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理是什么呢？

金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)由(you)母(mu)線(xian)(xian)、金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎳層、金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)三部分組成，以母(mu)線(xian)(xian)作(zuo)(zuo)為承(cheng)載基體，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)作(zuo)(zuo)為磨粒(li)刀具(ju)，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鍍(du)層作(zuo)(zuo)為結合劑將金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)固結在母(mu)線(xian)(xian)上(shang)；切割時，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)靠近被切割的(de)材料(liao)（如硅棒或硅片），并通過高速(su)旋轉和研(yan)磨劑的(de)使用，產生(sheng)磨削效果，從(cong)而(er)實現(xian)切割。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金(jin)剛線切(qie)(qie)割技術(shu)仍將作為未來(lai)相當長(chang)一段時(shi)間內主(zhu)流的硅片切(qie)(qie)割技術(shu)，它的切(qie)(qie)割工藝主(zhu)要(yao)應(ying)用了以下(xia)16種技術(shu)：

1、高精度切割線管理技術

以(yi)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切片機(ji)(ji)為例，切片機(ji)(ji)工(gong)作過程中，金鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)從(cong)放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)放(fang)(fang)(fang)(fang)出(chu)，經過排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)(lun)、張(zhang)力輪(lun)(lun)、過線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)(lun)和切割軸后，收(shou)(shou)回纏繞到(dao)收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)；再反方向由收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)繞回到(dao)放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)，金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)往(wang)復雙(shuang)向運動。原則上(shang)切片機(ji)(ji)工(gong)作過程中，收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)及排(pai)布線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)須(xu)同步且金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所受(shou)到(dao)的(de)張(zhang)力應保持穩定，然而收(shou)(shou)、放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)繞制的(de)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)卷徑是隨時(shi)變化(hua)的(de)，必須(xu)實時(shi)控(kong)制收(shou)(shou)、放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)的(de)轉速(su)以(yi)保證(zheng)高(gao)速(su)運動的(de)金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)速(su)度穩定且保持金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所受(shou)到(dao)的(de)張(zhang)力穩定；同時(shi)還需要(yao)保證(zheng)排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)裝置與收(shou)(shou)放(fang)(fang)(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)同步。

2、高精度張力控制技術

以金剛線(xian)(xian)切(qie)(qie)片(pian)(pian)機(ji)為例，切(qie)(qie)片(pian)(pian)機(ji)切(qie)(qie)割硅(gui)棒過程中，金剛線(xian)(xian)須保持穩(wen)定的(de)切(qie)(qie)割張力(li)(li)，若張力(li)(li)過小，將(jiang)(jiang)導(dao)致(zhi)(zhi)金剛線(xian)(xian)切(qie)(qie)割力(li)(li)不(bu)足；若張力(li)(li)過大，將(jiang)(jiang)導(dao)致(zhi)(zhi)金剛線(xian)(xian)斷(duan)線(xian)(xian)；若張力(li)(li)控制不(bu)穩(wen)定，或將(jiang)(jiang)導(dao)致(zhi)(zhi)切(qie)(qie)出的(de)硅(gui)片(pian)(pian)存在TTV超(chao)標、線(xian)(xian)痕明顯、硅(gui)片(pian)(pian)彎曲和(he)翹曲等質量問題，嚴重時金剛線(xian)(xian)斷(duan)線(xian)(xian)或將(jiang)(jiang)導(dao)致(zhi)(zhi)整根硅(gui)棒損壞。因此(ci)，精確、靈(ling)敏、穩(wen)定、無擾動的(de)切(qie)(qie)割線(xian)(xian)張力(li)(li)控制技術(shu)是金剛線(xian)(xian)切(qie)(qie)割技術(shu)的(de)關鍵技術(shu)之一。

3、高精度夾持進給技術

切(qie)割(ge)設備工(gong)作時需要(yao)夾持(chi)被(bei)加(jia)工(gong)材料與切(qie)割(ge)刀具(ju)持(chi)續、穩定、緊(jin)密接(jie)觸，被(bei)加(jia)工(gong)材料進給(gei)(gei)的(de)穩定性直接(jie)影響(xiang)到切(qie)割(ge)的(de)質量和效率；因此(ci)，夾持(chi)進給(gei)(gei)系統(tong)須(xu)具(ju)有高(gao)(gao)定位精度、高(gao)(gao)動(dong)態響(xiang)應、高(gao)(gao)穩定性等特(te)點。

4、多主軸動態平衡控制技術

單晶硅(gui)圓棒開(kai)(kai)方時，金(jin)剛(gang)線切(qie)割(ge)線網是(shi)由(you)一根金(jin)剛(gang)線布成(cheng)的井字形線網，需要(yao)運(yun)用多(duo)主(zhu)軸動態平衡控制技術來(lai)進(jin)行(xing)布線控制，以保(bao)證開(kai)(kai)方機(ji)線網的穩定(ding)運(yun)行(xing)。公司(si)經(jing)過多(duo)年(nian)的自(zi)主(zhu)研發、實踐及持續優化，率先將自(zi)主(zhu)研發的多(duo)主(zhu)軸動態平衡控制技術應用于金(jin)剛(gang)線單晶開(kai)(kai)方機(ji)，使得金(jin)剛(gang)線單晶開(kai)(kai)方機(ji)主(zhu)軸輪(lun)使用壽命延長、斷線率降低(di)、切(qie)割(ge)成(cheng)本降低(di)。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)是單晶(jing)(jing)硅(gui)棒(bang)開方的(de)重要工序，晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)成(cheng)功(gong)與否，會直(zhi)接影(ying)響切(qie)割質量和切(qie)割效率(lv)。如果晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)錯(cuo)誤且繼續切(qie)割動作，會造(zao)成(cheng)硅(gui)棒(bang)直(zhi)接報廢；如果檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)用時(shi)過多，會降(jiang)低切(qie)割效率(lv)。高(gao)精度(du)晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)技(ji)術，利用高(gao)精度(du)傳(chuan)感器(qi)、多層控制算法(fa)、閉環自動調整技(ji)術，可以保證硅(gui)棒(bang)誤切(qie)率(lv)趨近于零，晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)成(cheng)功(gong)率(lv)達99.9%，大幅度(du)縮短了晶(jing)(jing)線檢(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)時(shi)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(yi)光(guang)伏(fu)用單晶硅片為例，超薄片技術路線是面向光(guang)伏(fu)平價(jia)上(shang)網的(de)(de)主要解決方案之一(yi)，針對下(xia)一(yi)代電池技術具有明顯的(de)(de)性(xing)價(jia)比優勢，片厚的(de)(de)下(xia)降帶來(lai)硅片柔性(xing)的(de)(de)提高，組件的(de)(de)應用場景也相應提升(sheng)(sheng)，高轉換效率和低成本的(de)(de)材料有利于客戶產品(pin)提升(sheng)(sheng)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(guo)算法(fa)、數據、切(qie)(qie)割(ge)工藝調整邏輯，使得(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)類設備(bei)在一定程(cheng)(cheng)度上具(ju)備(bei)模擬切(qie)(qie)割(ge)工藝人員(yuan)對切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)(cheng)出(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)復雜問(wen)題的(de)(de)識(shi)別、學習和解決(jue)能力，使得(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)裝(zhuang)備(bei)智(zhi)能地(di)針對切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)遇(yu)到的(de)(de)金剛線、輔(fu)料、裝(zhuang)備(bei)等出(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)異常情況(kuang)給出(chu)(chu)快速(su)、精(jing)確、可重復的(de)(de)處理措施，從(cong)而降低斷線率、提升生產效率、提高切(qie)(qie)片良(liang)率。

8、超細金剛線高線速切割工藝技術

該技(ji)術(shu)是(shi)通(tong)過優化(hua)金剛(gang)線切(qie)割(ge)相(xiang)關工(gong)藝參數，力求使用線徑更細的(de)金剛(gang)線切(qie)割(ge)，從(cong)而降低制造硅片所需的(de)材料用量、提升切(qie)片良(liang)率、提高切(qie)割(ge)生產(chan)效(xiao)率、降低固定資產(chan)投資成本的(de)切(qie)割(ge)工(gong)藝技(ji)術(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)(zhou)承(cheng)(cheng)箱在上(shang)述切割(ge)主軸(zhou)(zhou)工作過程中起到支撐和保持精度的(de)關(guan)鍵(jian)作用，一(yi)方(fang)面，切割(ge)主輥將高速旋轉(zhuan)工作時承(cheng)(cheng)受的(de)軸(zhou)(zhou)向和徑向力(li)傳(chuan)遞到軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱上(shang)，由軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱的(de)力(li)學結構(gou)承(cheng)(cheng)載(zai)并(bing)化(hua)解；另一(yi)方(fang)面，軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱精度和剛(gang)度保證了金剛(gang)線網的(de)運行(xing)精度，從而保證了硅片切割(ge)質量。

10、高穩定性液路技術

在(zai)金剛(gang)線切(qie)(qie)片(pian)(pian)機工(gong)作過程中，金剛(gang)線切(qie)(qie)割硅片(pian)(pian)時會持續產(chan)生大(da)量(liang)的熱(re)(re)量(liang)，若大(da)量(liang)熱(re)(re)聚集(ji)則(ze)會使高精度軸承箱和硅棒(bang)發(fa)生熱(re)(re)變形，進(jin)(jin)而降低切(qie)(qie)片(pian)(pian)機的工(gong)作精度、降低硅片(pian)(pian)的質(zhi)量(liang)。因(yin)此，軸承箱和硅棒(bang)所在(zai)的切(qie)(qie)割區域需(xu)進(jin)(jin)行循環(huan)冷卻，以帶走切(qie)(qie)割硅棒(bang)產(chan)生的熱(re)(re)量(liang)，并(bing)保證切(qie)(qie)割區域溫度恒定。

11、低張力高效上砂技術

“低張力(li)(li)(li)高效上砂(sha)技(ji)術(shu)”主(zhu)(zhu)要是(shi)指“分段(duan)(duan)張力(li)(li)(li)系統(tong)”和“單(dan)機(ji)十二線(xian)(xian)設計技(ji)術(shu)（原單(dan)機(ji)六線(xian)(xian)設計技(ji)術(shu)）”。“分段(duan)(duan)張力(li)(li)(li)系統(tong)”是(shi)指在(zai)金剛(gang)線(xian)(xian)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)主(zhu)(zhu)要工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)設置驅動電(dian)(dian)(dian)機(ji)和張力(li)(li)(li)電(dian)(dian)(dian)機(ji)，中間工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)電(dian)(dian)(dian)機(ji)為主(zhu)(zhu)軸電(dian)(dian)(dian)機(ji)，其他電(dian)(dian)(dian)機(ji)為從(cong)軸跟隨主(zhu)(zhu)軸同步，金剛(gang)線(xian)(xian)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)各工(gong)藝(yi)段(duan)(duan)的鋼(gang)線(xian)(xian)張力(li)(li)(li)控(kong)制是(shi)獨立的，從(cong)而可以實現低張力(li)(li)(li)上砂(sha)，減(jian)少鋼(gang)線(xian)(xian)因大張力(li)(li)(li)磨損而導(dao)致的脫(tuo)砂(sha)情況，有利于(yu)高質(zhi)量上砂(sha)。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視(shi)覺圖(tu)像(xiang)識(shi)別(bie)系(xi)統(tong)”通(tong)過高速工(gong)業像(xiang)機在(zai)線(xian)實(shi)(shi)(shi)時拍(pai)攝固結在(zai)鋼線(xian)基體上單(dan)位視(shi)野內的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)的(de)顯微(wei)圖(tu)像(xiang)，圖(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)(hao)實(shi)(shi)(shi)時傳送給圖(tu)像(xiang)處理系(xi)統(tong)并(bing)轉換為數(shu)字化(hua)信(xin)號(hao)(hao)，數(shu)字化(hua)的(de)圖(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)(hao)被金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)生(sheng)產線(xian)檢測控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)實(shi)(shi)(shi)時接收，并(bing)實(shi)(shi)(shi)時計算鋼線(xian)基體上單(dan)位視(shi)野內的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)分(fen)析數(shu)據，從而實(shi)(shi)(shi)現對金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)上固結的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)實(shi)(shi)(shi)時在(zai)線(xian)檢測，并(bing)將實(shi)(shi)(shi)時在(zai)線(xian)檢測數(shu)據與(yu)生(sheng)產工(gong)藝(yi)設(she)定數(shu)據比較，實(shi)(shi)(shi)時調整金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)生(sheng)產線(xian)的(de)生(sheng)產工(gong)藝(yi)參數(shu)，進(jin)而實(shi)(shi)(shi)現對金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)上固結的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)實(shi)(shi)(shi)時控(kong)制(zhi)。

13、砂量模糊控制技術

“砂量模糊控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)”以金剛(gang)線生(sheng)產大數(shu)據為基礎，建立各影響因素與砂量的模糊控(kong)(kong)制(zhi)規則，采(cai)用模糊推理(li)、模糊判斷、數(shu)學(xue)仿真(zhen)分析等技術解(jie)析控(kong)(kong)制(zhi)量，從而實現對上砂量的精(jing)確控(kong)(kong)制(zhi)，無需人(ren)工干預(yu)上砂量。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)過程(cheng)是金(jin)剛(gang)線(xian)生產的(de)核(he)心工(gong)藝流程(cheng)，上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)的(de)效率（速度）直接(jie)影響金(jin)剛(gang)線(xian)的(de)生產速度；上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)過程(cheng)中金(jin)剛(gang)石微粉顆粒在母線(xian)上(shang)(shang)分布(bu)的(de)均(jun)(jun)勻性直接(jie)影響金(jin)剛(gang)線(xian)的(de)質量(liang)一致性。因此為(wei)了保證高速上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)和均(jun)(jun)勻上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)（不團聚、不疊砂(sha)(sha)(sha)），上(shang)(shang)砂(sha)(sha)(sha)槽中添(tian)加劑和使用方法(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(sheng)產過程中的電(dian)鍍(du)液環境(jing)是酸性的，會腐蝕金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)(ke)粒表(biao)面(mian)的金(jin)屬鎳(nie)層(ceng)，使(shi)得金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)(ke)粒表(biao)面(mian)的金(jin)屬鎳(nie)層(ceng)脫落(luo)或金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)(ke)粒與母線基體結合力減(jian)弱，進而降低金(jin)剛(gang)(gang)線的質量以及改變電(dian)鍍(du)液的成分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)生產過程中，在(zai)金(jin)剛(gang)石(shi)微(wei)粉(fen)(fen)顆粒固結到鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)基體(ti)表面后，鍍液中的(de)鎳(nie)離子將(jiang)(jiang)在(zai)電鍍作用下持續移(yi)向鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)基體(ti)獲得電子還(huan)原為金(jin)屬鎳(nie)，并(bing)同時將(jiang)(jiang)金(jin)剛(gang)石(shi)微(wei)粉(fen)(fen)顆粒固結在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)基體(ti)表面，因此金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)外表層的(de)金(jin)屬鎳(nie)鍍層是(shi)決定了金(jin)剛(gang)石(shi)顆粒在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)基體(ti)上(shang)的(de)固結能力，進而決定了金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)的(de)切(qie)割能力，金(jin)剛(gang)石(shi)顆粒在(zai)鋼(gang)(gang)線(xian)(xian)基體(ti)上(shang)的(de)固結能力是(shi)金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)最(zui)重要的(de)技(ji)術(shu)指標之一(yi)。