Լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենայի շարժման կառավարման հարթակում գրանիտի չափային կայունության բարելավման էմպիրիկ վերլուծություն՝ թուջի նկատմամբ։

​
Լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության գործընթացում ծածկույթի գործընթացը, որպես հիմնական օղակ, անմիջականորեն ազդում է մարտկոցների աշխատանքի և անվտանգության վրա: Լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենայի շարժման կառավարման հարթակի կայունությունը որոշիչ դեր է խաղում ծածկույթի ճշգրտության մեջ: Գրանիտը և թուջը, որպես լայնորեն օգտագործվող հարթակային նյութեր, մեծ ուշադրություն են գրավել դրանց չափային կայունության տարբերությունների մեջ: Այս հոդվածը խորապես կվերլուծի գրանիտի չափային կայունության զգալի բարելավումը թուջի համեմատ լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենաների շարժման կառավարման հարթակում՝ նյութական հատկությունների, փորձարարական տվյալների և գործնական կիրառման դեպքերի միջոցով:
Նյութական հատկությունները որոշում են կայունության հիմքը
Որպես ավանդական արդյունաբերական նյութ՝ թուջը մի ժամանակ լայնորեն օգտագործվել է շարժման կառավարման հարթակների ոլորտում՝ իր գերազանց ձուլման կատարողականի և գնային առավելությունների շնորհիվ։ Սակայն թուջե նյութերն ունեն ներքին թերություններ։ Դրա ներքին կառուցվածքը պարունակում է մեծ քանակությամբ թեփոտվող գրաֆիտ, որը համարժեք է ներքին ճաքերի և կնվազեցնի նյութի ընդհանուր կոշտությունը։ Միևնույն ժամանակ, թուջի ջերմային ընդարձակման գործակիցը համեմատաբար բարձր է՝ մոտավորապես 10-12 ×10⁻⁶/℃։ Լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի երկարատև շահագործման ընթացքում առաջացող ջերմության կուտակման պայմաններում այն ​​հակված է ջերմային դեֆորմացիայի։ Բացի այդ, թուջի ներսում ձուլման լարվածություն կա։ Ժամանակի ընթացքում լարվածության ազատումը կհանգեցնի հարթակի չափերի անդառնալի փոփոխությունների, որոնք կազդեն ծածկույթի ճշգրտության վրա։

Գրանիտը բնական նյութ է, որը ձևավորվել է երկրաբանական գործընթացների միջոցով՝ հարյուր միլիոնավոր տարիների ընթացքում: Դրա ներքին բյուրեղային կառուցվածքը խիտ և միատարր է, և այն ունի բնածին բարձր կայունություն: Գրանիտի գծային ընդարձակման գործակիցը կազմում է ընդամենը 0.5-8×10⁻⁶/℃, որը կազմում է թուջի 1/2-1/3-ը, և այն չափազանց անզգայուն է ջերմաստիճանի փոփոխությունների նկատմամբ: Միևնույն ժամանակ, գրանիտը կոշտ կառուցվածք ունի՝ սեղմման ամրությամբ մինչև 1,050-14,000 կիլոգրամ մեկ քառակուսի սանտիմետրի համար: Այն կարող է արդյունավետորեն դիմակայել արտաքին ուժի ազդեցություններին և տատանումներին՝ ապահովելով շարժման կառավարման հարթակի ամուր և կայուն հիմք: Դրա ներսում գրեթե չկա մնացորդային լարվածություն, և այն չի առաջացնի չափային փոփոխություններ լարվածության թեթևացման պատճառով՝ ապահովելով հարթակի չափային կայունությունը նյութի էությունից:
Փորձարարական տվյալները հաստատում են կատարողականի տարբերությունները
Գրանիտի և թուջի միջև չափային կայունության տարբերությունները տեսողականորեն համեմատելու համար հետազոտական ​​խումբը անցկացրեց հատուկ փորձ: Ընտրվեցին լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենայի նույն սպեցիֆիկացիայով երկու շարժման կառավարման հարթակներ, որոնք համապատասխանաբար պատրաստված էին գրանիտից և թուջից, և փորձարկվեցին նույն շրջակա միջավայրի պայմաններում: Փորձը մոդելավորեց լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենայի իրական աշխատանքային սցենարը: Սարքավորումների անընդհատ գործարկմամբ վերահսկվեցին հարթակի չափերի փոփոխությունները տարբեր ժամանակային կետերում:
Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ 24 ժամ անընդմեջ շահագործումից հետո, սարքավորումների աշխատանքի ընթացքում առաջացող ջերմության պատճառով, թուջե նյութական հարթակի մակերևույթի ջերմաստիճանը բարձրացել է մոտ 15°C-ով, ինչը հանգեցրել է հարթակի երկարության ուղղությամբ չափի 0.03 մմ աճի: Նույն պայմաններում գրանիտե հարթակի չափերի տատանումը գրեթե աննշան է, իսկ չափերի տատանումների միջակայքը՝ 0.005 մմ-ից պակաս: 1000 ժամ տևած երկարատև հնեցման փորձարկումներից հետո, ներքին լարվածության թեթևացման և ջերմային դեֆորմացիայի կուտակման պատճառով, թուջե հարթակի հարթության սխալը սկզբնական 0.01 մմ-ից ընդլայնվել է մինչև 0.05 մմ: Գրանիտե հարթակի հարթության սխալը միշտ պահվում է 0.015 մմ-ի սահմաններում, և չափերի կայունության առավելությունը ակնհայտ է:
Գործնական կիրառություններում նշանակալի նվաճումներ
Լիթիումային մարտկոցներ արտադրող խոշոր ձեռնարկության իրական արտադրության մեջ մի ժամանակ օգտագործվել են թուջե շարժման կառավարման հարթակներ: Սարքավորումների աշխատանքային ժամանակի ավելացմանը զուգընթաց ծածկույթի ճշգրտությունը աստիճանաբար նվազել է, ինչը հանգեցրել է ծածկույթի անհավասար հաստության, մարտկոցի էլեկտրոդների թերթերի վատ խտության և մինչև 8% թերի արտադրանքի մակարդակի: Այս խնդիրը լուծելու համար ձեռնարկությունը որոշ սարքավորումների շարժման կառավարման հարթակները փոխարինել է գրանիտե նյութերով:
Փոխարինումից հետո սարքավորումների չափսերի կայունությունը զգալիորեն բարելավվել է։ Վեցամսյա արտադրական ցիկլի ընթացքում գրանիտե հարթակ օգտագործող ծածկույթի մեքենան միշտ պահպանել է ծածկույթի հաստության սխալը ±2μm սահմաններում, իսկ թերի արտադրանքի մակարդակը զգալիորեն նվազել է՝ հասնելով 3%-ից պակասի։ Միևնույն ժամանակ, քանի որ գրանիտե հարթակները չեն պահանջում այնքան հաճախակի ճշգրիտ տրամաչափում և սպասարկում, որքան թուջե հարթակները, դրանք ձեռնարկություններին խնայում են սարքավորումների սպասարկման ծախսերի և ամեն տարի պարապուրդի զգալի մասը, և բարձրացնում են արտադրության արդյունավետությունը ավելի քան 15%-ով։
Ամփոփելով՝ լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի մեքենաների շարժման կառավարման հարթակի կիրառման մեջ գրանիտը, իր ակնառու նյութական հատկություններով, զգալիորեն գերազանցում է թուջին չափային կայունության առումով: Անկախ նրանից, թե նյութի բնույթի, փորձարարական տվյալների, թե գործնական կիրառման հետևանքների տեսանկյունից, գրանիտը հուսալի երաշխիք է տալիս լիթիումային մարտկոցների ծածկույթի գործընթացների բարձր ճշգրտության և կայուն արտադրության համար: Լիթիումային մարտկոցների արդյունաբերության արտադրանքի որակի պահանջների շարունակական բարելավման հետ մեկտեղ, գրանիտից պատրաստված շարժման կառավարման հարթակները պարտադիր կերպով կդառնան արդյունաբերության հիմնական ընտրությունը: