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(qie)割(ge)原(yuan)理是(shi)什么呢？

金(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)由母線(xian)(xian)(xian)、金(jin)屬(shu)(shu)鎳層、金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒三部分(fen)組成(cheng)，以母線(xian)(xian)(xian)作為承載基體(ti)，金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒作為磨(mo)粒刀具，金(jin)屬(shu)(shu)鍍層作為結合劑將金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒固結在母線(xian)(xian)(xian)上；切(qie)割(ge)時，金(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)靠近(jin)被切(qie)割(ge)的(de)材料(liao)（如硅棒或(huo)硅片），并通過(guo)高速(su)旋轉和研(yan)磨(mo)劑的(de)使用，產生磨(mo)削效果(guo)，從而實現切(qie)割(ge)。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線切(qie)(qie)割(ge)技(ji)術(shu)(shu)仍將作為未來相當長一段時間內主(zhu)流的硅片切(qie)(qie)割(ge)技(ji)術(shu)(shu)，它的切(qie)(qie)割(ge)工藝(yi)主(zhu)要應用(yong)了以下16種技(ji)術(shu)(shu)：

1、高精度切割線管理技術

以金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)片(pian)機為例，切(qie)片(pian)機工(gong)作過(guo)(guo)程中，金(jin)(jin)鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)(su)從放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)放(fang)出，經過(guo)(guo)排線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪、張力(li)輪、過(guo)(guo)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪和切(qie)割軸后，收(shou)(shou)(shou)(shou)回纏繞到收(shou)(shou)(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上；再反方向由收(shou)(shou)(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)繞回到放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)，金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)(su)往復(fu)雙(shuang)向運(yun)動。原則上切(qie)片(pian)機工(gong)作過(guo)(guo)程中，收(shou)(shou)(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)及排布(bu)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)須同(tong)步(bu)(bu)且金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受(shou)(shou)到的(de)張力(li)應保(bao)持穩定，然而收(shou)(shou)(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)上繞制的(de)金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)卷徑是隨時變化的(de)，必須實時控制收(shou)(shou)(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)的(de)轉速(su)(su)以保(bao)證高(gao)速(su)(su)運(yun)動的(de)金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)速(su)(su)度穩定且保(bao)持金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受(shou)(shou)到的(de)張力(li)穩定；同(tong)時還需要保(bao)證排線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)裝置(zhi)與收(shou)(shou)(shou)(shou)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)同(tong)步(bu)(bu)。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機(ji)為例，切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機(ji)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)硅(gui)棒過程中，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)須保持穩定的切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)張(zhang)力(li)，若(ruo)張(zhang)力(li)過小，將(jiang)導(dao)致金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)力(li)不足(zu)；若(ruo)張(zhang)力(li)過大，將(jiang)導(dao)致金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)斷(duan)線(xian)；若(ruo)張(zhang)力(li)控制不穩定，或將(jiang)導(dao)致切(qie)(qie)(qie)出的硅(gui)片(pian)(pian)存在(zai)TTV超標、線(xian)痕明顯、硅(gui)片(pian)(pian)彎(wan)曲(qu)和翹曲(qu)等質量問(wen)題，嚴重時金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)斷(duan)線(xian)或將(jiang)導(dao)致整根(gen)硅(gui)棒損壞。因此，精確、靈(ling)敏、穩定、無擾(rao)動的切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)線(xian)張(zhang)力(li)控制技術(shu)是金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)技術(shu)的關鍵技術(shu)之(zhi)一。

3、高精度夾持進給技術

切(qie)割設備工作時(shi)需(xu)要夾(jia)持(chi)被加(jia)工材料與切(qie)割刀具(ju)持(chi)續、穩(wen)定、緊密接觸，被加(jia)工材料進給(gei)(gei)的(de)穩(wen)定性直接影(ying)響到切(qie)割的(de)質量和效率；因此，夾(jia)持(chi)進給(gei)(gei)系統(tong)須具(ju)有高定位精度、高動態響應(ying)、高穩(wen)定性等特(te)點(dian)。

4、多主軸動態平衡控制技術

單(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)圓棒開(kai)(kai)方時(shi)，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線切割(ge)線網(wang)是(shi)由一根(gen)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線布成的(de)(de)井(jing)字形線網(wang)，需要運用(yong)(yong)(yong)多(duo)主(zhu)軸(zhou)(zhou)動態平衡控制(zhi)技(ji)術來(lai)進(jin)行(xing)布線控制(zhi)，以(yi)保證開(kai)(kai)方機(ji)(ji)線網(wang)的(de)(de)穩定運行(xing)。公(gong)司經過多(duo)年的(de)(de)自(zi)主(zhu)研(yan)發、實踐及持續優化，率先(xian)將(jiang)自(zi)主(zhu)研(yan)發的(de)(de)多(duo)主(zhu)軸(zhou)(zhou)動態平衡控制(zhi)技(ji)術應用(yong)(yong)(yong)于金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線單(dan)晶(jing)(jing)開(kai)(kai)方機(ji)(ji)，使(shi)得金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線單(dan)晶(jing)(jing)開(kai)(kai)方機(ji)(ji)主(zhu)軸(zhou)(zhou)輪使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命延長、斷線率降(jiang)低、切割(ge)成本降(jiang)低。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)是(shi)單晶(jing)(jing)硅棒開方的重要工(gong)序，晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的成(cheng)功與否(fou)，會直接影響切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量(liang)和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)效率。如(ru)果(guo)晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)錯(cuo)誤且繼續(xu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)動作(zuo)，會造成(cheng)硅棒直接報廢；如(ru)果(guo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)用時過(guo)多，會降低切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)效率。高精度晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技術，利用高精度傳感器、多層控(kong)制算法、閉環自動調整技術，可以保證(zheng)硅棒誤切(qie)(qie)率趨近(jin)于零，晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)成(cheng)功率達99.9%，大幅度縮(suo)短了晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)時間(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(fu)用(yong)單晶(jing)硅(gui)片(pian)(pian)(pian)為例，超薄片(pian)(pian)(pian)技(ji)術(shu)路線是面向光伏(fu)平價上網的(de)主要解決方案之一，針對下一代電池技(ji)術(shu)具有(you)(you)明顯的(de)性價比優勢(shi)，片(pian)(pian)(pian)厚的(de)下降(jiang)帶(dai)來硅(gui)片(pian)(pian)(pian)柔性的(de)提高，組件的(de)應用(yong)場景也(ye)相應提升，高轉換效率和(he)低成本(ben)的(de)材料(liao)有(you)(you)利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(gai)技術通過(guo)算(suan)法、數據、切(qie)割工(gong)藝(yi)調(diao)整(zheng)邏輯，使得切(qie)割類設備在一定程(cheng)度上(shang)具(ju)備模擬切(qie)割工(gong)藝(yi)人員對(dui)切(qie)割過(guo)程(cheng)出(chu)(chu)現(xian)的(de)復(fu)雜問題的(de)識別、學習和解決能力，使得切(qie)割裝(zhuang)備智能地針對(dui)切(qie)割過(guo)程(cheng)中遇到的(de)金(jin)剛線、輔料、裝(zhuang)備等出(chu)(chu)現(xian)的(de)異常情(qing)況給出(chu)(chu)快速(su)、精確、可重(zhong)復(fu)的(de)處理措施，從(cong)而(er)降(jiang)低斷線率(lv)、提升生產效率(lv)、提高切(qie)片(pian)良(liang)率(lv)。

8、超細金剛線高線速切割工藝技術

該技術是通過優化金(jin)剛線(xian)切(qie)割相關工藝參數，力求使用(yong)線(xian)徑更細的(de)金(jin)剛線(xian)切(qie)割，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)制造硅片所需的(de)材料(liao)用(yong)量、提升切(qie)片良率、提高切(qie)割生產效率、降(jiang)低(di)固定資(zi)產投(tou)資(zi)成本的(de)切(qie)割工藝技術。

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)(zhou)承箱(xiang)在上述(shu)切割(ge)主(zhu)軸(zhou)(zhou)工作(zuo)過(guo)程中起到(dao)支撐和(he)保(bao)持(chi)精(jing)度(du)的(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用，一方(fang)面，切割(ge)主(zhu)輥將(jiang)高速旋(xuan)轉工作(zuo)時承受的(de)(de)(de)軸(zhou)(zhou)向(xiang)和(he)徑向(xiang)力傳遞到(dao)軸(zhou)(zhou)承箱(xiang)上，由軸(zhou)(zhou)承箱(xiang)的(de)(de)(de)力學結構承載并化解；另一方(fang)面，軸(zhou)(zhou)承箱(xiang)精(jing)度(du)和(he)剛度(du)保(bao)證了(le)金(jin)剛線網(wang)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)精(jing)度(du)，從而保(bao)證了(le)硅片(pian)切割(ge)質量。

10、高穩定性液路技術

在金剛線切(qie)(qie)片機(ji)工作(zuo)過程中，金剛線切(qie)(qie)割硅(gui)(gui)片時會持續產生(sheng)大量(liang)(liang)的(de)熱(re)量(liang)(liang)，若(ruo)大量(liang)(liang)熱(re)聚集則會使(shi)高(gao)精(jing)(jing)度軸承(cheng)箱和硅(gui)(gui)棒(bang)發(fa)生(sheng)熱(re)變(bian)形(xing)，進而降(jiang)低(di)切(qie)(qie)片機(ji)的(de)工作(zuo)精(jing)(jing)度、降(jiang)低(di)硅(gui)(gui)片的(de)質(zhi)量(liang)(liang)。因此，軸承(cheng)箱和硅(gui)(gui)棒(bang)所在的(de)切(qie)(qie)割區(qu)域需進行循環(huan)冷(leng)卻(que)，以帶(dai)走切(qie)(qie)割硅(gui)(gui)棒(bang)產生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)(liang)，并保證切(qie)(qie)割區(qu)域溫度恒定。

11、低張力高效上砂技術

“低張(zhang)力(li)(li)高效上(shang)砂(sha)(sha)技(ji)術”主要是(shi)指(zhi)“分段張(zhang)力(li)(li)系(xi)統”和(he)“單機十二線(xian)設計技(ji)術（原單機六線(xian)設計技(ji)術）”。“分段張(zhang)力(li)(li)系(xi)統”是(shi)指(zhi)在金剛線(xian)生產線(xian)主要工(gong)藝段設置驅動(dong)電(dian)(dian)機和(he)張(zhang)力(li)(li)電(dian)(dian)機，中間工(gong)藝段電(dian)(dian)機為主軸電(dian)(dian)機，其他(ta)電(dian)(dian)機為從(cong)軸跟(gen)隨主軸同步，金剛線(xian)生產線(xian)各工(gong)藝段的(de)鋼(gang)線(xian)張(zhang)力(li)(li)控制(zhi)是(shi)獨立的(de)，從(cong)而(er)可以實現低張(zhang)力(li)(li)上(shang)砂(sha)(sha)，減少鋼(gang)線(xian)因大張(zhang)力(li)(li)磨損而(er)導致的(de)脫(tuo)砂(sha)(sha)情(qing)況(kuang)，有利于高質(zhi)量上(shang)砂(sha)(sha)。

12、機器視覺圖像識別技術

“機(ji)器視(shi)覺圖像識別系(xi)統(tong)”通過高(gao)速工(gong)業像機(ji)在(zai)線(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)(shi)時(shi)拍攝固(gu)結(jie)在(zai)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基體上單位(wei)視(shi)野內的(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)(wei)粉顆粒(li)的(de)(de)(de)顯(xian)微(wei)(wei)圖像，圖像信號實(shi)(shi)(shi)時(shi)傳(chuan)送(song)給圖像處理系(xi)統(tong)并(bing)轉(zhuan)換為數(shu)(shu)(shu)字化(hua)信號，數(shu)(shu)(shu)字化(hua)的(de)(de)(de)圖像信號被金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)生產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)檢測(ce)控制(zhi)系(xi)統(tong)實(shi)(shi)(shi)時(shi)接收，并(bing)實(shi)(shi)(shi)時(shi)計算鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基體上單位(wei)視(shi)野內的(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)(shu)量(liang)、分(fen)布(bu)均勻性(xing)的(de)(de)(de)分(fen)析數(shu)(shu)(shu)據(ju)，從而(er)實(shi)(shi)(shi)現(xian)對(dui)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)上固(gu)結(jie)的(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)(shu)量(liang)、分(fen)布(bu)均勻性(xing)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時(shi)在(zai)線(xian)(xian)(xian)檢測(ce)，并(bing)將(jiang)實(shi)(shi)(shi)時(shi)在(zai)線(xian)(xian)(xian)檢測(ce)數(shu)(shu)(shu)據(ju)與生產(chan)(chan)工(gong)藝設定數(shu)(shu)(shu)據(ju)比較，實(shi)(shi)(shi)時(shi)調整金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)生產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)工(gong)藝參數(shu)(shu)(shu)，進而(er)實(shi)(shi)(shi)現(xian)對(dui)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)上固(gu)結(jie)的(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)(wei)粉顆粒(li)數(shu)(shu)(shu)量(liang)、分(fen)布(bu)均勻性(xing)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時(shi)控制(zhi)。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)(sha)量(liang)(liang)模(mo)糊控制(zhi)系(xi)統”以金剛線生產大數據為(wei)基礎，建立(li)各影響因(yin)素與(yu)砂(sha)(sha)量(liang)(liang)的模(mo)糊控制(zhi)規則(ze)，采用模(mo)糊推理、模(mo)糊判(pan)斷、數學仿真分析等(deng)技術解析控制(zhi)量(liang)(liang)，從(cong)而實現對上(shang)砂(sha)(sha)量(liang)(liang)的精確控制(zhi)，無(wu)需人工干(gan)預上(shang)砂(sha)(sha)量(liang)(liang)。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)(shang)砂過(guo)程(cheng)是金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)生(sheng)產(chan)的(de)核(he)心工藝(yi)流程(cheng)，上(shang)(shang)砂的(de)效率（速(su)度）直接(jie)影(ying)響金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)的(de)生(sheng)產(chan)速(su)度；上(shang)(shang)砂過(guo)程(cheng)中金(jin)剛(gang)石微粉(fen)顆粒在母線(xian)(xian)上(shang)(shang)分(fen)布的(de)均勻性(xing)直接(jie)影(ying)響金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)的(de)質(zhi)量一致性(xing)。因此為了保證高速(su)上(shang)(shang)砂和(he)均勻上(shang)(shang)砂（不團聚、不疊砂），上(shang)(shang)砂槽中添加劑(ji)和(he)使用方法(fa)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。但金剛線生產過程中(zhong)的(de)電(dian)鍍液(ye)環境(jing)是酸性的(de)，會(hui)腐蝕金(jin)剛(gang)石顆粒(li)表(biao)面的(de)金(jin)屬(shu)鎳(nie)層，使得金(jin)剛(gang)石顆粒(li)表(biao)面的(de)金(jin)屬(shu)鎳(nie)層脫(tuo)落或金(jin)剛(gang)石顆粒(li)與(yu)母線基(ji)體結(jie)合力(li)減弱，進而降低金(jin)剛(gang)線的(de)質量以及改變電(dian)鍍液(ye)的(de)成分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)生產過程中，在(zai)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)(li)固結到(dao)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基(ji)體表面(mian)后，鍍液中的鎳離子將(jiang)在(zai)電鍍作用下持(chi)續移向鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基(ji)體獲得電子還原為(wei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎳，并同時將(jiang)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)(li)固結在(zai)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基(ji)體表面(mian)，因此金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)外表層(ceng)的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎳鍍層(ceng)是決(jue)定了(le)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆(ke)粒(li)(li)在(zai)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基(ji)體上的固結能(neng)力，進而決(jue)定了(le)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)的切割能(neng)力，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆(ke)粒(li)(li)在(zai)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)基(ji)體上的固結能(neng)力是金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)最重要的技術指標之一。