การวิเคราะห์เชิงประจักษ์เกี่ยวกับการปรับปรุงเสถียรภาพมิติของหินแกรนิตเหนือเหล็กหล่อในแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม

ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กระบวนการเคลือบซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ เสถียรภาพของแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำของการเคลือบ หินแกรนิตและเหล็กหล่อ ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในแพลตฟอร์ม ความแตกต่างด้านเสถียรภาพเชิงมิติของหินแกรนิตและเหล็กหล่อได้รับความสนใจอย่างมาก บทความนี้จะวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งถึงการพัฒนาที่สำคัญของเสถียรภาพเชิงมิติของหินแกรนิตเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อบนแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม ผ่านคุณสมบัติของวัสดุ ข้อมูลการทดลอง และกรณีการใช้งานจริง
คุณสมบัติของวัสดุกำหนดพื้นฐานของเสถียรภาพ
เหล็กหล่อ ซึ่งเป็นวัสดุอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม เคยถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ เนื่องจากประสิทธิภาพการหล่อที่ยอดเยี่ยมและข้อได้เปรียบด้านต้นทุน อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล็กหล่อก็มีข้อบกพร่องโดยธรรมชาติ โครงสร้างภายในประกอบด้วยเกล็ดกราไฟต์จำนวนมาก ซึ่งเทียบเท่ากับรอยแตกภายใน และจะลดความแข็งแกร่งโดยรวมของวัสดุ ในขณะเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง ประมาณ 10-12 ×10⁻⁶/℃ ภายใต้การสะสมความร้อนที่เกิดจากการเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมในระยะยาว เหล็กหล่อมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อน นอกจากนี้ ยังมีความเค้นจากการหล่ออยู่ภายในเหล็กหล่อ เมื่อเวลาผ่านไป การปล่อยความเค้นจะทำให้ขนาดของแพลตฟอร์มเปลี่ยนแปลงไปอย่างถาวร ซึ่งส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของการเคลือบ

หินแกรนิตเป็นวัสดุธรรมชาติที่ก่อตัวขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี โครงสร้างผลึกภายในมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ และมีความเสถียรสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตมีค่าเพียง 0.5-8×10⁻⁶/℃ ซึ่งน้อยกว่าเหล็กหล่อ 1/2-1/3 และไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมาก ในขณะเดียวกัน หินแกรนิตมีเนื้อแข็ง มีความแข็งแรงอัดสูงถึง 1,050-14,000 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร หินแกรนิตสามารถต้านทานแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเป็นรากฐานที่มั่นคงและมั่นคงสำหรับแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ แทบไม่มีแรงเค้นตกค้างอยู่ภายใน และไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติเนื่องจากการปลดปล่อยแรงเค้น ทำให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพเชิงมิติของแพลตฟอร์มจากแก่นแท้ของวัสดุ
ข้อมูลการทดลองยืนยันความแตกต่างของประสิทธิภาพ
เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของเสถียรภาพเชิงมิติระหว่างหินแกรนิตและเหล็กหล่อด้วยสายตา ทีมวิจัยได้ทำการทดลองพิเศษ โดยเลือกแท่นควบคุมการเคลื่อนที่สองแท่นของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีสเปคเดียวกัน ซึ่งทำจากหินแกรนิตและเหล็กหล่อตามลำดับ และทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อมเดียวกัน การทดลองนี้จำลองสถานการณ์การทำงานจริงของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม โดยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่น ณ จุดเวลาต่างๆ ด้วยการทำงานของอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้งานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ อุณหภูมิพื้นผิวของแท่นเหล็กหล่อเพิ่มขึ้นประมาณ 15 องศาเซลเซียส ส่งผลให้ขนาดทิศทางความยาวของแท่นเพิ่มขึ้น 0.03 มิลลิเมตร ภายใต้สภาวะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่นหินแกรนิตแทบจะไม่มีนัยสำคัญ และช่วงความผันผวนของขนาดน้อยกว่า 0.005 มิลลิเมตร หลังจากการทดสอบการบ่มเป็นเวลานาน 1,000 ชั่วโมง เนื่องจากความเครียดภายในและการสะสมของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเนื่องจากความร้อน ความคลาดเคลื่อนของความเรียบของแท่นเหล็กหล่อเพิ่มขึ้นจาก 0.01 มิลลิเมตร เป็น 0.05 มิลลิเมตร ความคลาดเคลื่อนของความเรียบของแท่นหินแกรนิตจะคงที่อยู่ในช่วง 0.015 มิลลิเมตรเสมอ และข้อได้เปรียบของเสถียรภาพเชิงมิติก็เห็นได้ชัด
ความสำเร็จอันโดดเด่นในการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ
ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง เดิมทีเคยใช้แท่นควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากเหล็กหล่อ เมื่อระยะเวลาการทำงานของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ความแม่นยำในการเคลือบก็ลดลงเรื่อยๆ ส่งผลให้ความหนาของแผ่นเคลือบไม่สม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอของแผ่นอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ต่ำ และอัตราความเสียหายของผลิตภัณฑ์สูงถึง 8% เพื่อแก้ไขปัญหานี้ บริษัทจึงเปลี่ยนแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์บางรุ่นเป็นวัสดุหินแกรนิต
หลังจากเปลี่ยนใหม่ เสถียรภาพเชิงขนาดของอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ตลอดระยะเวลาการผลิตหกเดือน เครื่องเคลือบที่ใช้แท่นหินแกรนิตสามารถรักษาความคลาดเคลื่อนของความหนาของชั้นเคลือบให้อยู่ในช่วง ±2 ไมโครเมตรได้เสมอ และอัตราความผิดพลาดของผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างมากเหลือน้อยกว่า 3% ขณะเดียวกัน เนื่องจากแท่นหินแกรนิตไม่จำเป็นต้องมีการสอบเทียบและการบำรุงรักษาที่แม่นยำบ่อยครั้งเท่าแท่นเหล็กหล่อ จึงช่วยประหยัดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์และลดระยะเวลาหยุดทำงานในแต่ละปีให้กับองค์กรได้อย่างมาก และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้มากกว่า 15%
โดยสรุป ในการใช้งานแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม หินแกรนิตมีคุณสมบัติทางวัสดุที่โดดเด่น มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็กหล่ออย่างมากในด้านเสถียรภาพเชิงขนาด ไม่ว่าจะเป็นในแง่ของลักษณะของวัสดุ ข้อมูลการทดลอง หรือผลการใช้งานจริง หินแกรนิตเป็นเครื่องรับประกันที่เชื่อถือได้สำหรับกระบวนการผลิตเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความแม่นยำสูงและมีเสถียรภาพ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของข้อกำหนดด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม แพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากหินแกรนิตจึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกหลักในอุตสาหกรรม