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)切割原(yuan)理是(shi)什么呢？

金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)由母線(xian)、金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎳層(ceng)、金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)三(san)部分組成，以母線(xian)作為承載基體，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)作為磨粒(li)刀具(ju)，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鍍層(ceng)作為結合劑將(jiang)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)固結在(zai)母線(xian)上；切割時，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)線(xian)靠近被切割的材(cai)料（如(ru)硅棒或硅片），并(bing)通過(guo)高速旋轉和研磨劑的使用，產生磨削(xue)效果，從而實(shi)現切割。

二、金剛石線切割工藝中的核心技術有哪些

金剛線切(qie)割(ge)技術仍(reng)將作為未來相當(dang)長一段(duan)時間內(nei)主流的(de)硅(gui)片(pian)切(qie)割(ge)技術，它的(de)切(qie)割(ge)工藝(yi)主要(yao)應用了(le)以下16種技術：

1、高精度切割線管理技術

以(yi)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切片機為例，切片機工作(zuo)過程中，金(jin)鋼(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高速從(cong)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)放(fang)出，經過排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪、張(zhang)力輪、過線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輪和切割(ge)軸后，收(shou)(shou)回纏繞(rao)到收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)(shang)；再反方向由收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)繞(rao)回到放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)，金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)高速往復雙向運動。原(yuan)則上(shang)(shang)切片機工作(zuo)過程中，收(shou)(shou)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)及排(pai)布線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)須同(tong)步且(qie)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所受(shou)到的(de)(de)張(zhang)力應保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)，然而收(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)上(shang)(shang)繞(rao)制的(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)卷徑(jing)是隨時(shi)(shi)變(bian)化(hua)的(de)(de)，必須實時(shi)(shi)控制收(shou)(shou)、放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)的(de)(de)轉速以(yi)保(bao)證(zheng)高速運動的(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)速度穩(wen)定(ding)且(qie)保(bao)持(chi)金(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)所受(shou)到的(de)(de)張(zhang)力穩(wen)定(ding)；同(tong)時(shi)(shi)還需要保(bao)證(zheng)排(pai)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)裝置與收(shou)(shou)放(fang)線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)輥(gun)(gun)同(tong)步。

2、高精度張力控制技術

以金(jin)剛線切(qie)片機(ji)(ji)為例，切(qie)片機(ji)(ji)切(qie)割(ge)(ge)(ge)硅(gui)(gui)棒(bang)過(guo)程中，金(jin)剛線須保持穩定(ding)的切(qie)割(ge)(ge)(ge)張力(li)(li)，若(ruo)張力(li)(li)過(guo)小，將(jiang)導致金(jin)剛線切(qie)割(ge)(ge)(ge)力(li)(li)不足；若(ruo)張力(li)(li)過(guo)大，將(jiang)導致金(jin)剛線斷(duan)線；若(ruo)張力(li)(li)控制(zhi)不穩定(ding)，或將(jiang)導致切(qie)出(chu)的硅(gui)(gui)片存在(zai)TTV超(chao)標、線痕明顯(xian)、硅(gui)(gui)片彎(wan)曲和(he)翹曲等質(zhi)量(liang)問題，嚴重時金(jin)剛線斷(duan)線或將(jiang)導致整根(gen)硅(gui)(gui)棒(bang)損壞。因此，精確、靈敏(min)、穩定(ding)、無(wu)擾動的切(qie)割(ge)(ge)(ge)線張力(li)(li)控制(zhi)技術(shu)是金(jin)剛線切(qie)割(ge)(ge)(ge)技術(shu)的關鍵技術(shu)之一(yi)。

3、高精度夾持進給技術

切割(ge)(ge)設備工(gong)(gong)(gong)作時需要夾(jia)持(chi)被(bei)加工(gong)(gong)(gong)材料與切割(ge)(ge)刀具持(chi)續、穩定(ding)、緊密(mi)接(jie)觸，被(bei)加工(gong)(gong)(gong)材料進給的(de)穩定(ding)性直接(jie)影響(xiang)到切割(ge)(ge)的(de)質(zhi)量和效率；因此，夾(jia)持(chi)進給系統須(xu)具有高(gao)定(ding)位精度、高(gao)動態(tai)響(xiang)應、高(gao)穩定(ding)性等特(te)點(dian)。

4、多主軸動態平衡控制技術

單晶(jing)硅(gui)圓棒開(kai)方(fang)(fang)時，金剛線(xian)切割線(xian)網(wang)是由一根金剛線(xian)布成(cheng)的井(jing)字(zi)形線(xian)網(wang)，需要運(yun)用多主(zhu)軸動(dong)(dong)態平衡(heng)控(kong)(kong)制技術(shu)來(lai)進行布線(xian)控(kong)(kong)制，以保證開(kai)方(fang)(fang)機(ji)(ji)線(xian)網(wang)的穩(wen)定運(yun)行。公司經過多年的自主(zhu)研發、實踐(jian)及持續優化，率(lv)先將自主(zhu)研發的多主(zhu)軸動(dong)(dong)態平衡(heng)控(kong)(kong)制技術(shu)應(ying)用于金剛線(xian)單晶(jing)開(kai)方(fang)(fang)機(ji)(ji)，使得金剛線(xian)單晶(jing)開(kai)方(fang)(fang)機(ji)(ji)主(zhu)軸輪使用壽命延(yan)長、斷線(xian)率(lv)降低(di)、切割成(cheng)本降低(di)。

5、高精度晶線檢測技術

晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測是(shi)單(dan)晶(jing)硅(gui)棒開方的(de)重要工序(xu)，晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測的(de)成功(gong)與否，會(hui)直接影響(xiang)切割質量(liang)和切割效率。如果晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測錯(cuo)誤且繼續切割動(dong)作，會(hui)造成硅(gui)棒直接報廢；如果檢(jian)(jian)測用時(shi)過多，會(hui)降低切割效率。高(gao)精度(du)晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測技(ji)術(shu)，利用高(gao)精度(du)傳感器、多層控制(zhi)算法、閉(bi)環自動(dong)調整技(ji)術(shu)，可以保證硅(gui)棒誤切率趨近于零，晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測成功(gong)率達99.9%，大幅度(du)縮短了晶(jing)線(xian)檢(jian)(jian)測時(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。以光伏用(yong)單晶硅片(pian)(pian)為例，超薄片(pian)(pian)技術路線是面(mian)向(xiang)光伏平價上網的(de)(de)主要解決方案(an)之一(yi)，針對下(xia)一(yi)代電池技術具有(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)性價比優勢，片(pian)(pian)厚的(de)(de)下(xia)降帶來(lai)硅片(pian)(pian)柔性的(de)(de)提高，組(zu)件的(de)(de)應用(yong)場景也相應提升，高轉換效(xiao)率(lv)和低成本的(de)(de)材料有(you)利于客(ke)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(shu)據(ju)、切(qie)割(ge)工(gong)藝調整邏輯，使(shi)得切(qie)割(ge)類設備(bei)(bei)在(zai)一定程(cheng)度上具備(bei)(bei)模擬(ni)切(qie)割(ge)工(gong)藝人員對切(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)出(chu)現(xian)的(de)復雜(za)問題的(de)識別(bie)、學習和解決(jue)能(neng)力，使(shi)得切(qie)割(ge)裝備(bei)(bei)智能(neng)地針對切(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)中遇到的(de)金(jin)剛線、輔料、裝備(bei)(bei)等(deng)出(chu)現(xian)的(de)異(yi)常情況給出(chu)快速、精確、可重(zhong)復的(de)處(chu)理(li)措施，從而降低(di)斷線率(lv)、提升生(sheng)產效率(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(shu)是通(tong)過優化金剛線(xian)(xian)切(qie)割相關工藝參數(shu)，力求使用(yong)線(xian)(xian)徑更細(xi)的(de)金剛線(xian)(xian)切(qie)割，從而(er)降低制造硅片(pian)所需的(de)材(cai)料用(yong)量(liang)、提(ti)升切(qie)片(pian)良率(lv)、提(ti)高切(qie)割生產效率(lv)、降低固定(ding)資(zi)產投資(zi)成本的(de)切(qie)割工藝技術(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)承(cheng)(cheng)箱(xiang)(xiang)(xiang)在上述切割(ge)主軸(zhou)工作過程(cheng)中起到支(zhi)撐和保(bao)持(chi)精度(du)(du)的(de)(de)關鍵(jian)作用，一方(fang)面，切割(ge)主輥將高(gao)速旋轉工作時承(cheng)(cheng)受(shou)的(de)(de)軸(zhou)向和徑向力傳(chuan)遞到軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱(xiang)(xiang)(xiang)上，由軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)力學(xue)結構承(cheng)(cheng)載并化(hua)解(jie)；另(ling)一方(fang)面，軸(zhou)承(cheng)(cheng)箱(xiang)(xiang)(xiang)精度(du)(du)和剛度(du)(du)保(bao)證了金剛線網的(de)(de)運行精度(du)(du)，從而保(bao)證了硅片切割(ge)質量(liang)。

10、高穩定性液路技術

在(zai)(zai)金剛(gang)線(xian)切(qie)片(pian)機(ji)工作過程中，金剛(gang)線(xian)切(qie)割(ge)(ge)(ge)硅(gui)片(pian)時會持續(xu)產(chan)生大量的熱量，若大量熱聚集則會使(shi)高(gao)精度(du)軸承箱(xiang)和硅(gui)棒發生熱變形(xing)，進而(er)降(jiang)低(di)切(qie)片(pian)機(ji)的工作精度(du)、降(jiang)低(di)硅(gui)片(pian)的質量。因此(ci)，軸承箱(xiang)和硅(gui)棒所在(zai)(zai)的切(qie)割(ge)(ge)(ge)區(qu)域需進行循環冷卻，以帶走切(qie)割(ge)(ge)(ge)硅(gui)棒產(chan)生的熱量，并保證切(qie)割(ge)(ge)(ge)區(qu)域溫度(du)恒定(ding)。

11、低張力高效上砂技術

“低張(zhang)力高效上砂(sha)技(ji)術”主(zhu)(zhu)要(yao)是指(zhi)“分段張(zhang)力系統”和“單(dan)機(ji)十二線設計技(ji)術（原單(dan)機(ji)六(liu)線設計技(ji)術）”。“分段張(zhang)力系統”是指(zhi)在金(jin)剛(gang)線生產線主(zhu)(zhu)要(yao)工藝段設置驅(qu)動電(dian)機(ji)和張(zhang)力電(dian)機(ji)，中間工藝段電(dian)機(ji)為(wei)主(zhu)(zhu)軸電(dian)機(ji)，其他(ta)電(dian)機(ji)為(wei)從軸跟隨(sui)主(zhu)(zhu)軸同步(bu)，金(jin)剛(gang)線生產線各工藝段的(de)鋼(gang)線張(zhang)力控制是獨立(li)的(de)，從而可以實現低張(zhang)力上砂(sha)，減少鋼(gang)線因大張(zhang)力磨損而導致的(de)脫砂(sha)情況，有(you)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(tu)(tu)(tu)像(xiang)識別系統(tong)(tong)”通(tong)過(guo)高速(su)工業像(xiang)機在線(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)拍攝固結在鋼線(xian)(xian)(xian)基(ji)體(ti)上(shang)單位視(shi)野(ye)內(nei)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微粉(fen)(fen)顆粒的(de)(de)(de)顯微圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)，圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)信號(hao)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)傳送給圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)處理系統(tong)(tong)并轉換為(wei)數字(zi)化信號(hao)，數字(zi)化的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)信號(hao)被(bei)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)生產線(xian)(xian)(xian)檢測控制(zhi)系統(tong)(tong)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)接收，并實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)計算鋼線(xian)(xian)(xian)基(ji)體(ti)上(shang)單位視(shi)野(ye)內(nei)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微粉(fen)(fen)顆粒數量(liang)、分(fen)(fen)布均勻性的(de)(de)(de)分(fen)(fen)析(xi)數據，從而實(shi)(shi)(shi)現(xian)對金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)上(shang)固結的(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微粉(fen)(fen)顆粒數量(liang)、分(fen)(fen)布均勻性的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)在線(xian)(xian)(xian)檢測，并將(jiang)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)在線(xian)(xian)(xian)檢測數據與生產工藝設定(ding)數據比(bi)較，實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)調(diao)整金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)生產線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)生產工藝參數，進而實(shi)(shi)(shi)現(xian)對金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線(xian)(xian)(xian)上(shang)固結的(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石微粉(fen)(fen)顆粒數量(liang)、分(fen)(fen)布均勻性的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)控制(zhi)。

13、砂量模糊控制技術

“砂(sha)(sha)量(liang)模糊(hu)(hu)控制(zhi)系(xi)統”以金剛(gang)線(xian)生產大數(shu)據為基礎，建立各影響因(yin)素(su)與(yu)砂(sha)(sha)量(liang)的(de)模糊(hu)(hu)控制(zhi)規則，采(cai)用模糊(hu)(hu)推理、模糊(hu)(hu)判斷、數(shu)學(xue)仿真分析(xi)等技術解析(xi)控制(zhi)量(liang)，從(cong)而實現對上(shang)砂(sha)(sha)量(liang)的(de)精確控制(zhi)，無(wu)需(xu)人工(gong)干預上(shang)砂(sha)(sha)量(liang)。

14、電鍍液高效添加劑技術

上砂(sha)(sha)過程是金(jin)剛線(xian)生產(chan)的核心(xin)工藝流程，上砂(sha)(sha)的效率（速度(du)）直接影響(xiang)金(jin)剛線(xian)的生產(chan)速度(du)；上砂(sha)(sha)過程中金(jin)剛石微粉顆粒在母線(xian)上分布的均(jun)勻性(xing)(xing)直接影響(xiang)金(jin)剛線(xian)的質量(liang)一(yi)致性(xing)(xing)。因此為了保證(zheng)高(gao)速上砂(sha)(sha)和(he)均(jun)勻上砂(sha)(sha)（不團聚、不疊砂(sha)(sha)），上砂(sha)(sha)槽中添(tian)加劑和(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。但金剛線生產過程中(zhong)的電鍍液環(huan)境是酸性(xing)的，會(hui)腐(fu)蝕金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)粒表面的金(jin)屬(shu)鎳層，使(shi)得金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)粒表面的金(jin)屬(shu)鎳層脫落或(huo)金(jin)剛(gang)(gang)石顆(ke)粒與母線基(ji)體結合力減弱，進而降(jiang)低金(jin)剛(gang)(gang)線的質量以及改(gai)變電鍍液的成分。

16、金剛石微粉后處理技術

金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線生產(chan)過程中，在(zai)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)微粉(fen)顆(ke)(ke)粒固結(jie)到鋼線基(ji)體表(biao)面(mian)后，鍍液中的(de)鎳離(li)子(zi)(zi)將(jiang)在(zai)電鍍作用下持續(xu)移(yi)向鋼線基(ji)體獲得電子(zi)(zi)還原為(wei)金(jin)(jin)屬鎳，并同(tong)時將(jiang)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)微粉(fen)顆(ke)(ke)粒固結(jie)在(zai)鋼線基(ji)體表(biao)面(mian)，因(yin)此(ci)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線外(wai)表(biao)層的(de)金(jin)(jin)屬鎳鍍層是(shi)決定了金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒在(zai)鋼線基(ji)體上的(de)固結(jie)能(neng)力，進而決定了金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線的(de)切割能(neng)力，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒在(zai)鋼線基(ji)體上的(de)固結(jie)能(neng)力是(shi)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)線最(zui)重(zhong)要的(de)技術指標之一。