一、金剛線(xiàn)切割工藝原理是什么

金剛線(xiàn)主要用于光伏晶硅等硬脆材料切割，是光伏硅片重要的耗材設(shè)備，現(xiàn)在常用的一般是電鍍金剛線(xiàn)，那么金剛線(xiàn)的切割原理是什么呢？

金剛線(xiàn)由母線(xiàn)、金屬鎳層、金剛石顆粒三部分組成，以母線(xiàn)作為承載基體，金剛石顆粒作為磨粒刀具，金屬鍍層作為結(jié)合劑將金剛石顆粒固結(jié)在母線(xiàn)上；切割時(shí)，金剛線(xiàn)靠近被切割的材料（如硅棒或硅片），并通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)和研磨劑的使用，產(chǎn)生磨削效果，從而實(shí)現(xiàn)切割。

二、金剛石線(xiàn)切割工藝中的核心技術(shù)有哪些

金剛線(xiàn)切割技術(shù)仍將作為未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)主流的硅片切割技術(shù)，它的切割工藝主要應(yīng)用了以下16種技術(shù)：

1、高精度切割線(xiàn)管理技術(shù)

以金剛線(xiàn)切片機(jī)為例，切片機(jī)工作過(guò)程中，金鋼線(xiàn)高速?gòu)姆啪€(xiàn)輥放出，經(jīng)過(guò)排線(xiàn)輪、張力輪、過(guò)線(xiàn)輪和切割軸后，收回纏繞到收線(xiàn)輥上；再反方向由收線(xiàn)輥繞回到放線(xiàn)輥，金剛線(xiàn)高速往復(fù)雙向運(yùn)動(dòng)。原則上切片機(jī)工作過(guò)程中，收線(xiàn)、放線(xiàn)及排布線(xiàn)須同步且金剛線(xiàn)所受到的張力應(yīng)保持穩(wěn)定，然而收、放線(xiàn)輥上繞制的金剛線(xiàn)卷徑是隨時(shí)變化的，必須實(shí)時(shí)控制收、放線(xiàn)輥的轉(zhuǎn)速以保證高速運(yùn)動(dòng)的金剛線(xiàn)的線(xiàn)速度穩(wěn)定且保持金剛線(xiàn)所受到的張力穩(wěn)定；同時(shí)還需要保證排線(xiàn)裝置與收放線(xiàn)輥同步。

2、高精度張力控制技術(shù)

以金剛線(xiàn)切片機(jī)為例，切片機(jī)切割硅棒過(guò)程中，金剛線(xiàn)須保持穩(wěn)定的切割張力，若張力過(guò)小，將導(dǎo)致金剛線(xiàn)切割力不足；若張力過(guò)大，將導(dǎo)致金剛線(xiàn)斷線(xiàn)；若張力控制不穩(wěn)定，或?qū)?dǎo)致切出的硅片存在TTV超標(biāo)、線(xiàn)痕明顯、硅片彎曲和翹曲等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)金剛線(xiàn)斷線(xiàn)或?qū)?dǎo)致整根硅棒損壞。因此，精確、靈敏、穩(wěn)定、無(wú)擾動(dòng)的切割線(xiàn)張力控制技術(shù)是金剛線(xiàn)切割技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3、高精度夾持進(jìn)給技術(shù)

切割設(shè)備工作時(shí)需要夾持被加工材料與切割刀具持續(xù)、穩(wěn)定、緊密接觸，被加工材料進(jìn)給的穩(wěn)定性直接影響到切割的質(zhì)量和效率；因此，夾持進(jìn)給系統(tǒng)須具有高定位精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

4、多主軸動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)

單晶硅圓棒開(kāi)方時(shí)，金剛線(xiàn)切割線(xiàn)網(wǎng)是由一根金剛線(xiàn)布成的井字形線(xiàn)網(wǎng)，需要運(yùn)用多主軸動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行布線(xiàn)控制，以保證開(kāi)方機(jī)線(xiàn)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。公司經(jīng)過(guò)多年的自主研發(fā)、實(shí)踐及持續(xù)優(yōu)化，率先將自主研發(fā)的多主軸動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)應(yīng)用于金剛線(xiàn)單晶開(kāi)方機(jī)，使得金剛線(xiàn)單晶開(kāi)方機(jī)主軸輪使用壽命延長(zhǎng)、斷線(xiàn)率降低、切割成本降低。

5、高精度晶線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)

晶線(xiàn)檢測(cè)是單晶硅棒開(kāi)方的重要工序，晶線(xiàn)檢測(cè)的成功與否，會(huì)直接影響切割質(zhì)量和切割效率。如果晶線(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤且繼續(xù)切割動(dòng)作，會(huì)造成硅棒直接報(bào)廢；如果檢測(cè)用時(shí)過(guò)多，會(huì)降低切割效率。高精度晶線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，利用高精度傳感器、多層控制算法、閉環(huán)自動(dòng)調(diào)整技術(shù)，可以保證硅棒誤切率趨近于零，晶線(xiàn)檢測(cè)成功率達(dá)99.9%，大幅度縮短了晶線(xiàn)檢測(cè)時(shí)間

6、超薄片切割工藝技術(shù)

該技術(shù)是通過(guò)優(yōu)化切割工藝匹配、優(yōu)化切割設(shè)備部套性能，實(shí)現(xiàn)高硬脆材料的薄片切割，從而降低成品片所需材料用量、提升成品片柔韌性的切割工藝技術(shù)。以光伏用單晶硅片為例，超薄片技術(shù)路線(xiàn)是面向光伏平價(jià)上網(wǎng)的主要解決方案之一，針對(duì)下一代電池技術(shù)具有明顯的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，片厚的下降帶來(lái)硅片柔性的提高，組件的應(yīng)用場(chǎng)景也相應(yīng)提升，高轉(zhuǎn)換效率和低成本的材料有利于客戶(hù)產(chǎn)品提升競(jìng)爭(zhēng)力。

7、基于大數(shù)據(jù)算法的切割過(guò)程工藝自適應(yīng)技術(shù)

該技術(shù)通過(guò)算法、數(shù)據(jù)、切割工藝調(diào)整邏輯，使得切割類(lèi)設(shè)備在一定程度上具備模擬切割工藝人員對(duì)切割過(guò)程出現(xiàn)的復(fù)雜問(wèn)題的識(shí)別、學(xué)習(xí)和解決能力，使得切割裝備智能地針對(duì)切割過(guò)程中遇到的金剛線(xiàn)、輔料、裝備等出現(xiàn)的異常情況給出快速、精確、可重復(fù)的處理措施，從而降低斷線(xiàn)率、提升生產(chǎn)效率、提高切片良率。

8、超細(xì)金剛線(xiàn)高線(xiàn)速切割工藝技術(shù)

該技術(shù)是通過(guò)優(yōu)化金剛線(xiàn)切割相關(guān)工藝參數(shù)，力求使用線(xiàn)徑更細(xì)的金剛線(xiàn)切割，從而降低制造硅片所需的材料用量、提升切片良率、提高切割生產(chǎn)效率、降低固定資產(chǎn)投資成本的切割工藝技術(shù)。

9、高精度軸承箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)

以金剛線(xiàn)切片機(jī)為例，切片機(jī)兩根切割主輥帶動(dòng)金剛線(xiàn)網(wǎng)在硅棒表面高速往復(fù)磨削，將硅棒切削加工為硅片。兩根切割主輥由軸承支撐起來(lái)高速旋轉(zhuǎn)，軸承則安裝在兩根主輥前后四個(gè)軸承箱中。切割主輥轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的軸向和徑向力將導(dǎo)致切片機(jī)在微米級(jí)切割狀態(tài)下出現(xiàn)切割精度波動(dòng)，并進(jìn)而影響生產(chǎn)效率及硅片質(zhì)量。軸承箱在上述切割主軸工作過(guò)程中起到支撐和保持精度的關(guān)鍵作用，一方面，切割主輥將高速旋轉(zhuǎn)工作時(shí)承受的軸向和徑向力傳遞到軸承箱上，由軸承箱的力學(xué)結(jié)構(gòu)承載并化解；另一方面，軸承箱精度和剛度保證了金剛線(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)行精度，從而保證了硅片切割質(zhì)量。

10、高穩(wěn)定性液路技術(shù)

在金剛線(xiàn)切片機(jī)工作過(guò)程中，金剛線(xiàn)切割硅片時(shí)會(huì)持續(xù)產(chǎn)生大量的熱量，若大量熱聚集則會(huì)使高精度軸承箱和硅棒發(fā)生熱變形，進(jìn)而降低切片機(jī)的工作精度、降低硅片的質(zhì)量。因此，軸承箱和硅棒所在的切割區(qū)域需進(jìn)行循環(huán)冷卻，以帶走切割硅棒產(chǎn)生的熱量，并保證切割區(qū)域溫度恒定。

11、低張力高效上砂技術(shù)

“低張力高效上砂技術(shù)”主要是指“分段張力系統(tǒng)”和“單機(jī)十二線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)（原單機(jī)六線(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)）”?！胺侄螐埩ο到y(tǒng)”是指在金剛線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)主要工藝段設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)和張力電機(jī)，中間工藝段電機(jī)為主軸電機(jī)，其他電機(jī)為從軸跟隨主軸同步，金剛線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)各工藝段的鋼線(xiàn)張力控制是獨(dú)立的，從而可以實(shí)現(xiàn)低張力上砂，減少鋼線(xiàn)因大張力磨損而導(dǎo)致的脫砂情況，有利于高質(zhì)量上砂。

12、機(jī)器視覺(jué)圖像識(shí)別技術(shù)

“機(jī)器視覺(jué)圖像識(shí)別系統(tǒng)”通過(guò)高速工業(yè)像機(jī)在線(xiàn)實(shí)時(shí)拍攝固結(jié)在鋼線(xiàn)基體上單位視野內(nèi)的金剛石微粉顆粒的顯微圖像，圖像信號(hào)實(shí)時(shí)傳送給圖像處理系統(tǒng)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字化信號(hào)，數(shù)字化的圖像信號(hào)被金剛線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)檢測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收，并實(shí)時(shí)計(jì)算鋼線(xiàn)基體上單位視野內(nèi)的金剛石微粉顆粒數(shù)量、分布均勻性的分析數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛線(xiàn)上固結(jié)的金剛石微粉顆粒數(shù)量、分布均勻性的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，并將實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)工藝設(shè)定數(shù)據(jù)比較，實(shí)時(shí)調(diào)整金剛線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛線(xiàn)上固結(jié)的金剛石微粉顆粒數(shù)量、分布均勻性的實(shí)時(shí)控制。

13、砂量模糊控制技術(shù)

“砂量模糊控制系統(tǒng)”以金剛線(xiàn)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立各影響因素與砂量的模糊控制規(guī)則，采用模糊推理、模糊判斷、數(shù)學(xué)仿真分析等技術(shù)解析控制量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)上砂量的精確控制，無(wú)需人工干預(yù)上砂量。

14、電鍍液高效添加劑技術(shù)

上砂過(guò)程是金剛線(xiàn)生產(chǎn)的核心工藝流程，上砂的效率（速度）直接影響金剛線(xiàn)的生產(chǎn)速度；上砂過(guò)程中金剛石微粉顆粒在母線(xiàn)上分布的均勻性直接影響金剛線(xiàn)的質(zhì)量一致性。因此為了保證高速上砂和均勻上砂（不團(tuán)聚、不疊砂），上砂槽中添加劑和使用方法非常重要。

15、金剛石微粉鍍覆技術(shù)

金剛石微粉顆粒本身不導(dǎo)電，為使得金剛石微粉顆粒能夠在電鍍的機(jī)理下固結(jié)在母線(xiàn)上，一般是采用化學(xué)鍍的方法在金剛石顆粒表面包覆金屬鎳進(jìn)行表面金屬化處理。但金剛線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的電鍍液環(huán)境是酸性的，會(huì)腐蝕金剛石顆粒表面的金屬鎳層，使得金剛石顆粒表面的金屬鎳層脫落或金剛石顆粒與母線(xiàn)基體結(jié)合力減弱，進(jìn)而降低金剛線(xiàn)的質(zhì)量以及改變電鍍液的成分。

16、金剛石微粉后處理技術(shù)

金剛線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中，在金剛石微粉顆粒固結(jié)到鋼線(xiàn)基體表面后，鍍液中的鎳離子將在電鍍作用下持續(xù)移向鋼線(xiàn)基體獲得電子還原為金屬鎳，并同時(shí)將金剛石微粉顆粒固結(jié)在鋼線(xiàn)基體表面，因此金剛線(xiàn)外表層的金屬鎳鍍層是決定了金剛石顆粒在鋼線(xiàn)基體上的固結(jié)能力，進(jìn)而決定了金剛線(xiàn)的切割能力，金剛石顆粒在鋼線(xiàn)基體上的固結(jié)能力是金剛線(xiàn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。