Типы многопроволочных пильных машин: Руководство по классификации

Типы многопроволочных пильных машин: как каждая конструкция служит различным отраслям

Что такое многопроволочная пильная машина?

Многопроволочная пила - это режущее оборудование, предназначенное для разрезания заготовки на бесчисленные части за один этап с использованием нескольких параллельных проволок через определенные промежутки времени, создавая плоские и ровные пластины или плиты.

В отличие от одного инструмента для пилы проволоки, который принимает один разрез за раз, многопроволочный пильный станок одновременно выполняет несколько сотен или даже тысяч разрезов. направляющий ролик проволоки с обработанными канавками устанавливает шаг проволоки, который определяет толщину среза. Заготовки подаются в проволочное полотно с контролируемой скоростью.

Между тем, есть два отдельных вида проволоки для двух основных семейств многопроволочных пил: Свободный абразив, на основе шлама: голой стальной проволоки. резка происходит через суспензию карбида кремния песок суспендированный в ПЭГ (Полиэтиленгликоль); иFi×ed абразив, алмазная проволока: гранит находится в fi×ed песок (хотя на самом деле это крошечные, Синтетические алмазные частицы) связанный непосредственно с проволокой, которая отвечает за резку.

Оба типа лезвия имеют свои уникальные преимущества, в зависимости от материала, который разрезается, уровень точности, необходимый и объем производства, Другие типы лезвия можно найти вне этих двух основных категорий, таких как специализированные варианты для резки каменных блоков, и бесконечные петли машины для материалов, требующих более экстремальных методов резки. Ниже мы разбиваем каждый из типов лезвия, доступных их механизм функции, спецификации и промышленность, которая использует их (помощь дизайнеры и покупатели одинаково визуализировать, какой станок подходит для применения.

Многопроволочные пилы на суспензионной основе

Многопроволочные пилы на основе суспензии (также известные как свободные абразивные проволочные пилы) были первыми рабочими лошадками в индустрии кремниевых пластин. в этих машинах используется голая стальная проволока (обычно диаметром 100-160 м), которая наматывается на направляющие ролики для создания проволочного полотна. Сама проволока не выполняет никакого разрезания, но вместо этого позволяет потоку суспензии, содержащей абразивные частицы SiC в полиэфиркетоне (ПЭГ), на проволочное полотно.

Когда проволока движется с высокой скоростью, она тащит абразивные частицы по поверхности заготовки. абразивные частицы затем выполняют фактическую работу процесса удаления материала, используя процесс истирания трех тел.

Исторически системы на основе шлама были лидером рынка для производства солнечных элементов и полупроводниковых пластин. Количество проводов производственных машин составляет от 1000 до 2000+ на машину, и один кремниевый слиток диаметром 300 мм можно разрезать на сотни пластин за один цикл. Сварные швы происходят при относительно низком натяжении проволоки (около 20-30 Н на прядь), а пластины обладают тем, что можно описать как внешний вид “matte”.

Однако ширина пропила пил на основе суспензии обычно находится в области 200-250 м い существенно шире, чем заменитель диамонной проволоки Это важно, поскольку каждая пластина для этого производит большее количество опилок из исходного сырья. Blanch et al. из Международного журнала передовых технологий производства обнаружили, что когда слитки кремния распиливаются в пластину размером более 200 м, 40-50 % исходного слитка кремния становятся опилками.

На сегодняшний день многопроволочные пилы на основе суспензии почти полностью заменены системами алмазной проволоки в производстве монокристаллического кремния. они, однако, все еще используются в некоторых приложениях мультикристаллического кремния и для распиловки материалов, где более мягкое истирание трех тел с рыхлым абразивом в суспензии вызывает меньшие повреждения в недрах, чем прямое воздействие алмаза. Измельчение/притирание рыхлого абразива может привести к уменьшению глубины трещин в некоторых хрупких материалах, и это может быть полезно для последующего утончения и полировки пластин.

Алмазный Провод Много Проволочные Пилы

Хотя одинарная резка проволоки все еще используется в некоторых отраслях промышленности, алмазная проволока многопроволочная распиловка является текущим отраслевым стандартом в полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности. Отличается от использования рыхлого абразива в суспензии, твердый абразив, который прикрепляется к проволоке, представляет собой алмазные частицы, либо через гальваническое покрытие (никелевое соединение), либо через соединение смолы. при таком длительном ударе двух тел (абразив для заготовки) эффективность резания, а также материальные отходы значительно улучшаются по сравнению с суспензией. На рисунке показано, как изготавливается твердая абразивная проволока. Каждая проволока предназначена для непосредственного воздействия на заготовку.

Рыночные цифры вполне ясны. по данным Statista, более 98% доли рынка производства пластин из монокристаллического кремния в настоящее время обслуживается технологией пиления проволоки. Размер мирового рынка пиления алмазной проволоки оценивается в $1,08 млрд в 2024 году и, как ожидается, достигнет значения $2,14 млрд к 2033 году с среднегодовым значением 8,5% из-за роста рынка фотоэлектрических элементов, а также увеличения спроса на подложки из карбида кремния для силовой электроники в электромобилях.

Диаметр проволоки является важным параметром. текущий демаркированный максимальный диаметр проволоки сердечника составляет 36 м, в то время как эффективный диаметр сердечника, включая алмазную накладку, составляет около 50-60 м, комбинация, которая приводит к ширине пропила около 55-80 м, что согласно недавно опубликованным данным PCME, экономит примерно 30 % массы режущего сырья (Procedia Manufacturing).3. обычные диаметры полупроводниковой проволоки обычно больше, составляя 100-350 м, что приводит к ширине прокладки 150-350 м [PMC 184 (198), 201]. Экономия пропорциональна. (Полимерный материал и композитная инженерия (ПМХ), том 107, 2006)

Подтипы: гальванические и смоляные

Электроплитированная алмазная проволока: алмазные частицы гальванически покрыты на никелированной стальной сердечник проволока. этот тип проволоки более агрессивный и быстрее, так как алмазные частицы более экспонированы. гальванизированная проволока широко используется в полупроводниковой промышленности, где желателен быстрый рез с равномерным прогибом. алмазная проволока, связанная смолой: алмазные частицы связаны в матрице смолы. Она может содержать один или несколько слоев алмазных покрытий. проволока, связанная смолой, обеспечивает более медленный, но гораздо более длительный срок службы проволоки. Она нашла более широкое применение в каменной промышленности.

Использование алмазной проволоки многопроволочные пилы включают кремниевые пластины нарезки, SiC подложки нарезки, сапфировые окна резки, кварцевая обработка и составной полупроводниковой пластины нарезки, Больше прогресса достигается, поскольку УФ-ассистированная алмазной проволоки резки и распиловки было доказано, что эффективно уменьшить шероховатость поверхности на 4,3-29,7% в различных гранулярности Каолина по сравнению с обычным DWS, с совместной публикацией, предоставленной Национальным институтом здравоохранения (NIH) и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) в микромашинах (2023).

Многопроволочные пилы для резки каменных блоков

Каменные блок многопроволочные пилы - это сверхмощные промышленные машины, способные разрезать целые блоки гранита и мрамора на готовые плиты или плитку за одну операцию. используя систему алмазных шариков-кабелей (каждый из которых содержит стальную проволоку, снабженную пропитанными алмазом шариками, расположенными через равные промежутки времени) по сравнению с тонкопроволочной алмазной проволокой, продемонстрированной полупроводниковой обработкой, диаметром 6,3-7,3 мм. Часто производственная машина работает 44 проволоки параллельно, но конфигурации машин могут варьироваться от 20 до 80 в зависимости от размеров блоков и желаемой толщины слябов.

Принцип работы остается прежним: параллельные проволоки находятся на точно определенных расстояниях, перемещаемых через заготовку вместе. Однако размеры находятся лишь в значительно большем масштабе. А многопроволочная машина для резки для гранита можно обрабатывать блоки размером 3,0 1,8 1,8 метра, производя на каждом проходе 20+ плит одинаковой толщины Скорость подачи составляет в среднем примерно 60 см/час, но варьируется в зависимости от твердости материала: гранит требует более медленных скоростей подачи, чем мрамор (40-50 см/час против 60-80 см/час соответственно).

Каркасные конструкции бывают двух основных типов: двухколонные рамы более распространены и дешевле, тогда как можно указать четырехколонные рамы, используемые для более твердых материалов или более жесткий общий допуск по толщине плит по всему блоку.

Эта область быстро превратилась в новую область: сверхтонкий алмазный провод. Переходя с бортового кабеля на алмазный провод 0,35 мм, линия производит плиты толщиной всего 3 мм и прокладкой всего 0,5 мм по сравнению с прокладкой обычных бортовых кабельных линий толщиной 6-8 мм. Почему это имеет значение? Каждый блок получает больше готовых плит, что увеличивает выход продукции при использовании дорогостоящего природного камня.

Потребляемая мощность многопроволочной каменной пилы обычно составляет 110 кВт по сравнению с примерно 160 кВт для традиционной траверсы того же диаметра. более быстрая установка, постоянная слябная кросс-толщина — тогда многопроволочный стал самым популярным методом карьерного производства готовой продукции для больших блоков гранита и мрамора.

Бесконечные петли Мульти проволочные пилы для точных материалов

Бесконечные петлевые многопроволочные пилы основаны на совершенно другом типе конфигурации проволоки; вместо того, чтобы наматывать проволоку с одной катушки на другую, алмазная проволока представляет собой непрерывную бесконечную петлю. Это значительно упрощает реверс алмазной проволоки и устраняет несовершенство поверхности, вызванное реверсом проволоки. Это, конечно, будет иметь значение только для торцевых стержней высочайшего качества поверхности, где конструкция полной длины резания максимизирована.

После обработки бесконечной петли системы диаметр проволоки составляет от 0,3 до 1,0 мм с алмазными частицами гальванически покрыты на поверхности Проволока может работать на 30-80 метров в секунду линейной скорости проволоки которая серво натяжение контролируется примерно на 150-250 Н. Ширина Керфа составляет около 0,35 мм с нормальным сроком службы проволоки длится в любом месте от 30-100 часов в зависимости от материала разреза и условий охлаждающей жидкости.

Они используются для самых передовых приложений точной резки: SiC-подложки для силовой электроники, сапфировые окна для оптических и оборонных применений, компоненты оптического стекла, пьезоэлектрическая керамика, редкоземельные магниты NdFeB и сложные полупроводники. благодаря непрерывному одностороннему движению проволоки качество поверхности предсказуемо и высоко, что сводит к минимуму или предотвращает необходимость последующего последующего притирки некоторых материалов после резки.

Количество проводов в системе бесконечной петли меньше, чем в аналогичных катушках для катушек (порядка 1 — 16 проводов) из-за требования к натяжению и направлению каждой петли (это уравновешивает пропускную способность партии за серию с точностью TTV порядка 0,01 0,05 мм, намного туже, чем в большинстве установок катушек.

Требования к высокой точности этих приложений - это именно то, что Машины для резки проволоки DONGHE созданы для компаний, которым требуется одинаковое качество поверхности на каждом этапе, ориентируясь на рынок полупроводников, оптики и высокопрочной керамики.

Сравнение многопроволочных пил: характеристики, окантовка и пропускная способность

Ниже приведена таблица, сравнивающая четыре основных типа проволочных пильных станков по спецификациям, соответствующим выбору станка: диаметр проволоки, ширина прорези, достижимая точность, количество проволок, скорость резки и основные материалы.

Выводы, которые можно вывести из этого сравнения, немного. шламовая и алмазная проволока предлагают наибольшее количество проволоки (500 -2000+), и поэтому являются нормой для производства пластин с высокой пропускной способностью, где выход на один пробег является ведущим KPI. Алмазная проволока также соответствует или превосходит пропускную способность шлама с более плотным TTV, более узким проходом, и проникла более 98% моно-c-кремниевого рынкаâ €¦другой, чем объем производства, который трудно найти.

Многопроволочные пилы для каменных блоков работают в совершенно другом масштабе: меньше проволоки, гораздо больше прорезь, и разрешение, приводимое в движение сотыми долей миллиметра, а не парой микрон. системы постоянного натяжения для каменных плит пропускают сотни проводов, если это необходимо для того, чтобы доставить последовательную поверхность отделки (это специализированная ниша для 10-х проводов, которые могут получить TTV< 0,05 мм. В конце концов, это ограничения применения, которые определяют, какая операция ’лучше всего “ ни одна конструкция многопроволочного пильного станка не подходит для всех материалов, прецизионных уровней, размеров заказов.

Как выбрать подходящую многопроводную пилу для вашего применения

Принимая решение о покупке многопроволочной отрезной машины, задайте четыре вопроса. каждый из них помогает быстро найти наиболее подходящую конфигурацию машины для вашего процесса.

Рамки принятия решений: 4 вопроса

Контрольный список выбора

Производители, которые разрезают несколько материалов или являются новичками в нескольких проводах, обращаются непосредственно к производителю машин, который поможет вам понять, как машина может работать в нескольких приложениях с опытом разработки приложений.

Часто задаваемые вопросы

Каковы различные типы станков для резки проволоки?

Посмотреть Ответ

4 категории станков для резки проволоки на рынке сегодня: пилы с одной проволокой (используются для производства альтернативных окончательных резов и сложных профилей), многопроволочные пилы (для одновременного нарезания большого объема), пилы с бесконечной петлевой проволокой (для высококачественных поверхностей из требовательных материалов) и проволочные станки ED (для электропроводящих металлов в работе EDM). Многопроволочные пилы делятся на три типа в зависимости от механизма резки: на суспензионной основе (свободный абразив), фиксированном абразиве (алмазная проволока) и лазерной, плазменной или гидроабразивной.

В чем разница между шламовыми и алмазно-проволочными многопроволочными пилами?

Посмотреть Ответ

В шламовых многопроволочных пилах используется оголенная стальная проволока с самим абразивом из карбида кремния, подвешенным в смазке на водной основе, полиэтиленгликоле и прорези 200-250 м. Алмазная проволочная пилас используют алмазные частицы, а не карбид кремни, приклеенный к проволоке с прот жкой всего 55-80 м. Алмазна проволока движется быстрее и производит меньше отходов, эффективность резани ближе к 70% прот жки.

Вместо химической суспензии используется более короткий теплоноситель на водной основе. скольжение по 98% всех монокремниевых пластин разрезается с помощью процесса алмазной проволоки.

Сколько проводов использует многопроволочная пильная машина?

Посмотреть Ответ

Количество проводов зависит от типа машины. Полупроводниковые пластинчатые пилы имеют 500 или более проводов, из которых более 2000 являются обычным явлением, резцы каменных блоков обычно используются на 20-80 проводах одновременно, а прецизионные системы бесконечных петель могут иметь от 1 до 16 проводов.

Какие материалы можно разрезать многопроволочной пилой?

Посмотреть Ответ

Многопроволочные пилы выполняют надрезы на слитках кремния, карбиде кремния, сапфире, арсениде галлия, кварце, оптических стеклах, пьезоэлектрической керамике, Nd Fe B, магнитах, граните, мраморе, травертине, графите Что касается типа проволоки и расположения машин, то материалы, с которыми будет легче обращаться для каждой системы, будут разными.

Насколько толстой может быть обрезана многопроволочная пила

Посмотреть Ответ

Полупроводниковые многопроволочные пилы имеют возможность производить пластины размером 100 180 м. Полупроводниковые многопроволочные пилы способны резать каменные плиты с толщины 3 мм сверхтонких моделей, тогда как стандартные модели способны производить только 30+ мм.

Является ли многопроволочная пила лучше, чем однопроволочная?

Посмотреть Ответ

Несколько проволочных пил обеспечивают более высокую скорость среза, позволяя одновременно разрезать сотни пластин или десятки каменных плит, тогда как однопроволочные пилы производят только один срез за раз. Еще раз преимущество однопроволочных пил заключается в том, что они позволяют создавать сложные профили с трехмерным контуром, неправильные профили и прототипирование небольших партий, если это необходимо; тогда как многопроволочные пилы являются обычным вариантом для темпа производства, параллельного нарезки.