提高电动汽车制造商面临着越来越大的压力，要求优化运营并降低成本，同时提高质量。这些努力对于电动汽车市场占用的必要扩大至关重要，特别是在总拥有成本（TCO）高度敏感和消耗汽车仍然普遍存在的大规模市场中。
焊接后的发夹式架构示例。
对于电动汽车发动机或电机生产而言，有一个机会优化电机安装装配，这一过程对电机可靠性和性能至关重要。传统的机械切割方法往往不足，导致表面损坏、工具磨损和生产延迟等天博体育app效率低下，从而降低成本并影响天博体育app的可恢复性。
激光切割和清洗提供了一种危机性的替代方案，可以克服机械切割成本的限制，同时以防止的总提供卓越的加工效果。在这里，我们将介绍Coherent高意的创新高效两步加工天博体育app，该天博体育app利用CO2与激光相结合来生产可直接用于焊接的发夹。此处提供的数据表明，这种方法为汽车智能化制造商提供了一种经济的方法来实现高效的焊接。
电机发夹障碍
电动电机中的排列通常由单独的线形成。它们弯曲成“U”形（因此称为“发夹”），然后放入组件中。接下来，将每个外围夹的终止焊接到邻居处，以将电连接并产生单个连续接线。另外，一些替代设计采用波状图案（称为波前或S型汽车）的连续后线，然后在焊接之前插入定子槽中。
使用Coherent高意的ARM光纤激光器与HIGHmotion 2D扫描头焊接的发夹示例。
架构在所有电动机中均绝缘。在发夹电机中，绝缘材料需要更厚、更坚固，以适应其结构设计和电动汽车典型的高压要求。
在焊接之前，必须从每个发夹的两端去掉小型绝缘材料。这对于确保高质量的电气和机械连接至关重要。
传统上，这项任务主要使用机械方法执行，还使用了红外（1um）脉冲激光器的单步激光天博体育app。机械剥离涉及使用与线表面直接接触的切割工具来刮掉绝缘层。虽然这些方法多年来一直是标准方法，但它在电动汽车（EV）生产的快节奏世界中带来了重大挑战。
例如，机械切断所需的物理接触会从销钉上造成层铜，留下纹理表面，导致销钉之间的间隙和零件装配问题，从而损害焊接的完整性和一致性。另外，机械工具的磨损会导致天博体育app不一致、间隙维护、计划外可能和潜在的生产中断。由于天博体育app速度较慢，这些问题凸显，难以满足自动化汽车制造的高需求。
2步激光切割在上方切割
激光器用于各种应用中的材料，包括剥离绝缘。在这种情况下，激光器加工的好处包括：
- 更好的焊接质量：完全打出绝缘层而不损坏铜线，确保了原始表面，以实现最佳的焊接质量。
- 减少维护和设备持续时间：没有工具磨损和消除机器卡塞的可能性，可以实现失败的生产流程。
- 提高产量：在送线同时进行连续分割，可提高生产效率。
- 增强一致性：在没有疲劳或接触的情况下，激光器天博体育app稳定且可更换。
很容易看出，激光器加工可以提供天博体育app改进。但真正的问题是“哪一种是最好的激光器？”换句话说，在执行此过程中可能的激光器源和实施中，哪一种突发大规模电动汽车电机生产应用提供质量、速度与成本的最佳平衡？
优化激光天博体育app
作为几乎所有类型工业激光器的领先产品，Coherent 高意拥有独特的优势，能够侦查该应用，并汲取对一种技术的任何固有偏好。
事实上，我们找到了用于发夹分割的最佳激光器。相反，我们的应用工程师开发了双激光器天博体育app，以实现精加工的损耗。这种方法现在以即时成本效益的方式为我们的客户提供完美的焊接前表面质量。研究双激光器天博体育app的主要动机是克服单步光纤分割天博体育app的问题。
单步激光器加工是涂层吸收和薄铜之间的折衷。光纤激光器的近1 μm红外波长容易被涂层吸收，从而导致引线加热，因此涂层剥落成空气颗粒。颗粒可能会引起警示激光束，影响引脚的清洁度，并可能卡在系统中，导致损坏以清洁设备。另外，红外激光器的红外光纤将无法完全去除铜表面的聚合物残留物。可以将其加热铜线的表面，并接触绝缘体聚合物的成分，例如氢污染和碳化。这可能会污染表面，影响后续焊接质量。
相干高意基于激光器的两步发夹制备天博体育app涉及：
- 散装分割：大多数绝缘材料使用中功率CO2激光器快速激发。此类激光器非常适合高通量非金属材料激发。
- 最终清洁：使用脉冲、低功耗、纳秒、MOSFET激光器消除任何绝缘残留物。这为焊接提供了原始表面。UV激光器的短波长在高精确材料加工方面表现出色，在去除聚合物、其他有机材料和铜等各种材料方面尤其有效。
对于批量分割步骤，相干 J-5-10.6 μm激光器被证明是理想的光源。虽然用于发夹绝缘的材料有很多（包括聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚醚醚酮、环氧树脂和所有各种含聚合物），但这些材料都强烈吸收该激光器的10.6 μm输出波长。而且，对于所有其他材料，10.6 μm时的吸收率可以为我们提供可用的CO2激光器波长，例如9.4 μm和10.2 μm。
Coherent J-5-10.6 μm 还具有完全理想的实用特性。它是一款密封的脉冲 CO2 激光器，平均功率超过 400 W，这意味着它可以执行高通量切割。此外，它是一个独立紧凑的封装，非常适合集成到自动化设备中。
在最后的清洗步骤中，阿维亚 LX 355-30-60 HE展示了输出参数的正确组合。一种频率三倍、半导体泵浦固态激光器，在 355 nm 波长下输出 30 W 的平均功率。最重要的是，它支持高达 300 kHz 的重复频率和高达 500 μJ 的脉冲能量。这使得能够以这种流程的速度进行高这是精确的烧蚀。
Avia LX 355-30-60 HE 还设计用于轻松集成。相干高意 PureUV™ 有源激光器清洁引擎的加入提供了卓越的持续和免维护操作。
焊接效果
应用实验室在上面描述的两步组合之前，研究了许多不同的天博体育app。对包括CO2、纳秒脉冲红外元件激光器和纳秒激光元件的各种激光器进行了单独和组合检测。处理对绝缘发夹的结果进行了分析，一旦确定了最希望的来源，就对特定的天博体育app参数进行了详细的优化。
作为测试的一部分，使用X射线结合光电子光谱（XPS）分析表面化学，以表征和量化曼哈顿。在这里，我们发现两步激光器切割天博体育app（CO2与激光器相）是在激光器焊接之前从铜表面去除所有残余元素的最有效方法。
该系列照片比较了使用CO2、ns IR 光纤（FL） 和 ns UV 固态激光器的各种增强技术。在照片的顶行中，绝缘材料是聚酰胺（PA），而在底行中，绝缘材料是聚乙醚酮（PEEK）。即使是纯粹的目视检查，也表明在这两种组合情况下，CO2 + UV 激光器看起来都最好。这得到了实际操作试验的确认。
当然，最重要的指标是在涂层加工后获得的焊接质量。下图显示了焊接发夹的一系列X射线图像。这表明，两步（CO2 + UV激光器）天博体育app最终会产生卓越的焊接效果。两步CO2 + UV激光器切割通过在焊接前去除表面上的甲醇污染物，最大程度地减少了焊接的二氧化碳率。甲醇污染物中已知有氢、碳和其他有机元素，这些元素可以在钎焊进入甲醇池金属中，在焊接过程中形成二氧化碳。然后二氧化碳率会影响焊接的机械和电气性能。
使用清除策略的焊缝X射线图像。CO2 + UV固态激光器清楚地显示了最高的焊接质量（太空率承载率最低）。
