У термалном систему поља фотоволтаичне пећи за монокристални силицијум, изостатички пресована графитна водилица пречника Φ300-500mm и дужине 400-600mm има двоструку функцију: вођење топљеног силицијума и изолацију термалног поља. Заокруженост унутрашњег зида (захтев је ≤ 0,025mm), однос дужине и пречника (2,5-4:1) прилагодљивост и храпавост површине (Ra ≤ 0,8 μm) директно утичу на континуитет раста монокристалног силицијума. Ако заокруженост унутрашњег зида пређе стандард, лако може довести до неједнаког протока силицијумске масе и поломљених ивица монокристала; Карактеристике графита, као што су ниска тврдоћа (Мохс 1-2), висока крхкост и лако накупљање прашине, у комбинацији с проблемом скретања при обради услед великог односа димензија, ометају традиционалне процесе да постигну баланс између тачности и ефикасности. Домаће предузеће водећег светског произвођача фотоволтаичних графитних делова суочено је са три основна ограничења приликом обраде високочистих изостатички пресованих графитних водилица (направљених од Тојо карбона TFG-85, густине ≥ 1,82g/cm³):
1. Gubici tačnosti kontrole: Tradicionalno zahteva četiri procesa: „horizontalna ravnaljka grubo spoljašnji zid → vertikalni brušilni stroj fino proširivanje unutrašnjeg zida → ručna korekcija pravolinijskosti → uklanjanje prašine visokotlačnim vazduhom“. Višestruko stezanje rezultira odstupanjem koaksijalnosti između unutrašnjeg zida i flanžnog referentnog prečnika većim od 0,04-0,06 mm, dok je odnos dužine i prečnika prevelik, što uzrokuje grešku pravolinijskosti unutrašnjeg zida od 0,08-0,1 mm. Stopa otpada usled deformacije savijanja iznosi 16%, a stopa prihvatanja finalnog proizvoda je samo 78%;
2. Problem prašine: Grafitni prah se nakuplja u dubokoj šupljini unutrašnjeg zida vođice. Nakon čišćenja visokotlačnim vazduhom, u proizvodu ostaje još 8% prašine, što zahteva dodatno ultrazvučno čišćenje i povećava proizvodne troškove za 20%; istovremeno, prašina prodire u ležajeve vretena i vođice opreme, što uzrokuje prosečno 11 kvarova alatnih mašina mesečno, a ciklus degradacije tačnosti vođica skraćuje se na 4 meseca;
3. Niska efikasnost: Ciklus obrade jedne vođice traje čak 42 minute, od kojih ručna korekcija i čišćenje prašine zauzimaju 35%, a potrebna je saradnja dva operatera. Trošak rada po jednom proizvodu premašuje 32 juana; dijamantni reznih alata lomi se usled vibracija pri rezanju, sa vekom trajanja od samo 30 komada po nožu i troškom alata od 26 juana po komadu.
Scenariji korišćenja kod kupca
Како би се превазишла ова отежања, компанија је увела прилагођени тајвански Cloud KD500 графит специфични CNC вертикални струг и изградила посебан систем обраде за водиљку са „прилагођавањем односа дужине и пречника + двострука контрола прецизности са заштитом од прашине“:
Прилагођен дизајн основном делова опреме:
1. Крутост и контрола прогиба: Користи се природни гранитни кревет (коефицијент топлотног ширења ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃) код кога се унутрашњи напон елиминише након 20 месеци природног старења. У комбинацији са тротачковом позиционирајућом конструкцијом „вретено+2 комплета регулабилних помоћних ослонаца“, размак ослонаца је оптимизован методом коначних елемената, чиме се прогиб водиљке са односом дужине и пречника 4:1 држи у границама ≤ 0,01 mm. Опремљен је Fanuc 31i-B5 CNC системом и потпуно затвореном контуром са решетком (резолуција 0,01 μm), остварујући тачност позиционирања од ± 0,005 mm и прецизно задовољавајући захтеве дозвољеног отступања H7 нивоа зидова канала.
2. Комплетно контролисање прашине: Интегрисано са „вретено уградјено циклон сепаратор (ефикасност уклањања прашине од 93%) + прстенаста бочна усисна глава за прикупљање прашине (запремина ваздуха од 1800m³/h) + HEPA 13 ниво високо ефикасан филтер (тачност филтрирања од 0,3 μm)“ тростепени систем спречавања прашине, концентрација прашине на радном месту је стабилна ≤ 1,2mg/m³, знатно испод границе од 4mg/m³ предвиђене националним стандардом GBZ 2.1-2019; У исто време, користе се антипрашински кабловски вучни ланци и водици без подмазивања како би се спречило мешање прашине и подмазивања и загађивање делова и опреме.
Ексклузивна конфигурација система за резање:
Коришћењем Φ 500mm порозне вакуумске чаше (са силом адсорпције од 0,11MPa и прекривености површине адсорпције од 90%), деформација стега графитног водиља се избегава равномерним негативним притиском; конфигурисан је алмазни унутрашњи резач за обраду отвора прекривен тврдим материјалом (са заобљеном ивицом од 0,01mm и полупречником врха од 0,02mm) и система хладњења сувим ледом на -18 ℃ како би се контролисала температура у зони резања испод 22 ℃ и сузбијало пуцање унутрашњег зида услед термичког напона графита; Вретено има дизајн са ниском вибрацијом (убрзање вибрације ≤ 0,07g), што је погодно за захтеве обраде графита са високом крткошћу.
У смислу технолошких иновација, постигнут је прорив у прецизној обради фотовалтајских графитних водиља кроз процес једног стега
1. Интеграција процеса: Опрема интегрише вакуумску чашу за усисавање, 8-станични серво револвер (са временом замене алата од 1,4 секунде) и посебан држач дугачког ножа за унутрашњи зид. Може да изврши прецизно обраду спољашњег зида водича (заокруженост ≤ 0,018 mm), прецизно бушење унутрашњег зида (цилиндричност ≤ 0,01 mm), прецизну обраду фланца (равнoћa ≤ 0,025 mm) и бушење доњег водича (тачност позиционирања ≤ 0,12 mm) у једном циклусу, директно елиминишући ручну корекцију и процес ултразвучног прања, скраћујући тиме производни процес за 50%;
2. Контрола скретања и крхкости: Inovativna „segmentirana progresivna metoda sečenja“ – zbog razlike u odnosu dužine i prečnika, vođiča cev je podeljena na 3-4 sekcije za obradu, pri čemu svaka sekcija koristi parametre „niska brzina (700-900r/min) + sporo dovođenje (40-70mm/min) + mikro alat za povratno struganje (≤ 0,05mm)“, u kombinaciji sa Renishaw-ovim mernim sondama unutar mašine (tačnost merenja ± 0,0008mm) za prikupljanje podataka o pravolinijskosti unutrašnjeg zida u realnom vremenu, dinamički podešava sile pomoćne potpore (tačnost kompenzacije 0,002mm), tako da greška pravolinijskosti unutrašnjeg zida bude ograničena na ≤ 0,05mm, a veličina oštećenja ivice na ≤ 0,006mm;
3. Optimizacija efikasnosti promene serije: Опремљен са 22 комплета фотонапонских графитних водилица (погодних за монокристалне пећи пречника 12–18 инча) и шаблонима процесних параметара, прелазак захтева само учитавање одговарајућег програма и замену специјализованог алата за резање дугачким ножем. Време прелаза је скраћено са традиционалних 3 сата на 15 минута, чиме су испуњене потребе серијске производње више спецификација.
Резултати имплементације у потпуности задовољавају строге стандарде фотоволтаичке индустрије:
Тачност и стопа квалификованих производа: Стабилност округлости унутрашњег зида графитне водилице је ≤ 0,02 mm, коаксијалност је ≤ 0,03 mm, а храпавост површине достигла је Ra0,6 μm, у складу са техничким захтевима стандарда GB/T 3074.1-2019 „Графитна електрода“ и компоненти термичког поља за монокристалне фотоволтаичке пећи. Стопа квалитетних производа порасла је са 78% на 99,3%, док је стопа отпада услед деформације искривљења опала на 0,7%;
Ефикасност и трошкови: Време обраде једног комада смањено је са 42 минуте на 20 минута, а дневни капацитет производње повећан је са 90 на 210 комада; Отказани су ручна корекција и ултразвучно чишћење, чиме су радне трошкове смањене за 32 јуана по производу; Трајност алмазних режњих алата продужена је за 80% због оптимизованих параметара резања (са 30 комада/сечива на 54 комада/сечива), а трошкови режњих алата по једном производу смањени су на 14 јуана;
Рад и одржавање опреме: Систем превенције прашине у три нивоа смањио је месечни просек кварова опреме са 11 на 0,7, продужио циклус калибрације тачности водилице на 2,5 године, повећао опште искоришћење опреме са 65% на 94%, смањио годишњи простој за 680 сати и уштедио више од 220000 јуана годишње на трошковима одржавања.
Сценарији обраде код клијента
Тајвански облак прецизне машине KD500 решио је проблеме из индустрије графитних водиља, као што су велики однос дужине и пречника, лака деформација, тешко чишћење прашине и ниска ефикасност. „Тренутно наша водиља има сертификат JA Solar-а и Trina Solar-а и успешно се користи на производној линији за високоекономичне монокристалне пећи пречника 18 инча. Испуњава захтев да „слабљење изолационих својстава термалног поља буде ≤ 5% након 15 месеци непрекидне употребе“, што нам пружа кључну подршку да заузмемо 38% тржишног удела на високопрограмском сегменту графитних компонената за фотоволтаику“, рекао је директор произвођње компаније. Овај случај потврђује да је CNC вертикални струг постао кључна опрема за решавање „троструког блокирања у погледу прецизности, ефикасности и одржавања“ у производњи фотоволтаичких изотропно пресованих графитних водиља кроз дубоку синергију „прилагођеног дизајна за обраду односом дужине и пречника + процес прилагођавања крхкости графита + интегрисано сузбијање прашине“.
EN
