U sustavu termalnog polja fotovoltaične jednostruke kristalne peći, izotermalno prešani grafitni vodič promjera Φ300-500mm i duljine 400-600mm ima dvostruku funkciju vođenja taline silicija i izolacije termalnog polja. Zaobljenost unutarnjeg zida (zahtjev je ≤ 0,025 mm), omjer duljine i promjera (2,5–4:1) prilagodljivost te hrapavost površine (Ra ≤ 0,8 μm) izravno utječu na kontinuitet rasta silicijskog monokristala. Ako zaobljenost unutarnjeg zida premaši standard, to može lako dovesti do neujednačenog strujanja silicijskog materijala i pucanja ruba monokristala; Karakteristike grafita, poput niske tvrdoće (Mohs 1-2), visoke krtosti i laku akumulaciju prašine, zajedno s problemom skretanja pri obradi zbog velikog omjera dimenzija, otežavaju tradicionalnim postupcima ostvarivanje ravnoteže između točnosti i učinkovitosti. Vodeće domaće poduzeće proizvođača fotonaponskih grafitnih komponenti suočava se s tri ključne kritične točke pri obradi visokopripremljenih izotermalno prešanih grafitnih cijevi (napravljenih od Toyo carbon TFG-85, gustoće ≥ 1,82 g/cm³):
1. Gubitak točnosti kontrole: Tradicionalno zahtijeva četiri procesa: "horizontalni tokarski stroj grubo vanjsko zidanje → vertikalni glodalni stroj fino proširivanje unutarnjeg zida → ručna korekcija ravnosti → uklanjanje prašine visokotlačnim zrakom". Višestruko stezanje uzrokuje odstupanje koaksijalnosti između unutarnjeg zida i flanžnog referenta veće od 0,04-0,06 mm, a omjer duljine i promjera prevelik je, što rezultira pogreškom ravnosti unutarnjeg zida od 0,08-0,1 mm. Stopa otpada zbog deformacije savijanja iznosi 16%, a stopa prihvaćanja finalnog proizvoda je samo 78%;
2. Problem prašine: Grafitna prašina se nakuplja u dubokoj šupljini unutarnjeg zida vodilice. Nakon čišćenja visokotlačnim zrakom, u proizvodu još uvijek ostaje 8% prašine, što zahtijeva dodatno ultrazvučno čišćenje i povećava proizvodne troškove za 20%; istovremeno, prašina prodre u ležajeve vretena i vodilice opreme, što uzrokuje prosječno 11 kvarova alatnih strojeva mjesečno, a ciklus degradacije točnosti vodilica skraćen je na 4 mjeseca;
3. Niska učinkovitost: Ciklus obrade pojedinačne vodilice traje i do 42 minute, od kojih ručna korekcija i uklanjanje prašine zauzimaju 35%, a potrebna je suradnja 2 operatera. Trošak rada po jednom proizvodu premašuje 32 juana; Dijamantni alati za rezanje lako pucaju zbog vibracija pri rezanju, s vekom trajanja od samo 30 komada po nožu i troškom alata od 26 juana po komadu.
Scenariji korištenja kod kupaca
Kako bi se prevladale poteškoće, tvrtka je uvela prilagođeni taiwanski Cloud KD500 grafitni specifični CNC okomit tokar i izgradila namjenski sustav obrade za vodilicu s „prilagodbom omjera duljine i promjera + dvostranom preciznom kontrolom protiv prašine“:
Prilagođeni dizajn ključnih dijelova opreme:
1. Krutost i kontrola progiba: Korištenje prirodnog granitnog postolja (koeficijent toplinskog širenja ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), unutarnji naponi su uklonjeni nakon 20 mjeseci prirodnog starenja. U kombinaciji s trotočkovom pozicionirajućom strukturom „glavno vreteno + 2 skupa podešljivih pomoćnih oslonaca“, razmak oslonaca optimiziran je konačnom elementnom analizom, a progib vodilice s omjerom duljine i promjera 4:1 drži se unutar ≤ 0,01 mm. Opremljen Fanuc 31i-B5 CNC sustavom i potpuno zatvorenim upravljanjem s rešetkastim mjerilom (rezolucija 0,01 μm), postiže točnost pozicioniranja ± 0,005 mm i točno zadovoljava tolerancije H7 razine za unutarnji zid.
2. Kompletna kontrola prašine: Integrirano s „vretenom ugrađenim ciklonskim separatorom (učinkovitost uklanjanja prašine od 93%) + prstenastim bočnim usisnim poklopcem za sakupljanje prašine (protok zraka od 1800 m³/h) + HEPA 13 razine visokoefikasnim filterom (točnost filtracije od 0,3 μm)“ trostupanjskim sustavom za sprječavanje prašine, koncentracija prašine na radnom području stabilna je ≤ 1,2 mg/m³, daleko ispod granice od 4 mg/m³ propisane u nacionalnom standardu GBZ 2.1-2019; U isto vrijeme, koriste se protuprašne kabelske vodilice i vodilice bez podmazivanja kako bi se spriječilo miješanje prašine i maziva te onečišćenje radnih komada i opreme.
Iključiva konfiguracija sustava za rezanje:
Korištenjem Φ 500 mm porozne vakuumsko-sisaljke (s silom adsorpcije od 0,11 MPa i pokrivenošću površine adsorpcije od 90%) izbjegava se deformacija stezanja grafitnog vodiča cijevi kroz jednoliki negativni tlak; Konfiguriran je alat za obradu unutarnjih rupa s dijamantnim prevlakama (zaobljeni rub od 0,01 mm i polumjer vrha od 0,02 mm) te sustav hlađenja suhim ledom od -18 ℃ kako bi se kontrolirala temperatura rezne zone ispod 22 ℃ i potisnulo pucanje unutarnjeg zida uzrokovano toplinskim naprezanjem grafita; Glavno vreteno koristi dizajn s niskom vibracijom (ubrzanje vibracija ≤ 0,07g), što je pogodno za visoke zahtjeve obrade kod krtih grafitnih materijala.
U smislu tehnoloških inovacija, postignut je proboj u preciznoj obradi fotovoltaičkih grafitnih vodiča cijevi putem jednokratnog stezanja
1. Integracija procesa: Oprema integrira vakuumsku sisaljku, 8-mjestni servo revolver (s vremenom izmjene alata od 1,4 sekunde) i namjenski držač dugih noževa za unutarnji zid. Može odjednom obaviti precizno tokarenje vanjskog zida vodilice (okruglost ≤ 0,018 mm), precizno proširivanje unutarnjeg zida (valjkastost ≤ 0,01 mm), precizno tokarenje lica flensa (ravnost ≤ 0,025 mm) te bušenje donjeg vodilice provoda (točnost pozicije ≤ 0,12 mm), time potpuno eliminirajući ručnu korekciju i procese ultrazvučnog čišćenja, skraćujući proces za 50%;
2. Upravljanje progibom i krtosti: Inovativna "segmentirana progresivna metoda rezanja" - zbog razlike u omjeru duljine i promjera, vodilica se dijeli na 3-4 sekcije za obradu, pri čemu svaka sekcija koristi parametre "niska brzina (700-900 okr./min) + spor dovod (40-70 mm/min) + mikro alat za povratno rezanje (≤ 0,05 mm)", u kombinaciji s Renishaw mjerne sondom unutar stroja (točnost mjerenja ± 0,0008 mm) za prikupljanje podataka o pravocrtnosti unutarnjeg zida u stvarnom vremenu, te dinamički prilagođava silu pomoćne potpore (točnost kompenzacije 0,002 mm), tako da greška pravocrtnosti unutarnjeg zida bude ograničena na ≤ 0,05 mm, a veličina olupanja ruba na ≤ 0,006 mm;
3. Optimizacija učinkovitosti prelaska na drugi tip proizvodnje: Opremljen s 22 skupa fotovoltaičkih grafitnih vodilica (pogodnih za jednostruke kristalne peći od 12-18 inča) predlošcima procesnih parametara, promjena zahtijeva samo pozivanje odgovarajućeg programa i zamjenu specijaliziranog alata za rezanje dugim nožem. Vrijeme promjene skraćeno je s tradicionalnih 3 sata na 15 minuta, što zadovoljava potrebe serije proizvodnje s više specifikacija.
Rezultati provedbe u potpunosti zadovoljavaju stroge standarde fotonaponske industrije:
Točnost i stopa kvalitete: Stabilnost okruglosti unutarnjeg zida grafitne vodilice je ≤ 0,02 mm, koaksijalnost je ≤ 0,03 mm, a hrapavost površine doseže Ra 0,6 μm, u potpunosti ispunjavajući tehničke zahtjeve prema GB/T 3074.1-2019 "Grafitna elektroda" i komponente toplinskog polja za fotonaponske jednostruke kristalne peći. Stopa kvalitete proizvoda povećana je s 78% na 99,3%, dok je stopa otpada zbog izobličenja uslijed progiba smanjena na 0,7%;
Učinkovitost i troškovi: Vrijeme obrade pojedinačnog komada smanjeno je s 42 minute na 20 minuta, a dnevni proizvodni kapacitet povećan s 90 na 210 komada; Otkažu se ručna korekcija i procesi ultrazvučnog čišćenja, čime se smanjuju troškovi rada za 32 jena po proizvodu; Vek trajanja dijamantnih alata za rezanje produžen je za 80% zahvaljujući optimiziranim parametrima rezanja (s 30 komada/nož na 54 komada/nož), a trošak alata za rezanje po jednom proizvodu smanjen je na 14 jena;
Rad i održavanje opreme: Sustav za prevenciju prašine u tri razine smanjio je mjesечни prosjek kvarova opreme s 11 na 0,7, produžio ciklus kalibracije točnosti vodilice na 2,5 godine, povećao sveukupnu iskorištenost opreme s 65% na 94%, smanjio godišnji prestanak rada za 680 sati i uštedio više od 220000 jena godišnje na troškovima održavanja.
Scenariji obrade kod kupca
Taiwan Cloud Precision Machinery KD500 riješio je probleme u industriji s grafitnim vodilicama, poput velikog omjera duljine i promjera, lakoće deformacije, teškoća u čišćenju prašine i niske učinkovitosti. „Trenutačno su naše vodilice certificirane od strane JA Solar i Trina Solar i uspješno se primjenjuju na proizvodnoj liniji za visokoefikasne monokristalne peći od 18 inča. Ispunjavaju zahtjev da »starenje toplinskog polja izolacijskih svojstava bude ≤ 5% nakon 15 mjeseci neprekidne upotrebe«, što nam pruža ključnu podršku za zauzimanje 38% tržišnog udjela na području visokokvalitetnih grafitnih komponenti za fotonaponske uređaje“, izjavio je direktor proizvodnje tvrtke. Ovaj slučaj potvrđuje da je CNC okomita glodalica postala ključna oprema za prevladavanje »trostrukog ograničenja preciznosti, učinkovitosti i održavanja« u proizvodnji fotonskih izotropno presovanih grafitnih vodilica kroz duboku sinergiju »prilagođenog dizajna obrade omjera duljine i promjera + procesa prilagodbe krhkosti grafita + integrieranog tretmana prašine«.
EN
