Laser Co₂ kết hợp với tia laser trạng thái rắn tia cực tím lấy hàn động cơ xe điện lên độ cao mới
Các nhà sản xuất xe điện đang chịu áp lực ngày càng tăng để tối ưu hóa hoạt động, cắt giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm . Những nỗ lực này rất quan trọng đối với việc mở rộng thị phần xe điện cần thiết, đặc biệt là trong một thị trường có khối lượng cao rất nhạy cảm với tổng chi phí sở hữu (
Một trong những cơ hội chính để tối ưu hóa sản xuất động cơ xe điện là hàn các cuộn dây kẹp tóc, một quá trình rất quan trọng đối với độ tin cậy và hiệu suất của động cơ . Phương pháp cách nhiệt cơ học truyền thống thường giảm, dẫn đến quá trình không hiệu quả như thiệt hại bề mặt, hao mòn công cụ và làm chậm chi phí và ảnh hưởng đến độ tin cậy của quá trình {
Dải và làm sạch bằng laser cung cấp một giải pháp thay thế biến đổi vượt qua các hạn chế của việc tước cơ học trong khi đạt được kết quả vượt trội với chi phí tổng thể thấp hơn . Bài viết này mô tả quá trình hai bước sáng tạo của Coherent. Cách hiệu quả về chi phí cho các nhà sản xuất xe điện để đạt được các mối hàn động cơ kẹp tóc chất lượng cao hơn .
Các động cơ xe điện thường được làm từ một dây đồng duy nhất ., các dây đồng này được uốn thành hình "u" Các thiết kế thay thế sử dụng một dây phẳng liên tục được hình thành thành một mô hình lượn sóng (được gọi là cuộn dây hoặc cuộn dây hình chữ S.
Tất cả các động cơ điện đều có cuộn dây bằng cách nhiệt . trong động cơ cuộn tóc, cách nhiệt cần phải dày hơn và mạnh hơn để phù hợp với thiết kế nhỏ gọn của chúng và các yêu cầu điện áp cao thường được yêu cầu trong xe điện .
Trước khi hàn, một lượng nhỏ cách nhiệt phải được loại bỏ khỏi cả hai đầu của mỗi cuộn tóc . Điều này rất quan trọng để đảm bảo kết nối điện và cơ học chất lượng cao .}
Theo truyền thống, nhiệm vụ này chủ yếu được thực hiện bằng các phương pháp cơ học, nhưng cũng có những quá trình laser một bước sử dụng tia laser xung hồng ngoại (1μm) . Xe .
Ví dụ, tiếp xúc vật lý cần thiết để tước cơ học có thể cạo một lớp đồng ra khỏi cuộn dây kẹp tóc, để lại một bề mặt có kết cấu có thể gây ra khoảng cách giữa cuộn dây và các vấn đề về chất lượng thành phần, làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và tính nhất quán của mối hàn {{0} làm trầm trọng thêm bởi tốc độ chậm của quá trình, điều này gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu sản xuất khối lượng lớn của sản xuất xe điện quy mô lớn .
Laser có thể được sử dụng để loại bỏ vật liệu rộng, bao gồm tước lớp cách nhiệt . Trong các ứng dụng tước cách điện, tước laser cung cấp những lợi thế sau:
- Chất lượng mối hàn tốt hơn: Đảm bảo bề mặt sạch cho chất lượng mối hàn tối ưu trong khi loại bỏ hoàn toàn lớp cách nhiệt mà không làm hỏng dây đồng .
- Giảm bảo trì và thời gian chết của thiết bị:Không có công cụ hao mòn và bất kỳ khả năng gây nhiễu máy nào được loại bỏ, đảm bảo quy trình sản xuất không bị gián đoạn .
- Tăng sản lượng sản xuất:Tổ chức liên tục trong khi cung cấp cho dây cải thiện hiệu quả sản xuất .
- Tăng tính nhất quán:Không có hao mòn hoặc tiếp xúc, gia công laser là một quy trình ổn định và có thể lặp lại .
Rõ ràng, gia công laser có thể dẫn đến các cải tiến quy trình . Nhưng câu hỏi thực sự là "Laser nào là tốt nhất để sử dụng?" Nói cách khác, trong số nhiều nguồn laser và triển khai có thể được sử dụng để thực hiện quy trình này, loại nào cung cấp sự cân bằng tốt nhất về chất lượng cao, tốc độ cao và chi phí thấp cho các ứng dụng sản xuất động cơ EV khối lượng cao?
Với danh mục rộng của laser công nghiệp, sự kết hợp đã có thể điều tra khách quan ứng dụng này bằng cách sử dụng nhiều loại laser mà không có bất kỳ ưu tiên cố hữu nào cho một công nghệ hơn .}
Trên thực tế, thay vì tìm một tia laser tốt nhất cho cách nhiệt tước kẹp tóc, sự kết hợp đã phát triển một quy trình laser kép để đạt được kết quả tước được tối ưu
Tổ chức laser một bước là sự thỏa hiệp giữa sự hấp thụ lớp phủ và độ hấp thụ đồng bên dưới . bước sóng hồng ngoại của laser sợi gần 1μm không dễ dàng hấp thụ bằng cách tạo ra các hạt. cuộn dây và có thể xâm nhập vào hệ thống, gây ra thời gian ngừng hoạt động thường xuyên để làm sạch .} ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn tiếp theo .
Quá trình chuẩn bị kéo dài hai bước dựa trên laser kép của Coherent bao gồm:
Một laser CO2 công suất trung bình được sử dụng để nhanh chóng loại bỏ phần lớn lớp cách điện . Loại laser này rất phù hợp để loại bỏ vật liệu phi kim loại thông lượng cao .}
Sau đó, một laser trạng thái rắn UV NanoSecond NanoSecond UV Solid-State sau đó được sử dụng để loại bỏ bất kỳ dư lượng cách điện nào có mặt . Điều này cung cấp một bề mặt sạch để hàn .
Đối với bước đầu tiên của quá trình tước số lượng lớn, J -5-10.6 μm được chứng minh là một nguồn lý tưởng . Mặc dù một loạt các vật liệu khác nhau được sử dụng trong các chất liệu sử dụng bằng polyamide 10 . bước sóng đầu ra 6μm .} Ngoài ra, đối với tất cả các vật liệu này, tốc độ hấp thụ ở 10,6μm cao hơn so với bước sóng laser CO2 có sẵn khác của Coherent, chẳng hạn như 9,4μm và 10,2.
J -5-10.6 μm cũng có các đặc điểm thực tế lý tưởng . nó là laser CO2 được niêm phong hoàn toàn
Đối với bước thứ hai, quá trình làm sạch cuối cùng, Avia lx 355-30-60 Năng lượng lên tới 500μj . Điều này cho phép nó thực hiện các lần cắt bỏ có độ chính xác cao ở tốc độ cần thiết cho ứng dụng này .
Avia LX 355-30-60 Anh ấy cũng được thiết kế để tích hợp dễ dàng . và, nó tích hợp công cụ làm sạch laser hoạt động Pureuv ™ của Coherent cho tuổi thọ đặc biệt và hoạt động không cần bảo trì.
Phòng thí nghiệm ứng dụng kết hợp đã điều tra nhiều quy trình khác nhau trước khi giải quyết kết hợp hai bước được mô tả ở trên . laser khác nhau đã được nghiên cứu riêng lẻ và kết hợp, bao gồm các laser CO2, các loại laser được điều trị bằng các loại nước điều trị của NanoSecond. Các nguồn laser đã được xác định, các tham số quy trình cụ thể đã được tối ưu hóa .
Là một phần của thử nghiệm, quang phổ quang điện tử tia X (XPS) đã được sử dụng để phân tích hóa học bề mặt để mô tả và định lượng các chất gây ô nhiễm ., ở giai đoạn này, sự kết hợp của một lớp laser.
Một loạt các bức ảnh trong Hình 3 so sánh các kỹ thuật tước khác nhau sử dụng tia laser CO2, laser sợi hồng ngoại nano giây (FL) và nanoSecond UV-trạng thái rắn laser . Cả hai trường hợp, sự kết hợp giữa laser CO2 và tia laser UV đều cho kết quả tốt nhất . Điều này cũng được xác nhận bằng các thử nghiệm hàn thực tế .
Tất nhiên, số liệu quan trọng nhất là chất lượng mối hàn thu được sau quá trình tước lớp cách điện . Hình 4 cho thấy một loạt hình ảnh tia X của cuộn dây tóc sau khi hàn . Độ xốp bằng cách loại bỏ dư lượng polymer trên bề mặt trước khi hàn ., người ta biết rằng dư lượng polymer chứa hydro, carbon và các yếu tố hữu cơ khác, có thể xâm nhập vào bể nóng chảy khi chất lỏng và sau đó tạo thành PAR
