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(ni)？

金剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)由母線(xian)(xian)、金屬(shu)(shu)鎳層、金剛(gang)(gang)(gang)石顆粒(li)三部(bu)分組成，以母線(xian)(xian)作(zuo)為承載基體，金剛(gang)(gang)(gang)石顆粒(li)作(zuo)為磨(mo)粒(li)刀具，金屬(shu)(shu)鍍層作(zuo)為結合劑(ji)將金剛(gang)(gang)(gang)石顆粒(li)固(gu)結在(zai)母線(xian)(xian)上；切(qie)割(ge)時，金剛(gang)(gang)(gang)線(xian)(xian)靠(kao)近被切(qie)割(ge)的材料（如硅棒或硅片），并通(tong)過高速(su)旋轉和研(yan)磨(mo)劑(ji)的使用，產(chan)生磨(mo)削效(xiao)果，從(cong)而實(shi)現切(qie)割(ge)。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金(jin)剛(gang)線切(qie)割技(ji)(ji)術(shu)仍(reng)將作為(wei)未來相當(dang)長一(yi)段(duan)時(shi)間內主流的(de)(de)硅(gui)片切(qie)割技(ji)(ji)術(shu)，它的(de)(de)切(qie)割工藝主要應用了以下16種技(ji)(ji)術(shu)：

1、高精度切割線管理技術

以(yi)金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切片(pian)機(ji)為(wei)例，切片(pian)機(ji)工(gong)作過(guo)程中，金鋼線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)(su)從放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥放(fang)(fang)出，經(jing)過(guo)排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)、張力輪(lun)、過(guo)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪(lun)和切割軸(zhou)后，收回纏繞(rao)到(dao)收線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥上；再反方向(xiang)由(you)收線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥繞(rao)回到(dao)放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥，金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高(gao)速(su)(su)往復雙向(xiang)運動(dong)。原則上切片(pian)機(ji)工(gong)作過(guo)程中，收線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)及排(pai)布線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)須(xu)同(tong)步且(qie)金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受到(dao)的張力應(ying)保(bao)持(chi)(chi)穩(wen)定，然(ran)而收、放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥上繞(rao)制的金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)卷徑(jing)是隨時變化(hua)的，必須(xu)實時控制收、放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥的轉速(su)(su)以(yi)保(bao)證高(gao)速(su)(su)運動(dong)的金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)速(su)(su)度(du)穩(wen)定且(qie)保(bao)持(chi)(chi)金剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所(suo)受到(dao)的張力穩(wen)定；同(tong)時還(huan)需要(yao)保(bao)證排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)裝置與收放(fang)(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥同(tong)步。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)剛線切(qie)片(pian)機(ji)為例，切(qie)片(pian)機(ji)切(qie)割(ge)(ge)硅(gui)(gui)棒(bang)過(guo)程中(zhong)，金(jin)剛線須保持穩定的(de)切(qie)割(ge)(ge)張力(li)(li)，若張力(li)(li)過(guo)小，將(jiang)(jiang)導致金(jin)剛線切(qie)割(ge)(ge)力(li)(li)不足；若張力(li)(li)過(guo)大，將(jiang)(jiang)導致金(jin)剛線斷(duan)線；若張力(li)(li)控制不穩定，或將(jiang)(jiang)導致切(qie)出的(de)硅(gui)(gui)片(pian)存在TTV超標(biao)、線痕明(ming)顯、硅(gui)(gui)片(pian)彎曲和翹曲等(deng)質量問題，嚴重時(shi)金(jin)剛線斷(duan)線或將(jiang)(jiang)導致整根(gen)硅(gui)(gui)棒(bang)損壞。因此(ci)，精確、靈敏、穩定、無擾動(dong)的(de)切(qie)割(ge)(ge)線張力(li)(li)控制技(ji)術(shu)是(shi)金(jin)剛線切(qie)割(ge)(ge)技(ji)術(shu)的(de)關鍵技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)。

3、高精度夾持進給技術

切割設備工(gong)作時需要夾持被加工(gong)材(cai)料(liao)與切割刀具持續、穩(wen)定(ding)、緊密(mi)接觸，被加工(gong)材(cai)料(liao)進給的(de)穩(wen)定(ding)性直接影(ying)響到切割的(de)質量和效率；因此，夾持進給系(xi)統須具有高(gao)定(ding)位精度(du)、高(gao)動態響應(ying)、高(gao)穩(wen)定(ding)性等特點。

4、多主軸動態平衡控制技術

單晶硅(gui)圓(yuan)棒開(kai)(kai)方時，金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)切(qie)割線(xian)網(wang)(wang)是由一(yi)根金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)布(bu)成的(de)井字形(xing)線(xian)網(wang)(wang)，需(xu)要(yao)運(yun)用多(duo)(duo)主軸動態(tai)平(ping)(ping)衡控(kong)(kong)制(zhi)技術(shu)來進行布(bu)線(xian)控(kong)(kong)制(zhi)，以保證開(kai)(kai)方機線(xian)網(wang)(wang)的(de)穩定運(yun)行。公司(si)經過多(duo)(duo)年(nian)的(de)自主研發(fa)、實踐(jian)及持續優化，率先將自主研發(fa)的(de)多(duo)(duo)主軸動態(tai)平(ping)(ping)衡控(kong)(kong)制(zhi)技術(shu)應用于金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)單晶開(kai)(kai)方機，使得金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)單晶開(kai)(kai)方機主軸輪(lun)使用壽(shou)命延(yan)長、斷線(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)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)是單晶(jing)(jing)硅棒(bang)開方的重要工序，晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)的成(cheng)功與否，會(hui)直接影響(xiang)切割(ge)質量和切割(ge)效率。如果(guo)晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)錯誤且繼續切割(ge)動作，會(hui)造(zao)成(cheng)硅棒(bang)直接報廢；如果(guo)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)用時過多(duo)，會(hui)降低切割(ge)效率。高精度晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)技術，利用高精度傳感(gan)器(qi)、多(duo)層控制算法(fa)、閉環自動調(diao)整技術，可以保證硅棒(bang)誤切率趨近(jin)于零，晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)成(cheng)功率達99.9%，大幅度縮短了晶(jing)(jing)線(xian)(xian)檢(jian)(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(yi)光伏用單(dan)晶硅(gui)(gui)片為例(li)，超薄片技(ji)術路線是面向(xiang)光伏平價上(shang)網的主要解決方案之一，針對下一代(dai)電池技(ji)術具有(you)(you)明(ming)顯(xian)的性(xing)價比優勢(shi)，片厚的下降帶來硅(gui)(gui)片柔性(xing)的提高，組件的應(ying)用場景(jing)也(ye)相應(ying)提升，高轉換(huan)效率(lv)和低成本(ben)的材料有(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

該技術通過(guo)算法(fa)、數據、切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)工(gong)藝(yi)調整邏輯，使得切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)類設備(bei)在(zai)一定程度上具備(bei)模擬(ni)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)工(gong)藝(yi)人員對切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)過(guo)程出(chu)現的(de)復雜問題的(de)識別、學習和解決能力，使得切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)裝(zhuang)備(bei)智能地針對切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)過(guo)程中(zhong)遇到的(de)金剛線(xian)、輔料(liao)、裝(zhuang)備(bei)等出(chu)現的(de)異常情(qing)況(kuang)給出(chu)快速、精確、可重(zhong)復的(de)處理措施，從而降低(di)斷線(xian)率(lv)、提升生(sheng)產(chan)效率(lv)、提高切(qie)(qie)(qie)(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)(qie)割相關工藝參(can)數，力(li)求使用(yong)線徑更(geng)細的(de)金剛線切(qie)(qie)割，從而(er)降低制造硅片所(suo)需的(de)材(cai)料用(yong)量(liang)、提升切(qie)(qie)片良率、提高切(qie)(qie)割生產效率、降低固定(ding)資(zi)產投(tou)資(zi)成(cheng)本的(de)切(qie)(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)承(cheng)(cheng)箱在(zai)上述切(qie)割主(zhu)軸(zhou)工作(zuo)過程(cheng)中起到支撐和保(bao)持精(jing)度(du)的(de)(de)關鍵作(zuo)用，一方面，切(qie)割主(zhu)輥將高(gao)速旋轉工作(zuo)時承(cheng)(cheng)受的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)(xiang)和徑向(xiang)(xiang)力(li)傳遞到軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱上，由軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱的(de)(de)力(li)學結構(gou)承(cheng)(cheng)載并化解(jie)；另一方面，軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱精(jing)度(du)和剛度(du)保(bao)證了金(jin)剛線網的(de)(de)運行(xing)精(jing)度(du)，從而保(bao)證了硅片切(qie)割質量。

10、高穩定性液路技術

在金剛(gang)線切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機工作(zuo)過程(cheng)中，金剛(gang)線切(qie)(qie)(qie)割(ge)硅(gui)片(pian)(pian)時會(hui)持續(xu)產(chan)生大量(liang)(liang)的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)，若(ruo)大量(liang)(liang)熱(re)(re)聚集則會(hui)使高精(jing)度(du)(du)軸(zhou)承箱和(he)硅(gui)棒(bang)(bang)發生熱(re)(re)變形(xing)，進(jin)而降低(di)切(qie)(qie)(qie)片(pian)(pian)機的(de)工作(zuo)精(jing)度(du)(du)、降低(di)硅(gui)片(pian)(pian)的(de)質量(liang)(liang)。因此，軸(zhou)承箱和(he)硅(gui)棒(bang)(bang)所在的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)區域(yu)需進(jin)行循環(huan)冷(leng)卻，以(yi)帶走(zou)切(qie)(qie)(qie)割(ge)硅(gui)棒(bang)(bang)產(chan)生的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)，并保證(zheng)切(qie)(qie)(qie)割(ge)區域(yu)溫度(du)(du)恒定。

11、低張力高效上砂技術

“低(di)張(zhang)(zhang)力(li)高效上砂技(ji)(ji)術”主(zhu)要是指“分段(duan)(duan)(duan)(duan)張(zhang)(zhang)力(li)系統(tong)”和(he)“單機(ji)十二線設計技(ji)(ji)術（原(yuan)單機(ji)六線設計技(ji)(ji)術）”。“分段(duan)(duan)(duan)(duan)張(zhang)(zhang)力(li)系統(tong)”是指在金(jin)剛線生產線主(zhu)要工(gong)藝段(duan)(duan)(duan)(duan)設置驅(qu)動電(dian)機(ji)和(he)張(zhang)(zhang)力(li)電(dian)機(ji)，中間工(gong)藝段(duan)(duan)(duan)(duan)電(dian)機(ji)為主(zhu)軸(zhou)電(dian)機(ji)，其(qi)他電(dian)機(ji)為從軸(zhou)跟隨主(zhu)軸(zhou)同(tong)步，金(jin)剛線生產線各工(gong)藝段(duan)(duan)(duan)(duan)的鋼線張(zhang)(zhang)力(li)控制是獨立的，從而可以實(shi)現低(di)張(zhang)(zhang)力(li)上砂，減少鋼線因大張(zhang)(zhang)力(li)磨損而導致的脫(tuo)砂情況，有利于高質量(liang)上砂。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視覺圖像識別系統(tong)”通過(guo)高速工(gong)業像機在線(xian)(xian)(xian)(xian)實時拍(pai)攝固(gu)結(jie)在鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)基體上單位視野內的(de)金(jin)(jin)剛(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)的(de)顯微(wei)圖像，圖像信號實時傳送給圖像處理(li)系統(tong)并(bing)(bing)轉(zhuan)換為數(shu)字(zi)化信號，數(shu)字(zi)化的(de)圖像信號被(bei)金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)生(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)(xian)檢測(ce)(ce)控(kong)制(zhi)系統(tong)實時接收，并(bing)(bing)實時計算鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)基體上單位視野內的(de)金(jin)(jin)剛(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量(liang)(liang)、分(fen)(fen)(fen)布均勻性(xing)的(de)分(fen)(fen)(fen)析數(shu)據，從而(er)實現對金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)上固(gu)結(jie)的(de)金(jin)(jin)剛(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量(liang)(liang)、分(fen)(fen)(fen)布均勻性(xing)的(de)實時在線(xian)(xian)(xian)(xian)檢測(ce)(ce)，并(bing)(bing)將實時在線(xian)(xian)(xian)(xian)檢測(ce)(ce)數(shu)據與生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝設定數(shu)據比較(jiao)，實時調整金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)生(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝參數(shu)，進而(er)實現對金(jin)(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)上固(gu)結(jie)的(de)金(jin)(jin)剛(gang)石微(wei)粉(fen)顆(ke)粒(li)數(shu)量(liang)(liang)、分(fen)(fen)(fen)布均勻性(xing)的(de)實時控(kong)制(zhi)。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)量(liang)(liang)(liang)模糊控(kong)(kong)制系統”以金剛線生產大數據為基(ji)礎，建立(li)各(ge)影響因素與砂(sha)量(liang)(liang)(liang)的模糊控(kong)(kong)制規(gui)則(ze)，采用模糊推理、模糊判斷(duan)、數學(xue)仿真分析(xi)等技術(shu)解(jie)析(xi)控(kong)(kong)制量(liang)(liang)(liang)，從而(er)實現對上砂(sha)量(liang)(liang)(liang)的精確控(kong)(kong)制，無需人工干(gan)預上砂(sha)量(liang)(liang)(liang)。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)(shang)砂(sha)過(guo)程是金剛線(xian)(xian)生(sheng)產的(de)核(he)心工藝(yi)流程，上(shang)(shang)砂(sha)的(de)效率（速(su)度）直接(jie)(jie)影響金剛線(xian)(xian)的(de)生(sheng)產速(su)度；上(shang)(shang)砂(sha)過(guo)程中金剛石微粉顆粒在母線(xian)(xian)上(shang)(shang)分布的(de)均(jun)勻性直接(jie)(jie)影響金剛線(xian)(xian)的(de)質量一致性。因此為了(le)保證高速(su)上(shang)(shang)砂(sha)和(he)均(jun)勻上(shang)(shang)砂(sha)（不團聚、不疊砂(sha)），上(shang)(shang)砂(sha)槽(cao)中添(tian)加(jia)劑和(he)使用方法非常重要。

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(sheng)產過程中的(de)電鍍(du)液環境是酸性(xing)的(de)，會腐蝕金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)表面的(de)金(jin)(jin)(jin)屬鎳層(ceng)，使得金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)表面的(de)金(jin)(jin)(jin)屬鎳層(ceng)脫落(luo)或金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石顆粒(li)與母線(xian)基體(ti)結合力減弱(ruo)，進而降(jiang)低金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)的(de)質量(liang)以及改(gai)變電鍍(du)液的(de)成分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)生產過程中，在(zai)(zai)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微粉顆粒(li)(li)固(gu)結到鋼線(xian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表面后(hou)，鍍液中的(de)(de)鎳(nie)離子將(jiang)在(zai)(zai)電鍍作用下持續(xu)移向鋼線(xian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)獲得電子還原為(wei)金(jin)屬鎳(nie)，并同時將(jiang)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)微粉顆粒(li)(li)固(gu)結在(zai)(zai)鋼線(xian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)表面，因此金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)外(wai)表層的(de)(de)金(jin)屬鎳(nie)鍍層是決定了(le)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)(li)在(zai)(zai)鋼線(xian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)上(shang)的(de)(de)固(gu)結能(neng)力，進而(er)決定了(le)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)的(de)(de)切割(ge)能(neng)力，金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)(li)在(zai)(zai)鋼線(xian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)上(shang)的(de)(de)固(gu)結能(neng)力是金(jin)剛(gang)(gang)(gang)(gang)線(xian)最重要(yao)的(de)(de)技術指標之一。