Autor: Jessica Schober, Dmitrij Badyukov, Malte Hemmerich,Aplikačné laboratórium Novanta
Vlásenky hrajú dôležitú úlohu pri výrobe statorov pre elektromotory a generátory. Vlásenka je obdĺžnikový medený drôt potiahnutý organickou izolačnou vrstvou, ktorá má výhody vyššej rýchlosti plnenia štrbín a účinnosti motora v porovnaní s okrúhlymi a flexibilnými izolovanými medenými drôtmi. Cievka vlásenky je však relatívne hrubá, čo predstavuje výzvy pre tradičnú technológiu navíjania a odstraňovanie izolačných materiálov. Okrem toho sú potrebné rozsiahle zváracie práce na pripevnenie vlásenky po montáži statora.
Pre efektívne a kvalitné spájkovanie koncov vlásenky musí byť povrch medeného drôtu čistý a bez zvyškov. Čistota povrchu vlásenky priamo ovplyvňuje kvalitu zvárania a celkový výkon motora. Preto je potrebné v procese výroby vlásenky použiť veľmi dôležitý proces - odstraňovanie izolačnej vrstvy vlásenky na odstránenie izolačného alebo porcelánového materiálu z obdĺžnikového medeného profilu. Novanta spolupracuje s mnohými priemyselnými lídrami v procese odstraňovania vlásenky. Požiadavky na aplikáciu zvyčajne zahŕňajú odizolovanie približne 30 mm zo všetkých štyroch strán obdĺžnikového medeného profilu s rozmermi približne 3 mm x 1,5 mm a izoláciu vlásenky. Proces stripovania musí byť dokončený v rámci krátkeho cyklu spracovania, zvyčajne menej ako 1,5 sekundy.
Materiál a vlnová dĺžka
Aby sa určila najlepšia metóda izolácie vlásenkyodizolovanieV procese bola potrebná hĺbková analýza materiálu a jeho absorpčného spektra pre priemyselné laserové vlnové dĺžky dostupné na trhu. Medzi bežne používané izolačné materiály v vlásenkách patria organické kompozity ako polyamid (PA), polyéter (PE) a polyimid (PI), na báze čistej medi. Cieľom tohto procesu je efektívne odstrániť celú organickú izolačnú vrstvu bez toho, aby došlo k poškodeniu podkladu.
Prostredníctvom analýzy sme zistili, že organická izolačná vrstva vykazuje významné absorpčné vlastnosti pri dlhších vlnových dĺžkach v rámci ďaleko infračerveného spektra. Preto sme presvedčení, že CO₂ lasery sú tým najlepším riešenímodstránenie izolácie z medených drôtov. Naše CO₂ lasery Synrad sú dostupné vo variantoch s vlnovou dĺžkou 9,3 μm, 10,2 μm a 10,6 μm, ktoré poskytujú rôzne spektrálne rozsahy v súlade s absorpčnými krivkami rôznych izolačných materiálov. Okrem toho tieto lasery vykazujú vysokú odrazivosť na čistých medených substrátoch, čo zaisťuje efektívne odstraňovanie izolačných vrstiev a zároveň minimalizuje riziko odfarbenia alebo úpravy povrchu.
Hoci CO₂ lasery dokážu účinne odstrániť väčšinu izolačných materiálov, na reflexnom medenom povrchu môže zostať tenký zvyšok s hrúbkou 1-2μm, ktorý sa nedá účinne odstrániť samotným ďalekým infračerveným žiarením. Preto v druhom kroku procesu používame nízkovýkonný nanosekundový vláknový laser, aby sme zabezpečili úplné odstránenie tejto zvyškovej vrstvy. Vláknový laser má lepšie absorpčné vlastnosti v podklade, umožňuje dôkladnú exfoliáciu a zároveň chráni medený povrch pred nadmerným zahrievaním a úpravou povrchu.
Zatiaľ čo na odstránenie izolačnej vrstvy sú k dispozícii alternatívne metódy, ako je laserová ablácia s použitím viacerých krátkopulzných laserov alebo jedného výkonnejšieho vláknového lasera, náš dvojkrokový proces ponúka vynikajúce výhody z hľadiska účinnosti, kvality a rýchlosti spracovania.
Vlastný ablačný proces prvého zvyčajne nemôže spĺňať požiadavky na rýchlosť a nedokáže rozlíšiť medzi izolačným materiálom a substrátom; na druhej strane použitie jediného silnejšieho vláknového lasera prinesie závažnejšie tepelné poškodenie a povrchovú úpravu substrátu.
Obe alternatívy navyše vyžadujú vyššiu investíciu do laserového zdroja, takže dvojkroková metóda zostáva ideálnym riešením pre proces odstraňovania vlásenky, pričom sa dosahuje dobrá rovnováha medzi účinnosťou, kvalitou a nákladovou efektívnosťou.
