Autorid: Jessica Schober, Dmitri Badjukov, Malte Hemmerich,Novanta rakenduste labor
Juuksenõelad mängivad elektrimootorite ja generaatorite staatorite tootmisel üliolulist rolli. Juuksenõel on ristkülikukujuline orgaanilise isolatsioonikihiga kaetud vasktraat, mille eelisteks on suurem pilu täituvus ja mootori efektiivsus võrreldes ümmarguste ja painduvate isoleeritud vaskjuhtmetega. Juuksenõela mähis on aga suhteliselt paks, mis esitab väljakutseid traditsioonilisele mähistehnoloogiale ja isolatsioonimaterjalide eemaldamisele. Lisaks on pärast staatori kokkupanekut vaja juuksenõelte kinnitamiseks teha ulatuslikke keevitustöid.
Juuksenõela otste tõhusa ja kvaliteetse jootmise saavutamiseks peab vasktraadi pind olema puhas ja jääkidest vaba. Juuksenõela pinna puhtus mõjutab otseselt keevitamise kvaliteeti ja mootori üldist jõudlust. Seetõttu tuleb juuksenõelade tootmisprotsessis kasutada väga olulist protsessi – juuksenõela isolatsioonikihi eemaldamist, et eemaldada isolatsioon või portselanmaterjal ristkülikukujulisel vaskprofiilil. Novanta teeb juuksenõela isolatsiooni eemaldamise protsessis koostööd paljude tööstusharu liidritega. Rakendusnõuded hõlmavad tavaliselt umbes 30 mm eemaldamist ristkülikukujulise vaskprofiili, mille mõõtmed on umbes 3 mm x 1,5 mm, kõigist neljast küljest ja juuksenõela isolatsiooni. Eemaldamisprotsess tuleb lõpule viia lühikese töötlemistsükli jooksul, tavaliselt vähem kui 1,5 sekundi jooksul.
Materjal ja lainepikkus
Juuksenõela isolatsiooni parima meetodi kindlaksmääramisekskoorimineprotsessi, oli vaja materjali ja selle neeldumisspektri põhjalikku analüüsi turul saadaolevate tööstusliku laseri lainepikkuste jaoks. Tavaliselt kasutatavad juuksenõelade isolatsioonimaterjalid hõlmavad puhtal vasel põhinevaid orgaanilisi komposiite, nagu polüamiid (PA), polüeeter (PE) ja polüimiid (PI). Selle protsessi eesmärk on tõhusalt eemaldada kogu orgaaniline isolatsioonikiht, tagades samal ajal aluspinna kahjustamise.
Analüüsi käigus leidsime, et orgaanilisel isolatsioonikihil on infrapunaspektris pikematel lainepikkustel märkimisväärsed neeldumisomadused. Seetõttu usume, et CO₂ laserid on parim lahendusisolatsiooni eemaldamine vaskjuhtmetelt. Meie Synrad CO₂ laserid on saadaval lainepikkusega 9,3 μm, 10,2 μm ja 10,6 μm, pakkudes erinevaid spektrivahemikke, mis vastavad erinevate isolatsioonimaterjalide neeldumiskõveratele. Lisaks on neil laseritel kõrge peegeldusvõime puhtal vasest aluspinnal, tagades isolatsioonikihtide tõhusa eemaldamise, minimeerides samal ajal värvimuutuse või pinnamuutuse riski.
Kuigi CO₂ laserid suudavad tõhusalt eemaldada enamiku isoleermaterjale, võib peegeldavale vaskpinnale jääda 1-2 μm paksune õhuke jääk, mida ei saa tõhusalt eemaldada ainult kaug-infrapunakiirgusega. Seetõttu kasutame protsessi teises etapis väikese võimsusega nanosekundilist kiudlaserit, et tagada selle jääkkihi täielik eemaldamine. Kiudlaseril on aluspinnas paremad neeldumisomadused, võimaldades põhjalikku koorimist, kaitstes samal ajal vase pinda liigse kuumenemise ja pinnamuutuse eest.
Kuigi isolatsioonikihi eemaldamiseks on saadaval alternatiivsed meetodid, nagu laserablatsioon mitme lühiimpulsslaseriga või ühe võimsama kiudlaseriga, pakub meie kaheetapiline protsess silmapaistvaid eeliseid tõhususe, kvaliteedi ja töötlemiskiiruse osas.
Esimese tegelik ablatsiooniprotsess ei suuda tavaliselt vastata kiirusnõuetele ega eristada isoleermaterjali ja aluspinda; teisest küljest toob ühe tugevama kiudlaseri kasutamine substraadile tõsisemaid termilisi kahjustusi ja pinnamuutusi.
Lisaks nõuavad mõlemad alternatiivid suuremat investeeringut laserallikasse, nii et kaheetapiline meetod jääb juuksenõela isolatsiooni eemaldamise protsessiks ideaalseks lahenduseks, saavutades hea tasakaalu tõhususe, kvaliteedi ja kuluefektiivsuse vahel.
