Autor: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Laboratorij za aplikacije Novanta
Ukosnice igraju vitalnu ulogu u proizvodnji statora za elektromotore i generatore. Ukosnica je pravokutna bakrena žica obložena organskim izolacijskim slojem, koja ima prednosti veće stope punjenja utora i učinkovitosti motora u usporedbi s okruglim i savitljivim izoliranim bakrenim žicama. Međutim, ukosnica je relativno debela, što predstavlja izazov tradicionalnoj tehnologiji namotavanja i skidanju izolacijskih materijala. Osim toga, potreban je opsežan rad na zavarivanju za pričvršćivanje ukosnica nakon sklapanja statora.
Kako bi se postiglo učinkovito i kvalitetno lemljenje krajeva ukosnica, površina bakrene žice mora biti čista i bez ostataka. Čistoća površine ukosnice izravno utječe na kvalitetu zavarivanja i ukupne performanse motora. Stoga je u procesu proizvodnje ukosnica potrebno koristiti vrlo važan proces - skidanje izolacijskog sloja ukosnica za uklanjanje izolacije ili porculanskog materijala na pravokutnom bakrenom profilu. Novanta surađuje s mnogim vodećima u industriji u procesu skidanja izolacije s ukosnicama. 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 izolacije ukosnice. Proces skidanja mora biti dovršen unutar kratkog ciklusa obrade, obično kraćeg od 1,5 sekunde.
Materijal i valna duljina
Kako biste odredili najbolju metodu za izolaciju ukosniceskidanjeprocesa, bila je potrebna dubinska analiza materijala i njegovog apsorpcijskog spektra za industrijske laserske valne duljine dostupne na tržištu. Uobičajeni 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 učinkovito 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 većim valnim duljinama unutar dalekog infracrvenog spektra. Stoga vjerujemo da su CO₂ laseri najbolje rješenje zaskidanje izolacije s bakrenih žica. Naši Synrad CO₂ laseri dostupni su u opcijama valnih duljina od 9,3 μm, 10,2 μm i 10,6 μm, pružajući različite spektralne raspone u skladu s krivuljama apsorpcije različitih izolacijskih materijala. Dodatno, ovi laseri pokazuju visoku refleksivnost na podlogama od čistog bakra, osiguravajući učinkovito uklanjanje izolacijskih slojeva dok minimizira rizik od promjene boje ili modifikacije površine.
Iako CO₂ laseri mogu učinkovito ukloniti većinu izolacijskih materijala, na reflektirajućoj bakrenoj površini može ostati tanak ostatak debljine 1-2 μm, koji se ne može učinkovito ukloniti samo infracrvenim zračenjem. Stoga koristimo nanosekundni vlaknasti laser male snage u drugom koraku procesa kako bismo osigurali potpuno uklanjanje ovog zaostalog sloja. Vlaknasti laser ima bolja svojstva upijanja u podlozi, omogućujući temeljito ljuštenje dok štiti bakrenu površinu od pretjeranog zagrijavanja i modifikacije površine.
Dok su za uklanjanje izolacijskog sloja dostupne alternativne metode poput laserske ablacije korištenjem višestrukih lasera s kratkim impulsima ili jednog, snažnijeg lasera s vlaknima, naš postupak u dva koraka nudi izvanredne prednosti u smislu učinkovitosti, kvalitete i brzine obrade.
Stvarni proces ablacije prvog obično ne može zadovoljiti zahtjeve brzine i ne može razlikovati izolacijski materijal od podloge; s druge strane, korištenje jednog jačeg lasera s vlaknima dovest će do ozbiljnijih toplinskih oštećenja i modifikacije površine podloge.
Osim toga, obje alternative zahtijevaju veća ulaganja u laserski izvor, tako da metoda u dva koraka ostaje idealno rješenje za postupak skidanja izolacije ukosnicama, postižući dobru ravnotežu između učinkovitosti, kvalitete i isplativosti.
