Avtor: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Laboratorij za aplikacije Novanta
Lasnice igrajo ključno vlogo pri izdelavi statorjev za elektromotorje in generatorje. Lasnica je pravokotna bakrena žica, prevlečena z organsko izolacijsko plastjo, ki ima prednosti višje stopnje polnjenja reže in učinkovitosti motorja v primerjavi z okroglimi in upogljivimi izoliranimi bakrenimi žicami. Vendar pa je tuljava za lase razmeroma debela, kar predstavlja izziv za tradicionalno tehnologijo navijanja in odstranjevanje izolacijskih materialov. Poleg tega je potrebno obsežno varilno delo za pritrditev lasnic po sestavi statorja.
Za učinkovito in kakovostno spajkanje koncev lasnic mora biti površina bakrene žice čista in brez ostankov. Čistoča površine lasnice neposredno vpliva na kakovost varjenja in splošno delovanje motorja. Zato je treba v proizvodnem procesu lasnic uporabiti zelo pomemben postopek – odstranjevanje izolacijskega sloja lasnic za odstranitev izolacije ali porcelanastega materiala na pravokotnem bakrenem profilu. Novanta sodeluje s številnimi vodilnimi v industriji pri postopku odstranjevanja izolacije s sponkami. Zahteve za uporabo običajno vključujejo odstranjevanje približno 30 mm z vseh štirih strani pravokotnega bakrenega profila, ki meri približno 3 mm x 1,5 mm, in izolacijo za lase. Postopek odstranjevanja mora biti končan v kratkem ciklu obdelave, običajno manj kot 1,5 sekunde.
Material in valovna dolžina
Da bi določili najboljši način za izolacijo lasnicodstranjevanjeprocesa je bila potrebna poglobljena analiza materiala in njegovega absorpcijskega spektra za industrijske laserske valovne dolžine, ki so na voljo na trgu. Običajno uporabljeni izolacijski materiali v lasnicah vključujejo organske kompozite, kot so poliamid (PA), polieter (PE) in poliimid (PI), na osnovi čistega bakra. Cilj tega postopka je učinkovito odstraniti celotno organsko izolacijsko plast, pri tem pa zagotoviti, da se podlaga ne poškoduje.
Z analizo smo ugotovili, da ima organska izolacijska plast pomembne absorpcijske lastnosti pri daljših valovnih dolžinah v daljnem infrardečem spektru. Zato menimo, da so CO₂ laserji najboljša rešitev zaodstranjevanje izolacije iz bakrenih žic. Naši laserji Synrad CO₂ so na voljo v možnostih valovne dolžine 9,3 μm, 10,2 μm in 10,6 μm, ki zagotavljajo različna spektralna območja, skladna z absorpcijskimi krivuljami različnih izolacijskih materialov. Poleg tega imajo ti laserji visoko odbojnost na čistih bakrenih substratih, kar zagotavlja učinkovito odstranjevanje izolacijskih plasti, hkrati pa zmanjšuje tveganje razbarvanja ali modifikacije površine.
Čeprav lahko CO₂ laserji učinkovito odstranijo večino izolacijskih materialov, lahko na odsevni bakreni površini ostane tanek ostanek debeline 1-2 μm, ki ga ni mogoče učinkovito odstraniti samo z infrardečim sevanjem na daljavo. Zato v drugem koraku postopka uporabljamo laser z nanosekundnimi vlakni majhne moči, da zagotovimo popolno odstranitev te preostale plasti. Fiber laser ima boljše absorpcijske lastnosti v substratu, kar omogoča temeljito luščenje, hkrati pa ščiti bakreno površino pred prekomernim segrevanjem in spreminjanjem površine.
Medtem ko so za odstranitev izolacijskega sloja na voljo alternativne metode, kot je laserska ablacija z uporabo več laserjev s kratkimi impulzi ali enega, močnejšega laserja z vlakni, naš dvostopenjski postopek ponuja izjemne prednosti v smislu učinkovitosti, kakovosti in hitrosti obdelave.
Dejanski postopek ablacije prvega običajno ne more izpolniti zahtev glede hitrosti in ne more razlikovati med izolacijskim materialom in podlago; po drugi strani pa bo uporaba enega močnejšega laserja z vlakni povzročila hujše toplotne poškodbe in modifikacijo površine substrata.
Poleg tega obe možnosti zahtevata večjo naložbo v laserski vir, zato dvostopenjska metoda ostaja idealna rešitev za postopek odstranjevanja izolacije z lasnicami, pri čemer se doseže dobro ravnovesje med učinkovitostjo, kakovostjo in stroškovno učinkovitostjo.
