Kirjailija: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Novanta Applications Laboratory
Hiusneuloilla on tärkeä rooli sähkömoottoreiden ja generaattoreiden staattorien valmistuksessa. Hiusneula on suorakaiteen muotoinen kuparilanka, joka on päällystetty orgaanisella eristekerroksella, jonka etuna on suurempi raon täyttöaste ja moottorin tehokkuus pyöreisiin ja taipuisiin eristettyihin kuparijohtoihin verrattuna. Hiusneulakela on kuitenkin suhteellisen paksu, mikä asettaa haasteita perinteiselle käämitysteknologialle ja eristemateriaalien kuorimiselle. Lisäksi tarvitaan laajaa hitsaustyötä hiusneulojen kiinnittämiseksi staattorin asennuksen jälkeen.
Hiusneulan päiden tehokkaan ja laadukkaan juottamisen saavuttamiseksi kuparilangan pinnan on oltava puhdas ja vapaa jäämistä. Hiusneulan pinnan puhtaus vaikuttaa suoraan hitsauksen laatuun ja moottorin yleiseen suorituskykyyn. Siksi hiusneulan valmistusprosessissa on käytettävä erittäin tärkeää prosessia - hiusneulaeristekerroksen kuorimista eristeen tai posliinimateriaalin poistamiseksi suorakaiteen muotoisesta kupariprofiilista. Novanta tekee yhteistyötä monien alan johtajien kanssa hiusneulan eristeiden irrotusprosessissa. Käyttövaatimuksiin kuuluu tyypillisesti noin 30 mm:n irrottaminen kaikilta neljältä sivulta suorakaiteen muotoisesta kupariprofiilista, jonka mitat ovat noin 3 mm x 1,5 mm, ja hiusneulaeristys. Irrotusprosessi on suoritettava loppuun lyhyen käsittelyjakson sisällä, tyypillisesti alle 1,5 sekunnissa.
Materiaali ja aallonpituus
Parhaan hiusneulan eristysmenetelmän määrittämiseksistrippausprosessissa, materiaalin ja sen absorptiospektrin syvällinen analyysi markkinoilla saatavilla oleville teollisille laseraallonpituuksille oli tarpeen. Hiusneuloissa yleisesti käytettyjä eristemateriaaleja ovat orgaaniset komposiitit, kuten polyamidi (PA), polyeetteri (PE) ja polyimidi (PI), jotka perustuvat puhtaaseen kupariin. Tämän prosessin tavoitteena on poistaa tehokkaasti koko orgaaninen eristyskerros varmistaen samalla, että alusta ei vaurioidu.
Analyysin avulla havaitsimme, että orgaanisella eristekerroksella on merkittäviä absorptio-ominaisuuksia pitemmillä aallonpituuksilla kauko-infrapunaspektrissä. Siksi uskomme, että CO₂-laserit ovat paras ratkaisueristyksen poistaminen kuparilangoista. Synrad CO₂ -lasereitamme on saatavana 9,3 μm:n, 10,2 μm:n ja 10,6 μm:n aallonpituusvaihtoehtoina, jotka tarjoavat erilaisia spektrialueita, jotka ovat yhdenmukaisia eri eristysmateriaalien absorptiokäyrien kanssa. Lisäksi näillä lasereilla on korkea heijastavuus puhtaalla kuparisubstraateilla, mikä varmistaa eristyskerrosten tehokkaan poistamisen ja minimoi samalla värjäytymisen tai pinnan muutosten riskin.
Vaikka CO₂-laserit voivat poistaa tehokkaasti useimmat eristysmateriaalit, heijastavalle kuparipinnalle voi jäädä ohuita jäämiä, joiden paksuus on 1-2μm, jota ei voida poistaa tehokkaasti pelkällä kauko-infrapunasäteilyllä. Siksi käytämme toisessa prosessivaiheessa pienitehoista nanosekunnin kuitulaseria varmistaaksemme tämän jäännöskerroksen täydellisen poistamisen. Kuitulaserilla on paremmat absorptio-ominaisuudet alustassa, mikä mahdollistaa perusteellisen kuorinnan ja suojaa kuparipintaa liialliselta kuumenemiselta ja pinnan muutoksilta.
Vaikka eristyskerroksen poistamiseen on saatavilla vaihtoehtoisia menetelmiä, kuten laserablaatio useilla lyhytpulssilasereilla tai yksi tehokkaampi kuitulaser, kaksivaiheinen prosessimme tarjoaa erinomaisia etuja tehokkuuden, laadun ja käsittelynopeuden suhteen.
Ensin mainitun varsinainen ablaatioprosessi ei yleensä voi täyttää nopeusvaatimuksia, eikä se pysty erottamaan eristemateriaalia ja alustaa; toisaalta yhden vahvemman kuitulaserin käyttö aiheuttaa vakavampia lämpövaurioita ja pintamuutoksia substraattiin.
Lisäksi molemmat vaihtoehdot vaativat suurempia investointeja laserlähteeseen, joten kaksivaiheinen menetelmä on edelleen ihanteellinen ratkaisu hiusneulan eristeen irrotusprosessiin, jolloin saavutetaan hyvä tasapaino tehokkuuden, laadun ja kustannustehokkuuden välillä.
