I varmefeltssystemet for en fotovoltaisk enkeltkrystalovn, har den isostatisk presede grafitførerrør med dimensioner Φ300-500 mm og en længde på 400-600 mm to funktioner: at lede siliciumsmelte og isolere varmefeltet. Førerrørets indvendige vægs runding (kræves at være ≤ 0,025 mm), længde-til-diameter-forhold (2,5-4:1) tilpasningsevne samt overfladeruhed (Ra ≤ 0,8 μm) påvirker direkte kontinuiteten i væksten af siliciumenkeltkrystaller. Hvis runding af den indvendige væg overstiger standarden, kan det nemt føre til uregelmæssig strømning af siliciummaterialet og forårsage brud ved krystallens kanter. Grafitens egenskaber såsom lav hårdhed (Mohs 1-2), høj sprødhed og tendens til støvophobning, kombineret med problemer med bearbejdelsesafvigelse forårsaget af et stort formforhold, gør det vanskeligt for traditionelle processer at opnå balance mellem nøjagtighed og effektivitet. Et ledende indenlandsk virksomhed inden for fotovoltaiske grafitkomponenter står over for tre kernebegrænsninger ved bearbejdning af højrenheds, isostatisk presede grafitførerrør (fremstillet af Toyo carbon TFG-85, med en bulkdensitet ≥ 1,82 g/cm³):
1. Nøjagtighedstab ved tab af kontrol: Traditionelt kræver det fire processer: "vandret drejebænk, grov bearbejdning af ydre væg → lodret boring, finbearbejdning af indre væg → manuel retning af ligeledsighed → støvsugning med højtryksluftstrøm". Flere spændingsoperationer resulterer i en koncentricitetsafvigelse mellem den indre væg og flange-reference, der overstiger 0,04-0,06 mm, og forholdet mellem længde og diameter er for stort, hvilket resulterer i en ligeledsfejl på den indre væg på 0,08-0,1 mm. Udskriftsgraden forårsaget af bøjningsdeformation er 16 %, og den endelige produktkvalifikationsrate er kun 78 %;
2. Støvproblem: Grafitstøv akkumuleres i den dybe hulrum i indersiden af føringsslangen. Efter rengøring med højtryksluft er der stadig 8 % reststøv i produktet, hvilket kræver ekstra ultralydsrengøring og øger produktionsomkostningerne med 20 %. Samtidig trænger støvet ind i spindelagerne og føringsskinnerne i udstyret, hvilket resulterer i gennemsnitligt 11 fejl på maskinerne pr. måned, og præcisionsforringelsescyklussen for føringsskinnerne forkortes til 4 måneder.
3. Lav effektivitet: Bearbejdningstiden for en enkelt føringsslang er så lang som 42 minutter, hvoraf manuel justering og støvrengøring udgør 35 %, og hvor der kræves samarbejde mellem 2 operatører. Arbejdskraftomkostningerne for et enkelt produkt overstiger 32 yuan. Diamant-skæreværktøjer knækker ofte på grund af skærevibrationer, har en levetid på kun 30 stykker per blad og en værktøjsomkostning per produkt på 26 yuan.
Kundens anvendelsesscenarier
For at løse problemerne indførte virksomheden en specialtilpasset taiwanske Cloud KD500 grafitspecifik CNC-vandrette drejebænk og opbyggede et dedikeret behandlingssystem til føringsslidet med "længde-til-diameter-forholdsanpassning + støvdens præcisionsdobbeltstyring":
Specialtilpasset design af udstyrets kerne:
1. Stivhed og bøjningskontrol: Naturlig granitbænk (termisk udvidelseskoefficient ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃) anvendes, og indre spændinger fjernes efter 20 måneders naturlig aldring. Kombineret med en trepunkts-positioneringsstruktur bestående af "spindel + 2 sæt justerbare hjælpelejer", optimeres understøtningsafstanden gennem finite element-analyse, og bøjningen af føringsslidet med et længde-til-diameter-forhold på 4:1 holdes inden for ≤ 0,01 mm. Udstyret er forsynet med Fanuc 31i-B5 CNC-system og gittermåler i fuld lukket kreds (opløsning 0,01 μm), hvilket giver en positionsnøjagtighed på ± 0,005 mm og nøjagtigt overholder H7-niveauets toleranekrav til indersiden.
2. Omfattende støvbekæmpelse: Integreret med et "spindelintegret cyklonseparator (støvudskillelseseffektivitet på 93 %) + ringformet sideluftssug for støvsamling (luftmængde på 1800 m³/h) + HEPA 13-niveau højeffektivt filter (filtreringsnøjagtighed på 0,3 μm)" tredelt stødbeskyttelsessystem, hvorved støvkoncentrationen i arbejdsområdet er stabil på ≤ 1,2 mg/m³, langt under grænsen på 4 mg/m³ angivet i den nationale standard GBZ 2.1-2019; samtidig anvendes støvtætte kabler og oliefrie føringsskinner for at forhindre, at støv og smøremidler blandes og forurener emner og udstyr.
Eksklusiv konfiguration af skæresystem:
Ved brug af en porøs vakuum-sugekop med Φ 500 mm (med en adsorptionskraft på 0,11 MPa og en dækningsgrad for adsorptionsareal på 90 %) undgås deformation af klampningen af grafitføringrøret gennem ensartet negativt tryk; Konfigurer et diamantbelagt værktøj til indvendig drejning (med en afrundet kant på 0,01 mm og en spidse radius på 0,02 mm) og et tøris-kølesystem med kold luft på -18 ℃ for at holde temperaturen i skærezonen under 22 ℃ og undertrykke revnedannelse i væggen forårsaget af grafitens termiske spændinger; Spindlen anvender en lavvibrationsdesign (vibrationsacceleration ≤ 0,07 g), som er velegnet til de høje krav til bearbejdning af sprødt grafikmateriale.
Set fra vinklen af teknologisk innovation er der opnået et gennembrud i præcisionsbearbejdning af fotovoltaiske grafitføringrør via en enkelt spændningsproces
1. Procesintegration: Udstyret integrerer en vakuum-sugkopp, et 8-stations servo-tårn (med et værktøjsomskiftstid på 1,4 sekund) og en dedikeret lang klingeholder til indersiden. Det kan fuldføre præcisionsdrejning af ydersiden af føringsslangen (rundhed ≤ 0,018 mm), præcisionsboring af indersiden (cylindricitet ≤ 0,01 mm), præcisionsdrejning af flangeenden (planhed ≤ 0,025 mm) samt boring af bundføringshullet (positionspræcision ≤ 0,12 mm) i én operation, hvilket eliminerer manuel justering og ultralydsrengøringsprocesser direkte og forkorter processen med 50 %;
2. Afvejnings- og sprødhedsstyring: Innovativ "segmenteret progressiv skæremetode" - for at tage højde for forskellen i længde-til-diameter-forholdet, opdeles føringsslangen i 3-4 sektioner til bearbejdning, hvor hver sektion anvender parametrene "lav hastighed (700-900 o/min) + langsom tilgang (40-70 mm/min) + mikro bagudskærende værktøj (≤ 0,05 mm)", kombineret med Renishaw måleprobe i maskinen (målenøjagtighed ± 0,0008 mm) til at indsamle data i realtid om ligeaf indvendig væg, dynamisk justering af støttekraften (kompensationsnøjagtighed 0,002 mm), således at fejlen for ligeaf indvendig væg holdes inden for ≤ 0,05 mm, og kantbruddets størrelse er ≤ 0,006 mm;
3. Optimering af omstillingseffektivitet: Udstyret med 22 sæt af fotovoltaiske grafitstyrerør (egnet til 12-18 tommer enkeltkrystalovne) procesparametrskeletter, hvor omstilling kun kræver hentning af det tilhørende program og udskiftning af den specialiserede langknivsklippetool. Omstillings tiden er forkortet fra den traditionelle på 3 timer til 15 minutter, hvilket imødekommer behovet for batchproduktion med flere specifikationer.
Gennemførelsesresultaterne overholder fuldt ud de strenge standarder i den fotovoltaiske industri:
Nøjagtighed og kvalitetsniveau: Rundhedstabiliteten af den indre væg i grafitstyrerøret er ≤ 0,02 mm, koaksialiteten er ≤ 0,03 mm, og overfladeruheden når Ra0,6 μm, hvilket fuldt ud opfylder tekniske krav i henhold til GB/T 3074.1-2019 "Grafitelektrode" samt krav til varmefeltskomponenter i fotovoltaiske enkeltkrystalovne. Produktkvalitetsniveauet er steget fra 78 % til 99,3 %, og afvigelsernes deformationsskrabningsrate er faldet til 0,7 %;
Effektivitet og omkostninger: Bearbejdstiden pr. stk. er reduceret fra 42 minutter til 20 minutter, og den daglige produktionskapacitet er øget fra 90 til 210 stk.; manuel korrektion og ultralydsrengøringsprocesser er afskaffet, hvilket reducerer arbejdskraftomkostningerne med 32 yuan pr. produkt; levetiden for diamantskæreværktøjer er forlænget med 80 % pga. optimerede skæreprametre (fra 30 stk./blad til 54 stk./blad), og omkostningerne til skæreværktøjer pr. produkt er reduceret til 14 yuan;
Udstyrsdrift og -vedligeholdelse: Et tredelssystem til støvbeskyttelse har reduceret det månedlige gennemsnitlige antal udstyrsfejl fra 11 til 0,7, forlænget kalibreringscyklussen for føringsskinne til 2,5 år, øget den samlede udnyttelsesgrad af udstyret fra 65 % til 94 %, reduceret årlig nedetid med 680 timer og sparet årlige vedligeholdelsesomkostninger på over 220.000 yuan.
Kundebearbejdningsscenarier
Taiwan Cloud Precision Machinery KD500 har løst brancheens udfordringer vedrørende grafitføringsrør, såsom stort længde-til-diameter-forhold, nem deformation, vanskelig rengøring af støv og lav effektivitet. »Vores produktionsdirektør udtalte: 'I øjeblikket er vores fø ringsrør blevet certificeret af JA Solar og Trina Solar og er blevet succesfuldt implementeret i en 18 tommer højtydende enkeltkrystalovn-produktionslinje. Det opfylder kravet om "termisk feltisolationsydelse dæmpning ≤ 5 % efter 15 måneders kontinuerlig brug", hvilket giver kerneunderstøttelse for os til at opnå 38 % markedsandel inden for high-end grafitkomponenter til fotovoltaik.« Dette eksempel bekræfter, at CNC-vandrette drejebænken er blevet en nøglekomponent til at bryde igennem det "triple flaskehalsproblem vedrørende præcision, effektivitet samt drift og vedligeholdelse" i produktionen af isostatisk presset grafitholderør til fotovoltaik gennem den dybe synergisme af "tilpasset design af længde-til-diameter-forhold under bearbejdning + proces for tilpasning til grafits sprødhed + integreret behandling af støv".
EN
