Autor: Jessica Schober, Dmitrij Badyukov, Malte Hemmerich,Aplikační laboratoř Novanta
Vlásenky hrají zásadní roli při výrobě statorů pro elektromotory a generátory. Vlásenka je obdélníkový měděný drát potažený organickou izolační vrstvou, která má výhody vyšší rychlosti plnění štěrbiny a účinnosti motoru ve srovnání s kulatými a pružnými izolovanými měděnými dráty. Cívka vlásenky je však poměrně silná, což představuje výzvu pro tradiční technologii navíjení a odstraňování izolačních materiálů. Kromě toho je k připevnění vlásenek po montáži statoru zapotřebí rozsáhlé svařovací práce.
Aby bylo dosaženo účinného a kvalitního pájení vlásenkových konců, musí být povrch měděného drátu čistý a bez zbytků. Čistota povrchu vlásenky přímo ovlivňuje kvalitu svařování a celkový výkon motoru. Proto je třeba v procesu výroby vlásenky použít velmi důležitý proces - odizolování vlásenky, aby se odstranil izolační nebo porcelánový materiál na obdélníkovém měděném profilu. Novanta spolupracuje s mnoha předními průmyslovými společnostmi v procesu odstraňování vlásenky. Požadavky na aplikaci obvykle zahrnují odizolování přibližně 30 mm ze všech čtyř stran obdélníkového měděného profilu o rozměrech přibližně 3 mm x 1,5 mm a izolaci vlásenky. Proces stripování musí být dokončen během krátkého cyklu zpracování, obvykle méně než 1,5 sekundy.
Materiál a vlnová délka
Aby bylo možné určit nejlepší metodu izolace vlásenkysvlékáníprocesu byla nutná hloubková analýza materiálu a jeho absorpčního spektra pro průmyslové laserové vlnové délky dostupné na trhu. Mezi běžně používané izolační materiály ve vlásenkách patří organické kompozity, jako je polyamid (PA), polyether (PE) a polyimid (PI), na bázi čisté mědi. Cílem tohoto procesu je efektivně odstranit celou organickou izolační vrstvu a zároveň zajistit, aby nedošlo k poškození podkladu.
Prostřednictvím analýzy jsme zjistili, že organická izolační vrstva vykazuje významné absorpční vlastnosti při delších vlnových délkách v rámci vzdáleného infračerveného spektra. Proto věříme, že CO₂ lasery jsou tím nejlepším řešenímodstranění izolace z měděných drátů. Naše CO₂ lasery Synrad jsou dostupné ve variantách vlnových délek 9,3 μm, 10,2 μm a 10,6 μm, které poskytují různé spektrální rozsahy v souladu s absorpčními křivkami různých izolačních materiálů. Navíc tyto lasery vykazují vysokou odrazivost na čistých měděných substrátech, což zajišťuje účinné odstranění izolačních vrstev a zároveň minimalizuje riziko změny barvy nebo úpravy povrchu.
Přestože CO₂ lasery dokážou účinně odstranit většinu izolačních materiálů, na reflexním měděném povrchu může zůstat tenký zbytek o tloušťce 1-2μm, který nelze účinně odstranit samotným infračerveným zářením. Proto ve druhém kroku procesu používáme nízkovýkonový nanosekundový vláknový laser, abychom zajistili úplné odstranění této zbytkové vrstvy. Vláknový laser má lepší absorpční vlastnosti v substrátu, umožňuje důkladnou exfoliaci a zároveň chrání měděný povrch před nadměrným zahříváním a úpravou povrchu.
Zatímco pro odstranění izolační vrstvy jsou k dispozici alternativní metody, jako je laserová ablace využívající více krátkopulzních laserů nebo jeden výkonnější vláknový laser, náš dvoustupňový proces nabízí mimořádné výhody z hlediska účinnosti, kvality a rychlosti zpracování.
Vlastní ablační proces prvního obvykle nemůže splnit požadavky na rychlost a nedokáže rozlišit mezi izolačním materiálem a substrátem; na druhou stranu použití jediného silnějšího vláknového laseru přinese závažnější tepelné poškození a povrchovou úpravu substrátu.
Obě alternativy navíc vyžadují vyšší investici do laserového zdroje, takže dvoustupňová metoda zůstává ideálním řešením pro proces odizolování vlásenky, přičemž se dosahuje dobré rovnováhy mezi účinností, kvalitou a hospodárností.
