Στο σύστημα θερμικού πεδίου μιας φωτοβολταϊκής μονοκρυστάλλινης κάμινου, ο γραφίτης ισοστατικής διήθησης με διάμετρο Φ300-500 mm και μήκος 400-600 mm χρησιμεύει ταυτόχρονα στην καθοδήγηση τήγματος πυριτίου και στη θερμική μόνωση του πεδίου. Η κυκλικότητα του εσωτερικού τοιχώματος (που απαιτείται να είναι ≤ 0,025 mm), η αναλογία μήκους προς διάμετρο (2,5-4:1) και η τραχύτητα της επιφάνειας (Ra ≤ 0,8 μm) επηρεάζουν άμεσα τη συνέχεια της ανάπτυξης του μονοκρυστάλλινου πυριτίου. Αν η κυκλικότητα του εσωτερικού τοιχώματος υπερβαίνει τα πρότυπα, μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη ροή του υλικού πυριτίου και να προκαλέσει θραύση στην άκρη του μονοκρυστάλλου· Τα χαρακτηριστικά του γραφίτη, όπως η χαμηλή σκληρότητα (Mohs 1-2), η υψηλή ευθραυστότητα και η εύκολη συσσώρευση σκόνης, σε συνδυασμό με το πρόβλημα της απόκλισης κατεργασίας λόγω του μεγάλου λόγου διαστάσεων, καθιστούν δύσκολο για τις παραδοσιακές διεργασίες να επιτύχουν ισορροπία μεταξύ ακριβείας και αποδοτικότητας. Μια κορυφαία εγχώρια επιχείρηση φωτοβολταϊκών εξαρτημάτων γραφίτη αντιμετωπίζει τρία βασικά εμπόδια κατά την κατεργασία σωλήνων οδήγησης από υψηλής καθαρότητας γραφίτη ισοστατικής διήθησης (κατασκευασμένους από Toyo carbon TFG-85, με όγκο ειδικού βάρους ≥ 1,82 g/cm³):
1. Απώλεια ακρίβειας ελέγχου: Παραδοσιακά, απαιτούνται τέσσερις διεργασίες: «οριζόντιος τόρνος για πρόχοιρο εξωτερικό τοίχωμα → κατακόρυφος τρυπάνισης για λεπτή διάτρηση εσωτερικού τοιχώματος → χειροκίνητη διόρθωση ευθύτητας → απομάκρυνση σκόνης με υψηλής πίεσης αέρα». Η πολλαπλή σύσφιξη έχει ως αποτέλεσμα την απόκλιση ομοαξονικότητας μεταξύ του εσωτερικού τοιχώματος και της φλάντζας να υπερβαίνει τα 0,04-0,06 mm, ενώ ο λόγος μήκους προς διάμετρο είναι πολύ μεγάλος, με αποτέλεσμα σφάλμα ευθύτητας εσωτερικού τοιχώματος 0,08-0,1 mm. Ο ρυθμός απορρίψεως λόγω παραμόρφωσης λόγω κάμψης είναι 16%, και ο τελικός βαθμός εγκρίσεως προϊόντος είναι μόνο 78%·
2. Πρόβλημα σκόνης: Η σκόνη γραφίτη συσσωρεύεται στη βαθιά κοιλότητα του εσωτερικού τοιχώματος του οδηγού σωλήνα. Μετά τον καθαρισμό με υψηλής πίεσης αέρα, παραμένει ακόμα 8% υπολειμματική σκόνη στο προϊόν, κάτι που απαιτεί επιπλέον υπερηχοκαθαρισμό και αυξάνει το κόστος παραγωγής κατά 20%. Ταυτόχρονα, η σκόνη εισχωρεί στα έδρανα του άξονα και στους οδηγούς σιδηροτροχιές του εξοπλισμού, με αποτέλεσμα κατά μέσο όρο 11 βλάβες εργαλείων ανά μήνα, ενώ ο κύκλος εξασθένισης της ακρίβειας των οδηγών μειώνεται σε 4 μήνες.
3. Χαμηλή απόδοση: Ο κύκλος επεξεργασίας ενός μεμονωμένου οδηγού σωλήνα διαρκεί μέχρι και 42 λεπτά, εκ των οποίων η χειροκίνητη διόρθωση και ο καθαρισμός από σκόνη καταλαμβάνουν το 35%, ενώ απαιτείται η συνεργασία δύο χειριστών. Το κόστος εργασίας για ένα μεμονωμένο προϊόν υπερβαίνει τα 32 γιουάν. Τα διαμαντένια εργαλεία κοπής έχουν την τάση να σπάνε λόγω των ταλαντώσεων κατά την κοπή, με διάρκεια ζωής μόλις 30 τεμάχια ανά λεπίδα και κόστος εργαλείου 26 γιουάν ανά προϊόν.
Σενάρια χρήσης από τον πελάτη
Για να ξεπεραστούν οι δυσκολίες, η εταιρεία εισήγαγε ένα προσαρμοσμένο τόρνο κατακόρυφης κοπής CNC γραφίτη Taiwan Cloud KD500 και ανέπτυξε ένα εξειδικευμένο σύστημα επεξεργασίας για τον οδηγό σωλήνα με «προσαρμογή λόγου μήκους προς διάμετρο + διπλός έλεγχος ακρίβειας με προστασία από σκόνη»:
Προσαρμοσμένος σχεδιασμός του πυρήνα του εξοπλισμού:
1. Δυσκαμψία και έλεγχος κάμψης: Χρησιμοποιείται φυσικός γρανίτης ως βάση (συντελεστής θερμικής διαστολής ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), με απομάκρυνση της εσωτερικής τάσης μετά από 20 μήνες φυσικής γήρανσης. Σε συνδυασμό με μια δομή τριών σημείων τοποθέτησης «άξονας+2 σετ ρυθμιζόμενων βοηθητικών στηριγμάτων», η απόσταση των στηριγμάτων βελτιστοποιείται μέσω ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων, και η κάμψη του οδηγού σωλήνα με λόγο μήκους προς διάμετρο 4:1 ελέγχεται σε εύρος ≤ 0,01 mm. Εξοπλισμένος με σύστημα CNC Fanuc 31i-B5 και πλήρες κλειστό κύκλωμα ελέγχου με κλίμακα πλέγματος (ανάλυση 0,01 μm), επιτυγχάνει ακρίβεια θέσης ± 0,005 mm και αντιστοιχίζει με ακρίβεια τις ανοχές επιπέδου H7 του εσωτερικού τοιχώματος.
2. Ολοκληρωμένος έλεγχος σκόνης: Ενσωματώνει ένα τριπλό σύστημα προστασίας από σκόνη «ενσωματωμένος κυκλώνας στον άξονα (απόδοση αφαίρεσης σκόνης 93%) + περιφερειακός απορροφητήρας συλλογής σκόνης (παροχή αέρα 1800m³/h) + φίλτρο υψηλής απόδοσης HEPA 13 (ακρίβεια φιλτραρίσματος 0,3 μm)», με αποτέλεσμα η συγκέντρωση σκόνης στην περιοχή εργασίας να διατηρείται σταθερά ≤ 1,2mg/m³, πολύ χαμηλότερα από το όριο των 4mg/m³ που καθορίζεται στο εθνικό πρότυπο GBZ 2.1-2019· Ταυτόχρονα, χρησιμοποιούνται ανθεκτικές σε σκόνη αλυσίδες οδήγησης καλωδίων και οδηγοί χωρίς λίπανση, προκειμένου να αποτραπεί η ανάμειξη σκόνης και λιπαντικών, που θα μπορούσε να μολύνει τα εξαρτήματα και τον εξοπλισμό.
Αποκλειστική διαμόρφωση συστήματος κοπής:
Χρησιμοποιώντας ένα φυσητήρα κενού με πορώδη αναρρόφηση Φ 500mm (με δύναμη αναρρόφησης 0,11MPa και κάλυψη επιφάνειας αναρρόφησης 90%), αποφεύγεται η παραμόρφωση του συγκρατητήρα γραφίτη μέσω ομοιόμορφης αρνητικής πίεσης· Διαμορφώνεται ένα εργαλείο διάτρησης εσωτερικής τρύπας επικαλυμμένο με διαμάντι (με στρογγυλεμένη άκρη 0,01mm και ακτίνα κορυφής 0,02mm) και ένα σύστημα ψύξης με ψυχρό αέρα από ξηρό πάγο -18 ℃ για να ελέγχεται η θερμοκρασία της ζώνης κοπής κάτω από 22 ℃ και να αναστέλλεται η ρωγμάτωση του εσωτερικού τοιχώματος λόγω θερμικής τάσης του γραφίτη· Ο άξονας εργασίας υιοθετεί σχεδιασμό χαμηλής ταλάντωσης (επιτάχυνση ταλάντωσης ≤ 0,07g), κατάλληλο για τις απαιτήσεις υψηλής ευθραυστότητας στην κατεργασία του γραφίτη.
Σε ό,τι αφορά την τεχνολογική καινοτομία, έχει επιτευχθεί διάσπαση στην ακριβή κατεργασία φωτοβολταϊκών γραφιτένιων οδηγών σωλήνων μέσω διαδικασίας μονής σύσφιξης
1. Ενσωμάτωση διαδικασίας: Το εξοπλισμός ενσωματώνει αναρρόφηση κενού, έναν περιστρεφόμενο οκταθέσιο πυρήνα με σερβοκινητήρα (με χρόνο αλλαγής εργαλείου 1,4 δευτερόλεπτα) και έναν εξειδικευμένο φορέα μακριού εργαλείου για το εσωτερικό τοίχωμα. Μπορεί να ολοκληρώσει με μία διαδικασία την ακριβή λείανση του εξωτερικού τοιχώματος του οδηγού σωλήνα (στρογγυλότητα ≤ 0,018 mm), την ακριβή διάτρηση του εσωτερικού τοιχώματος (κυλινδρικότητα ≤ 0,01 mm), την ακριβή λείανση της επιφάνειας της φλάντζας (επιπεδότητα ≤ 0,025 mm) και τη διάτρηση της οπής οδήγησης στο κάτω μέρος (ακρίβεια θέσης ≤ 0,12 mm), εξαλείφοντας άμεσα τις διαδικασίες χειροκίνητης διόρθωσης και υπερηχητικού καθαρισμού, μειώνοντας τη διαδικασία κατά 50%·
2. Έλεγχος κάμψης και ψαθυρότητας: Καινοτόμος «τμηματική σταδιακή μέθοδος κοπής» – λόγω της διαφοράς σε λόγο μήκους προς διάμετρο, ο οδηγός σωλήνας χωρίζεται σε 3-4 τμήματα για επεξεργασία, όπου κάθε τμήμα υιοθετεί τις παραμέτρους «χαμηλή ταχύτητα (700-900 σ.α.λ.) + αργή προώθηση (40-70 mm/min) + μικροσκοπική ανάδραση εργαλείου (≤ 0,05 mm)», σε συνδυασμό με ανιχνευτή μέτρησης εντός της μηχανής Renishaw (ακρίβεια μέτρησης ± 0,0008 mm) για τη συλλογή δεδομένων πραγματικού χρόνου για την ευθύτητα του εσωτερικού τοιχώματος, και δυναμική ρύθμιση της δύναμης βοηθητικής στήριξης (ακρίβεια αντιστάθμισης 0,002 mm), ώστε το σφάλμα ευθύτητας του εσωτερικού τοιχώματος να ελέγχεται εντός ≤ 0,05 mm και το ποσό θραύσης της άκρης να είναι ≤ 0,006 mm·
3. Βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας αλλαγής ρυθμίσεων: Εξοπλισμένος με 22 σετ φωτοβολταϊκούς γραφίτη οδηγούς σωλήνες (κατάλληλους για μονοκρυστάλλινα φούρνους 12-18 ιντσών) και πρότυπα παραμέτρων διεργασίας, η αλλαγή απαιτεί μόνο την ανάκληση του αντίστοιχου προγράμματος και την αντικατάσταση του εξειδικευμένου εργαλείου κοπής με μεγάλη λεπίδα. Ο χρόνος αλλαγής μειώνεται από τις παραδοσιακές 3 ώρες σε 15 λεπτά, καλύπτοντας τις ανάγκες παραγωγής παρτίδων με πολλαπλές προδιαγραφές.
Τα αποτελέσματα εφαρμογής συμμορφώνονται πλήρως με τα αυστηρά πρότυπα της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας:
Ακρίβεια και ποσοστό εγκρίσεως: Η σταθερότητα στρογγυλότητας του εσωτερικού τοιχώματος του γραφίτη οδηγού σωλήνα είναι ≤ 0,02 mm, η ομοαξονικότητα είναι ≤ 0,03 mm και η τραχύτητα επιφάνειας φτάνει το Ra0,6 μm, πληρούντας πλήρως τις τεχνικές απαιτήσεις του προτύπου GB/T 3074.1-2019 «Γραφίτης Ηλεκτρόδιο» και των εξαρτημάτων θερμικού πεδίου μονοκρυστάλλινου φούρνου φωτοβολταϊκών. Το ποσοστό εγκρίσεως του προϊόντος αυξήθηκε από 78% σε 99,3%, ενώ το ποσοστό απορρίψεως λόγω παραμόρφωσης λόξωσης μειώθηκε στο 0,7%;
Απόδοση και κόστος: Ο χρόνος επεξεργασίας ανά τεμάχιο μειώθηκε από 42 λεπτά σε 20 λεπτά, και η ημερήσια παραγωγική ικανότητα αυξήθηκε από 90 σε 210 τεμάχια· Ακύρωση των διαδικασιών χειροκίνητης διόρθωσης και υπερηχητικού καθαρισμού, με μείωση του κόστους εργασίας κατά 32 γιουάν ανά προϊόν· Η διάρκεια ζωής των διαμαντένιων εργαλείων κοπής επεκτάθηκε κατά 80% λόγω βελτιστοποιημένων παραμέτρων κοπής (από 30 τεμάχια/λεπίδα σε 54 τεμάχια/λεπίδα), και το κόστος των εργαλείων κοπής ανά προϊόν μειώθηκε στα 14 γιουάν·
Λειτουργία και συντήρηση εξοπλισμού: Το τριβαθμίδιο σύστημα πρόληψης σκόνης μείωσε τον μηνιαίο μέσο όρο βλαβών εξοπλισμού από 11 σε 0,7, επέκτεινε τον κύκλο βαθμονόμησης ακριβείας της οδηγούσας ράγας στα 2,5 έτη, αύξησε το συνολικό ποσοστό αξιοποίησης του εξοπλισμού από 65% σε 94%, μείωσε τις ετήσιες ώρες διακοπής κατά 680 ώρες και εξοικονόμησε ετησίως πάνω από 220.000 γιουάν σε κόστος συντήρησης.
Σενάρια επεξεργασίας πελατών
Η ακριβής μηχανουργική με cloud της Ταϊβάν KD500 έλυσε τα προβλήματα της βιομηχανίας σχετικά με τους γραφίτινους οδηγούς σωλήνες, όπως η μεγάλη αναλογία διαστάσεων, η εύκολη παραμόρφωση, η δύσκολη απομάκρυνση της σκόνης και η χαμηλή απόδοση. «Ο διευθυντής παραγωγής της εταιρείας δήλωσε: "Αυτή τη στιγμή, ο οδηγός σωλήνας μας έχει πιστοποιηθεί από τις JA Solar και Trina Solar, και έχει εφαρμοστεί επιτυχώς σε μια γραμμή παραγωγής μονοκρυστάλλινου φούρνου υψηλής απόδοσης 18 ιντσών. Πληροί την απαίτηση "η απόσβεση της απόδοσης μόνωσης του θερμικού πεδίου ≤ 5% μετά από 15 μήνες συνεχούς χρήσης", παρέχοντας έτσι βασική υποστήριξη για να κατέχουμε το 38% της παγκόσμιας αγοράς στα υψηλής ποιότητας γραφίτινα εξαρτήματα φωτοβολταϊκών". Αυτή η περίπτωση επιβεβαιώνει ότι ο κατακόρυφος τόρνος CNC έχει γίνει ζωτικός εξοπλισμός για την υπέρβαση του "τριπλού εμποδίου της ακρίβειας, της απόδοσης και της λειτουργίας-συντήρησης" στην παραγωγή γραφίτινων οδηγών σωλήνων φωτοβολταϊκής βαθμίδας, μέσω της βαθιάς συνέργειας του "προσαρμοσμένου σχεδιασμού επεξεργασίας αναλογίας μήκους προς διάμετρο + διαδικασία προσαρμογής στην ευθραυστότητα του γραφίτη + ενοποιημένης διαχείρισης σκόνης".
EN
