Les lasers Co₂ combinés avec des lasers à l'état solide UV prennent le soudage du moteur du véhicule électrique à de nouvelles hauteurs
Les fabricants de véhicules électriques subissent une pression croissante pour optimiser les opérations, réduire les coûts et améliorer la qualité du produit . Ces efforts sont essentiels à l'expansion nécessaire de la part de marché des véhicules électriques, en particulier dans un marché à volume élevé qui est très sensible au coût total de propriété (TCO) et où les véhicules à alimentation en carburant sont toujours répandus .
L'une des principales opportunités d'optimisation de la production de moteurs de véhicules électriques est le soudage des enroulements en épingle à cheveux, un processus qui est essentiel à la fiabilité des moteurs et aux performances . Les méthodes traditionnelles de décapage d'isolation mécanique ne sont souvent pas
Le décapage et le nettoyage laser offre une alternative transformatrice qui surmonte les limites du décapage mécanique tout en obtenant des résultats supérieurs à un coût global plus faible . Cet article décrit les lasers innovants de Coherent pour produire des lasers ultraviolets (UV) pour produire des données propres et réduites à souder. moyen pour les fabricants de véhicules électriques d'obtenir des soudures en épingle à cheveux de meilleure qualité .
Les enroulements dans les moteurs de véhicules électriques sont généralement fabriqués à partir d'un seul fil de cuivre . Ces fils de cuivre sont pliés dans une forme "U" (d'où le nom "Enroulement en épingle à cheveux") puis placés dans un assemblage . Suivant, les extrémités des enroulements à cheveux adjacents doivent être soudés ensemble pour atteindre une connexion électrique et former un seul enroulement continu {2. Les conceptions alternatives utilisent un fil plat continu qui est formé en un motif ondulé (appelé enroulement d'onde ou enroulement en forme de S) puis inséré dans les fentes de stator avant de souder .
Tous les moteurs électriques ont des enroulements avec isolation . Dans les moteurs d'enroulement en épingle à cheveux, l'isolation doit être plus épaisse et plus forte pour répondre à leur conception compacte et aux exigences de haute tension généralement requises dans les véhicules électriques .
Avant le soudage, une petite quantité d'isolation doit être retirée des deux extrémités de chaque enroulement en épingle à cheveux . Ceci est essentiel pour assurer une connexion électrique et mécanique de haute qualité .
Traditionnellement, cette tâche a été principalement accomplie en utilisant des méthodes mécaniques, mais il existe également des processus laser en une seule étape utilisant des lasers pulsés infrarouges (1 μm) . le décapage mécanique implique l'utilisation d'un outil de coupe pour contacter directement la surface de la pratique standard pour de nombreuses années, ils présentent des défis significatifs dans la production rapide de l'électricité de l'électricité ont été véhicules .
Par exemple, le contact physique requis pour le décapage mécanique peut gratter une couche de cuivre à partir de l'enroulement en épingle à cheveux, laissant une surface texturée qui peut provoquer des lacunes entre les enroulements et les problèmes d'ajustement des composants, compromettant l'intégrité et la cohérence de la soudure . En plus, les outils mécaniques peuvent épuiser, menant à des processus inconnués, à une interruption fréquente, à une interruption incomparable, à une interruption potentielle { Ces problèmes sont exacerbés par la vitesse lente du processus, ce qui rend difficile la satisfaction des besoins de production à haut volume de la production de véhicules électriques à grande échelle .
Les lasers peuvent être utilisés pour une large gamme d'élimination des matériaux, y compris le décapage d'isolation . dans les applications de décapage d'isolation, le décapage laser fournit les avantages suivants:
- Meilleure qualité de soudure: Assure une surface propre pour une qualité de soudure optimale tout en supprimant complètement l'isolation sans endommager le fil de cuivre .
- Réduire l'entretien et les temps d'arrêt de l'équipement:Aucune usure d'outil et toute possibilité de brouillage de machine n'est éliminée, garantissant un processus de production ininterrompu .
- Augmenter la production de production:Le décapage continu tout en alimentant le fil améliore l'efficacité de production .
- Constitution accrue:Sans usure ni contact, l'usinage laser est un processus stable et reproductible .
De toute évidence, l'usinage laser peut conduire à des améliorations de processus ., mais la vraie question est: "Quel laser est le meilleur à utiliser?" En d'autres termes, des nombreuses sources et implémentations laser possibles qui pourraient être utilisées pour effectuer ce processus, celle qui offre le meilleur équilibre entre haute qualité, haute vitesse et faible coût pour les applications de production de moteur EV à haut volume?
Avec un large portefeuille de lasers industriels, Coherent a pu étudier objectivement cette application en utilisant une variété de lasers sans aucune préférence inhérente à une technologie par rapport à une autre .
En fait, plutôt que de trouver un laser qui était le meilleur pour l'isolation de dénigrement en épingle à cheveux, Coherent a développé un processus à double laser pour obtenir des résultats de décapage optimisés . Cette approche fournit aux clients la meilleure qualité de surface pré-Weld disponible aujourd'hui de la manière la plus rentable . La principale motivation pour enquêter sur le processus à double laser a été de surmonter les problèmes avec le single-stage de stripping à double laser était de surmonter les problèmes avec le laser unique à l'atteinte à double laser était de surmonter les problèmes avec le laser unique de la mise en œuvre à double laser était de surmonter les problèmes avec le laser unique STRIPSAP processus .
Le décapage laser à étape est un compromis entre l'absorption du revêtement et l'absorption sous-jacente du cuivre . La longueur d'onde infrarouge du laser à la fibre près de 1 μm n'est pas facilement absorbée par le revêtement, entraînant la production de chaleur à l'interface, le revêtement de revêtement et la formation de particules aériennes. Enroulement en épingle à cheveux, et peut s'immiscer dans le système, provoquant des temps d'arrêt fréquents pour le nettoyage . En outre, le faisceau infrarouge pénétrant du laser de fibre ne peut pas complètement supprimer les résidus de polymère de la surface de cuivre . Surface du cuivre, qui à son tour affecte la qualité de soudure ultérieure .
Le processus en deux étapes de la préparation d'enroulement en épingle à cheveux à double laser de Coherent comprend:
Un laser CO2 à moyen moyen est utilisé pour éliminer rapidement la majorité de la couche d'isolation . Ce type de laser est bien adapté pour la suppression de matériaux non métalliques à haut débit .
Un laser à l'état solide UV à faible puissance pulsé pulsé est ensuite utilisé pour supprimer tout résidu isolant qui est présent . Cet
Pour la première étape du processus de décapage en vrac, le laser J -5-10.6} de Coherent s'est révélé être une source idéale . bien qu'une variété de matériaux soient utilisés dans la couche d'isolation d'enroulement en épinage (y compris le polyimide, le polyétherimide, le polyester, le polyestérimide, les polyamides, les matériaux polyétherel, la résine époxy Absorber la longueur d'onde de sortie du laser . 6 μm ..
Le laser J -5-10.6 {. . . . . a-t
Pour la deuxième étape, le processus de nettoyage final, Avia LX de Coherent 355-30-60 Il a démontré juste la bonne combinaison de paramètres de sortie . Il s'agit d'une puissance triplée en fréquence à 355 nm . la plus importante, il prend en charge le fonctionnement des éléments de remise à l'énergie relevés à la 300kz et à l'énergie informatique, le fonctionnement des taux de reportage vers 300kz et de l'énergie informatique prend en charge le fonctionnement de RepEtition Rates To 300kz et de l'énergie informatique, le fonctionnement des taux de reportage à 300kz et de l'énergie informatique prend en charge le fonctionnement de RepEtition Rates To 300kz et de l'énergie informatique, les opérations en matière de remise à réédition pour rééducation reposent pour 300khz pour une opération de repection à 300kz et la piveau et la production informatique prend en charge le fonctionnement de Rise Rames RepETIT Jusqu'à 500 μJ . Cela lui permet d'effectuer des ablations de haute précision aux vitesses requises pour cette application .
L'Avia LX 355-30-60 Il est également conçu pour une intégration facile . et, il intègre le moteur de nettoyage laser actif PureUV ™ de Coherent pour une durée de vie exceptionnellement longue et sans maintenance .
Le laboratoire des applications cohérentes a étudié de nombreux processus différents avant de s'installer sur la combinaison en deux étapes décrite ci-dessus .} Divers lasers ont été étudiés individuellement et en combinaison, notamment des lasers CO2, des lasers UV nanosecond . Les résultats de la majeure partie de la plupart des lases cheveux traitées par les résultats des suites biologiques traitées et de la plupart des bobinements assulés par le HEAUPHES INPIR Les sources laser ont été identifiées, les paramètres de processus spécifiques ont été optimisés .
Dans le cadre des tests, la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) a été utilisée pour analyser la chimie de surface afin de caractériser et de quantifier les contaminants ., c'est à ce stade que Coherent a trouvé qu'un processus de décapage laser en deux étapes (laser CO2 combiné avec le laser UV) était le moyen le plus efficace de tous les résidus de la surface du cuivre avant la surface du cuivre avant le laser {{4
La série de photos de la figure 3 compare les différentes techniques de décapage à l'aide de lasers CO2, de lasers de fibre de fibre infrarouge nanoseconde et de lasers à solide UV de nanoseconde . dans la rangée supérieure de photos, le matériel d'isolation est polyamide (PA) et dans la ligne inférieure, PolyetherekeTone (PEEK) . même par visualité, ce qui peut être visible (PEEK) ., même par visualiseur, ce qui peut être visible (PEEK) ., même par visualité, ce qui peut être visible (PEEK) .. Les deux cas, la combinaison du laser CO2 et du laser UV a donné les meilleurs résultats . Cela a également été confirmé par les essais de soudage réels .
Bien sûr, la métrique la plus importante est la qualité de soudure obtenue après le processus de décapage d'isolation . La figure 4 montre une série d'images à rayons X des enroulements en épingle à cheveux après le processus de soudage . Minimise la porosité de la soudure en éliminant les résidus de polymère à la surface avant de souder . Il est bien connu que les résidus de polymère contiennent de l'hydrogène, du carbone et d'autres éléments organiques, qui peuvent entrer dans la piscine fondue lorsqu'il est liquide puis former des pores pendant le processus de solidification de soudure, qui peut affecter les propriétés mécaniques et électriques du soudage .}
