Laser CO₂ digabungkan dengan laser keadaan pepejal UV mengambil kimpalan motor kenderaan elektrik ke ketinggian baru
Pengilang kenderaan elektrik berada di bawah tekanan yang semakin meningkat untuk mengoptimumkan operasi, mengurangkan kos, dan meningkatkan kualiti produk. Usaha-usaha ini adalah penting untuk pengembangan pasaran kenderaan elektrik yang diperlukan, terutamanya dalam pasaran volum tinggi yang sangat sensitif terhadap jumlah kos pemilikan (TCO) dan di mana kenderaan berkuasa bahan api masih lazim.
Salah satu peluang utama untuk mengoptimumkan pengeluaran motor kenderaan elektrik ialah kimpalan lilitan rambut, satu proses yang penting untuk kebolehpercayaan dan prestasi motor. Kaedah tradisional penebat mekanikal pelucutan sering jatuh pendek, yang membawa kepada proses ketidakcekapan seperti kerosakan permukaan, memakai alat, dan kelewatan pengeluaran yang meningkatkan kos dan mempengaruhi kebolehpercayaan proses.
Pelucutan dan pembersihan laser menawarkan alternatif transformatif yang mengatasi batasan pelucutan mekanikal sambil mencapai hasil yang lebih baik pada kos keseluruhan yang lebih rendah. Artikel ini menerangkan proses dua langkah inovatif Coherent yang menggabungkan laser CO2 dengan laser ultraviolet (UV) untuk menghasilkan lilitan rambut yang bersih dan siap. Data yang dibentangkan menunjukkan bahawa kaedah ini menyediakan cara yang baru dan kos efektif untuk pengeluar kenderaan elektrik untuk mencapai kimpalan motor rambut berkualiti tinggi.
Lengkung dalam motor kenderaan elektrik biasanya dibuat dari dawai tembaga tunggal. Kabel tembaga ini bengkok ke dalam bentuk "u" (oleh itu nama "penggulungan rambut") dan kemudian dimasukkan ke dalam perhimpunan. Seterusnya, hujung lilitan rambut bersebelahan perlu dikimpal bersama untuk mencapai sambungan elektrik dan membentuk satu penggulungan berterusan. Di samping itu, beberapa reka bentuk alternatif menggunakan dawai rata yang berterusan yang dibentuk menjadi corak bergelombang (dipanggil penggulungan gelombang atau penggulungan berbentuk S) dan kemudian dimasukkan ke dalam slot stator sebelum kimpalan.
Semua motor elektrik mempunyai lilitan dengan penebat. Dalam motor berliku rambut, penebat perlu lebih tebal dan lebih kuat untuk menampung reka bentuk padat mereka dan keperluan voltan tinggi yang biasanya diperlukan dalam kenderaan elektrik.
Sebelum kimpalan, sedikit penebat mesti dikeluarkan dari kedua -dua hujung setiap penggulungan rambut. Ini penting untuk memastikan sambungan elektrik dan mekanikal berkualiti tinggi.
Secara tradisinya, tugas ini telah dicapai terutamanya menggunakan kaedah mekanikal, tetapi terdapat juga proses laser satu langkah menggunakan laser berdenyut inframerah (1μm). Pelucutan mekanikal melibatkan menggunakan alat pemotong untuk terus menghubungi permukaan dawai untuk mengikis penebat. Walaupun kaedah ini telah menjadi amalan standard selama bertahun-tahun, mereka memberikan cabaran yang signifikan dalam pengeluaran kenderaan elektrik yang pantas.
Sebagai contoh, hubungan fizikal yang diperlukan untuk pelucutan mekanikal boleh mengikis lapisan tembaga dari penggulungan rambut, meninggalkan permukaan bertekstur yang boleh menyebabkan jurang antara lilitan dan masalah komponen komponen, menjejaskan integriti dan konsistensi kimpalan. Di samping itu, alat mekanikal boleh haus, yang membawa kepada proses yang tidak konsisten, penyelenggaraan yang kerap, downtime yang tidak dirancang, dan gangguan pengeluaran yang berpotensi. Isu-isu ini diperburuk oleh kelajuan perlahan proses, yang menjadikannya sukar untuk memenuhi keperluan pengeluaran volum tinggi pengeluaran kenderaan elektrik berskala besar.
Laser boleh digunakan untuk pelbagai penyingkiran bahan, termasuk pelucutan penebat. Dalam aplikasi pelucutan penebat, pelucutan laser memberikan kelebihan berikut:
- Kualiti kimpalan yang lebih baik: Memastikan permukaan yang bersih untuk kualiti kimpalan yang optimum sambil mengeluarkan penebat tanpa merosakkan dawai tembaga.
- Kurangkan Waktu Penyelenggaraan dan Peralatan Downtime:Tiada alat memakai dan sebarang kemungkinan jamming mesin dihapuskan, memastikan proses pengeluaran yang tidak terganggu.
- Meningkatkan output pengeluaran:Pelucutan berterusan sambil memberi makan dawai meningkatkan kecekapan pengeluaran.
- Peningkatan Konsistensi:Tanpa haus atau hubungi, pemesinan laser adalah proses yang stabil dan berulang.
Jelas sekali, pemesinan laser boleh menyebabkan peningkatan proses. Tetapi soalan sebenar ialah, "Laser mana yang terbaik untuk digunakan?" Dalam erti kata lain, banyak sumber laser yang mungkin dan pelaksanaan yang boleh digunakan untuk melaksanakan proses ini, yang mana yang menawarkan keseimbangan terbaik berkualiti tinggi, kelajuan tinggi, dan kos rendah untuk aplikasi pengeluaran motor EV yang tinggi?
Dengan portfolio laser perindustrian yang luas, Coherent dapat menyelidiki aplikasi ini secara objektif menggunakan pelbagai laser tanpa sebarang keutamaan yang wujud untuk satu teknologi yang lain.
Sebenarnya, bukannya mencari satu laser yang terbaik untuk penebat pelucutan rambut, Koheren mengembangkan proses dwi-laser untuk mencapai hasil pelucutan yang dioptimumkan. Pendekatan ini menyediakan pelanggan dengan kualiti permukaan pra-kimpalan terbaik yang tersedia hari ini dengan cara yang paling kos efektif. Motivasi utama untuk menyiasat proses dwi-laser adalah untuk mengatasi isu-isu dengan proses pelucutan laser satu langkah.
Pelucutan laser tunggal adalah kompromi antara penyerapan salutan dan penyerapan tembaga yang mendasari. Panjang gelombang inframerah laser serat berhampiran 1μm tidak mudah diserap oleh salutan, mengakibatkan penjanaan haba di antara muka, salutan salutan dan pembentukan zarah udara. Zarah -zarah ini mengganggu rasuk laser kejadian, yang mempengaruhi kebersihan penggulungan rambut, dan boleh mengganggu sistem, menyebabkan downtime kerap untuk pembersihan. Di samping itu, rasuk inframerah yang menembusi laser serat tidak dapat mengeluarkan residu polimer sepenuhnya dari permukaan tembaga. Ia boleh mencairkan permukaan dawai tembaga dan mendedahkan permukaan tembaga untuk menebat komponen polimer seperti hidrogen dan karbon. Ini mencemarkan permukaan tembaga, yang seterusnya mempengaruhi kualiti kimpalan berikutnya.
Proses penyediaan dua langkah berpusing dua-laser berasaskan koherent termasuk:
Laser CO2 kuasa sederhana digunakan untuk dengan cepat mengeluarkan sebahagian besar lapisan penebat. Jenis laser ini sesuai untuk penyingkiran bahan bukan logam tinggi.
Laser keadaan pepejal nanosecond pepejal nanosecond rendah kemudian digunakan untuk menghilangkan sebarang residu penebat yang ada. Ini menyediakan permukaan yang bersih untuk kimpalan. Panjang gelombang pendek laser keadaan pepejal UV cemerlang pada pemprosesan bahan ketepatan tinggi, dan sangat berkesan untuk mengeluarkan pelbagai bahan termasuk polimer, bahan organik lain, dan tembaga.
Untuk langkah pertama proses pelucutan pukal, Coherent's J -5-10. 6μm laser terbukti menjadi sumber yang ideal. Walaupun pelbagai bahan yang berbeza digunakan dalam lapisan penebat penggulungan rambut (termasuk poliimida, polyetherimide, poliester, poliesterimida, poliamida, polyetheretherketone, resin epoksi, dan pelbagai fluoropolimer), semua bahan -bahan ini menyerap gelombang output 10.6m. Selain itu, untuk semua bahan ini, kadar penyerapan pada 10.6μm lebih tinggi daripada panjang gelombang laser CO2 yang lain yang tersedia, seperti 9.4μm dan 10.2μm.
Coherent's J -5-10. 6μm laser juga mempunyai ciri -ciri praktikal yang ideal. Ia adalah laser CO2 yang dimeteraikan sepenuhnya dengan kuasa purata lebih daripada 400W, yang bermaksud ia boleh melakukan operasi pelucutan tinggi. Di samping itu, pakej serba lengkap dan padat menjadikannya sesuai untuk integrasi ke dalam peralatan automatik.
Untuk langkah kedua, proses pembersihan akhir, Avia lx 355-30-60 Coherent dia menunjukkan gabungan yang tepat dari parameter output. Ia adalah laser kekerapan, diod-pepejal, laser keadaan pepejal yang menghasilkan 30W kuasa purata pada 355nm. Paling penting, ia menyokong operasi pada kadar pengulangan sehingga 300kHz dan tenaga nadi sehingga 500μJ. Ini membolehkannya untuk melakukan ablasi ketepatan tinggi pada kelajuan yang diperlukan untuk aplikasi ini.
Avia lx 355-30-60 Dia juga direka untuk integrasi mudah. Dan, ia mengintegrasikan enjin pembersihan laser aktif PureUV ™ Coherent untuk operasi kehidupan yang sangat panjang dan bebas penyelenggaraan.
Makmal Aplikasi Koheren menyiasat banyak proses yang berbeza sebelum menetap pada kombinasi dua langkah yang diterangkan di atas. Pelbagai laser diselidiki secara individu dan gabungan, termasuk laser CO2, laser serat inframerah nanosecond, dan laser UV nanod. Hasil daripada lilitan rambut yang dirawat dianalisis secara terperinci dan sekali sumber laser yang paling menjanjikan telah dikenalpasti, parameter proses khusus dioptimumkan.
Sebagai sebahagian daripada ujian, spektroskopi fotoelektron X-ray (XPS) digunakan untuk menganalisis kimia permukaan untuk mencirikan dan mengukur bahan cemar. Pada peringkat ini, koheren mendapati bahawa proses pelucutan laser dua langkah (laser CO2 digabungkan dengan laser UV) adalah cara yang paling berkesan untuk menghapuskan semua sisa dari permukaan tembaga sebelum kimpalan laser.
Siri foto dalam Rajah 3 membandingkan pelbagai teknik pelucutan menggunakan laser CO2, laser serat inframerah nanodekond (FL), dan laser keadaan pepejal UV nanosecond. Di barisan atas foto, bahan penebat adalah poliamida (PA) dan di barisan bawah, polyetheretherketone (mengintip). Malah dengan pemeriksaan visual sahaja, dapat dilihat bahawa dalam kedua -dua kes, gabungan laser CO2 dan laser UV memberikan hasil yang terbaik. Ini juga disahkan oleh ujian kimpalan sebenar.
Sudah tentu, metrik yang paling penting ialah kualiti kimpalan yang diperolehi selepas proses pelucutan penebat. Rajah 4 menunjukkan satu siri imej X-ray dari lilitan rambut selepas kimpalan. Ini menunjukkan bahawa proses dua langkah (CO2 laser + UV laser) akhirnya dapat mencapai kimpalan kualiti yang lebih baik. Proses pelucutan laser Laser CO2 + UV meminimumkan keliangan kimpalan dengan mengeluarkan sisa polimer di permukaan sebelum kimpalan. Adalah diketahui bahawa residu polimer mengandungi hidrogen, karbon, dan unsur -unsur organik yang lain, yang boleh memasuki kolam cair apabila cecair dan kemudian membentuk liang semasa proses pemejalan kimpalan, yang boleh menjejaskan sifat mekanikal dan elektrik kimpalan.
