Autor: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Laboratorija za primjenu Novanta
Ukosnice igraju vitalnu ulogu u proizvodnji statora za električne motore i generatore. Ukosnica je pravokutna bakarna žica presvučena organskim izolacijskim slojem, koja ima prednosti veće brzine punjenja proreza i efikasnosti motora u usporedbi s okruglim i fleksibilnim izoliranim bakrenim žicama. Međutim, zavojnica ukosnice je relativno debela, što predstavlja izazov za tradicionalnu tehnologiju namotaja i skidanje izolacijskih materijala. Dodatno, potreban je opsežan rad na zavarivanju za pričvršćivanje ukosnica nakon montaže statora.
Da bi se postiglo efikasno i kvalitetno lemljenje krajeva ukosnica, površina bakrene žice mora biti čista i bez ostataka. Čistoća površine ukosnice direktno utiče na kvalitet zavarivanja i ukupne performanse motora. Stoga je u procesu proizvodnje ukosnica potrebno koristiti vrlo važan proces - skidanje izolacijskog sloja ukosnice kako bi se uklonila izolacija ili porculanski materijal na pravokutnom bakrenom profilu. Novanta surađuje s mnogim vodećima u industriji u procesu skidanja izolacije. Zahtjevi za primjenu obično uključuju skidanje približno 30 mm sa sve četiri strane pravokutnog bakrenog profila dimenzija približno 3 mm x 1,5 mm i izolaciju ukosnica. Proces skidanja mora biti završen u kratkom ciklusu obrade, obično manje od 1,5 sekunde.
Materijal i talasna dužina
Kako bi se odredila najbolja metoda za izolaciju ukosnicastrippingprocesa, bila je neophodna dubinska analiza materijala i njegovog spektra apsorpcije za industrijske laserske talasne dužine dostupne na tržištu. Obično korišteni izolacijski materijali u ukosnicama uključuju organske kompozite kao što su poliamid (PA), polieter (PE) i poliimid (PI), na bazi čistog bakra. Cilj ovog procesa je efikasno uklanjanje cijelog organskog izolacijskog sloja, a da pritom ne dođe do oštećenja podloge.
Analizom smo otkrili da organski izolacijski sloj pokazuje značajna svojstva apsorpcije na dužim valnim dužinama unutar dalekog infracrvenog spektra. Stoga vjerujemo da su CO₂ laseri najbolje rješenje zaskidanje izolacije sa bakrenih žica. Naši Synrad CO₂ laseri dostupni su u opcijama talasnih dužina od 9,3 μm, 10,2 μm i 10,6 μm, pružajući različite spektralne opsege u skladu sa krivuljama apsorpcije različitih izolacionih materijala. Osim toga, ovi laseri pokazuju visoku refleksivnost na podlogama od čistog bakra, osiguravajući efikasno uklanjanje izolacijskih slojeva dok minimiziraju rizik od promjene boje ili modifikacije površine.
Iako CO₂ laseri mogu efikasno ukloniti većinu izolacijskih materijala, tanak ostatak od 1-2 μm debljine može ostati na reflektirajućoj bakrenoj površini, koji se ne može efikasno ukloniti samo dalekim infracrvenim zračenjem. Stoga koristimo nanosekundni fiber laser male snage u drugom koraku procesa kako bismo osigurali potpuno uklanjanje ovog zaostalog sloja. Laser sa vlaknima ima bolja svojstva apsorpcije u podlozi, omogućavajući temeljno piling, a istovremeno štiti površinu bakra od prekomjernog zagrijavanja i modifikacije površine.
Dok su alternativne metode kao što je laserska ablacija korištenjem višestrukih kratkopulsnih lasera ili jednog, snažnijeg lasera s vlaknima dostupne za uklanjanje izolacijskog sloja, naš proces u dva koraka nudi izvanredne prednosti u smislu učinkovitosti, kvaliteta i brzine obrade.
Stvarni proces ablacije prvog obično ne može zadovoljiti zahtjeve brzine i ne može napraviti razliku između izolacijskog materijala i podloge; s druge strane, korištenje jednog jačeg lasera s vlaknima donijet će teža termička oštećenja i modifikaciju površine na podlozi.
Osim toga, obje alternative zahtijevaju veće ulaganje u laserski izvor, tako da metoda u dva koraka ostaje idealno rješenje za proces skidanja izolacije ukosnicama, postižući dobar balans između efikasnosti, kvaliteta i isplativosti.
