Dalam sistem bidang termal tungku kristal tunggal fotovoltaik, tabung pandu grafit yang ditekan isostatik dengan diameter Φ300-500mm dan panjang 400-600mm berfungsi ganda sebagai penuntun lelehan silikon dan insulasi bidang termal. Ketelitian bulat dinding bagian dalam (dipersyaratkan ≤ 0,025mm), rasio panjang terhadap diameter (2,5-4:1) yang adaptif, serta kekasaran permukaan (Ra ≤ 0,8 μm) secara langsung memengaruhi kontinuitas pertumbuhan kristal silikon tunggal. Jika ketelitian bulat dinding dalam melebihi standar, hal ini dapat menyebabkan aliran material silikon menjadi tidak merata dan mengakibatkan patah tepi pada kristal tunggal; Karakteristik grafit seperti kekerasan rendah (Mohs 1-2), rapuh tinggi, dan mudah menumpuk debu, ditambah dengan masalah deviasi pemrosesan akibat rasio aspek yang besar, membuat proses tradisional sulit menyeimbangkan akurasi dan efisiensi. Sebuah perusahaan domestik terkemuka komponen grafit fotovoltaik sedang menghadapi tiga hambatan utama dalam pemrosesan tabung pandu grafit isostatik berkadar tinggi (terbuat dari Toyo carbon TFG-85, dengan kerapatan massa ≥ 1,82g\/cm³):
1. Kehilangan akurasi kontrol: Secara tradisional, proses ini memerlukan empat tahapan: "bubut horizontal untuk pengerjaan kasar dinding luar → mesin bor vertikal untuk pemboran halus dinding dalam → koreksi manual kelurusan → pembersihan debu dengan aliran udara tekanan tinggi". Pemasangan berulang kali menyebabkan deviasi koaksialitas antara dinding dalam dan referensi flange melebihi 0,04-0,06 mm, serta rasio panjang terhadap diameter yang terlalu besar, mengakibatkan kesalahan kelurusan dinding dalam sebesar 0,08-0,1 mm. Tingkat buangan karena deformasi lentur mencapai 16%, dan tingkat kelayakan produk akhir hanya 78%;
2. Masalah debu: Debu grafit menumpuk di rongga dalam dinding bagian dalam tabung pandu. Setelah pembersihan dengan aliran udara bertekanan tinggi, masih tersisa 8% debu di produk, yang memerlukan pembersihan ultrasonik tambahan dan meningkatkan biaya produksi sebesar 20%; Pada saat yang sama, debu masuk ke bantalan spindel dan rel pandu peralatan, menyebabkan rata-rata 11 kegagalan mesin per bulan, serta memperpendek siklus degradasi presisi rel pandu menjadi 4 bulan;
3. Efisiensi rendah: Siklus pemrosesan satu unit tabung pandu mencapai 42 menit, di mana koreksi manual dan pembersihan debu menyumbang 35%, serta membutuhkan kerja sama 2 operator. Biaya tenaga kerja per produk tunggal melebihi 32 yuan; Alat potong berlian mudah patah akibat getaran pemotongan, dengan masa pakai hanya 30 unit per mata pisau dan biaya alat per produk sebesar 26 yuan.
Skenario penggunaan pelanggan
Untuk mengatasi kesulitan tersebut, perusahaan memperkenalkan mesin bubut vertikal CNC khusus grafit Taiwan Cloud KD500 dan membangun sistem pemrosesan khusus untuk tabung penuntun dengan "adaptasi rasio panjang terhadap diameter + kontrol ganda presisi tahan debu":
Desain khusus inti peralatan:
1. Kekakuan dan kontrol lendutan: Menggunakan bodi granit alami (koefisien ekspansi termal ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), dengan tegangan internal yang dihilangkan setelah 20 bulan penuaan alami. Dikombinasikan dengan struktur posisi tiga titik "spindel+2 set dukungan tambahan yang dapat disesuaikan", jarak penopang dioptimalkan melalui analisis elemen hingga, sehingga lendutan tabung penuntun dengan rasio panjang terhadap diameter 4:1 dapat dikendalikan dalam rentang ≤ 0,01 mm. Dilengkapi sistem CNC Fanuc 31i-B5 dan kontrol loop tertutup penuh dengan mistar skala kisi (resolusi 0,01 μm), mencapai akurasi posisi ± 0,005 mm serta sesuai tepat dengan persyaratan toleransi tingkat H7 pada dinding bagian dalam.
2. Kontrol debu yang komprehensif: Terintegrasi dengan "separator siklon bawaan spindel (efisiensi penghilangan debu 93%) + hood koleksi debu hisap samping berbentuk cincin (volume udara 1800m³/h) + filter efisiensi tinggi HEPA level 13 (akurasi penyaringan 0,3 μm)", sistem pencegahan debu tiga tingkat ini membuat konsentrasi debu di area kerja stabil ≤ 1,2mg/m³, jauh di bawah batas 4mg/m³ yang ditetapkan dalam standar nasional GBZ 2.1-2019; Pada saat yang sama, digunakan rantai penarik kabel tahan debu dan panduan pelumas bebas minyak untuk mencegah campuran debu dan pelumas yang dapat mencemari benda kerja dan peralatan.
Konfigurasi eksklusif sistem pemotongan:
Menggunakan cangkup vakum pori berdiameter Φ 500mm (dengan gaya adsorpsi 0,11MPa dan tingkat penutupan area adsorpsi 90%), deformasi pemasangan tabung panduan grafit dihindari melalui tekanan negatif yang seragam; Dilengkapi dengan alat pembubutan lubang dalam berlapis intan (dengan tepi membulat 0,01mm dan jari-jari ujung 0,02mm) serta sistem pendingin udara dingin es kering -18 ℃ untuk mengendalikan suhu zona pemotongan di bawah 22 ℃ dan menekan retak dinding dalam yang disebabkan oleh tegangan termal grafit; Spindel menggunakan desain getaran rendah (akselerasi getaran ≤ 0,07g), yang sesuai dengan persyaratan pemrosesan kerapuhan tinggi pada grafit.
Dalam hal inovasi teknologi, telah terjadi terobosan dalam pemesinan presisi tabung panduan grafit fotovoltaik melalui proses pencekaman tunggal
1. Integrasi proses: Peralatan ini mengintegrasikan cangkir hisap vakum, menara servo 8-stasiun (dengan waktu pergantian alat 1,4 detik), dan dudukan pisau panjang khusus untuk dinding bagian dalam. Peralatan ini mampu menyelesaikan pembubutan presisi dinding luar tabung pandu (kebulatan ≤ 0,018 mm), pemboran presisi dinding dalam (silindrisitas ≤ 0,01 mm), pembubutan presisi permukaan flange (kerataan ≤ 0,025 mm), serta pengeboran lubang pandu bawah (akurasi posisi ≤ 0,12 mm) sekaligus, sehingga langsung menghilangkan proses koreksi manual dan pembersihan ultrasonik, mempersingkat proses hingga 50%;
2. Pengendalian lenturan dan kerapuhan: Metode pemotongan progresif "tersegmentasi" inovatif - untuk perbedaan rasio panjang terhadap diameter, tabung panduan dibagi menjadi 3-4 bagian untuk diproses, masing-masing bagian menggunakan parameter "kecepatan rendah (700-900r/menit)+umpan lambat (40-70mm/menit)+alat pemotong mikro mundur (≤ 0,05mm)", dikombinasikan dengan probe pengukuran dalam mesin Renishaw (akurasi pengukuran ± 0,0008mm) untuk mengumpulkan data ketegaklurusan dinding dalam secara real-time, menyesuaikan dinamis gaya dukung tambahan (akurasi kompensasi 0,002mm), sehingga kesalahan ketegaklurusan dinding dalam terkendali dalam batas ≤ 0,05mm, dan jumlah kerusakan tepi ≤ 0,006mm;
3. Optimasi efisiensi pergantian produk: Dilengkapi dengan 22 set tabung panduan grafit fotovoltaik (cocok untuk tungku kristal tunggal 12-18 inci) serta templat parameter proses, pergantian hanya memerlukan pemanggilan program yang sesuai dan penggantian alat potong pisau panjang khusus. Waktu pergantian dipersingkat dari 3 jam tradisional menjadi 15 menit, memenuhi kebutuhan produksi batch dengan berbagai spesifikasi.
Hasil implementasi sepenuhnya memenuhi standar ketat industri fotovoltaik:
Akurasi dan tingkat kelulusan: Stabilitas kebulatan dinding dalam tabung panduan grafit adalah ≤ 0,02 mm, koaksialitasnya ≤ 0,03 mm, dan kekasaran permukaan mencapai Ra0,6 μm, sepenuhnya memenuhi persyaratan teknis GB/T 3074.1-2019 "Elektroda Grafit" dan komponen medan termal tungku kristal tunggal fotovoltaik. Tingkat kelulusan produk meningkat dari 78% menjadi 99,3%, dan tingkat buangan karena deformasi lentur menurun hingga 0,7%;
Efisiensi dan Biaya: Waktu pemrosesan untuk satu buah berkurang dari 42 menit menjadi 20 menit, dan kapasitas produksi harian meningkat dari 90 buah menjadi 210 buah; Proses koreksi manual dan pembersihan ultrasonik dibatalkan, mengurangi biaya tenaga kerja sebesar 32 yuan per produk; Masa pakai alat potong diamond meningkat 80% berkat pengoptimalan parameter pemotongan (dari 30 buah/pisau menjadi 54 buah/pisau), serta biaya alat potong per produk berkurang menjadi 14 yuan;
Pengoperasian dan pemeliharaan peralatan: Sistem pencegahan debu tiga tingkat telah mengurangi rata-rata jumlah kegagalan peralatan per bulan dari 11 kali menjadi 0,7 kali, memperpanjang siklus kalibrasi presisi rel panduan hingga 2,5 tahun, meningkatkan tingkat pemanfaatan komprehensif peralatan dari 65% menjadi 94%, mengurangi waktu henti tahunan sebesar 680 jam, serta menghemat biaya pemeliharaan lebih dari 220000 yuan per tahun.
Skenario pemrosesan pelanggan
Mesin presisi Taiwan Cloud Precision Machinery KD500 telah berhasil mengatasi permasalahan industri pada tabung panduan grafit, seperti rasio aspek yang besar, mudah mengalami deformasi, sulit dibersihkan dari debu, serta efisiensi rendah. "Direktur produksi perusahaan menyatakan, "Saat ini, tabung panduan kami telah tersertifikasi oleh JA Solar dan Trina Solar, serta telah berhasil diterapkan pada lini produksi tungku kristal tunggal efisiensi tinggi berukuran 18 inci. Produk ini memenuhi persyaratan 'atenuasi kinerja insulasi medan termal ≤ 5% setelah digunakan terus-menerus selama 15 bulan', yang memberikan dukungan inti bagi kami untuk meraih pangsa pasar sebesar 38% di komponen grafit kelas atas untuk fotovoltaik." Kasus ini menegaskan bahwa bubut vertikal CNC telah menjadi peralatan utama dalam mengatasi 'tiga hambatan ganda presisi, efisiensi, serta operasi dan pemeliharaan' dalam proses manufaktur tabung panduan grafit isostatik kelas fotovoltaik melalui sinergi mendalam antara 'desain khusus pengolahan rasio panjang terhadap diameter + proses adaptasi kerapuhan grafit + penanganan terpadu debu'.
EN
