في صناعة بطاريات الليثيوم، تُعدّ ثبات منصة الحركة في آلة الطلاء من المعدات الأساسية في الإنتاج، وهو عامل حاسم في جودة إنتاج هذه البطاريات. في السنوات الأخيرة، لاحظت العديد من شركات تصنيع بطاريات الليثيوم تحسّنًا ملحوظًا في ثبات منصة الحركة عند تحديث معداتها، وذلك باستبدال القاعدة التقليدية المصنوعة من الحديد الزهر بقاعدة من الجرانيت. ووفقًا للاختبارات العملية، فقد وصل معدل تحسين الثبات إلى 200%. سنتناول فيما يلي أسباب هذا التحسّن.
تُشكل الاختلافات في خصائص المواد الأساس للاستقرار.
الاستقرار الحراري: يتمتع الجرانيت بمزايا كبيرة
أثناء تشغيل آلة طلاء بطاريات الليثيوم، قد تتسبب عوامل مثل دوران المحرك والحرارة الناتجة عن الاحتكاك في تقلبات في درجة الحرارة المحيطة بالجهاز. يبلغ معامل التمدد الحراري للحديد الزهر حوالي 12 × 10⁻⁶/درجة مئوية، ويتغير حجمه بشكل ملحوظ مع تغير درجة الحرارة. على سبيل المثال، عند ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، قد تستطيل قاعدة من الحديد الزهر بطول متر واحد بمقدار 120 ميكرومتر. أما معامل التمدد الحراري للجرانيت فهو منخفض للغاية، حيث يتراوح بين 4 و8 × 10⁻⁶/درجة مئوية فقط. في ظل الظروف نفسها، لا تتجاوز استطالة قاعدة من الجرانيت بطول متر واحد 40-80 ميكرومتر. هذا التشوه الحراري الطفيف يعني أنه في بيئة إنتاج ذات تغيرات متكررة في درجة الحرارة، يمكن لقاعدة الجرانيت الحفاظ بشكل أفضل على الدقة الأولية للمنصة المتحركة وضمان استقرار عملية الطلاء.
الصلابة وأداء التخميد: الجرانيت متفوق
تحدد الصلابة قدرة المادة على مقاومة التشوه، بينما يرتبط أداء التخميد بكفاءة امتصاص طاقة الاهتزاز. على الرغم من أن الحديد الزهر يتمتع بصلابة معينة، إلا أنه يحتوي على بنية جرافيتية متقشرة في داخله. تحت تأثير الإجهاد المتناوب الناتج عن تشغيل المعدات على المدى الطويل، يكون عرضة لتركيز الإجهاد، مما يؤدي إلى التشوه ويؤثر على استقرار المنصة. في المقابل، يتميز الجرانيت بصلابته، وبنيته الداخلية الكثيفة، وصلابته الممتازة. تمنحه بنيته المعدنية الفريدة أداءً متميزًا في التخميد، مما يُمكّنه من تحويل طاقة الاهتزاز بسرعة إلى طاقة حرارية لتبديدها. أظهرت الدراسات أنه في بيئة اهتزاز بتردد 100 هرتز، يمكن للجرانيت أن يُخفف الاهتزاز بفعالية في غضون 0.12 ثانية، بينما يحتاج الحديد الزهر إلى 0.9 ثانية. عندما تعمل آلة طلاء بطاريات الليثيوم بسرعة عالية، يمكن لقاعدة الجرانيت أن تُقلل بشكل كبير من تأثير الاهتزاز على رأس الطلاء، مما يضمن سُمك طلاء موحد ومتسق.
دعم البيانات الكمية لتحسين الاستقرار
اختبار الاهتزاز: تباين السعة واضح
أجرت مؤسسات متخصصة اختبارات اهتزاز على منصات الحركة لآلات طلاء بطاريات الليثيوم المزودة بقواعد من الحديد الزهر وقواعد من الجرانيت على التوالي. عند تشغيل آلة الطلاء بشكل طبيعي وبسرعة 100 متر/دقيقة، استُخدم مستشعر اهتزاز عالي الدقة لقياس سعة الاهتزاز في الأجزاء الرئيسية من المنصة. أظهرت النتائج أن سعة الاهتزاز لمنصة الحركة ذات القاعدة الحديدية الزهرية تبلغ 20 ميكرومتر في اتجاه المحور السيني و18 ميكرومتر في اتجاه المحور الصادي. بعد استبدال القاعدة بقاعدة من الجرانيت، انخفضت سعة الاهتزاز في اتجاه المحور السيني إلى 6 ميكرومتر وفي اتجاه المحور الصادي إلى 5 ميكرومتر. من بيانات السعة، يتضح أن قاعدة الجرانيت قد خفضت سعة اهتزاز منصة الحركة في الاتجاهين الرئيسيين بنسبة 70% تقريبًا، مما يقلل بشكل كبير من تأثير الاهتزاز على دقة الطلاء، ويُقدم دليلًا قويًا على تحسين الاستقرار.
الحفاظ على الدقة على المدى الطويل: نمو الخطأ ببطء
خلال اختبار تشغيل طلاء مستمر لمدة 8 ساعات، تمت مراقبة دقة تحديد موضع المنصة في الوقت الفعلي. عند استخدام قاعدة من الحديد الزهر، يزداد خطأ تحديد موضع المنصة تدريجيًا مع مرور الوقت. بعد 8 ساعات، يصل الخطأ التراكمي لتحديد موضع المحورين XY إلى ±30 ميكرومتر. أما خطأ تحديد موضع منصة الحركة ذات القاعدة الجرانيتية بعد 8 ساعات فهو ±10 ميكرومتر فقط. يشير هذا إلى أنه خلال عملية الإنتاج طويلة الأمد، تحافظ القاعدة الجرانيتية بشكل أفضل على دقة المنصة، وتتجنب بشكل فعال انحراف موضع الطلاء الناتج عن انحراف الدقة، مما يؤكد ميزة استقرارها.
تم تحسين استقرار عملية التحقق من تأثير الإنتاج الفعلي
في خط الإنتاج الفعلي لإحدى شركات تصنيع بطاريات الليثيوم، تم استبدال قواعد الحديد الزهر لبعض آلات الطلاء بقواعد من الجرانيت. قبل الترقية، بلغت نسبة عيوب المنتج 15%، وشملت العيوب الرئيسية عدم انتظام سمك الطلاء وانحرافه عند حافة صفيحة القطب. بعد الترقية، انخفضت نسبة العيوب بشكل ملحوظ إلى 5%. بعد التحليل، تبين أن قاعدة الجرانيت تعزز استقرار المنصة المتحركة، مما يجعل عملية الطلاء أكثر دقة وقابلية للتحكم، ويقلل بشكل فعال من عيوب المنتج الناتجة عن عدم استقرار المنصات. وهذا يُظهر بوضوح الأثر الإيجابي لقاعدة الجرانيت على جودة الإنتاج في آلات طلاء بطاريات الليثيوم.
في الختام، سواءً من خلال التحليل النظري لخصائص المواد، أو بيانات الاختبارات الكمية الفعلية، أو حتى من خلال ملاحظات الأداء على خط الإنتاج، يتضح جلياً أن تحسين استقرار منصة حركة آلة طلاء بطاريات الليثيوم باستخدام قاعدة من الجرانيت مقارنةً بقاعدة من الحديد الزهر يصل إلى 200%. بالنسبة لشركات تصنيع بطاريات الليثيوم التي تسعى إلى تحقيق جودة عالية وقدرة إنتاجية عالية، تُعد قاعدة الجرانيت بلا شك خياراً أساسياً لتعزيز أداء آلة الطلاء.
تاريخ النشر: 19 مايو 2025