Szerző: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Novanta Alkalmazások Laboratórium
A hajtűk létfontosságú szerepet játszanak az elektromos motorok és generátorok állórészeinek gyártásában. A hajtű egy téglalap alakú, szerves szigetelőréteggel bevont rézhuzal, amelynek előnye a nagyobb réskitöltés és a motor hatékonysága a kerek és rugalmas szigetelt rézhuzalokhoz képest. A hajtű tekercs azonban viszonylag vastag, ami kihívások elé állítja a hagyományos tekercselési technológiát és a szigetelőanyagok csupaszítását. Ezenkívül kiterjedt hegesztési munkára van szükség a hajtűk rögzítéséhez az állórész összeszerelése után.
A hajtűvégek hatékony és jó minőségű forrasztása érdekében a rézhuzal felületének tisztának és maradékoktól mentesnek kell lennie. A hajtű felületének tisztasága közvetlenül befolyásolja a hegesztés minőségét és a motor általános teljesítményét. Ezért a hajtűgyártási folyamatban egy nagyon fontos folyamatot kell alkalmazni - hajtű szigetelőréteg csupaszítása a szigetelés vagy porcelán anyag eltávolítása érdekében a négyszögletes rézprofilról. A Novanta számos iparági vezető vállalattal dolgozik együtt a hajtűszigetelés lehúzási folyamatában. Az alkalmazási követelmények általában magukban foglalják a körülbelül 30 mm-es, körülbelül 3 mm x 1,5 mm-es téglalap alakú rézprofil mind a négy oldalának leválasztását és a hajtűszigetelést. A sztrippelési folyamatot egy rövid, általában 1,5 másodpercnél rövidebb feldolgozási cikluson belül kell befejezni.
Anyag és hullámhossz
A hajtűszigetelés legjobb módszerének meghatározása érdekébenlecsupaszításA folyamat során szükséges volt az anyag és abszorpciós spektrumának mélyreható elemzése a piacon elérhető ipari lézer hullámhosszaihoz. A hajtűkben általánosan használt szigetelőanyagok közé tartoznak a tiszta réz alapú szerves kompozitok, például poliamid (PA), poliéter (PE) és poliimid (PI). Ennek az eljárásnak az a célja, hogy hatékonyan távolítsa el a teljes szerves szigetelőréteget, miközben nem sérti meg az aljzatot.
Az elemzés során azt találtuk, hogy a szerves szigetelőréteg jelentős abszorpciós tulajdonságokat mutat hosszabb hullámhosszon a távoli infravörös spektrumon belül. Ezért úgy gondoljuk, hogy a CO₂ lézerek a legjobb megoldások erreszigetelés eltávolítása a rézhuzalokról. Synrad CO₂ lézereink 9,3 μm-es, 10,2 μm-es és 10,6 μm-es hullámhosszúságban állnak rendelkezésre, amelyek a különböző szigetelőanyagok abszorpciós görbéivel összhangban lévő spektrumtartományok széles skáláját biztosítják. Ezen túlmenően ezek a lézerek nagy fényvisszaverő képességet mutatnak a tiszta réz hordozókon, biztosítva a szigetelőrétegek hatékony eltávolítását, miközben minimálisra csökkentik az elszíneződés vagy a felület módosulásának kockázatát.
Bár a CO₂ lézerek hatékonyan eltávolíthatják a legtöbb szigetelőanyagot, egy vékony, 1-2 μm vastagságú maradék maradhat a visszaverő rézfelületen, amelyet önmagában távoli infravörös sugárzás nem távolít el hatékonyan. Ezért a második lépésben kis teljesítményű nanoszekundumos szálas lézert használunk, hogy biztosítsuk a maradék réteg teljes eltávolítását. A szálas lézer jobb abszorpciós tulajdonságokkal rendelkezik az aljzatban, lehetővé téve az alapos hámlasztást, miközben megvédi a réz felületét a túlzott felmelegedéstől és a felületmódosítástól.
Míg a szigetelőréteg eltávolítására rendelkezésre állnak olyan alternatív módszerek, mint a több rövid impulzusú lézerrel végzett lézeres abláció vagy egyetlen, erősebb szálas lézer, a mi kétlépéses eljárásunk kiemelkedő előnyöket kínál a hatékonyság, a minőség és a feldolgozási sebesség tekintetében.
Az előbbi tényleges ablációs folyamata általában nem felel meg a sebességi követelményeknek, és nem tud különbséget tenni a szigetelőanyag és az aljzat között; másrészt egyetlen erősebb szálas lézer használata súlyosabb hőkárosodást és felületmódosítást hoz a hordozón.
Ráadásul mindkét alternatíva nagyobb beruházást igényel a lézerforrásba, így a kétlépéses módszer továbbra is ideális megoldás marad a hajtűszigetelés lehúzási folyamatában, jó egyensúlyt biztosítva a hatékonyság, a minőség és a költséghatékonyság között.
