使用激光器剥离汇流排表面绝缘层，加速电动汽车生产

时间： 2024-12-03 来源：COHERENT官网

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随着汽车制造商加紧生产更多电动汽车（EV），电动汽车生产的各个方面都在改进。当然，他们的目标是在降低成本的同时提高车辆的可靠性和性能。

电动汽车的一个重要部分是分配整车电力的电缆。这些电缆称为汇流排。由于需要承载的电流量很大，所以汇流排不仅仅是电线。它们是厚带状金属导体，包裹着绝缘层（典型尺寸范围是12毫米宽、3毫米厚）。最常用的金属是铜，有时也用铝。绝缘层是塑料材料（通常是聚酰胺PA12）。

绝缘汇流排材料通常长度较长，成卷供货，就像传统电线一样。汽车制造商切割出需要的长度并将汇流排弯曲成所需的形状。汇流排的形状可能非常复杂，因为它们必须绕过汽车内各种其他零件和结构，将电力输送到需要的地方。

在生产中，有时必须从汇流排的两端去除（剥离）一些绝缘层。这是将汇流排电气连接到其他部件所必需的步骤。汽车制造商对此工艺有一些具体要求。

首先，绝缘层剥离的速度必须要快，这样才能具有成本效益，而不是成为生产瓶颈。这意味着要在几秒钟内去除大约25毫米（1英寸）的绝缘层。

其次，必须彻底去除绝缘层。因为剥离区域中的任何残留绝缘层都会干扰电气连接，导致电力浪费（降低车辆效率）。此外，汇流排的末端通常需要焊接到其他导体或蓄电池上。留在导体表面的任何塑料都会污染焊缝，从而降低其电气和机械性能。

最后，导体本身不能因剥离而损坏。这可能会降低导体机械强度，从而形成可能发生故障的点。

出于所有这些原因，使用任何机械方法（如刀片或刮刀）去除绝缘层几乎都满足不了要求。此外，很难使用刀片去除弯曲或异形表面的绝缘层。

汇流排激光剥离横空出世

为了满足这些相同的要求，激光器成为剥离汇流排绝缘层的上佳工具。这是因为激光工艺完全是非接触式加工，并且可以很轻松地配置，来实现弯曲零件的加工。因此激光加工快速而灵活。

二氧化碳激光器尤其适合这项任务。这是因为二氧化碳激光器产生远红外光。大多数用于绝缘的塑料都会非常强烈地吸收这种光，但铜对此类光的反射率却很高。

这意味着激光会迅速蒸发绝缘层，但在到达导体时会自动停止去除材料（因为铜只是将激光反射回来而不会吸收）。因此，它可以很轻松地去除绝缘层，同时保持铜完好无损。

生产中的汇流排激光剥离

为了实际执行绝缘层剥离，激光束会聚焦到汇流排上的一个小点以集中能量。该聚焦光束来回快速扫描，以便覆盖必须去除绝缘层的整个区域。

在生产环境中实施此方法时，有一些重要的实际考虑因素。例如，为了获得必要的工艺产量，使用了两台激光器。每台激光器从汇流排的一侧剥去绝缘层（因此，图中将有第二道激光从下方射出）。这样一来，无需翻转零件就能处理两个面，操作得以简化。

此外，最好让激光束以一定角度照射汇流排。这有两个作用。首先，这可以避免任何激光反射回来并损坏光束传输系统。其次，这样激光就能够同时去除汇流排顶部和边缘的绝缘层（因为倾斜的激光束可以“看到”汇流排的侧面）。

汇流排系统是剥离汇流排的完整解决方案。它包括两个PowerLine C子系统，以及所有相关的扫描和光束传输光学器件，以及所有必要的控制电子器件和软件。

PowerLine C可以在大约6秒内从6毫米宽的汇流排两侧去除30毫米长、0.5毫米厚的聚酰胺。绝缘层可以完全去除，而不会对导体造成任何损坏，从而实现了工艺的高良品率。

有两种不同的汇流排剥离系统可供选择 - 内联版本和独立版本。内联系统与提供连续汇流排的线轴进料机构集成在一起。激光在切割和最终弯曲操作之前对汇流排进行剥离。PowerLine C甚至支持“实时”剥离，即在不减慢或停止汇流排运动的情况下执行剥离。在独立版本中，机械臂拾取预先切割并弯曲的汇流排并将其放置到系统中，然后进行激光剥离。

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