În sistemul de câmp termic al unui cuptor fotovoltaic pentru monocristal, tubul ghid din grafit prelucrat izostatic, cu diametrul Φ300-500mm și lungimea de 400-600mm, îndeplinește dubla funcție de a ghida topitura de siliciu și de izolare termică a câmpului. Rotunjirea pereților interiori (care trebuie să fie ≤ 0,025mm), raportul lungime/înălțime (2,5-4:1) adaptabil și rugozitatea suprafeței (Ra ≤ 0,8 μm) afectează direct continuitatea creșterii monocristalului de siliciu. Dacă rotunjirea pereților interiori depășește toleranța admisă, poate duce ușor la un flux neuniform al materialului de siliciu și la ruperea marginii cristalului unic; Caracteristicile grafitului, cum ar fi duritatea scăzută (Mohs 1-2), fragilitatea ridicată și tendința de acumulare a prafului, combinate cu problema deviației în prelucrare datorită raportului mare dintre lungime și diametru, fac dificilă pentru procesele tradiționale atingerea unui echilibru între precizie și eficiență. O întreprindere națională lider în componente fotovoltaice din grafit se confruntă cu trei bariere esențiale în prelucrarea tuburilor ghid din grafit izostatic de înaltă puritate (fabricate din Toyo carbon TFG-85, cu densitate aparentă ≥ 1,82g/cm³):
1. Pierderea preciziei controlului: Tradițional, necesită patru procese: „strunjire orizontală pentru prelucrarea aproximativă a pereților exteriori → rabotare verticală pentru finisarea pereților interiori → corecție manuală a rectitudinii → eliminarea prafului cu flux de aer la presiune înaltă”. Mai multe operații de fixare determină o abatere a coaxialității între peretele interior și reperul flanșei care depășește 0,04-0,06 mm, iar raportul lungime/diametru este prea mare, ceea ce duce la o eroare de rectitudine a peretelui interior de 0,08-0,1 mm. Rata rebuturilor cauzată de deformarea prin încovoiere este de 16%, iar rata de calificare a produsului final este doar de 78%.
2. Problema prafului: Praf de grafit se acumulează în cavitatea adâncă a peretelui interior al tubului ghidant. După curățarea cu flux de aer sub presiune, rămâne încă 8% praf rezidual în produs, ceea ce necesită o curățare suplimentară prin ultrasunete și crește costurile de producție cu 20%; În același timp, praful a pătruns în lagărele arborelui principal și în șinele de ghidare ale echipamentului, provocând în medie 11 defecțiuni lunare ale mașinii-unelte, iar ciclul de degradare a preciziei șinelor de ghidare s-a redus la 4 luni;
3. Eficiență scăzută: Ciclul de prelucrare al unui singur tub ghidant durează până la 42 de minute, din care corecția manuală și curățarea de praf reprezintă 35%, necesitând colaborarea a 2 operatori. Costul manoperei pentru un singur produs depășește 32 de yuan; Sculele diamantate sunt predispuse la rupere din cauza vibrațiilor la tăiere, având o durată de viață de doar 30 de bucăți pe lamă, iar costul sculei pe produs este de 26 de yuan.
Scenarii de utilizare ale clientului
Pentru a depăși dificultățile, compania a introdus un strung vertical CNC personalizat Taiwan Cloud KD500 specific pentru grafit și a construit un sistem de prelucrare dedicat pentru tubul ghid cu „adaptare raport lungime/diametru + control dual precis anti-praf”:
Proiectare personalizată a echipamentului principal:
1. Rigiditate și controlul săgeții: Se utilizează un batiu din granit natural (coeficient de dilatare termică ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), la care tensiunile interne sunt eliminate după 20 de luni de învechire naturală. Îmbinat cu o structură de poziționare în trei puncte de tip „arbore principal + 2 seturi de suporturi auxiliare reglabile”, distanța dintre suporturi este optimizată prin analiza cu element finit, iar săgeata tubului ghid cu un raport lungime la diametru de 4:1 este menținută în limitele ≤ 0,01 mm. Echipat cu sistemul CNC Fanuc 31i-B5 și control în buclă închisă completă cu riglă optică (rezoluție 0,01 μm), asigură o precizie de poziționare de ± 0,005 mm și corespunde exact cerințelor de toleranță de nivel H7 ale peretelui interior.
2. Control complet al prafului: Integrat cu un sistem de prevenire a prafului în trei niveluri: „separator ciclonic încorporat în axă (eficiență de eliminare a prafului de 93%) + capotă de colectare a prafului cu aspirație laterală inelară (debit de aer de 1800 m³/h) + filtru eficient ridicat de clasă HEPA 13 (precizie de filtrare de 0,3 μm)”, concentrația de praf din zona de lucru este stabilă la ≤ 1,2 mg/m³, mult sub limita de 4 mg/m³ prevăzută în standardul național GBZ 2.1-2019; În același timp, se utilizează lanțuri de protecție pentru cabluri anti-praf și ghidaje fără ungere pentru a preveni amestecarea prafului cu lubrifiantul și contaminarea pieselor și echipamentelor.
Configurație exclusivă a sistemului de tăiere:
Utilizând o ventuză vidată poroasă cu diametrul Φ 500mm (cu o forță de adsorbție de 0,11MPa și o rată de acoperire a suprafeței de adsorbție de 90%), se evită deformarea fixării tubului ghidaj din grafit prin aplicarea uniformă a unei presiuni negative; Se configurează o sculă pentru strunjirea alezajelor interioare cu strat durificat din diamant (cu muchia rotunjită de 0,01mm și rază la vârf de 0,02mm) și un sistem de răcire cu aer rece din dioxid de carbon la -18 ℃ pentru a menține temperatura zonei de așchiere sub 22 ℃ și a suprima fisurarea pereților interiori cauzată de stresul termic al grafitului; Arborele principal adoptă o concepție cu vibrații reduse (accelerația vibrațiilor ≤ 0,07g), potrivită pentru cerințele de prelucrare a materialelor cu înaltă fragilitate, cum este grafitul.
În ceea ce privește inovația tehnologică, s-a realizat un progres semnificativ în domeniul prelucrării precise a tuburilor ghidaj din grafit pentru fotovoltaice, printr-un proces unic de fixare
1. Integrare procesuală: Echipamentul integrează un cupou de aspirație sub vid, o torretă servo cu 8 stații (cu un timp de schimbare a sculei de 1,4 secunde) și un purtător specializat pentru lame lungi pentru peretele interior. Poate realiza într-o singură operație strunjirea de precizie a pereților exteriori ai tubului de ghidare (rotunditate ≤ 0,018 mm), alezarea de precizie a peretelui interior (cilindricitate ≤ 0,01 mm), strunjirea de precizie a feței finale a flanșei (planimitate ≤ 0,025 mm) și găurirea orificiului de ghidaj de la bază (precizie pozițională ≤ 0,12 mm), eliminând direct procesele manuale de corecție și curățare ultrasonică, reducând procesul cu 50%;
2. Controlul flexibilității și al fragilității: Metodă inovatoare de tăiere progresivă segmentată" - pentru diferența dintre raportul lungime/diametru, tubul ghidat este împărțit în 3-4 secțiuni pentru prelucrare, fiecare secțiune adoptând parametrii "viteză scăzută (700-900 rot/min) + avans lent (40-70 mm/min) + sculă de retragere minimă (≤ 0,05 mm)", combinați cu un palpator de măsurare în mașină Renishaw (precizie de măsurare ± 0,0008 mm) pentru colectarea datelor în timp real privind rectilinitatea pereților interiori, ajustarea dinamică a forței de susținere auxiliară (precizie de compensare 0,002 mm), astfel încât eroarea de rectilinitate a peretelui interior să fie menținută sub ≤ 0,05 mm, iar valoarea de fisurare a marginii să fie ≤ 0,006 mm;
3. Optimizarea eficienței schimbării de serie: Echipat cu 22 de seturi de tuburi ghid din grafit fotovoltaice (potrivite pentru cuptoare monocristaline de 12-18 inch) și șabloane de parametri de proces, schimbarea necesită doar recuperarea programului corespunzător și înlocuirea sculei speciale de tăiere cu lamă lungă. Timpul de schimbare este redus de la 3 ore tradiționale la 15 minute, satisfăcând astfel nevoile producției în loturi cu multiple specificații.
Rezultatele implementării respectă pe deplin standardele stricte ale industriei fotovoltaice:
Precizie și rată de calificare: Stabilitatea circularității pereților interiori ai tuburilor ghid din grafit este ≤ 0,02 mm, coaxialitatea este ≤ 0,03 mm, iar rugozitatea suprafeței atinge Ra0,6 μm, îndeplinind complet cerințele tehnice ale standardului GB/T 3074.1-2019 "Electrod de grafit" și ale componentelor câmpului termic pentru cuptoarele fotovoltaice monocristaline. Rata de calificare a produselor a crescut de la 78% la 99,3%, iar rata rebuturilor datorate deformării prin încovoiere a scăzut la 0,7%;
Eficiență și cost: Timpul de procesare pentru o singură bucată a fost redus de la 42 de minute la 20 de minute, iar capacitatea zilnică de producție a crescut de la 90 de bucăți la 210 bucăți; Au fost eliminate procesele manuale de corecție și de curățare ultrasonică, reducând costurile cu forța de muncă cu 32 de yuan per produs; Durata de viață a sculelor diamantate de tăiere a crescut cu 80% datorită parametrilor optimizați de tăiere (de la 30 de bucăți/lamă la 54 de bucăți/lamă), iar costul sculelor de tăiere pe produs a fost redus la 14 yuan;
Funcționarea și întreținerea echipamentelor: Sistemul triplu de prevenire a prafului a redus numărul mediu lunar de defecțiuni ale echipamentelor de la 11 la 0,7, a prelungit ciclul de calibrare a preciziei ghidajului la 2,5 ani, a crescut rata de utilizare complexă a echipamentelor de la 65% la 94%, a redus timpul neplanificat anual cu 680 de ore și a economisit peste 220000 de yuan anual în costuri de întreținere.
Scenarii de procesare ale clientului
Mecanica precisă Taiwan Cloud KD500 a rezolvat punctele dureroase din industrie ale tuburilor ghidaj din grafit, cum ar fi raportul mare de aspect, deformarea ușoară, curățarea dificilă de praf și eficiența scăzută. „Directorul de producție al companiei a declarat: „În prezent, tubul nostru ghidaj a fost certificat de JA Solar și Trina Solar și a fost aplicat cu succes pe o linie de producție de cuptoare monocristaline înalte eficiență de 18 inch. Aceasta satisface cerința de «atenuare a performanței izolației câmpului termic ≤ 5% după 15 luni de utilizare continuă», ceea ce ne oferă un sprijin esențial pentru a ocupa 38% din cota de piață la componente grafitice premium pentru fotovoltaice». Acest caz confirmă faptul că strungul CNC vertical s-a transformat într-un echipament cheie pentru depășirea «triplului blocaj al preciziei, eficienței și întreținerii» în fabricarea tuburilor ghidaj din grafit izostatic presat de calitate fotovoltaică, prin sinergia profundă dintre «proiectarea personalizată a raportului lungime/diametru + procesul de adaptare la fragilitatea grafitului + tratarea integrată a prafului».
EN
