Шнолата е правоъгълна медна жица, покрита с органичен изолационен слой, която има предимствата на по-висока скорост на запълване на прореза и ефективност на двигателя в сравнение с кръгли и гъвкави изолирани медни проводници. Бобината с фиби обаче е сравнително дебела, което поставя предизвикателства пред традиционната технология за навиване и премахването на изолационните материали. Освен това са необходими обширни заваръчни работи за закрепване на фибите след сглобяването на статора.
За да се постигне ефективно и качествено запояване на краищата на фиби, повърхността на медния проводник трябва да е чиста и без остатъци. Чистотата на повърхността на фиби пряко влияе върху качеството на заваряване и цялостната работа на двигателя. Следователно в процеса на производство на фиби трябва да се използва един много важен процес - отстраняване на изолационния слой на фиби за отстраняване на изолационния или порцелановия материал върху правоъгълния меден профил. Novanta работи с много лидери в индустрията в процеса на отстраняване на изолацията с фиби. Изискванията за приложение обикновено включват отстраняване на приблизително 30 mm от четирите страни на правоъгълен меден профил с размери приблизително 3 mm x 1,5 mm и изолация с фиби. Процесът на оголване трябва да бъде завършен в рамките на кратък цикъл на обработка, обикновено по-малко от 1,5 секунди.
Материал и дължина на вълната
За да се определи най-добрият метод за изолация на фибисъбличанепроцес, беше необходим задълбочен анализ на материала и неговия спектър на поглъщане за промишлени лазерни дължини на вълните, налични на пазара. Често използваните изолационни материали във фибите за коса включват органични композити като полиамид (PA), полиетер (PE) и полиимид (PI), базирани на чиста мед. Целта на този процес е ефективно да се отстрани целия органичен изолационен слой, като същевременно се гарантира, че субстратът не се повреди.
Чрез анализ открихме, че органичният изолационен слой проявява значителни абсорбционни свойства при по-дълги дължини на вълните в далечния инфрачервен спектър. Ето защо ние вярваме, че CO₂ лазерите са най-доброто решение запремахване на изолация от медни проводници. Нашите лазери Synrad CO₂ се предлагат в опции за дължина на вълната 9,3 μm, 10,2 μm и 10,6 μm, осигуряващи разнообразие от спектрални диапазони, съответстващи на кривите на поглъщане на различни изолационни материали. В допълнение, тези лазери показват висока отразяваща способност върху чисти медни субстрати, осигурявайки ефективно отстраняване на изолационните слоеве, като същевременно минимизират риска от обезцветяване или модификация на повърхността.
Въпреки че CO₂ лазерите могат ефективно да премахнат повечето изолационни материали, върху отразяващата медна повърхност може да остане тънък остатък с дебелина 1-2 μm, който не може да бъде ефективно отстранен само от далечно инфрачервено лъчение. Поради това ние използваме наносекунден лазер с влакна с ниска мощност във втората стъпка на процеса, за да гарантираме пълно отстраняване на този остатъчен слой. Влакнестият лазер има по-добри абсорбционни свойства в субстрата, което позволява цялостно ексфолиране, като същевременно предпазва медната повърхност от прекомерно нагряване и повърхностна модификация.
Въпреки че са налични алтернативни методи като лазерна аблация с използване на множество лазери с къс импулс или единичен, по-мощен фибровлакнест лазер за премахване на изолационния слой, нашият двуетапен процес предлага изключителни предимства по отношение на ефективност, качество и скорост на обработка.
Действителният процес на аблация на първия обикновено не може да отговори на изискванията за скорост и не може да направи разлика между изолационния материал и субстрата; от друга страна, използването на единичен по-силен фибровлакнест лазер ще доведе до по-сериозно термично увреждане и повърхностна модификация на субстрата.
Освен това и двете алтернативи изискват по-висока инвестиция в лазерния източник, така че двуетапният метод остава идеално решение за процеса на отстраняване на изолацията с фиби, като се постига добър баланс между ефективност, качество и рентабилност.
