Autor: Jessica Schober, Dmitry Badyukov, Malte Hemmerich,Laboratório de Aplicações Novanta
Os grampos desempenham um papel vital na produção de estatores para motores elétricos e geradores. O grampo é um fio de cobre retangular revestido com uma camada de isolamento orgânico, que tem as vantagens de maior taxa de preenchimento de ranhura e eficiência do motor em comparação com fios de cobre isolados redondos e flexíveis. No entanto, a bobina em gancho é relativamente espessa, o que representa desafios à tecnologia tradicional de enrolamento e à remoção de materiais de isolamento. Além disso, é necessário um extenso trabalho de soldagem para fixar os pinos após a montagem do estator.
Para obter uma soldagem eficiente e de alta qualidade das pontas dos pinos, a superfície do fio de cobre deve estar limpa e livre de resíduos. A limpeza da superfície do grampo afeta diretamente a qualidade da soldagem e o desempenho geral do motor. Portanto, um processo muito importante precisa ser usado no processo de produção do grampo - remoção da camada de isolamento do grampo para remover o isolamento ou material de porcelana no perfil retangular de cobre. A Novanta trabalha com muitos líderes da indústria no processo de remoção de isolamento em gancho. Os requisitos de aplicação normalmente incluem a remoção de aproximadamente 30 mm de todos os quatro lados de um perfil de cobre retangular medindo aproximadamente 3 mm x 1,5 mm e isolamento em gancho. O processo de remoção precisa ser concluído em um curto ciclo de processamento, normalmente menos de 1,5 segundos.
Material e comprimento de onda
Para determinar o melhor método para o isolamento em ganchodesnudandoNo processo, foi necessária uma análise aprofundada do material e de seu espectro de absorção para os comprimentos de onda do laser industrial disponíveis no mercado. Os materiais isolantes comumente usados em grampos de cabelo incluem compósitos orgânicos como poliamida (PA), poliéter (PE) e poliimida (PI), à base de cobre puro. O objetivo deste processo é remover eficazmente toda a camada isolante orgânica e, ao mesmo tempo, garantir que não haja danos ao substrato.
Através da análise, descobrimos que a camada isolante orgânica exibe propriedades de absorção significativas em comprimentos de onda mais longos dentro do espectro do infravermelho distante. Portanto, acreditamos que os lasers CO₂ são a melhor solução pararemovendo o isolamento dos fios de cobre. Nossos lasers Synrad CO₂ estão disponíveis em opções de comprimento de onda de 9,3 μm, 10,2 μm e 10,6 μm, fornecendo uma variedade de faixas espectrais consistentes com as curvas de absorção de diferentes materiais isolantes. Além disso, esses lasers apresentam alta refletividade em substratos de cobre puro, garantindo a remoção eficiente de camadas isolantes e minimizando o risco de descoloração ou modificação da superfície.
Embora os lasers de CO₂ possam remover com eficácia a maioria dos materiais isolantes, um resíduo fino de 1-2μm de espessura pode permanecer na superfície reflexiva do cobre, que não pode ser removido com eficácia apenas pela radiação infravermelha distante. Portanto, usamos um laser de fibra de nanossegundos de baixa potência na segunda etapa do processo para garantir a remoção completa dessa camada residual. O laser de fibra possui melhores propriedades de absorção no substrato, permitindo uma esfoliação completa e ao mesmo tempo protegendo a superfície do cobre do aquecimento excessivo e da modificação da superfície.
Embora métodos alternativos, como ablação a laser usando vários lasers de pulso curto ou um único laser de fibra mais potente, estejam disponíveis para remover a camada de isolamento, nosso processo de duas etapas oferece vantagens notáveis em termos de eficácia, qualidade e velocidade de processamento.
O processo de ablação real do primeiro geralmente não consegue atender aos requisitos de velocidade e não consegue distinguir entre o material isolante e o substrato; por outro lado, o uso de um único laser de fibra mais forte causará danos térmicos mais severos e modificação da superfície do substrato.
Além disso, ambas as alternativas exigem um investimento maior na fonte de laser, portanto o método em duas etapas continua sendo uma solução ideal para o processo de remoção do isolamento em gancho, alcançando um bom equilíbrio entre eficiência, qualidade e custo-benefício.
