V sistemu toplotnega polja fotonapetostne enokristalne peči ima izotermalno stisnjena grafitna vodilna cev s premerom Φ300-500 mm in dolžino 400-600 mm dvojno funkcijo: usmerjanje taline silicija in toplotno izolacijo. Notranja okroglost stene (zahtevana vrednost ≤ 0,025 mm), razmerje dolžine in premera (2,5–4:1) prilagodljivost ter hrapavost površine (Ra ≤ 0,8 μm) neposredno vplivajo na zveznost rasti silicijevega enokristala. Če notranja okroglost preseže standard, lahko to povzroči neenakomerno pretakanje silicija in posledično lom kristalnih robov; Lastnosti grafita, kot so nizka trdota (Mohs 1–2), visoka krhkost in enostavno nabiranje prahu, skupaj s problemom odstopanja pri obdelavi zaradi velikega razmerja med dolžino in debelino stene, otežujeta tradicionalnim postopkom doseganje ravnotežja med natančnostjo in učinkovitostjo. Domaci vodilni podjetje za fotonapetostne grafitne komponente se sooča s tremi osnovnimi ovirami pri obdelavi visokočistih izotermalno stisnjenih grafitnih vodilnih cevi (izdelanih iz Toyo carbon TFG-85 z volumsko gostoto ≥ 1,82 g/cm³):
1. Natančnost izgube nadzora: Tradicionalno zahteva štiri postopke: »vodoravna stružnica, grubljenje zunanje stene → navpična vrtilnica, fino vrtanje notranje stene → ročna korekcija ravnosti → odstranjevanje prahu s pomočjo visokotlačnega zračnega toka«. Večkratno napenjanje povzroči odstopanje koaksialnosti med notranjo steno in referenco flensa večje od 0,04–0,06 mm, razmerje dolžine in premera pa je preveliko, kar povzroči napako ravnosti notranje stene 0,08–0,1 mm. Letalnost zaradi deformacije upogiba je 16 %, končna stopnja kvalifikacije izdelka pa le 78 %;
2. Težava z prahom: Grafitna prašina se nabira v globoki votlini notranje stene vodilne cevi. Po čiščenju z visokotlačnim zrakom še vedno ostane 8 % prahu v izdelku, kar zahteva dodatno ultrazvočno čiščenje in poveča proizvodne stroške za 20 %; hkrati je prašina vdrla v ležaje vreten in vodila opreme, kar povzroči povprečno 11 okvar orodne mašine na mesec, življenjski cikel natančnosti vodil pa se skrajša na 4 mesece;
3. Nizka učinkovitost: Obdelovalni cikel posamezne vodilne cevi traja celo 42 minut, pri čemer ročna korekcija in čiščenje prahu predstavljata 35 %, poleg tega pa sta potrebna dva operaterja. Strošek dela za posamezen izdelek presega 32 yuanov; dijamantna rezna orodja so zaradi vibracij pri rezanju nagnjena k lomljenju, njihova življenjska doba znaša le 30 kosov na nož, strošek orodja pa 26 yuanov na izdelek.
Uporabniški scenariji strank
Za preseganje težav je podjetje uvedlo prilagojeni vodoravni strugal z numeričnim krmiljenjem Taiwan Cloud KD500, namensko izdelan za grafit, ter zgradilo namenski obdelovalni sistem za vodilno cev z »prilagoditvijo razmerja dolžine in premera + dvojno natančno kontrolo proti prahu«:
Prilagojeno načrtovanje jedra opreme:
1. Trdnost in nadzor upogiba: Uporabljen je naravni granitni posteljni del (koeficient toplotnega raztezanja ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃), notranji napetosti pa so odstranjene po 20-mesečnem naravnem staranju. V kombinaciji s tremi točkami pozicioniranja »vreteno + 2 komplet regulabilnih pomožnih nosilcev« je razdalja med nosilci optimizirana s pomočjo analize končnih elementov, upogib vodilne cevi pri razmerju dolžine in premera 4:1 pa je omejen na ≤ 0,01 mm. Opremljen s CNC sistemom Fanuc 31i-B5 in popolnoma zaprto zankasto kontrolo z mrežico (ločljivost 0,01 μm), dosega točnost pozicioniranja ± 0,005 mm ter natančno ujemanje zahtev toleranc H7 notranje stene.
2. Kompleksna kontrola prahu: Integriran s sistemom tri-stopnjevne preprečevanja prahu »ciklonski separator vgrajen v vreteno (učinkovitost odstranjevanja prahu 93 %) + obročasta sesalna sesalna naprava (zračni tok 1800 m³/h) + HEPA filter učinkovitosti 13. stopnje (točnost filtracije 0,3 μm)«, koncentracija prahu na delovnem mestu ostaja stabilna ≤ 1,2 mg/m³, kar je znatno pod mejo 4 mg/m³, določeno v nacionalnem standardu GBZ 2.1-2019; hkrati se uporabljajo protiprašni kabelski vlečni verigi in vodila brez maziva, da se prepreči mešanje prahu in maziva ter onesnaževanje izdelkov in opreme.
Izključna konfiguracija rezalnega sistema:
Z uporabo poroznega vakuumskega sestavnega čaše Φ 500 mm (z adsorpcijsko silo 0,11 MPa in pokritostjo adsorpcijske površine 90 %) se izognemo deformaciji stiskanja grafitnega vodila cevi prek enakomernega negativnega tlaka; konfigurirajte diamantno prevlečeno orodje za obdelavo notranjih lukenj (zaobljen rob 0,01 mm, polmer vrha 0,02 mm) ter sistem suhega ledene hladilne zraka pri -18 ℃, da omejite temperaturo rezanja na manj kot 22 ℃ in preprečite razpokanje notranje stene zaradi toplotnega napetosti grafita; glavno gredlo uporablja konstrukcijo z nizko vibracijo (pospešek vibracij ≤ 0,07 g), primerno za visoke zahteve po obdelavi krhkih grafitnih delov.
V smislu tehnoloških inovacij je dosegel preboj pri natančni obdelavi fotonapetostnih grafitnih vodilnih cevi s postopkom enojnega stiskanja
1. Integracija procesa: Oprema vključuje vakuumsko siso, 8-mestni servonski revolver (z časom zamenjave orodja 1,4 sekunde) in namenski držak za dolgo rezino za notranjo steno. V enem koraku lahko izvede natančno obdelavo zunanjega stene vodilne cevi (okroglost ≤ 0,018 mm), natančno razvrtavanje notranje stene (valjastost ≤ 0,01 mm), natančno obdelavo obraza flensa (ravnost ≤ 0,025 mm) ter vrtanje spodnjega vodilnega odprtja (točnost položaja ≤ 0,12 mm), s čimer neposredno odpravi ročno popravljanje in postopek ultrazvočnega čiščenja ter skrajša proces za 50 %;
2. Nadzor odklona in krhkosti: Inovativen »segmentirani progresivni rezalni postopek« – zaradi razlike v razmerju med dolžino in premerom je vodilna cev razdeljena na 3–4 odseke za obdelavo, pri čemer vsak odsek uporablja parametre »nizka hitrost (700–900 vrt/min) + počasna napajalna hitrost (40–70 mm/min) + mikro orodje za nazadnje struženje (≤ 0,05 mm)«, v kombinaciji s preiskovalcem Renishaw za meritve v stroju (točnost merjenja ± 0,0008 mm) za zbiranje podatkov o pravilnosti notranje stene v realnem času ter dinamično prilagajanje nosilne sile (točnost kompenzacije 0,002 mm), kar omogoča nadzor napake pravilnosti notranje stene znotraj ≤ 0,05 mm in količino drobljenja roba ≤ 0,006 mm;
3. Optimizacija učinkovitosti menjave Opremljeno s 22 kompleti fotonapetostnih grafitnih vodilnih cevi (primerne za enokristalne peči 12–18 palčev) in predložkami procesnih parametrov, pri zamenjavi je potrebno le pridobiti ustrezni program in zamenjati specializirano rezalno orodje z dolgim nožem. Čas zamenjave se skrajša s tradicionalnih 3 ur na 15 minut, kar izpolnjuje zahteve večkratne serije proizvodnje različnih specifikacij.
Rezultati izvedbe v celoti izpolnjujejo stroge standarde fotonapetostne industrije:
Natančnost in stopnja kvalifikacije: Stabilnost okroglosti notranje stene grafitne vodilne cevi je ≤ 0,02 mm, koaksialnost je ≤ 0,03 mm, hrapavost površine pa dosegne Ra 0,6 μm, kar v celoti izpolnjuje tehnične zahteve standarda GB/T 3074.1-2019 »Grafitne elektrode« ter komponent toplotnega polja za enokristalne peči za fotonapetost. Stopnja kvalifikacije izdelkov se je povečala z 78 % na 99,3 %, stopnja odpadkov zaradi upogibne deformacije pa se je zmanjšala na 0,7 %;
Učinkovitost in stroški: Obdelovalni čas za en kos se je zmanjšal s 42 minut na 20 minut, dnevna proizvodna zmogljivost pa se je povečala z 90 na 210 kosov; ročna korekcija in ultrazvočno čiščenje sta odpravljeni, kar zmanjša stroške dela za 32 juanov na izdelek; življenjska doba diamantnih rezalnih orodij se je zaradi optimiziranih rezalnih parametrov podaljšala za 80 % (od 30 kosov/žlica do 54 kosov/žlica), stroški rezalnih orodij na izdelek pa so se zmanjšali na 14 juanov;
Delovanje in vzdrževanje opreme: Sistem za preprečevanje prahu v treh stopnjah je zmanjšal povprečno mesečno število okvar opreme z 11 na 0,7, podaljšal cikel kalibracije natančnosti vodilnice na 2,5 leta, povečal celotno izkoriščenost opreme z 65 % na 94 %, zmanjšal letni dopust za nedelujočo opremo za 680 ur ter prihranil več kot 220.000 juanov letno za stroške vzdrževanja.
Scenariji obdelave pri stranki
Taiwanski točni mehanski stroj Taiwan Cloud KD500 je odpravil težave v panogi pri grafitem izdelanih vodilnih ceveh, kot so velik razmerje dolžine in premera, enostavna deformacija, težava pri čiščenju prahu in nizka učinkovitost. »Trenutno so naše vodilne cevi certificirane s podjetjema JA Solar in Trina Solar ter so uspešno vgrajene v proizvodno linijo za visoko učinkovite enokristalne peči s premerom 18 palcev. Zadostujejo zahtevi »slabitev toplotne izolacijske zmogljivosti ≤ 5 % po 15 mesecih neprekinjene uporabe«, kar nam omogoča ključno podporo pri osvojitvi 38 % tržnega deleža na področju visoko kakovostnih grafitnih komponent za fotovoltaiko,« je povedal direktor podjetja za proizvodnjo. Ta primer potrjuje, da se obdelovalni center z navpičnim vretenom (CNC) spremenil v ključno opremo za preboj skozi »trojni zamašek natančnosti, učinkovitosti ter obratovanja in vzdrževanja« pri izdelavi izotropno tlačenih grafitnih vodilnih cevi za fotovoltaiko, kar dosežemo z globoko sinergijo »prilagojenega dizajna obdelave razmerja dolžine in premera + procesa prilagoditve krhkosti grafita + celostnega ravnanja s prahom«.
EN
