焊接發(fā)夾的例子

組合密封的Co?和紫外線固態(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，以優(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，并且冰車仍然很普遍。

對(duì)于電動(dòng)汽車發(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)銅線形成的。這些彎曲成“ U”形(因此名稱為“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，該扁平線形成了波浪狀圖案(稱為波繞或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(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提供最佳的焊接前表面質(zhì)量。研究?jī)缮渚€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?？梢愿蓴_影響銷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激光，并結(jié)合使用納秒紫外線激光器。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