焊接發(fā)夾的例子

組合密封的Co?和紫外線(xiàn)固態(tài)激光器可實(shí)現(xiàn)具有成本效益的發(fā)夾剝離和清潔，并提供EV Motor生產(chǎn)所需的高質(zhì)量。EV制造商的壓力越來(lái)越高，以?xún)?yōu)化運(yùn)營(yíng)和降低成本，同時(shí)提高質(zhì)量。這些努力對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)份額的必要擴(kuò)展至關(guān)重要，尤其是在總擁有成本(TCO)敏感性的數(shù)量市場(chǎng)中，并且冰車(chē)仍然很普遍。

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)，一個(gè)機(jī)會(huì)在于優(yōu)化發(fā)夾焊接，這對(duì)于運(yùn)動(dòng)的可靠性和性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的機(jī)械剝離方法通常不足，從而導(dǎo)致過(guò)程效率低下，例如表面損壞，工具磨損和生產(chǎn)延遲，以提高成本并影響過(guò)程的可靠性。

激光剝離和清潔提供了一種變革性的替代方案，可以克服機(jī)械剝離的局限性，同時(shí)以較低的整體成本提供卓越的結(jié)果。在這里，我們將描述一個(gè)創(chuàng)新的兩步過(guò)程，從連貫的過(guò)程中，該過(guò)程與紫外線(xiàn)激光結(jié)合使用CO?來(lái)生產(chǎn)原始的焊接發(fā)夾。此處提供的數(shù)據(jù)表明，這種方法為EV制造商提供了一種實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接的經(jīng)濟(jì)高效的方式。

發(fā)夾欄

EV電動(dòng)機(jī)中的繞組通常是由單個(gè)銅線(xiàn)形成的。這些彎曲成“ U”形(因此名稱(chēng)為“發(fā)夾”)，然后放入組件中。接下來(lái)，將每個(gè)相鄰發(fā)夾的末端焊接到其鄰居，以電氣連接并產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的繞組。此外，某些替代設(shè)計(jì)使用連續(xù)形成的扁平電線(xiàn)，該扁平線(xiàn)形成了波浪狀圖案(稱(chēng)為波繞或s翼)，然后在焊接之前將其插入定子插槽中。

發(fā)夾對(duì)用臂纖維激光高膠液2D掃描儀進(jìn)行激光焊接的示例。

繞組在所有電動(dòng)機(jī)中都隔離。在發(fā)夾電動(dòng)機(jī)中，隔熱材料需要更厚，更健壯，以適應(yīng)其緊湊的設(shè)計(jì)和典型的電動(dòng)汽車(chē)的高壓要求。

在焊接之前，必須從每個(gè)發(fā)夾的兩端取出少量這種絕緣材料。這對(duì)于確保高質(zhì)量的電氣和機(jī)械連接至關(guān)重要。

傳統(tǒng)上，此任務(wù)主要是使用機(jī)械方法執(zhí)行的，還使用了具有IR(1UM)脈沖激光器的單個(gè)步長(zhǎng)激光過(guò)程。機(jī)械剝離涉及使用切割工具直接與電線(xiàn)表面接觸以刮除絕緣層。盡管這些方法多年來(lái)一直是標(biāo)準(zhǔn)配置，但它在快速節(jié)奏的電動(dòng)汽車(chē)(EV)生產(chǎn)中提出了重大挑戰(zhàn)。

例如，機(jī)械剝離所需的物理接觸從引腳上移除銅的一層，從而產(chǎn)生了質(zhì)地表面，從而導(dǎo)致間隙和零件擬合的問(wèn)題，從而損害了焊縫的完整性和一致性。此外，機(jī)械工具會(huì)磨損磨損，從而導(dǎo)致過(guò)程不一致，頻繁維護(hù)，計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間和潛在的生產(chǎn)中斷。這些問(wèn)題的速度較慢，該過(guò)程努力地滿(mǎn)足EV制造的大量需求。

2步激光剝離是在上方切割的

激光器用于在廣泛的應(yīng)用中進(jìn)行材料去除，包括隔熱剝離。在這種情況下，激光處理的好處包括：

更好的焊接質(zhì)量：完全去除絕緣材料而不會(huì)對(duì)銅線(xiàn)損壞，可確保原始的表面以獲得最佳的焊接質(zhì)量。

減少的維護(hù)和設(shè)備停機(jī)時(shí)間：沒(méi)有工具磨損和消除機(jī)器干擾的任何可能性提供了不間斷的生產(chǎn)流。

增加的吞吐量：在飼喂電線(xiàn)時(shí)連續(xù)剝離可提高生產(chǎn)效率。

增強(qiáng)的一致性：沒(méi)有磨損或接觸，激光過(guò)程是穩(wěn)定且可再現(xiàn)的。

很容易看到激光處理可以提供過(guò)程改進(jìn)。但是真正的問(wèn)題是“哪個(gè)是最好的激光?”換句話(huà)說(shuō)，在可以執(zhí)行此過(guò)程的眾多可能的激光源和實(shí)現(xiàn)中，哪個(gè)可以提供最佳的質(zhì)量平衡，速度，與大量EV電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用的成本?

優(yōu)化激光過(guò)程

作為幾乎每種工業(yè)激光器的領(lǐng)先提供商，連貫的位置都可以客觀地研究此應(yīng)用程序，而無(wú)需任何固有的偏好。

實(shí)際上，我們沒(méi)有找到發(fā)夾剝離的最佳激光。取而代之的是，我們的應(yīng)用工程師開(kāi)發(fā)了一個(gè)兩射線(xiàn)的過(guò)程，用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的涂層去除。這種方法今天以最具成本效益的方式向我們的客戶(hù)提供最佳的焊接前表面質(zhì)量。研究?jī)缮渚€(xiàn)過(guò)程的主要?jiǎng)訖C(jī)是克服單步激光剝離過(guò)程的問(wèn)題。

單步激光處理是涂層和基礎(chǔ)銅的吸收之間的妥協(xié)。纖維激光器的接近1 μm IR波長(zhǎng)不容易被涂層吸收，從而導(dǎo)致在界面加熱并將涂層剝落到空中顆粒中。顆粒可以干擾影響銷(xiāo)釘清潔度的傳入激光束，并可能被困在系統(tǒng)中，從而經(jīng)常停止清潔設(shè)備。此外，纖維激光器的穿透IR束將無(wú)法完全從銅表面清除聚合物殘基。它可能融化銅線(xiàn)的表面并將其暴露為絕緣體聚合物(例如氫和碳)的成分。這會(huì)污染表面，影響隨后的焊接質(zhì)量。

連貫的兩步基于激光的發(fā)夾制備過(guò)程涉及：

散裝剝離：大多數(shù)絕緣材料使用中能激光迅速去除。這種類(lèi)型的激光非常適合高通量非金屬材料去除。

最終清潔：然后使用脈沖，低功率，納秒固態(tài)激光器去除任何絕緣殘留物。這為焊接提供了原始的表面。紫外線(xiàn)固態(tài)激光器的短波長(zhǎng)在高精度的材料加工下出色，并且在去除包括聚合物，其他有機(jī)材料和銅在內(nèi)的各種材料方面特別有效。

對(duì)于批量剝離步驟，相干J-5-10.6 μM激光被證明是理想的來(lái)源。雖然有許多用于發(fā)夾絕緣的材料(包括聚二酰亞胺，聚酯，聚酯，聚酯酰亞胺，聚酰胺，聚醚醚酮，環(huán)氧樹(shù)脂和各種熒光聚合物)，但它們都強(qiáng)烈吸收了該Laser的10.6 μM輸出波長(zhǎng)。而且，對(duì)于所有這些材料，吸收在10.6 μm時(shí)高于我們提供的其他可用的Co?激光波長(zhǎng)，例如9.4 μm和10.2 μm。

連貫的J-5-10.6 μM也具有理想的實(shí)際特性。這是一種完全密封的脈沖二氧化合物激光器，產(chǎn)生的平均功率超過(guò)400 W，這意味著它可以執(zhí)行高通量剝離。此外，這是一個(gè)獨(dú)立且緊湊的軟件包，非常適合集成到自動(dòng)化設(shè)備中。

在最后的清潔步驟中，AVIA LX 355-30-60他只演示了輸出參數(shù)的正確組合。這是一個(gè)頻率增加了三倍，二極管，固態(tài)激光器，在355 nm處的平均功率為30 W。最重要的是，它以高達(dá)300 kHz的重復(fù)速率支持運(yùn)行，脈搏能高達(dá)500 μj。這可以以本應(yīng)用程序所需的速度進(jìn)行高精度消融。

Avia LX 355-30-60他也是為易于集成而設(shè)計(jì)的。 Cooherent Pureuv?Active激光清潔發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)合提供了出色的壽命和無(wú)維護(hù)操作。

焊接結(jié)果

應(yīng)用程序?qū)嶒?yàn)室在到達(dá)剛剛描述的兩步組合之前研究了許多不同的過(guò)程。各種激光器，包括CO?，納秒脈沖IR纖維激光器和納秒紫外線(xiàn)激光，并結(jié)合使用納秒紫外線(xiàn)激光器。詳細(xì)分析了加工絕緣發(fā)夾的結(jié)果，一旦確定了最有前途的來(lái)源，則對(duì)特定的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

作為測(cè)試的一部分，使用X射線(xiàn)光電子光譜(XP)來(lái)分析表面化學(xué)，以表征和量化污染物。在這里，我們發(fā)現(xiàn)兩步激光剝離工藝(與紫外線(xiàn)激光結(jié)合)是在激光焊接之前從銅表面中去除所有殘留元件的最有效方法。

這一系列照片使用CO?，NS IR纖維(FL)和NS UV固態(tài)激光器比較了各種去除技術(shù)。在照片的頂行中，絕緣材料是聚酰胺(PA)，在底行中，絕緣材料是聚醚醚酮(PEEK)。即使是純粹的視覺(jué)檢查也表明，在兩種情況下，CO? + UV激光組合都最佳。實(shí)際焊接試驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。

當(dāng)然，最重要的指標(biāo)是涂層拆卸過(guò)程后獲得的焊縫質(zhì)量。下一個(gè)圖形顯示了一系列焊接發(fā)夾的X射線(xiàn)圖像。這表明兩步(CO? + UV激光器)過(guò)程最終會(huì)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)焊接。兩步co? +紫外線(xiàn)激光剝離，通過(guò)在焊接前消除表面上的聚合物殘基來(lái)最大程度地減少焊縫。已知聚合物殘基含有氫，碳和其他有機(jī)元素，這些元素可以進(jìn)入液態(tài)的熔融金屬池，然后在焊接固化過(guò)程中形成孔隙率?？紫堵蕰?huì)影響焊縫的機(jī)械性能和電性能。

使用三種去除策略的焊珠的X射線(xiàn)圖像。 CO? + UV固態(tài)激光器清楚地顯示出最高的焊接質(zhì)量(孔隙率最低)。

實(shí)際實(shí)施

連貫的立場(chǎng)隨時(shí)準(zhǔn)備協(xié)助OEM在需要的任何級(jí)別的集成級(jí)別上實(shí)施此過(guò)程。我們可以通過(guò)準(zhǔn)備好線(xiàn)集成的完整插件子系統(tǒng)提供任何內(nèi)容。

同樣重要的是，連貫可以支持過(guò)程開(kāi)發(fā)。這種幫助在加速將過(guò)程全部生產(chǎn)的時(shí)間表加速時(shí)非常有用。

審核編輯 黃宇