ผู้แต่ง: เจสซิกา โชเบอร์, มิทรี บายูคอฟ, มอลต์ เฮมเมอริชห้องปฏิบัติการประยุกต์โนแวนต้า
กิ๊บติดผมมีบทบาทสำคัญในการผลิตสเตเตอร์สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กิ๊บติดผมเป็นลวดทองแดงทรงสี่เหลี่ยมที่เคลือบด้วยชั้นฉนวนอินทรีย์ ซึ่งมีข้อดีคือมีอัตราการเติมร่องและประสิทธิภาพของมอเตอร์สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับลวดทองแดงหุ้มฉนวนแบบกลมและแบบยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม ขดกิ๊บมีความหนาค่อนข้างมาก ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายต่อเทคโนโลยีการพันแบบเดิมๆ และการลอกของวัสดุฉนวน นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีการเชื่อมอย่างกว้างขวางเพื่อติดกิ๊บติดผมหลังการประกอบสเตเตอร์
เพื่อให้การบัดกรีปลายกิ๊บมีประสิทธิภาพและมีคุณภาพสูง พื้นผิวลวดทองแดงจะต้องสะอาดและปราศจากสารตกค้าง ความสะอาดของพื้นผิวกิ๊บติดผมส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการเชื่อมและประสิทธิภาพโดยรวมของมอเตอร์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้กระบวนการที่สำคัญมากในกระบวนการผลิตกิ๊บ - การลอกชั้นฉนวนกิ๊บเพื่อเอาฉนวนหรือวัสดุพอร์ซเลนบนโปรไฟล์ทองแดงสี่เหลี่ยม Novanta ทำงานร่วมกับผู้นำอุตสาหกรรมหลายรายในกระบวนการลอกฉนวนกิ๊บติดผม ข้อกำหนดการใช้งานโดยทั่วไปรวมถึงการปอกประมาณ 30 มม. จากทั้งสี่ด้านของโปรไฟล์ทองแดงสี่เหลี่ยมขนาดประมาณ 3 มม. x 1.5 มม. และฉนวนกิ๊บ กระบวนการปอกจะต้องเสร็จสิ้นภายในรอบการประมวลผลสั้นๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เวลาไม่ถึง 1.5 วินาที
วัสดุและความยาวคลื่น
เพื่อที่จะกำหนดวิธีการฉนวนกิ๊บที่ดีที่สุดปอกกระบวนการนี้ จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์เชิงลึกของวัสดุและสเปกตรัมการดูดกลืนแสงสำหรับความยาวคลื่นเลเซอร์อุตสาหกรรมที่มีอยู่ในตลาด วัสดุฉนวนที่ใช้กันทั่วไปในกิ๊บติดผม ได้แก่ คอมโพสิตอินทรีย์ เช่น โพลีเอไมด์ (PA), โพลีเอเทอร์ (PE) และโพลิอิไมด์ (PI) ซึ่งมีทองแดงบริสุทธิ์เป็นหลัก เป้าหมายของกระบวนการนี้คือการกำจัดชั้นฉนวนอินทรีย์ทั้งหมดอย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ทำให้พื้นผิวเสียหาย
จากการวิเคราะห์ เราพบว่าชั้นฉนวนอินทรีย์แสดงคุณสมบัติการดูดกลืนแสงอย่างมีนัยสำคัญที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าภายในสเปกตรัมอินฟราเรดไกล ดังนั้นเราจึงเชื่อว่าเลเซอร์ CO₂ เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับถอดฉนวนออกจากสายทองแดง. เลเซอร์ Synrad CO₂ ของเรามีให้เลือกความยาวคลื่น 9.3μm, 10.2μm และ 10.6μm โดยให้ช่วงสเปกตรัมที่หลากหลายซึ่งสอดคล้องกับเส้นโค้งการดูดกลืนแสงของวัสดุฉนวนต่างๆ นอกจากนี้ เลเซอร์เหล่านี้ยังแสดงการสะท้อนแสงสูงบนพื้นผิวทองแดงบริสุทธิ์ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกำจัดชั้นฉนวนอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ลดความเสี่ยงของการเปลี่ยนสีหรือการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
แม้ว่าเลเซอร์ CO₂ จะสามารถกำจัดวัสดุฉนวนส่วนใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ความหนา 1-2μm อาจยังคงอยู่บนพื้นผิวทองแดงสะท้อนแสง ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยรังสีอินฟราเรดไกลเพียงอย่างเดียว ดังนั้นเราจึงใช้เลเซอร์ไฟเบอร์นาโนวินาทีพลังงานต่ำในขั้นตอนที่สองเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกำจัดชั้นที่ตกค้างนี้อย่างสมบูรณ์ ไฟเบอร์เลเซอร์มีคุณสมบัติการดูดซึมที่ดีกว่าในพื้นผิว ช่วยให้สามารถขัดผิวได้ทั่วถึงในขณะที่ปกป้องพื้นผิวทองแดงจากความร้อนที่มากเกินไปและการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
แม้ว่าวิธีการทางเลือกอื่น เช่น การระเหยด้วยเลเซอร์โดยใช้เลเซอร์แบบพัลส์สั้นหลายตัวหรือไฟเบอร์เลเซอร์เดี่ยวที่มีประสิทธิภาพมากกว่านั้น ก็สามารถขจัดชั้นฉนวนออกได้ กระบวนการสองขั้นตอนของเรามอบข้อได้เปรียบที่โดดเด่นในด้านประสิทธิภาพ คุณภาพ และความเร็วในการประมวลผล
กระบวนการระเหยที่เกิดขึ้นจริงของกระบวนการแรกมักไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านความเร็วได้ และไม่สามารถแยกแยะระหว่างวัสดุฉนวนและพื้นผิวได้ ในทางกลับกัน การใช้ไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความแข็งแรงสูงเพียงตัวเดียวจะทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนที่รุนแรงยิ่งขึ้นและการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์
นอกจากนี้ ทั้งสองทางเลือกจำเป็นต้องมีการลงทุนที่สูงกว่าในแหล่งกำเนิดเลเซอร์ ดังนั้นวิธีการแบบสองขั้นตอนยังคงเป็นโซลูชันที่ดีเยี่ยมสำหรับกระบวนการปอกฉนวนกิ๊บหนีบผม ซึ่งทำให้เกิดความสมดุลที่ดีระหว่างประสิทธิภาพ คุณภาพ และความคุ้มทุน
