Egy naperőmű egykristályos kemencéjének hőtér rendszerében a Φ300-500 mm átmérőjű, 400-600 mm hosszúságú izosztatikusan sajtolt grafit vezetőcső kettős funkciót tölt be: irányítja az olvadt szilíciumot, és hőtér-szigetelésként is szolgál. A belső fal kör alakja (≤ 0,025 mm követelmény), a hossz-átmérő arány (2,5–4:1) alkalmazkodóképessége és a felületi érdesség (Ra ≤ 0,8 μm) közvetlen hatással van a szilícium egykristályos növekedésének folyamatosságára. Ha a belső fal kör alakja túllépi az előírt határértéket, könnyen okozhatja a szilícium anyag áramlásának egyenetlenségét, és így törést okozhat a kristály szélén; A grafit olyan tulajdonságai, mint alacsony keménység (Mohs-skála szerint 1–2), nagy ridegség és a por könnyű felhalmozódása, valamint a nagy méretarányból adódó megmunkálási eltérés problémája miatt a hagyományos eljárásoknak nehézséget okoz az pontosság és hatékonyság összhangjának biztosítása. Egy vezető hazai naperőművi grafit alkatrészgyártó vállalat három fő akadállyal néz szembe, amikor magas tisztaságú, izosztatikusan sajtolt grafit vezetőcsöveket gyárt (Toyo carbon TFG-85 anyagból, térfogati sűrűség ≥ 1,82 g/cm³):
1. Pontosságvesztés, vezérlés elvesztése: Hagyományosan négy folyamat szükséges: „vízszintes esztergagép durva külső fal → függőleges marógép finom belső fal → kézi egyenesesség-igazítás → nagy nyomású légsugár por eltávolítása”. A többszöri befogás miatt a belső fal és a flange referencia közötti koncentricitás eltérése meghaladja a 0,04–0,06 mm-t, az átmérőhossz arány túl nagy, ami 0,08–0,1 mm-es belső fal egyenességi hibát eredményez. A lehajlásos deformáció miatt keletkező selejtarány 16%, a végső termék minősítési aránya pedig csupán 78%;
2. Porprobléma: A grafitpor felhalmozódik a vezetőcső belső falának mély üregében. Magas nyomású légárammal történő tisztítás után is marad 8% por a termékben, ami további ultrahangos tisztítást igényel, és 20%-kal növeli a gyártási költségeket; ugyanakkor a por behatol az eszközorsó csapágyaiba és vezetőpályáiba, ami átlagosan havi 11 gép meghibásodáshoz vezet, és a vezetőpálya pontosságának romlási ciklusa 4 hónapra rövidül;
3. Alacsony hatékonyság: Egyetlen vezetőcső feldolgozási ciklusa akár 42 percig is eltarthat, amelyből a kézi korrekció és a portisztítás 35%-ot tesz ki, és két munkás együttműködését igényli. Egy termék munkaerőköltsége így több mint 32 jüan; a gyémánt vágószerszámok rezgés miatt könnyen eltörnek, élettartamuk darabonként mindössze 30 db, és egy termékre vetítve a szerszámköltség 26 jüan.
Ügyfél használati forgatókönyvek
A nehézségek leküzdése érdekében a vállalat egy testreszabott taiwani Cloud KD500 grafit-specifikus CNC függőleges esztergát vezetett be, és kifejezetten a vezetőcső „hossz-átmérő arányhoz igazodó + pormentes pontossági kettős szabályozás” rendszerére épített feldolgozórendszert:
A berendezés magasztalon történő testreszabott tervezése:
1. Merevség és lehajlás szabályozása: Természetes gránit alaptestet használnak (termikus tágulási együttható ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), amelyen 20 hónapos természetes öregbítés után megszűnt az alakváltozási feszültség. Kombinálva egy „orsó + 2 db állítható segédalátét” hárompontos pozícionáló szerkezettel, véges elemes analízissel optimalizálták a támasztási távolságot, így a 4:1 hossz-átmérő arányú vezetőcső lehajlása ≤ 0,01 mm-en belül marad. A Fanuc 31i-B5 CNC rendszerrel és rácsos mérőléccel ellátott teljes zárt körű szabályozással (felbontás 0,01 μm) ± 0,005 mm pozicionálási pontosságot ér el, pontosan illeszkedve a belső fal H7-es tűréshatár követelményeihez.
2. Komplex porvédő rendszer: Integrált „orsóba épített ciklonelválasztó (93%-os por eltávolítási hatékonyság) + gyűrű alakú oldalsó szívó porgyűjtő sapka (1800 m³/h légtérfogat) + HEPA 13 szintű, magas hatékonyságú szűrő (0,3 μm szűrési pontosság)” háromszintű porvédelmi rendszerrel, a munkaterületen a porkoncentráció stabilan ≤ 1,2 mg/m³, ami jelentősen az országos szabvány GBZ 2.1-2019-ben meghatározott 4 mg/m³ határérték alatt van; Ugyanakkor pormentes kábelvezető láncokat és kenésmentes csuszámokat használnak, hogy megakadályozzák a por és a kenőanyag keveredését, valamint a munkadarabok és berendezések szennyeződését.
Kizárólagos vágórendszer konfiguráció:
Φ 500 mm-es porózus vákuum szívólap (0,11 MPa szívóerővel és 90%-os felületfedési aránnyal) használatával az egyenletes negatív nyomás elkerüli a grafit irányítótömlő rögzítésének deformálódását; gyémánt bevonatú belső furat esztergáló szerszám (0,01 mm-es lekerekített éllel és 0,02 mm-es éllekerekítési rádiusszal) és -18 °C-os szárazjég hideglevegő hűtőrendszer konfigurálásával a vágózóna hőmérséklete 22 °C alatt tartható, így megelőzve a fal belsejének repedezését, amelyet a grafit hőfeszültsége okoz; a főorsó alacsony rezgésű tervezést alkalmaz (rezgési gyorsulás ≤ 0,07 g), ami megfelel a grafit magas ridegségének megmunkálási követelményeinek.
A technológiai innováció terén áttörést értek el a napelemes grafit irányítótömlők precíziós megmunkálásában egyetlen befogási folyamattal
1. Folyamatintegráció: A berendezés vákuumos szívókorongot, 8 állomásos szervó toronypultot (1,4 másodperces szerszámcserével) és speciális hosszú pengétartót integrál a belső falhoz. Egyetlen művelettel el tudja végezni a vezetőcső külső falának precíziós esztergálását (kerekesség ≤ 0,018 mm), a belső fal precíziós marását (hengeresség ≤ 0,01 mm), a flanstartó felületének precíziós esztergálását (síkság ≤ 0,025 mm), valamint az alsó vezetőfurat fúrását (pozicionálási pontosság ≤ 0,12 mm), közvetlenül kiküszöbölve ezzel a kézi korrekciót és az ultrahangos tisztítást, így lerövidítve az egész folyamatot 50%-kal;
2. Hajlás és ridegség-ellenőrzés: Innovatív „szegmentált progresszív vágási módszer” – a hossz-átmérő arány különbség miatt a vezetőcsövet 3–4 szakaszra osztják feldolgozás céljából, minden szakasz a „alacsony fordulatszám (700–900 ford/perc)+lassú előtolás (40–70 mm/perc)+mikro visszavágó szerszám (≤ 0,05 mm)” paramétereket alkalmazza, kombinálva a Renishaw gépen belüli mérőszondájával (mérési pontosság ± 0,0008 mm), amely valós idejű adatokat gyűjt a belső fal egyenesességéről, és dinamikusan szabályozza a segédtámasz erőt (kompensációs pontosság 0,002 mm), így a belső fal egyenesességi hibája ≤ 0,05 mm-re, az élletörés mértéke pedig ≤ 0,006 mm-re csökken.
3. Átállási hatékonyság optimalizálása: 22 darab fotovoltaikus grafit irányítótömbbel (egyedülálló kristálykemencékhez, 12-18 hüvelykes méretűek) és a hozzájuk tartozó folyamatparaméter-sablonokkal felszerelt, amelyeknél a gyártási átállás csupán a megfelelő program letöltését és a speciális hosszú pengéjű vágószerszám cseréjét igényli. Az átállási idő így a hagyományos 3 óráról 15 percre csökkent, kielégítve a többféle specifikációban történő tömeggyártás igényeit.
A bevezetés eredményei teljes mértékben megfelelnek a fotovoltaikus ipar szigorú előírásainak:
Pontosság és minősítési arány: A grafit irányítótömb belső falának kerekességi stabilitása ≤ 0,02 mm, a tengelykoncentricitás ≤ 0,03 mm, a felületi érdesség pedig eléri az Ra0,6 μm értéket, teljes mértékben kielégítve a GB/T 3074.1-2019 „Grafit elektród” szabvány és a fotovoltaikus egykristályos kemencék hőtér-összetevőinek technikai követelményeit. A termékminősítési arány 78%-ról 99,3%-ra nőtt, míg az eltérő deformáció miatti selejtarány 0,7%-ra csökkent;
Hatékonyság és költség: Egy darab feldolgozási ideje 42 percről 20 percre csökkent, a napi termelési kapacitás pedig 90 darabról 210 darabra nőtt; megszűnt a kézi korrekció és az ultrahangos tisztítás, így a munkaerőköltség darabonként 32 jüanral csökkent; a gyémánt vágószerszámok élettartama az optimalizált vágási paramétereknek köszönhetően 80%-kal hosszabbodott (30 darabról/lapra 54 darabra/lapra), és a vágószerszámok költsége darabonként 14 jüanra csökkent;
Berendezés üzemeltetése és karbantartása: A háromszintű porvédelmi rendszer csökkentette az eszközök havi átlagos meghibásodásainak számát 11-ről 0,7-re, megnövelte a vezetősín pontossági kalibrálási ciklusát 2,5 évre, az eszközök komplex kihasználtságát 65%-ról 94%-ra emelte, az éves leállásidőt 680 órával csökkentette, és évente több mint 220000 jüan karbantartási költséget takarított meg.
Ügyfél feldolgozási forgatókönyvek
A Taiwan Cloud Precision Machinery KD500 sikeresen megoldotta az ipar által jelzett problémákat a grafit irányítótömbök terén, mint például a nagy hosszúság-átmérő arány, az egyszerű deformálódás, a nehéz por eltávolítása és az alacsony hatékonyság. „Jelenleg az irányítótömbünk már tanúsítva lett a JA Solar és a Trina Solar számára, és sikeresen alkalmazzák egy 18 hüvelykes, magas hatásfokú monokristály kemencében működő gyártósoron. Kielégíti a követelményt, miszerint »a hőterek szigetelési teljesítményének csökkenése ≤ 5% legyen 15 hónapos folyamatos használat után«, ami alapvető támogatást nyújt számunkra ahhoz, hogy a napelemes iparág magas színvonalú grafit alkatrészeinek 38%-os piaci részesedését megszerezzük« – nyilatkozta a vállalat gyártási igazgatója. Ez az eset megerősíti, hogy a CNC függőleges marógép kulcsfontosságú berendezéssé vált a »precizitás, hatékonyság és karbantartás háromszoros korlátjának« leküzdésében a fotovoltaikus minőségű izosztatikusan sajtolt grafit irányítótömbök gyártása során, amelyet a »testre szabott hossz-átmérő arányú megmunkálás + a grafit ridegséghez igazodó eljárás + integrált porkezelés« mély együttműködése érhető el.
EN
