Fotovoltinio vienkristalinio krosnyje šiluminio lauko sistemoje Φ300–500 mm, izostatinio presavimo grafito vedlės vamzdžio ilgis 400–600 mm atlieka dvigubą funkciją – nukreipia silicio lydalą ir izoliuoja šiluminį lauką. Jo vidinės sienelės apvalumas (reikalaujama ≤ 0,025 mm), ilgio ir skersmens santykis (2,5–4:1) prisitaikymas bei paviršiaus šiurkštumas (Ra ≤ 0,8 μm) tiesiogiai veikia silicio vienkristalio augimo tęstinumą. Jei vidinės sienelės apvalumas viršija standartą, tai gali lengvai sukelti silicio medžiagos nelygų tekėjimą ir vienkristalio kraštų trūkinėjimą; Grafito savybės, tokios kaip žema kietumas (Mohso 1–2), didelė trapumas ir lengvas dulkių kaupimasis, kartu su problema dėl apdirbimo nuokrypio dėl didelio plokščio ilgio ir skersmens santykio, sukuria sunkumų tradicinėms technologijoms pasiekti pusiausvyrą tarp tikslumo ir efektyvumo. Vienai vyraujančiai vietinei fotovoltinių sistemų grafito komponentų įmonei apdorojant aukštos grynumo izostatinio presavimo grafito vedlės vamzdžius (pagamintus iš Toyo anglies TFG-85, tūrinis tankis ≥ 1,82 g/cm³) kyla trys pagrindiniai suvaržymai:
1. Tikslumo valdymo praradimas: Tradiciniškai reikia keturių procesų: „horizontalus apskrituminio sienos grubinimas → vertikalaus gręžimo staklės tikslus vidaus sienos gręžimas → tiesumo rankinis taisymas → aukšto slėgio oro srautas dulkių šalinimui“. Daugkartinis tvirtinimas lemia koaksialumo nuokrypį tarp vidaus sienos ir flanšo atramos, viršijantį 0,04–0,06 mm, o ilgio ir skersmens santykis per didelis, dėl ko vidaus sienos tiesumo klaida siekia 0,08–0,1 mm. Nuokrypos deformacijos sukelta išmetimo norma yra 16 %, o galutinio produkto kokybės patvirtinimo rodiklis – tik 78 %;
2. Dulkės problema: Grafito dulkės kaupiasi nukreipančiojo vamzdžio vidaus sienelės giliame ertmėje. Išvalius aukšto slėgio oro srove, produkte vis dar lieka 8 % dulkių, todėl reikia papildomo ultragarso valymo, o tai gamybos išlaidas padidina 20 %; tuo pat metu dulkės pateko į įrangos špindelių guolius ir vedančiąsias bėges, dėl ko kiekvieną mėnesį vidutiniškai įvyksta 11 staklių gedimų, o vedančiųjų bėgių tikslumo pablogėjimo ciklas sutrumpėja iki 4 mėnesių;
3. Maža efektyvumas: Vieno nukreipiamojo vamzdžio apdorojimo ciklas trunka net 42 minutes, iš kurių rankinis taisymas ir dulkių šalinimas užima 35 %, be to, reikia dviejų operatorių bendradarbiavimo. Vieno produkto darbo jėgos sąnaudos viršija 32 juan; dekanų pjovimo įrankiai dėl pjovimo virpėjimo linkę trūkinėti, jų tarnavimo laikas siekia tik 30 detalių vienam mentims, o vieno produkto įrankių sąnaudos – 26 juan.
Kliento naudojimo scenarijai
Kad įveiktų sunkumus, įmonė pristatė specialiai pritaikytą Taivano Cloud KD500 grafitui skirtą CNC vertikalųjį gręžimo-stakles ir sukūrė specialią apdirbimo sistemą vamzdeliui su „ilgio ir skersmens santykio adaptacija+dvigubas dulkių užtvaros tikslumas“:
Įrangos branduolio pritaikytas projektavimas:
1. Standumas ir linkis kontrolė: Naudojamas natūralus granitinis pagrindas (šiluminio plėtimosi koeficientas ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), kurio vidinės įtampos pašalinamos po 20 mėnesių natūralaus senėjimo. Kartu su „pagrindinio veleno+2 reguliuojamų papildomų atramų“ trijų taškų fiksavimo struktūra, remiantis baigtinių elementų analize, optimizuotas atramų tarpas, kad būtų galima kontroliuoti 4:1 ilgio ir skersmens santykį turinčio vamzdelio linkį neviršijant ≤ 0,01 mm. Įranga aprūpinta Fanuc 31i-B5 CNC sistema ir matmeninio tinklo taisykle visiškai uždaro ciklo valdymui (skirtumas 0,01 μm), pasiekiant ± 0,005 mm pozicionavimo tikslumą bei tiksliai atitinkant H7 lygio sienelės vidaus tolerancijos reikalavimus.
2. Kompleksinė dulkių kontrolė: Integruota „ašyje integruotas cikloninis separatorius (dulkių šalinimo efektyvumas – 93 %) + žiedinė šoninio siurbimo dulkių surinkimo dangtis (oro srautas – 1800 m³/h) + HEPA 13 lygio aukštos efektyvumo filtras (filtravimo tikslumas – 0,3 μm)“ – trijų lygių dulkių prevencijos sistema, darbo zonoje dulkių koncentracija yra stabiliai ≤ 1,2 mg/m³, kur kas mažiau nei nacionaliniame standarte GBZ 2.1-2019 nustatyta 4 mg/m³ riba; tuo pačiu metu naudojamos dulkių užtvaros kabelių vilkimo grandinės ir bealyviniai slydymo bėgeliai, kad būtų išvengta dulkių ir tepalo maišymosi bei darbinių detalių ir įrangos užteršimo.
Išskirtinė pjaunamosios sistemos konfigūracija:
Naudodami Φ 500 mm poringį vakuumo siurbimo čiaupą (adsorbcijos jėga 0,11 MPa ir adsorbcijos ploto dengimo koeficientas 90 %), vienodas neigiamas slėgis išvengia grafito vedančiosios vamzdžio spaustuvų deformacijos; Įrengtas deimantu dengtas vidaus skylės apvalinimo įrankis (su 0,01 mm apvaliu kraštu ir 0,02 mm viršūnės spinduliu) bei -18 ℃ sauso ledo šalto oro aušinimo sistema, kad pjovimo zonos temperatūra būtų palaikoma žemiau 22 ℃ ir būtų slopinamas grafito sienelės įtrūkimai dėl šiluminio įtempimo; Pagrindinis ašis turi žemo virpėjimo konstrukciją (virpėjimo pagreitis ≤ 0,07 g), tinkamą grafito aukštos trapumo apdirbimo reikalavimams.
Technologijos inovacijų požiūriu pasiekta proveržis saulės energijos grafito vedančiųjų vamzdžių tikslumio apdirbime naudojant vienintelį tvirtinimą
1. Proceso integracija: Įranga integruoja vakuumo siurbimo galvutę, 8 pozicijų servotorną (su įrankio keitimo laiku 1,4 sekundės) ir specialų ilgą ašmenų laikiklį vidaus sienai. Ji vienu ciklu gali atlikti tikslųjį apdirbimą išorinės vamzdžio sienos (apvalumas ≤ 0,018 mm), tikslųjį vidaus sienos gręžimą (cilindriškumas ≤ 0,01 mm), tikslųjį flanšo galinės briaunos apdirbimą (plokštumas ≤ 0,025 mm) bei apatinio nukreipiamosios angos gręžimą (padėties tikslumas ≤ 0,12 mm), tiesiogiai pašalinant rankinio taisymo ir ultragarsinio valymo procesus, sutrumpinant technologinį ciklą 50 %;
2. Lankstumas ir trapumo kontrolė: Inovatyvus „segmentinis progresyvus pjovimo metodas“ – atsižvelgiant į ilgio ir skersmens santykio skirtumus, vedamoji vamzdelis padalijamas į 3–4 sekcijas apdorojimui; kiekviena sekcija naudoja parametrus „žema apsukų dažnis (700–900 aps/min) + lėtas padavimas (40–70 mm/min) + mikro atbulinio pjovimo įrankis (≤ 0,05 mm)“, kartu su Renishaw staklių matavimo zondais (matavimo tikslumas ± 0,0008 mm), renkant realaus laiko duomenis apie vidaus sienelės tiesumą, dinamiškai reguliuojant pagalbinės atramos jėgą (kompensavimo tikslumas 0,002 mm), kad vidaus sienelės tiesumo klaida būtų kontroliuojama ≤ 0,05 mm ribose, o kraštų subraižymo dydis būtų ≤ 0,006 mm;
3. Perjungimo efektyvumo optimizavimas: Įrengtas 22 fotovoltinių grafito vediklių komplektų (tinka 12–18 colių vienkrystalėms krosnims) technologinių parametrų šablonais, keitimas reikalauja tik atitinkamos programos iškvietimo ir specializuoto ilgo pjovimo įrankio pakeitimo. Perjungimo laikas sutrumpėjo nuo tradicinės 3 valandų iki 15 minučių, tenkinant daugelio specifikacijų partijinės gamybos poreikius.
Vykdomų rezultatų atitikimas griežtiems fotovoltinės pramonės standartams:
Tikslumas ir tinkamumo norma: Grafito vediklio vidaus sienelės apvalumas yra stabilus iki ≤ 0,02 mm, koaksialumas iki ≤ 0,03 mm, o paviršiaus šiurkštumas pasiekia Ra0,6 μm, visiškai atitinkant GB/T 3074.1-2019 „Grafitinis elektrodas“ bei fotovoltinių vienkristalių krosnies šiluminio lauko komponentų techninius reikalavimus. Gamybos tinkamumo rodiklis padidėjo nuo 78 % iki 99,3 %, o išlinkimo deformacijos atmetimo dažnis sumažėjo iki 0,7 %;
Efektyvumas ir kaina: Vienos detalės apdorojimo laikas sutrumpėjo nuo 42 minučių iki 20 minučių, o kasdienė gamybos talpa padidėjo nuo 90 detalių iki 210 detalių; Pašalinti rankinio taisymo ir ultragarsinio valymo procesai, sumažinus darbo kaštus 32 jau per vieną produktą; Dėl optimizuotų pjaustymo parametrų (nuo 30 detalių/peilio iki 54 detalių/peilio) deimantinių pjovimo įrankių tarnavimo laikas pailgėjo 80 %, o vieno produkto pjovimo įrankių kaina sumažėjo iki 14 jau;
Įrangos eksploatavimas ir techninė priežiūra: Trijų lygių dulkių prevencijos sistema sumažino mėnesinį įrangos gedimų skaičių nuo 11 iki 0,7, pailgino guolių tikslumo kalibravimo ciklą iki 2,5 metų, padidino įrangos kompleksinį naudojimo lygį nuo 65 % iki 94 %, sumažino metinį prastovų laiką 680 valandų ir sutaupė daugiau nei 220000 jau metinės techninės priežiūros kaštų.
Kliento apdorojimo scenarijai
Taivano debesijos tikslumo mašinų KD500 išsprendė pramonės problemas, susijusias su grafitiniais kryptuvais, tokias kaip didelis ilgio ir skersmens santykis, lengvas deformavimasis, sunkus dulkių šalinimas ir žema efektyvumas. „Šiuo metu mūsų kryptuvai sertifikuoti „JA Solar“ ir „Trina Solar“, jau sėkmingai taikomi 18 colių aukštos efektyvumo vienakryščių krosnių gamybos linijoje. Tai atitinka reikalavimą „šiluminio lauko izoliacijos charakteristikų silpnėjimas ≤ 5 % po 15 mėnesių nuolatinio naudojimo“, kas suteikia esminę paramą užimti 38 % rinkos dalį aukštos kokybės fotovoltinių sistemų grafitinių komponentų segmente“, – teigė įmonės gamybos direktorius. Šis atvejis patvirtina, kad CNC stovintis pjaustymo staklės tapo pagrindine įranga, leidžiančia įveikti „tripleksinį tikslumo, efektyvumo bei eksploatacijos ir techninės priežiūros kamščių“ gamyboje fotovoltiniams izostatiniams presuotiems grafitiniams kryptuvams, pasiekiant gilų sinergiją tarp „individualiai suprojektuoto ilgio ir skersmens santykio apdirbimo + procesų, prisitaikančių prie grafito trapumo + integruoto dulkių tvarkymo“.
EN
