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(de)切(qie)割原理是什么呢？

金(jin)(jin)剛線(xian)由母(mu)線(xian)、金(jin)(jin)屬鎳(nie)層(ceng)、金(jin)(jin)剛石顆粒三部(bu)分組成(cheng)，以母(mu)線(xian)作(zuo)(zuo)為承載基體(ti)，金(jin)(jin)剛石顆粒作(zuo)(zuo)為磨(mo)(mo)粒刀(dao)具，金(jin)(jin)屬鍍層(ceng)作(zuo)(zuo)為結合劑將金(jin)(jin)剛石顆粒固結在母(mu)線(xian)上(shang)；切(qie)割時(shi)，金(jin)(jin)剛線(xian)靠(kao)近被切(qie)割的材料（如硅棒或(huo)硅片），并(bing)通過高速旋轉(zhuan)和(he)研磨(mo)(mo)劑的使用，產生磨(mo)(mo)削效果(guo)，從而實(shi)現切(qie)割。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線切(qie)割技術仍將作為未來相當長一段(duan)時(shi)間內主(zhu)流的(de)硅片切(qie)割技術，它的(de)切(qie)割工藝(yi)主(zhu)要應用了(le)以下16種技術：

1、高精度切割線管理技術

以金(jin)剛線(xian)(xian)切(qie)片機為例(li)，切(qie)片機工(gong)作過(guo)程中，金(jin)鋼(gang)線(xian)(xian)高速從放(fang)線(xian)(xian)輥(gun)(gun)放(fang)出，經過(guo)排(pai)(pai)(pai)線(xian)(xian)輪、張力(li)輪、過(guo)線(xian)(xian)輪和切(qie)割軸后，收回(hui)纏繞(rao)到(dao)(dao)收線(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)；再(zai)反方向(xiang)(xiang)由收線(xian)(xian)輥(gun)(gun)繞(rao)回(hui)到(dao)(dao)放(fang)線(xian)(xian)輥(gun)(gun)，金(jin)剛線(xian)(xian)高速往(wang)復雙向(xiang)(xiang)運(yun)動。原則上(shang)切(qie)片機工(gong)作過(guo)程中，收線(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)及排(pai)(pai)(pai)布線(xian)(xian)須同(tong)(tong)步(bu)且金(jin)剛線(xian)(xian)所受(shou)到(dao)(dao)的(de)張力(li)應(ying)保(bao)(bao)持穩(wen)定，然而收、放(fang)線(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)繞(rao)制的(de)金(jin)剛線(xian)(xian)卷徑是隨時(shi)變化的(de)，必須實(shi)時(shi)控制收、放(fang)線(xian)(xian)輥(gun)(gun)的(de)轉速以保(bao)(bao)證高速運(yun)動的(de)金(jin)剛線(xian)(xian)的(de)線(xian)(xian)速度穩(wen)定且保(bao)(bao)持金(jin)剛線(xian)(xian)所受(shou)到(dao)(dao)的(de)張力(li)穩(wen)定；同(tong)(tong)時(shi)還需要保(bao)(bao)證排(pai)(pai)(pai)線(xian)(xian)裝置(zhi)與收放(fang)線(xian)(xian)輥(gun)(gun)同(tong)(tong)步(bu)。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機為例，切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)硅棒過(guo)程中，金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)須(xu)保(bao)持(chi)穩定(ding)的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)張力，若張力過(guo)小(xiao)，將導致(zhi)(zhi)金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)力不足；若張力過(guo)大，將導致(zhi)(zhi)金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)斷線(xian)(xian)(xian)；若張力控(kong)制(zhi)不穩定(ding)，或將導致(zhi)(zhi)切(qie)(qie)(qie)出的(de)硅片(pian)(pian)存在TTV超標、線(xian)(xian)(xian)痕明(ming)顯、硅片(pian)(pian)彎曲(qu)和(he)翹曲(qu)等質量問(wen)題(ti)，嚴重時(shi)金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)斷線(xian)(xian)(xian)或將導致(zhi)(zhi)整(zheng)根(gen)硅棒損(sun)壞。因此，精確、靈敏、穩定(ding)、無擾動的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)線(xian)(xian)(xian)張力控(kong)制(zhi)技術是金(jin)剛線(xian)(xian)(xian)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)技術的(de)關鍵技術之一。

3、高精度夾持進給技術

切割設備工(gong)作時需要夾持被(bei)加工(gong)材料與切割刀具持續、穩(wen)定(ding)、緊密接觸，被(bei)加工(gong)材料進(jin)給(gei)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性直接影響到切割的(de)(de)質量和效率；因此，夾持進(jin)給(gei)系統須具有高(gao)(gao)定(ding)位精度、高(gao)(gao)動態響應、高(gao)(gao)穩(wen)定(ding)性等特點。

4、多主軸動態平衡控制技術

單晶(jing)硅圓棒(bang)開(kai)方時，金剛線(xian)(xian)切(qie)割線(xian)(xian)網是由一根(gen)金剛線(xian)(xian)布(bu)成的井字形線(xian)(xian)網，需要運用(yong)多(duo)主(zhu)軸動(dong)(dong)態(tai)(tai)平衡控制技(ji)術來(lai)進行(xing)布(bu)線(xian)(xian)控制，以(yi)保證開(kai)方機(ji)線(xian)(xian)網的穩定運行(xing)。公司經過多(duo)年的自主(zhu)研發、實(shi)踐及持續優化，率先(xian)將(jiang)自主(zhu)研發的多(duo)主(zhu)軸動(dong)(dong)態(tai)(tai)平衡控制技(ji)術應(ying)用(yong)于金剛線(xian)(xian)單晶(jing)開(kai)方機(ji)，使得金剛線(xian)(xian)單晶(jing)開(kai)方機(ji)主(zhu)軸輪使用(yong)壽命延長、斷(duan)線(xian)(xian)率降低(di)、切(qie)割成本降低(di)。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)線(xian)檢(jian)測(ce)是單晶(jing)硅(gui)棒開方的(de)重(zhong)要(yao)工(gong)序(xu)，晶(jing)線(xian)檢(jian)測(ce)的(de)成(cheng)(cheng)功(gong)與否，會直接(jie)影響切(qie)(qie)割(ge)質(zhi)量和切(qie)(qie)割(ge)效(xiao)率(lv)。如(ru)果晶(jing)線(xian)檢(jian)測(ce)錯誤(wu)(wu)且繼(ji)續切(qie)(qie)割(ge)動作(zuo)，會造成(cheng)(cheng)硅(gui)棒直接(jie)報廢；如(ru)果檢(jian)測(ce)用時過多，會降(jiang)低(di)切(qie)(qie)割(ge)效(xiao)率(lv)。高(gao)精(jing)度晶(jing)線(xian)檢(jian)測(ce)技術(shu)，利用高(gao)精(jing)度傳感(gan)器、多層控(kong)制(zhi)算法(fa)、閉環(huan)自動調整技術(shu)，可以保證硅(gui)棒誤(wu)(wu)切(qie)(qie)率(lv)趨近于零(ling)，晶(jing)線(xian)檢(jian)測(ce)成(cheng)(cheng)功(gong)率(lv)達(da)99.9%，大(da)幅度縮短了晶(jing)線(xian)檢(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(guang)伏用單晶硅(gui)(gui)片(pian)(pian)為例，超薄片(pian)(pian)技(ji)術(shu)路線是面向(xiang)光(guang)伏平價上網(wang)的(de)主(zhu)要(yao)解決方案之一，針對下(xia)一代電池技(ji)術(shu)具有明顯的(de)性(xing)價比優勢，片(pian)(pian)厚的(de)下(xia)降(jiang)帶來(lai)硅(gui)(gui)片(pian)(pian)柔性(xing)的(de)提高，組件的(de)應用場景(jing)也相應提升(sheng)，高轉換(huan)效率和(he)低成(cheng)本的(de)材料有利于(yu)客戶(hu)產品提升(sheng)競爭(zheng)力(li)。

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、數據、切(qie)割(ge)工(gong)藝(yi)(yi)調(diao)整(zheng)邏輯(ji)，使(shi)得(de)切(qie)割(ge)類設備(bei)(bei)在一定(ding)程度上具備(bei)(bei)模(mo)擬切(qie)割(ge)工(gong)藝(yi)(yi)人員對切(qie)割(ge)過(guo)程出(chu)現(xian)的(de)復雜(za)問題的(de)識別、學習和解決能力，使(shi)得(de)切(qie)割(ge)裝(zhuang)備(bei)(bei)智能地(di)針對切(qie)割(ge)過(guo)程中遇到的(de)金剛線、輔(fu)料、裝(zhuang)備(bei)(bei)等(deng)出(chu)現(xian)的(de)異常(chang)情況給出(chu)快速(su)、精確、可重復的(de)處理措施(shi)，從而降低斷線率(lv)、提升(sheng)生產(chan)效(xiao)率(lv)、提高切(qie)片良率(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剛線切(qie)割(ge)相關工(gong)藝參(can)數，力求使用(yong)(yong)線徑更(geng)細的(de)金剛線切(qie)割(ge)，從而降(jiang)低制造硅片(pian)所需的(de)材料用(yong)(yong)量、提升切(qie)片(pian)良(liang)率(lv)、提高切(qie)割(ge)生產(chan)效率(lv)、降(jiang)低固定資(zi)產(chan)投資(zi)成本的(de)切(qie)割(ge)工(gong)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)承(cheng)(cheng)(cheng)箱(xiang)在上述切(qie)(qie)割(ge)(ge)主(zhu)軸(zhou)工作(zuo)過程中起到(dao)支撐和(he)保(bao)持精度的(de)關(guan)鍵作(zuo)用(yong)，一(yi)方面(mian)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)主(zhu)輥(gun)將高(gao)速旋轉工作(zuo)時承(cheng)(cheng)(cheng)受的(de)軸(zhou)向(xiang)和(he)徑向(xiang)力傳遞(di)到(dao)軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)箱(xiang)上，由軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)箱(xiang)的(de)力學結構(gou)承(cheng)(cheng)(cheng)載并化解(jie)；另(ling)一(yi)方面(mian)，軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)箱(xiang)精度和(he)剛(gang)度保(bao)證(zheng)了金(jin)剛(gang)線(xian)網的(de)運(yun)行精度，從而保(bao)證(zheng)了硅(gui)片(pian)切(qie)(qie)割(ge)(ge)質量。

10、高穩定性液路技術

在(zai)金剛線(xian)切(qie)(qie)片(pian)機工(gong)作過程中，金剛線(xian)切(qie)(qie)割(ge)硅(gui)(gui)片(pian)時會持續產(chan)生(sheng)大(da)量的熱(re)量，若(ruo)大(da)量熱(re)聚集則會使高精度(du)軸承箱和(he)硅(gui)(gui)棒發生(sheng)熱(re)變形，進而降低切(qie)(qie)片(pian)機的工(gong)作精度(du)、降低硅(gui)(gui)片(pian)的質(zhi)量。因此，軸承箱和(he)硅(gui)(gui)棒所(suo)在(zai)的切(qie)(qie)割(ge)區域需進行(xing)循環冷(leng)卻(que)，以帶走(zou)切(qie)(qie)割(ge)硅(gui)(gui)棒產(chan)生(sheng)的熱(re)量，并保(bao)證切(qie)(qie)割(ge)區域溫度(du)恒定。

11、低張力高效上砂技術

“低(di)張(zhang)(zhang)力高效上砂(sha)(sha)技術(shu)(shu)”主(zhu)要是(shi)(shi)指“分(fen)段張(zhang)(zhang)力系統”和“單機(ji)十(shi)二線(xian)(xian)(xian)(xian)設(she)計技術(shu)(shu)（原單機(ji)六線(xian)(xian)(xian)(xian)設(she)計技術(shu)(shu)）”。“分(fen)段張(zhang)(zhang)力系統”是(shi)(shi)指在金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)生產線(xian)(xian)(xian)(xian)主(zhu)要工藝段設(she)置驅動(dong)電(dian)機(ji)和張(zhang)(zhang)力電(dian)機(ji)，中間工藝段電(dian)機(ji)為(wei)主(zhu)軸電(dian)機(ji)，其他電(dian)機(ji)為(wei)從(cong)軸跟隨主(zhu)軸同步(bu)，金剛線(xian)(xian)(xian)(xian)生產線(xian)(xian)(xian)(xian)各工藝段的(de)鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)張(zhang)(zhang)力控制(zhi)是(shi)(shi)獨(du)立的(de)，從(cong)而可以實現低(di)張(zhang)(zhang)力上砂(sha)(sha)，減少鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)因大張(zhang)(zhang)力磨損(sun)而導(dao)致的(de)脫(tuo)砂(sha)(sha)情況(kuang)，有利于高質量上砂(sha)(sha)。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視(shi)覺圖(tu)像識別系統”通過(guo)高速工業像機在線實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)拍攝固(gu)結在鋼(gang)線基(ji)體(ti)上(shang)單位視(shi)野內的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛石微(wei)(wei)粉顆粒的(de)(de)(de)(de)顯(xian)微(wei)(wei)圖(tu)像，圖(tu)像信(xin)號實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)傳送給(gei)圖(tu)像處理(li)系統并(bing)(bing)轉換為數(shu)(shu)字化(hua)信(xin)號，數(shu)(shu)字化(hua)的(de)(de)(de)(de)圖(tu)像信(xin)號被金(jin)(jin)剛線生產(chan)線檢(jian)測控制系統實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)接收，并(bing)(bing)實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)計算鋼(gang)線基(ji)體(ti)上(shang)單位視(shi)野內的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛石微(wei)(wei)粉顆粒數(shu)(shu)量(liang)(liang)、分布均勻性的(de)(de)(de)(de)分析(xi)數(shu)(shu)據，從(cong)而實(shi)(shi)(shi)(shi)現對金(jin)(jin)剛線上(shang)固(gu)結的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛石微(wei)(wei)粉顆粒數(shu)(shu)量(liang)(liang)、分布均勻性的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)在線檢(jian)測，并(bing)(bing)將實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)在線檢(jian)測數(shu)(shu)據與生產(chan)工藝(yi)設(she)定數(shu)(shu)據比較，實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)調(diao)整金(jin)(jin)剛線生產(chan)線的(de)(de)(de)(de)生產(chan)工藝(yi)參數(shu)(shu)，進而實(shi)(shi)(shi)(shi)現對金(jin)(jin)剛線上(shang)固(gu)結的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛石微(wei)(wei)粉顆粒數(shu)(shu)量(liang)(liang)、分布均勻性的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)控制。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)量模(mo)(mo)糊(hu)控(kong)制系統”以(yi)金剛線(xian)生產大數據為基礎(chu)，建立各影響因(yin)素(su)與砂(sha)量的(de)模(mo)(mo)糊(hu)控(kong)制規則，采用模(mo)(mo)糊(hu)推(tui)理(li)、模(mo)(mo)糊(hu)判(pan)斷(duan)、數學仿真分析等技術解析控(kong)制量，從而(er)實現對上砂(sha)量的(de)精確控(kong)制，無需人工干預(yu)上砂(sha)量。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)砂(sha)(sha)(sha)過程(cheng)是金(jin)剛(gang)線(xian)生產的核心工藝流程(cheng)，上(shang)砂(sha)(sha)(sha)的效(xiao)率（速(su)度）直(zhi)接影(ying)響金(jin)剛(gang)線(xian)的生產速(su)度；上(shang)砂(sha)(sha)(sha)過程(cheng)中(zhong)金(jin)剛(gang)石微粉顆(ke)粒在(zai)母線(xian)上(shang)分布的均勻性直(zhi)接影(ying)響金(jin)剛(gang)線(xian)的質量一(yi)致性。因(yin)此(ci)為了(le)保證高(gao)速(su)上(shang)砂(sha)(sha)(sha)和均勻上(shang)砂(sha)(sha)(sha)（不(bu)團(tuan)聚、不(bu)疊砂(sha)(sha)(sha)），上(shang)砂(sha)(sha)(sha)槽(cao)中(zhong)添加劑和使用方法非常重要(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。但金剛線生產過程(cheng)中的(de)(de)電鍍(du)液環境(jing)是酸性的(de)(de)，會(hui)腐(fu)蝕金(jin)剛(gang)石顆(ke)(ke)粒表面(mian)的(de)(de)金(jin)屬(shu)鎳層(ceng)，使得金(jin)剛(gang)石顆(ke)(ke)粒表面(mian)的(de)(de)金(jin)屬(shu)鎳層(ceng)脫落(luo)或金(jin)剛(gang)石顆(ke)(ke)粒與(yu)母線基體結合力減弱，進而降低金(jin)剛(gang)線的(de)(de)質量以及改變電鍍(du)液的(de)(de)成(cheng)分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)生產過程中，在(zai)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉(fen)顆粒固結(jie)到鋼線(xian)基體(ti)表面后，鍍(du)液中的鎳(nie)離子(zi)將在(zai)電(dian)鍍(du)作用下(xia)持續(xu)移向鋼線(xian)基體(ti)獲得電(dian)子(zi)還原為金(jin)(jin)屬鎳(nie)，并同時將金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉(fen)顆粒固結(jie)在(zai)鋼線(xian)基體(ti)表面，因此金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)外表層(ceng)的金(jin)(jin)屬鎳(nie)鍍(du)層(ceng)是決定(ding)了金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石顆粒在(zai)鋼線(xian)基體(ti)上(shang)的固結(jie)能(neng)力，進而(er)決定(ding)了金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)的切割(ge)能(neng)力，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石顆粒在(zai)鋼線(xian)基體(ti)上(shang)的固結(jie)能(neng)力是金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)最重要的技術指標之一。