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(ge)原理是(shi)什么呢？

金(jin)(jin)(jin)剛線由(you)母線、金(jin)(jin)(jin)屬鎳層、金(jin)(jin)(jin)剛石顆(ke)粒(li)三部分組成，以母線作(zuo)為承載基體，金(jin)(jin)(jin)剛石顆(ke)粒(li)作(zuo)為磨(mo)粒(li)刀(dao)具，金(jin)(jin)(jin)屬鍍層作(zuo)為結合劑(ji)將金(jin)(jin)(jin)剛石顆(ke)粒(li)固(gu)結在母線上(shang)；切割(ge)時，金(jin)(jin)(jin)剛線靠近被切割(ge)的材料（如(ru)硅棒或硅片），并(bing)通過高速旋(xuan)轉和研磨(mo)劑(ji)的使用，產生磨(mo)削效果，從(cong)而實現(xian)切割(ge)。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線切割(ge)(ge)技術(shu)(shu)仍將(jiang)作為未(wei)來相當長(chang)一段時(shi)間(jian)內主流(liu)的(de)硅片(pian)切割(ge)(ge)技術(shu)(shu)，它的(de)切割(ge)(ge)工藝(yi)主要(yao)應用了以下16種技術(shu)(shu)：

1、高精度切割線管理技術

以(yi)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)切片機(ji)為例，切片機(ji)工作(zuo)過程(cheng)中，金鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)高速(su)從(cong)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)放(fang)出，經(jing)過排線(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)、張力輪(lun)、過線(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)和切割軸后，收(shou)回纏繞到(dao)(dao)(dao)收(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上(shang)；再反方(fang)向由(you)收(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)繞回到(dao)(dao)(dao)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)，金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)高速(su)往(wang)復雙(shuang)向運(yun)(yun)動(dong)。原則上(shang)切片機(ji)工作(zuo)過程(cheng)中，收(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)及排布(bu)線(xian)(xian)(xian)(xian)須(xu)同步(bu)且(qie)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)所受到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)張力應保(bao)(bao)持穩定(ding)，然而收(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上(shang)繞制的(de)(de)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)卷(juan)徑(jing)是隨時(shi)變化的(de)(de)，必須(xu)實時(shi)控制收(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)的(de)(de)轉(zhuan)速(su)以(yi)保(bao)(bao)證高速(su)運(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)速(su)度穩定(ding)且(qie)保(bao)(bao)持金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)所受到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)張力穩定(ding)；同時(shi)還需要保(bao)(bao)證排線(xian)(xian)(xian)(xian)裝置與收(shou)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)同步(bu)。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)片機為例(li)，切(qie)片機切(qie)割硅棒過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)須保持穩定的(de)切(qie)割張(zhang)力(li)，若(ruo)張(zhang)力(li)過(guo)(guo)小，將導(dao)致金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)割力(li)不足；若(ruo)張(zhang)力(li)過(guo)(guo)大，將導(dao)致金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)斷線(xian)(xian)(xian)(xian)；若(ruo)張(zhang)力(li)控制不穩定，或將導(dao)致切(qie)出的(de)硅片存在TTV超標、線(xian)(xian)(xian)(xian)痕明顯、硅片彎曲(qu)和(he)翹(qiao)曲(qu)等質量(liang)問題，嚴重(zhong)時(shi)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)斷線(xian)(xian)(xian)(xian)或將導(dao)致整(zheng)根(gen)硅棒損(sun)壞(huai)。因此，精確、靈敏、穩定、無擾(rao)動的(de)切(qie)割線(xian)(xian)(xian)(xian)張(zhang)力(li)控制技(ji)術(shu)是金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)割技(ji)術(shu)的(de)關鍵技(ji)術(shu)之一。

3、高精度夾持進給技術

切(qie)割(ge)(ge)設備(bei)工作時需要夾持被加(jia)工材料(liao)與切(qie)割(ge)(ge)刀具持續、穩(wen)定、緊密接觸，被加(jia)工材料(liao)進給的穩(wen)定性(xing)直接影響到切(qie)割(ge)(ge)的質量和(he)效率；因此，夾持進給系統須具有高(gao)(gao)定位(wei)精度(du)、高(gao)(gao)動態響應、高(gao)(gao)穩(wen)定性(xing)等特(te)點。

4、多主軸動態平衡控制技術

單(dan)(dan)晶硅圓棒開(kai)方(fang)(fang)時，金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切割線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)網是由(you)一根金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)布(bu)成的(de)井字形線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)網，需要(yao)運用多(duo)主(zhu)軸(zhou)動態(tai)平(ping)衡控制技(ji)術來進(jin)行(xing)布(bu)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)控制，以保證開(kai)方(fang)(fang)機線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)網的(de)穩定(ding)運行(xing)。公(gong)司經過多(duo)年的(de)自主(zhu)研發(fa)、實(shi)踐及持續優化，率先將自主(zhu)研發(fa)的(de)多(duo)主(zhu)軸(zhou)動態(tai)平(ping)衡控制技(ji)術應用于金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)單(dan)(dan)晶開(kai)方(fang)(fang)機，使得金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)單(dan)(dan)晶開(kai)方(fang)(fang)機主(zhu)軸(zhou)輪(lun)使用壽命(ming)延長、斷線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)率降低(di)、切割成本降低(di)。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)是單晶(jing)(jing)硅棒(bang)開方的重要(yao)工序，晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)的成功與(yu)否，會直(zhi)接(jie)影響切(qie)(qie)割(ge)質量和切(qie)(qie)割(ge)效(xiao)(xiao)率(lv)。如(ru)果(guo)晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)錯誤且繼續(xu)切(qie)(qie)割(ge)動作，會造(zao)成硅棒(bang)直(zhi)接(jie)報廢；如(ru)果(guo)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)用時(shi)(shi)過(guo)多，會降低切(qie)(qie)割(ge)效(xiao)(xiao)率(lv)。高精度晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技(ji)術(shu)，利用高精度傳感器、多層控制算法、閉環自動調整技(ji)術(shu)，可以(yi)保證(zheng)硅棒(bang)誤切(qie)(qie)率(lv)趨近(jin)于零，晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)成功率(lv)達99.9%，大幅度縮(suo)短了(le)晶(jing)(jing)線(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)時(shi)(shi)間(jian)

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。以光伏用單晶硅(gui)(gui)片為例，超(chao)薄片技術路線是面向(xiang)光伏平價上(shang)網的(de)(de)(de)主要解決方案之(zhi)一，針(zhen)對(dui)下一代電池技術具(ju)有(you)明(ming)顯的(de)(de)(de)性價比優勢(shi)，片厚的(de)(de)(de)下降(jiang)帶來硅(gui)(gui)片柔性的(de)(de)(de)提高，組件的(de)(de)(de)應用場景也相(xiang)應提升，高轉換效率和低(di)成(cheng)本的(de)(de)(de)材料有(you)利(li)于客戶產品提升競爭力。

7、基于大數據算法的切割過程工藝自適應技術

該技術通過算法、數據、切(qie)(qie)(qie)割工藝(yi)調(diao)整邏輯，使(shi)得(de)切(qie)(qie)(qie)割類設備在一定程(cheng)度上具備模擬(ni)切(qie)(qie)(qie)割工藝(yi)人員對切(qie)(qie)(qie)割過程(cheng)出現的復雜問(wen)題的識別、學習(xi)和(he)解決能(neng)力，使(shi)得(de)切(qie)(qie)(qie)割裝(zhuang)備智能(neng)地針對切(qie)(qie)(qie)割過程(cheng)中遇到(dao)的金剛線、輔(fu)料(liao)、裝(zhuang)備等出現的異常情(qing)況給(gei)出快速、精(jing)確、可重復的處理措(cuo)施，從而降低(di)斷線率(lv)、提(ti)升(sheng)生產(chan)效率(lv)、提(ti)高切(qie)(qie)(qie)片良率(lv)。

8、超細金剛線高線速切割工藝技術

該(gai)技術(shu)(shu)是通過(guo)優化金剛線切(qie)(qie)(qie)割相關工(gong)藝參數，力求使用線徑(jing)更細的金剛線切(qie)(qie)(qie)割，從而降低制造硅(gui)片所需的材料用量、提(ti)(ti)升(sheng)切(qie)(qie)(qie)片良率、提(ti)(ti)高切(qie)(qie)(qie)割生產效(xiao)率、降低固定資產投資成本的切(qie)(qie)(qie)割工(gong)藝技術(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)箱(xiang)在上述切割(ge)主軸(zhou)工(gong)作過程中起到支撐和(he)保持精(jing)度的(de)關(guan)鍵作用，一方(fang)面，切割(ge)主輥將(jiang)高(gao)速旋轉(zhuan)工(gong)作時承(cheng)受(shou)的(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)和(he)徑向(xiang)(xiang)力傳遞到軸(zhou)承(cheng)箱(xiang)上，由軸(zhou)承(cheng)箱(xiang)的(de)力學結構(gou)承(cheng)載并化解；另一方(fang)面，軸(zhou)承(cheng)箱(xiang)精(jing)度和(he)剛度保證(zheng)了金剛線網(wang)的(de)運行精(jing)度，從而保證(zheng)了硅(gui)片切割(ge)質量(liang)。

10、高穩定性液路技術

在金(jin)剛線切(qie)片機工作過程中，金(jin)剛線切(qie)割(ge)(ge)硅片時會(hui)持續產生大量(liang)的(de)(de)熱(re)量(liang)，若(ruo)大量(liang)熱(re)聚集則會(hui)使高精度軸承箱和(he)硅棒(bang)發(fa)生熱(re)變形(xing)，進而降低(di)切(qie)片機的(de)(de)工作精度、降低(di)硅片的(de)(de)質量(liang)。因此(ci)，軸承箱和(he)硅棒(bang)所在的(de)(de)切(qie)割(ge)(ge)區(qu)域需(xu)進行循環冷卻，以帶走切(qie)割(ge)(ge)硅棒(bang)產生的(de)(de)熱(re)量(liang)，并保證切(qie)割(ge)(ge)區(qu)域溫度恒定。

11、低張力高效上砂技術

“低(di)張(zhang)力(li)高效上(shang)砂技術”主(zhu)要(yao)是指“分段(duan)(duan)張(zhang)力(li)系統(tong)”和“單機(ji)十二線(xian)(xian)設計技術（原單機(ji)六線(xian)(xian)設計技術）”。“分段(duan)(duan)張(zhang)力(li)系統(tong)”是指在金剛線(xian)(xian)生產(chan)線(xian)(xian)主(zhu)要(yao)工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)設置驅動電(dian)機(ji)和張(zhang)力(li)電(dian)機(ji)，中間工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)電(dian)機(ji)為(wei)主(zhu)軸(zhou)電(dian)機(ji)，其他電(dian)機(ji)為(wei)從(cong)軸(zhou)跟隨主(zhu)軸(zhou)同(tong)步，金剛線(xian)(xian)生產(chan)線(xian)(xian)各工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)的鋼線(xian)(xian)張(zhang)力(li)控制是獨立的，從(cong)而可以(yi)實現低(di)張(zhang)力(li)上(shang)砂，減少鋼線(xian)(xian)因大(da)張(zhang)力(li)磨損而導(dao)致的脫砂情(qing)況，有利于(yu)高質(zhi)量(liang)上(shang)砂。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視覺圖像識別系(xi)統(tong)”通過高速工(gong)業像機在(zai)線(xian)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)拍攝固(gu)(gu)(gu)結在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)基體上(shang)單(dan)位視野內的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆粒(li)的(de)(de)顯微(wei)圖像，圖像信(xin)號(hao)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)傳送(song)給圖像處理(li)系(xi)統(tong)并轉換為數(shu)(shu)字化(hua)信(xin)號(hao)，數(shu)(shu)字化(hua)的(de)(de)圖像信(xin)號(hao)被金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)生產線(xian)檢測控制(zhi)系(xi)統(tong)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)接收(shou)，并實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)計算(suan)鋼(gang)(gang)線(xian)基體上(shang)單(dan)位視野內的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)量、分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)分(fen)(fen)析(xi)數(shu)(shu)據(ju)，從而實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)現(xian)對(dui)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)上(shang)固(gu)(gu)(gu)結的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)量、分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)在(zai)線(xian)檢測，并將實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)在(zai)線(xian)檢測數(shu)(shu)據(ju)與(yu)生產工(gong)藝設(she)定數(shu)(shu)據(ju)比(bi)較，實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)調整金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)生產線(xian)的(de)(de)生產工(gong)藝參數(shu)(shu)，進而實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)現(xian)對(dui)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)上(shang)固(gu)(gu)(gu)結的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)量、分(fen)(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)控制(zhi)。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)量(liang)模糊(hu)控制(zhi)系統”以金(jin)剛(gang)線生(sheng)產(chan)大數據為基(ji)礎(chu)，建(jian)立(li)各(ge)影響(xiang)因素與(yu)砂(sha)量(liang)的(de)模糊(hu)控制(zhi)規則(ze)，采(cai)用(yong)模糊(hu)推理、模糊(hu)判斷、數學仿真分析等技術解析控制(zhi)量(liang)，從而實現對上砂(sha)量(liang)的(de)精確控制(zhi)，無需人工干預(yu)上砂(sha)量(liang)。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)(shang)砂(sha)過程(cheng)是金(jin)(jin)剛(gang)線生產(chan)的核心工藝流程(cheng)，上(shang)(shang)砂(sha)的效率（速(su)度）直接影響金(jin)(jin)剛(gang)線的生產(chan)速(su)度；上(shang)(shang)砂(sha)過程(cheng)中金(jin)(jin)剛(gang)石微粉顆粒在母線上(shang)(shang)分(fen)布的均勻性直接影響金(jin)(jin)剛(gang)線的質量一致性。因(yin)此為了(le)保證(zheng)高(gao)速(su)上(shang)(shang)砂(sha)和均勻上(shang)(shang)砂(sha)（不(bu)(bu)團聚、不(bu)(bu)疊(die)砂(sha)），上(shang)(shang)砂(sha)槽中添加劑和使用(yong)方法非常重要。

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(chan)過程中的(de)電(dian)鍍液(ye)環境是酸性的(de)，會腐蝕金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒表面的(de)金(jin)屬鎳層，使得金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒表面的(de)金(jin)屬鎳層脫落或金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒與母線(xian)基體結合力減弱，進而降(jiang)低金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)的(de)質量(liang)以及改變電(dian)鍍液(ye)的(de)成分(fen)。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)剛(gang)線(xian)生(sheng)產過程中，在(zai)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微(wei)粉顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)固(gu)結到鋼(gang)(gang)(gang)線(xian)基(ji)(ji)體表(biao)面后，鍍(du)液中的(de)鎳(nie)(nie)離子將在(zai)電鍍(du)作用下持續(xu)移向(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)線(xian)基(ji)(ji)體獲(huo)得電子還原為金(jin)屬(shu)鎳(nie)(nie)，并同時(shi)將金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)微(wei)粉顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)固(gu)結在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)線(xian)基(ji)(ji)體表(biao)面，因(yin)此金(jin)剛(gang)線(xian)外表(biao)層(ceng)的(de)金(jin)屬(shu)鎳(nie)(nie)鍍(du)層(ceng)是決(jue)定了(le)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)線(xian)基(ji)(ji)體上的(de)固(gu)結能(neng)力，進(jin)而決(jue)定了(le)金(jin)剛(gang)線(xian)的(de)切割能(neng)力，金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)線(xian)基(ji)(ji)體上的(de)固(gu)結能(neng)力是金(jin)剛(gang)線(xian)最重要(yao)的(de)技(ji)術指標(biao)之一。