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)割原理(li)是什么呢？

金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)由(you)母(mu)(mu)線(xian)(xian)、金(jin)屬鎳層(ceng)、金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)三部分(fen)組成(cheng)，以母(mu)(mu)線(xian)(xian)作為承(cheng)載(zai)基體，金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)作為磨粒(li)刀(dao)具，金(jin)屬鍍(du)層(ceng)作為結合劑將金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)固結在母(mu)(mu)線(xian)(xian)上；切(qie)割時，金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)靠近被切(qie)割的(de)材(cai)料（如硅(gui)棒或硅(gui)片），并通過高速旋轉(zhuan)和研(yan)磨劑的(de)使用(yong)，產生磨削效果，從而實(shi)現(xian)切(qie)割。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線切割(ge)技(ji)術仍將(jiang)作為未來相當(dang)長一段時間(jian)內主(zhu)流的硅片切割(ge)技(ji)術，它(ta)的切割(ge)工(gong)藝主(zhu)要應用(yong)了以下16種(zhong)技(ji)術：

1、高精度切割線管理技術

以金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)切片機為(wei)例，切片機工(gong)作過(guo)程(cheng)中，金(jin)鋼線(xian)(xian)(xian)高(gao)速從放(fang)線(xian)(xian)(xian)輥放(fang)出，經(jing)過(guo)排(pai)線(xian)(xian)(xian)輪(lun)(lun)、張力(li)輪(lun)(lun)、過(guo)線(xian)(xian)(xian)輪(lun)(lun)和切割軸(zhou)后，收(shou)回纏繞到收(shou)線(xian)(xian)(xian)輥上；再反方(fang)向(xiang)由(you)收(shou)線(xian)(xian)(xian)輥繞回到放(fang)線(xian)(xian)(xian)輥，金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)高(gao)速往復雙向(xiang)運動(dong)。原則上切片機工(gong)作過(guo)程(cheng)中，收(shou)線(xian)(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)及排(pai)布線(xian)(xian)(xian)須同(tong)步且(qie)金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)所受(shou)到的(de)(de)(de)張力(li)應保(bao)持穩定(ding)，然(ran)而收(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)輥上繞制的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)卷(juan)徑是隨(sui)時(shi)變化的(de)(de)(de)，必須實時(shi)控制收(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)輥的(de)(de)(de)轉速以保(bao)證(zheng)高(gao)速運動(dong)的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)速度穩定(ding)且(qie)保(bao)持金(jin)剛(gang)線(xian)(xian)(xian)所受(shou)到的(de)(de)(de)張力(li)穩定(ding)；同(tong)時(shi)還需要保(bao)證(zheng)排(pai)線(xian)(xian)(xian)裝置(zhi)與(yu)收(shou)放(fang)線(xian)(xian)(xian)輥同(tong)步。

2、高精度張力控制技術

以金剛(gang)(gang)線(xian)切片(pian)(pian)機為例，切片(pian)(pian)機切割(ge)硅棒過程中，金剛(gang)(gang)線(xian)須(xu)保持穩(wen)定(ding)的(de)(de)切割(ge)張(zhang)(zhang)力(li)，若張(zhang)(zhang)力(li)過小，將(jiang)導致金剛(gang)(gang)線(xian)切割(ge)力(li)不(bu)足；若張(zhang)(zhang)力(li)過大，將(jiang)導致金剛(gang)(gang)線(xian)斷(duan)線(xian)；若張(zhang)(zhang)力(li)控制不(bu)穩(wen)定(ding)，或(huo)將(jiang)導致切出(chu)的(de)(de)硅片(pian)(pian)存在TTV超標、線(xian)痕明顯(xian)、硅片(pian)(pian)彎(wan)曲和翹曲等質量(liang)問題(ti)，嚴重時(shi)金剛(gang)(gang)線(xian)斷(duan)線(xian)或(huo)將(jiang)導致整根硅棒損壞。因(yin)此(ci)，精確、靈敏、穩(wen)定(ding)、無擾動的(de)(de)切割(ge)線(xian)張(zhang)(zhang)力(li)控制技(ji)術是金剛(gang)(gang)線(xian)切割(ge)技(ji)術的(de)(de)關鍵技(ji)術之一。

3、高精度夾持進給技術

切(qie)割(ge)設備工(gong)(gong)作時(shi)需要夾持被加(jia)工(gong)(gong)材(cai)料(liao)與切(qie)割(ge)刀具(ju)(ju)持續、穩定(ding)、緊密接觸，被加(jia)工(gong)(gong)材(cai)料(liao)進給(gei)的(de)穩定(ding)性(xing)直接影響到切(qie)割(ge)的(de)質量和效率(lv)；因此，夾持進給(gei)系統須具(ju)(ju)有高定(ding)位精度、高動(dong)態響應、高穩定(ding)性(xing)等特(te)點。

4、多主軸動態平衡控制技術

單晶(jing)(jing)硅圓(yuan)棒開(kai)方時，金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)切割線(xian)網(wang)是由一根金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)布成(cheng)的井字形線(xian)網(wang)，需要運(yun)用多主軸(zhou)動(dong)態平(ping)衡(heng)控(kong)制技術來進行布線(xian)控(kong)制，以保證(zheng)開(kai)方機線(xian)網(wang)的穩定運(yun)行。公司經(jing)過多年的自主研發(fa)、實踐及持續優化，率先(xian)將自主研發(fa)的多主軸(zhou)動(dong)態平(ping)衡(heng)控(kong)制技術應(ying)用于金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)單晶(jing)(jing)開(kai)方機，使得金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)單晶(jing)(jing)開(kai)方機主軸(zhou)輪使用壽命延(yan)長、斷線(xian)率降低(di)、切割成(cheng)本降低(di)。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測是單晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)棒(bang)開(kai)方的(de)重(zhong)要工序，晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測的(de)成功(gong)與(yu)否，會(hui)直(zhi)接影(ying)響切(qie)割質量和切(qie)割效率(lv)。如果晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測錯誤且繼續切(qie)割動(dong)作，會(hui)造成硅(gui)棒(bang)直(zhi)接報廢(fei)；如果檢(jian)測用時過(guo)多，會(hui)降低切(qie)割效率(lv)。高精(jing)度晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測技術，利(li)用高精(jing)度傳感器、多層控(kong)制算法、閉環(huan)自動(dong)調整技術，可以保證硅(gui)棒(bang)誤切(qie)率(lv)趨近(jin)于(yu)零，晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測成功(gong)率(lv)達99.9%，大(da)幅度縮短了晶(jing)(jing)(jing)線(xian)檢(jian)測時間(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(yi)光(guang)伏(fu)用單(dan)晶硅片為例，超薄(bo)片技術(shu)(shu)路(lu)線是面向(xiang)光(guang)伏(fu)平價(jia)上網的主(zhu)要解決方案(an)之一，針對下一代電池(chi)技術(shu)(shu)具有明顯的性價(jia)比優勢，片厚(hou)的下降帶(dai)來硅片柔性的提(ti)(ti)高(gao)，組件的應(ying)用場景也相應(ying)提(ti)(ti)升(sheng)，高(gao)轉換效率和低成本的材料(liao)有利于客(ke)戶產品提(ti)(ti)升(sheng)競爭力(li)。

7、基于大數據算法的切割過程工藝自適應技術

該技術通過算(suan)法、數據、切割(ge)工(gong)藝調整邏輯(ji)，使得切割(ge)類設備(bei)在一(yi)定程度上具備(bei)模擬(ni)切割(ge)工(gong)藝人(ren)員對切割(ge)過程出(chu)(chu)現的(de)(de)復(fu)雜(za)問題(ti)的(de)(de)識別、學習和解決能力，使得切割(ge)裝備(bei)智(zhi)能地(di)針對切割(ge)過程中遇到的(de)(de)金剛(gang)線、輔料、裝備(bei)等(deng)出(chu)(chu)現的(de)(de)異常情(qing)況給出(chu)(chu)快速(su)、精確、可重(zhong)復(fu)的(de)(de)處理措施(shi)，從(cong)而(er)降低斷(duan)線率、提升生產效率、提高切片良率。

8、超細金剛線高線速切割工藝技術

該技(ji)術是通過(guo)優化金剛線切(qie)(qie)(qie)割相關工藝參數，力求使用(yong)(yong)線徑更細的(de)(de)金剛線切(qie)(qie)(qie)割，從而降(jiang)低制造硅(gui)片所需的(de)(de)材料用(yong)(yong)量、提(ti)升切(qie)(qie)(qie)片良率、提(ti)高切(qie)(qie)(qie)割生(sheng)產效率、降(jiang)低固(gu)定資(zi)產投資(zi)成本的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)割工藝技(ji)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)(zhou)承(cheng)(cheng)箱在(zai)上述切割主軸(zhou)(zhou)(zhou)工(gong)作過程中起到(dao)支撐和保(bao)持(chi)精(jing)(jing)度的(de)(de)關鍵作用，一方面，切割主輥將高(gao)速(su)旋轉工(gong)作時承(cheng)(cheng)受的(de)(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)向和徑向力(li)傳(chuan)遞到(dao)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱上，由軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱的(de)(de)力(li)學結構承(cheng)(cheng)載(zai)并化解；另一方面，軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)箱精(jing)(jing)度和剛度保(bao)證了金剛線網(wang)的(de)(de)運行精(jing)(jing)度，從而(er)保(bao)證了硅片切割質(zhi)量。

10、高穩定性液路技術

在金剛線切(qie)(qie)片(pian)機工作過程中，金剛線切(qie)(qie)割(ge)硅片(pian)時會(hui)持(chi)續產生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)(liang)的(de)熱量(liang)(liang)，若(ruo)大(da)量(liang)(liang)熱聚集則會(hui)使高精度(du)軸承箱和硅棒(bang)發生(sheng)(sheng)熱變形，進(jin)而降(jiang)低(di)切(qie)(qie)片(pian)機的(de)工作精度(du)、降(jiang)低(di)硅片(pian)的(de)質量(liang)(liang)。因此，軸承箱和硅棒(bang)所在的(de)切(qie)(qie)割(ge)區(qu)域(yu)需進(jin)行循環冷卻，以(yi)帶走切(qie)(qie)割(ge)硅棒(bang)產生(sheng)(sheng)的(de)熱量(liang)(liang)，并(bing)保證切(qie)(qie)割(ge)區(qu)域(yu)溫度(du)恒定(ding)。

11、低張力高效上砂技術

“低(di)張力(li)高效上砂(sha)技術(shu)(shu)”主要是指(zhi)“分(fen)段(duan)張力(li)系(xi)統”和“單機(ji)(ji)十二線(xian)(xian)設計技術(shu)(shu)（原單機(ji)(ji)六線(xian)(xian)設計技術(shu)(shu)）”。“分(fen)段(duan)張力(li)系(xi)統”是指(zhi)在金(jin)剛線(xian)(xian)生(sheng)產線(xian)(xian)主要工藝段(duan)設置驅動電機(ji)(ji)和張力(li)電機(ji)(ji)，中間工藝段(duan)電機(ji)(ji)為主軸電機(ji)(ji)，其他電機(ji)(ji)為從軸跟(gen)隨主軸同步，金(jin)剛線(xian)(xian)生(sheng)產線(xian)(xian)各工藝段(duan)的(de)鋼線(xian)(xian)張力(li)控制是獨立的(de)，從而(er)可(ke)以實(shi)現低(di)張力(li)上砂(sha)，減(jian)少鋼線(xian)(xian)因大張力(li)磨損而(er)導致的(de)脫砂(sha)情況，有利于(yu)高質量上砂(sha)。

12、機器視覺圖像識別技術

“機器視(shi)覺圖像(xiang)識別系統”通過高速(su)工(gong)業像(xiang)機在(zai)線(xian)(xian)實(shi)(shi)時(shi)(shi)拍攝固結(jie)在(zai)鋼線(xian)(xian)基體上(shang)單(dan)位視(shi)野內(nei)的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉顆粒(li)(li)的(de)顯微(wei)(wei)圖像(xiang)，圖像(xiang)信號(hao)實(shi)(shi)時(shi)(shi)傳送給(gei)圖像(xiang)處理(li)系統并轉換(huan)為數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)信號(hao)，數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)的(de)圖像(xiang)信號(hao)被(bei)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)生產(chan)線(xian)(xian)檢測(ce)控制系統實(shi)(shi)時(shi)(shi)接(jie)收(shou)，并實(shi)(shi)時(shi)(shi)計(ji)算鋼線(xian)(xian)基體上(shang)單(dan)位視(shi)野內(nei)的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)的(de)分(fen)析數(shu)(shu)(shu)據(ju)，從而(er)實(shi)(shi)現對金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)上(shang)固結(jie)的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)的(de)實(shi)(shi)時(shi)(shi)在(zai)線(xian)(xian)檢測(ce)，并將實(shi)(shi)時(shi)(shi)在(zai)線(xian)(xian)檢測(ce)數(shu)(shu)(shu)據(ju)與生產(chan)工(gong)藝設(she)定數(shu)(shu)(shu)據(ju)比較，實(shi)(shi)時(shi)(shi)調整金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)生產(chan)線(xian)(xian)的(de)生產(chan)工(gong)藝參數(shu)(shu)(shu)，進而(er)實(shi)(shi)現對金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)上(shang)固結(jie)的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石微(wei)(wei)粉顆粒(li)(li)數(shu)(shu)(shu)量、分(fen)布均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)的(de)實(shi)(shi)時(shi)(shi)控制。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)量模糊(hu)(hu)(hu)控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)”以金剛線生(sheng)產大數據(ju)為基礎(chu)，建立各(ge)影響因素與(yu)砂(sha)量的模糊(hu)(hu)(hu)控(kong)(kong)制(zhi)規則，采(cai)用模糊(hu)(hu)(hu)推理、模糊(hu)(hu)(hu)判(pan)斷、數學仿(fang)真分析(xi)等技術解(jie)析(xi)控(kong)(kong)制(zhi)量，從而實現對(dui)上(shang)砂(sha)量的精(jing)確(que)控(kong)(kong)制(zhi)，無(wu)需人工干預上(shang)砂(sha)量。

14、電鍍液高效添加劑技術

上(shang)砂(sha)(sha)過(guo)程是金剛(gang)(gang)線生產的核(he)心工藝流程，上(shang)砂(sha)(sha)的效率（速(su)(su)度）直接(jie)影響金剛(gang)(gang)線的生產速(su)(su)度；上(shang)砂(sha)(sha)過(guo)程中(zhong)金剛(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆粒(li)在母線上(shang)分布(bu)的均勻性直接(jie)影響金剛(gang)(gang)線的質量一致性。因此(ci)為了保證高(gao)速(su)(su)上(shang)砂(sha)(sha)和均勻上(shang)砂(sha)(sha)（不團(tuan)聚(ju)、不疊(die)砂(sha)(sha)），上(shang)砂(sha)(sha)槽中(zhong)添加劑和使(shi)用方法非常(chang)重(zhong)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)過程中的電(dian)鍍(du)液環(huan)境是(shi)酸(suan)性的，會(hui)腐蝕金(jin)剛石顆(ke)粒表面的金(jin)屬(shu)鎳(nie)層，使得(de)金(jin)剛石顆(ke)粒表面的金(jin)屬(shu)鎳(nie)層脫落或金(jin)剛石顆(ke)粒與母線基體(ti)結合力減(jian)弱，進而(er)降低金(jin)剛線的質量以及改變電(dian)鍍(du)液的成(cheng)分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線生產過程中(zhong)(zhong)，在(zai)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆(ke)(ke)粒(li)固結(jie)到鋼(gang)線基(ji)體(ti)表(biao)面(mian)后，鍍(du)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)鎳離子將在(zai)電鍍(du)作用下持(chi)續(xu)移向鋼(gang)線基(ji)體(ti)獲得電子還(huan)原(yuan)為金(jin)(jin)(jin)屬鎳，并同(tong)時將金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)微(wei)粉顆(ke)(ke)粒(li)固結(jie)在(zai)鋼(gang)線基(ji)體(ti)表(biao)面(mian)，因此金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線外表(biao)層的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬鎳鍍(du)層是(shi)(shi)決(jue)定了(le)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆(ke)(ke)粒(li)在(zai)鋼(gang)線基(ji)體(ti)上的(de)(de)固結(jie)能力，進(jin)而決(jue)定了(le)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線的(de)(de)切割能力，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆(ke)(ke)粒(li)在(zai)鋼(gang)線基(ji)體(ti)上的(de)(de)固結(jie)能力是(shi)(shi)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線最重(zhong)要的(de)(de)技(ji)術指標之一。