一、金剛線切割工藝原理是什么

金剛線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備，現在常用的一般是電鍍金剛線，那么金剛線的切割原(yuan)理(li)是什么呢？

金剛(gang)線(xian)由母線(xian)、金屬鎳層、金剛(gang)石顆粒(li)三(san)部(bu)分組成，以母線(xian)作為(wei)承載基(ji)體，金剛(gang)石顆粒(li)作為(wei)磨(mo)粒(li)刀具，金屬鍍(du)層作為(wei)結(jie)合劑將金剛(gang)石顆粒(li)固結(jie)在母線(xian)上；切割時，金剛(gang)線(xian)靠近被切割的材(cai)料（如(ru)硅棒或硅片），并通過高速旋轉和研磨(mo)劑的使用，產生(sheng)磨(mo)削效(xiao)果，從(cong)而(er)實現切割。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線(xian)切(qie)(qie)割(ge)技(ji)術(shu)仍將作為未來相當長一段時間內主(zhu)流的(de)硅片切(qie)(qie)割(ge)技(ji)術(shu)，它的(de)切(qie)(qie)割(ge)工(gong)藝主(zhu)要應用了以下(xia)16種(zhong)技(ji)術(shu)：

1、高精度切割線管理技術

以(yi)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)片機為例，切(qie)片機工作(zuo)過程(cheng)中，金(jin)(jin)鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)(gao)速(su)從放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)放(fang)出(chu)，經過排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)、張(zhang)力輪(lun)、過線(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)和切(qie)割軸后，收(shou)(shou)回纏(chan)繞(rao)到收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上(shang)；再反(fan)方(fang)向(xiang)由收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)繞(rao)回到放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)(gao)速(su)往復雙向(xiang)運(yun)動。原(yuan)則(ze)上(shang)切(qie)片機工作(zuo)過程(cheng)中，收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)及排(pai)布線(xian)(xian)(xian)(xian)須同步且(qie)(qie)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受到的張(zhang)力應(ying)保持穩定，然而收(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上(shang)繞(rao)制(zhi)的金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)卷徑是隨時(shi)變化(hua)的，必須實時(shi)控制(zhi)收(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)的轉速(su)以(yi)保證(zheng)高(gao)(gao)速(su)運(yun)動的金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)的線(xian)(xian)(xian)(xian)速(su)度穩定且(qie)(qie)保持金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受到的張(zhang)力穩定；同時(shi)還需要保證(zheng)排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)裝置(zhi)與收(shou)(shou)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)同步。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)(qie)片機為例，切(qie)(qie)(qie)(qie)片機切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)硅(gui)棒過程(cheng)中(zhong)，金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)須保(bao)持穩定的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)張力(li)(li)(li)，若(ruo)張力(li)(li)(li)過小，將導(dao)致(zhi)金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)力(li)(li)(li)不足；若(ruo)張力(li)(li)(li)過大(da)，將導(dao)致(zhi)金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)斷(duan)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)；若(ruo)張力(li)(li)(li)控制不穩定，或(huo)將導(dao)致(zhi)切(qie)(qie)(qie)(qie)出的(de)硅(gui)片存在TTV超(chao)標、線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)痕明顯(xian)、硅(gui)片彎(wan)曲(qu)和(he)翹曲(qu)等質量問題，嚴重時金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)斷(duan)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)或(huo)將導(dao)致(zhi)整根硅(gui)棒損壞。因此，精確(que)、靈(ling)敏、穩定、無擾(rao)動的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)張力(li)(li)(li)控制技(ji)術是金(jin)(jin)剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)技(ji)術的(de)關鍵技(ji)術之(zhi)一。

3、高精度夾持進給技術

切(qie)割(ge)設備工作時需(xu)要(yao)夾持(chi)被加工材(cai)料(liao)與切(qie)割(ge)刀具持(chi)續(xu)、穩定(ding)、緊(jin)密接(jie)(jie)觸，被加工材(cai)料(liao)進(jin)給的穩定(ding)性直接(jie)(jie)影響到切(qie)割(ge)的質(zhi)量(liang)和(he)效率；因此，夾持(chi)進(jin)給系統須具有高(gao)定(ding)位精度(du)、高(gao)動態響應、高(gao)穩定(ding)性等(deng)特(te)點(dian)。

4、多主軸動態平衡控制技術

單(dan)晶(jing)硅(gui)圓棒開(kai)方時，金(jin)剛線(xian)切(qie)割線(xian)網是(shi)由一根金(jin)剛線(xian)布成的井字形線(xian)網，需要運用多(duo)主(zhu)(zhu)軸動(dong)態平衡(heng)(heng)控制技術(shu)來進行(xing)布線(xian)控制，以(yi)保證開(kai)方機(ji)線(xian)網的穩定運行(xing)。公司經過多(duo)年(nian)的自(zi)主(zhu)(zhu)研(yan)發(fa)、實踐及持續優化，率(lv)先將自(zi)主(zhu)(zhu)研(yan)發(fa)的多(duo)主(zhu)(zhu)軸動(dong)態平衡(heng)(heng)控制技術(shu)應用于(yu)金(jin)剛線(xian)單(dan)晶(jing)開(kai)方機(ji)，使得金(jin)剛線(xian)單(dan)晶(jing)開(kai)方機(ji)主(zhu)(zhu)軸輪使用壽命延長(chang)、斷(duan)線(xian)率(lv)降低、切(qie)割成本降低。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)是單(dan)晶(jing)硅棒開(kai)方的重要(yao)工序，晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)的成功(gong)與否，會直接影響切(qie)割質量(liang)和切(qie)割效率(lv)(lv)。如果晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)錯誤(wu)且繼續切(qie)割動作，會造(zao)成硅棒直接報廢；如果檢(jian)(jian)測(ce)用時過多，會降低切(qie)割效率(lv)(lv)。高精(jing)度晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)技(ji)(ji)術，利用高精(jing)度傳感(gan)器、多層控制算法、閉環自(zi)動調整技(ji)(ji)術，可以保證(zheng)硅棒誤(wu)切(qie)率(lv)(lv)趨(qu)近于零，晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)成功(gong)率(lv)(lv)達(da)99.9%，大幅(fu)度縮短了晶(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)時間

6、超薄片切割工藝技術

該技術是通過優化切割工藝匹配、優化切割設備部套性能，實現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。以光伏用(yong)單晶硅片(pian)(pian)(pian)(pian)為例，超薄片(pian)(pian)(pian)(pian)技(ji)術(shu)路線(xian)是面向光伏平價上網的(de)主要(yao)解決(jue)方案之一，針對下(xia)一代電(dian)池技(ji)術(shu)具有明顯的(de)性價比(bi)優勢，片(pian)(pian)(pian)(pian)厚的(de)下(xia)降帶來(lai)硅片(pian)(pian)(pian)(pian)柔性的(de)提(ti)(ti)高，組件的(de)應用(yong)場景也相應提(ti)(ti)升，高轉換效率和(he)低成本的(de)材料有利(li)于客戶產品提(ti)(ti)升競爭(zheng)力。

7、基于大數據算法的切割過程工藝自適應技術

該技術通過(guo)算法、數(shu)據、切割(ge)工(gong)藝調(diao)整(zheng)邏輯，使得(de)切割(ge)類設備在一定程度上具備模擬(ni)切割(ge)工(gong)藝人(ren)員對切割(ge)過(guo)程出現(xian)的(de)(de)復雜問題的(de)(de)識別、學習和(he)解決(jue)能力，使得(de)切割(ge)裝(zhuang)備智能地針對切割(ge)過(guo)程中遇到的(de)(de)金剛線、輔料、裝(zhuang)備等出現(xian)的(de)(de)異(yi)常情況給出快速、精確(que)、可重復的(de)(de)處理措施，從而(er)降低斷(duan)線率(lv)、提(ti)升生產(chan)效率(lv)、提(ti)高切片良率(lv)。

8、超細金剛線高線速切割工藝技術

該技術(shu)(shu)是通過(guo)優(you)化(hua)金剛(gang)線(xian)(xian)切(qie)割相關工藝(yi)參數，力求使用(yong)線(xian)(xian)徑更細的金剛(gang)線(xian)(xian)切(qie)割，從而降(jiang)低制(zhi)造(zao)硅片(pian)(pian)所需的材(cai)料用(yong)量、提升切(qie)片(pian)(pian)良率、提高切(qie)割生產效率、降(jiang)低固定資產投資成(cheng)本的切(qie)割工藝(yi)技術(shu)(shu)。

9、高精度軸承箱設計制造技術

以金剛線切片機為例，切片機兩根切割主輥帶動金剛線網在硅棒表面高速往復磨削，將硅棒切削加工為硅片。兩根切割主輥由軸承支撐起來高速旋轉，軸承則安裝在兩根主輥前后四個軸承箱中。切割主輥轉動產生的軸向和徑向力將導致切片機在微米級切割狀態下出現切割精度波動，并進而影響生產效率及硅片質量。軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱在上述切割(ge)主軸(zhou)工(gong)作(zuo)過程中起(qi)到支撐和(he)保持精度(du)的(de)關鍵作(zuo)用，一(yi)方面(mian)，切割(ge)主輥(gun)將高速(su)旋(xuan)轉工(gong)作(zuo)時承(cheng)(cheng)受的(de)軸(zhou)向(xiang)和(he)徑向(xiang)力傳遞(di)到軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱上，由軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱的(de)力學結構(gou)承(cheng)(cheng)載并(bing)化解；另(ling)一(yi)方面(mian)，軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱精度(du)和(he)剛度(du)保證(zheng)了(le)金剛線網(wang)的(de)運行精度(du)，從而(er)保證(zheng)了(le)硅片(pian)切割(ge)質量。

10、高穩定性液路技術

在金(jin)(jin)剛(gang)線切(qie)片機(ji)工作(zuo)過(guo)程中，金(jin)(jin)剛(gang)線切(qie)割硅(gui)片時會持續產生(sheng)大(da)量(liang)的(de)熱(re)(re)量(liang)，若大(da)量(liang)熱(re)(re)聚集則會使(shi)高精度(du)(du)軸(zhou)承箱和硅(gui)棒(bang)(bang)(bang)發生(sheng)熱(re)(re)變形，進(jin)而降低切(qie)片機(ji)的(de)工作(zuo)精度(du)(du)、降低硅(gui)片的(de)質(zhi)量(liang)。因此(ci)，軸(zhou)承箱和硅(gui)棒(bang)(bang)(bang)所在的(de)切(qie)割區域需進(jin)行(xing)循環冷卻，以帶走切(qie)割硅(gui)棒(bang)(bang)(bang)產生(sheng)的(de)熱(re)(re)量(liang)，并保證切(qie)割區域溫(wen)度(du)(du)恒定(ding)。

11、低張力高效上砂技術

“低張(zhang)(zhang)力高效(xiao)上砂(sha)技(ji)術”主(zhu)要是指“分(fen)段(duan)張(zhang)(zhang)力系統(tong)”和“單(dan)機(ji)十(shi)二線設計技(ji)術（原(yuan)單(dan)機(ji)六線設計技(ji)術）”。“分(fen)段(duan)張(zhang)(zhang)力系統(tong)”是指在(zai)金剛線生(sheng)產線主(zhu)要工(gong)藝段(duan)設置(zhi)驅動電(dian)機(ji)和張(zhang)(zhang)力電(dian)機(ji)，中間(jian)工(gong)藝段(duan)電(dian)機(ji)為(wei)主(zhu)軸(zhou)電(dian)機(ji)，其(qi)他(ta)電(dian)機(ji)為(wei)從軸(zhou)跟隨主(zhu)軸(zhou)同(tong)步，金剛線生(sheng)產線各工(gong)藝段(duan)的鋼(gang)線張(zhang)(zhang)力控制是獨立的，從而可以實(shi)現低張(zhang)(zhang)力上砂(sha)，減(jian)少鋼(gang)線因大張(zhang)(zhang)力磨損而導致的脫(tuo)砂(sha)情(qing)況(kuang)，有利于高質量上砂(sha)。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視(shi)覺圖像(xiang)(xiang)識別系統”通(tong)過高速工業(ye)像(xiang)(xiang)機在(zai)線(xian)(xian)實(shi)(shi)(shi)時拍攝(she)固(gu)結在(zai)鋼線(xian)(xian)基體(ti)上單位視(shi)野(ye)內的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微粉顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)顯微圖像(xiang)(xiang)，圖像(xiang)(xiang)信(xin)號(hao)實(shi)(shi)(shi)時傳送(song)給圖像(xiang)(xiang)處理系統并轉換為數(shu)(shu)(shu)字化信(xin)號(hao)，數(shu)(shu)(shu)字化的(de)(de)(de)圖像(xiang)(xiang)信(xin)號(hao)被(bei)金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)生(sheng)產線(xian)(xian)檢測控(kong)(kong)制系統實(shi)(shi)(shi)時接收，并實(shi)(shi)(shi)時計(ji)算鋼線(xian)(xian)基體(ti)上單位視(shi)野(ye)內的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布(bu)均勻(yun)(yun)性的(de)(de)(de)分(fen)析數(shu)(shu)(shu)據，從而實(shi)(shi)(shi)現對金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)上固(gu)結的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布(bu)均勻(yun)(yun)性的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時在(zai)線(xian)(xian)檢測，并將(jiang)實(shi)(shi)(shi)時在(zai)線(xian)(xian)檢測數(shu)(shu)(shu)據與生(sheng)產工藝設(she)定數(shu)(shu)(shu)據比較(jiao)，實(shi)(shi)(shi)時調整金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)生(sheng)產線(xian)(xian)的(de)(de)(de)生(sheng)產工藝參數(shu)(shu)(shu)，進而實(shi)(shi)(shi)現對金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)上固(gu)結的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布(bu)均勻(yun)(yun)性的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時控(kong)(kong)制。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)(sha)量模糊(hu)控(kong)制(zhi)(zhi)系統”以金(jin)剛線生產大數據為(wei)基礎，建立(li)各(ge)影響因素(su)與砂(sha)(sha)量的(de)模糊(hu)控(kong)制(zhi)(zhi)規(gui)則(ze)，采用模糊(hu)推理、模糊(hu)判(pan)斷、數學仿真分(fen)析(xi)等技術解(jie)析(xi)控(kong)制(zhi)(zhi)量，從而實現(xian)對上砂(sha)(sha)量的(de)精確控(kong)制(zhi)(zhi)，無(wu)需(xu)人工干(gan)預上砂(sha)(sha)量。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)過(guo)程(cheng)是(shi)金剛(gang)線(xian)(xian)生產(chan)的(de)(de)核心(xin)工藝流程(cheng)，上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)的(de)(de)效率（速度）直(zhi)接影響(xiang)金剛(gang)線(xian)(xian)的(de)(de)生產(chan)速度；上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)過(guo)程(cheng)中(zhong)金剛(gang)石微(wei)粉(fen)顆粒在母(mu)線(xian)(xian)上(shang)(shang)(shang)分(fen)布的(de)(de)均勻性直(zhi)接影響(xiang)金剛(gang)線(xian)(xian)的(de)(de)質量一致性。因(yin)此為了(le)保證高速上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)和均勻上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)（不團聚、不疊(die)砂(sha)(sha)），上(shang)(shang)(shang)砂(sha)(sha)槽中(zhong)添(tian)加劑(ji)和使用方法(fa)非常(chang)重要(yao)。

15、金剛石微粉鍍覆技術

金剛石微粉顆粒本身不導電，為使得金剛石微粉顆粒能夠在電鍍的機理下固結在母線上，一般是采用化學鍍的方法在金剛石顆粒表面包覆金屬鎳進行表面金屬化處理。但金剛線生產過(guo)程中的電鍍液環(huan)境是酸性的，會(hui)腐蝕金剛石顆粒(li)表(biao)面(mian)(mian)的金屬鎳層(ceng)，使得金剛石顆粒(li)表(biao)面(mian)(mian)的金屬鎳層(ceng)脫落或金剛石顆粒(li)與(yu)母(mu)線基體結(jie)合力減弱，進而降低金剛線的質量以及改(gai)變(bian)電鍍液的成分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)生產(chan)過(guo)程中，在(zai)金(jin)(jin)剛(gang)石微粉(fen)顆粒固結到鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)基體(ti)表(biao)面后，鍍液中的(de)(de)鎳(nie)離(li)子(zi)將(jiang)(jiang)在(zai)電(dian)鍍作用下持續(xu)移向鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)基體(ti)獲得電(dian)子(zi)還原為金(jin)(jin)屬(shu)鎳(nie)，并同時將(jiang)(jiang)金(jin)(jin)剛(gang)石微粉(fen)顆粒固結在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)基體(ti)表(biao)面，因此金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)外(wai)表(biao)層的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)鎳(nie)鍍層是決定了金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)基體(ti)上(shang)的(de)(de)固結能力，進而決定了金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)切割能力，金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)基體(ti)上(shang)的(de)(de)固結能力是金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)最重(zhong)要的(de)(de)技(ji)術指(zhi)標(biao)之一。