專利名稱：一種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲及其制作裝置和制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割用金屬絲，尤其涉及一種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲及其制作裝置和制作方法。
背景技術(shù)：
在電子和太陽能領(lǐng)域的單晶硅、多晶硅，LED領(lǐng)域的寶石等硬質(zhì)材料的分割切片工藝中，目前使用最多的就是利用直線型的金屬單絲，在一定張力作用下，通過單向或往復運動的方式來切割分片。金屬單絲運動時，通過砂漿輸運和噴射系統(tǒng)，在金屬單絲與硅棒等被切割物接觸之前，將含有極高硬度的磨料顆粒的砂漿噴射金屬單絲上，這些具有極高硬度的磨料顆粒被金屬單絲帶人切割口，與硅棒、寶石等被切割物體進行不斷的研磨，實現(xiàn)對硅棒、寶石等被切割物的切割分片。因此，金屬單絲攜帶含有極高硬度的磨料顆粒的砂漿能力就至關(guān)重要，是能否高效、高質(zhì)量地切割分片硅料、寶石等物體的重要保證。在圓絲基礎(chǔ)上改進的具有一定橢圓度的圓絲、異形絲或者有一定波長的曲線形絲，與直絲相比能夠在一定程度上提高攜帶磨料顆粒的能力，但提高能力有限，還是容易存在切片表面有線痕缺陷等質(zhì)量或工藝問題。通過使金屬絲的扭轉(zhuǎn)使金屬絲原有的結(jié)構(gòu)在一定的空間范圍內(nèi)擴展分布，使金屬絲原有凹陷處分布得更加立體，進一步提高金屬絲攜帶磨料的能力，改善切割效果。而且扭轉(zhuǎn)后的異形鋼絲在切割過程中會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，增加額外切削力的同時可以大幅提高切削下來的硅粉、硅粒的帶出率，同時增加冷卻效果。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，通過扭轉(zhuǎn)金屬絲將其原有的結(jié)構(gòu)在一定的空間范圍內(nèi)擴展分布，將金屬絲原有的凹陷處分布得更加立體，提高其攜帶磨料顆粒的能力，以改善切割效果。本發(fā)明同時提供了一種制作該扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的制作裝置和制作方法。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為—種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，該金屬絲為橫截面是橢圓形或多邊形的異形絲， 該金屬絲在軸向上扭轉(zhuǎn)。由于金屬絲發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，使其原有的結(jié)構(gòu)在一定的空間范圍內(nèi)擴展分布，使金屬絲原有凹陷處分布得更加立體，提高了金屬絲攜帶磨料的能力，改善了切割效果；并且扭轉(zhuǎn)后的金屬絲在切割過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，在增加額外切削力的同時可以大幅提高切削下來的硅粉、硅粒的帶出率，同時增加冷卻效果。該金屬絲可以為具有波形的曲線金屬絲，優(yōu)選波形的波長在0. 1 30mm范圍內(nèi)， 波高在0. 05 5mm范圍內(nèi)。對于橫截面為橢圓形的異形絲，優(yōu)選的長軸和短軸都在0. 05 0. 5mm范圍內(nèi)，且橢圓度大于0. 05 ；更為優(yōu)選的長軸和短軸都在0. 08 0. 30mm范圍內(nèi)，且橢圓度大于0. 1。
對于橫截面為多邊形的異形絲，優(yōu)選的多邊形的長邊在0.05 5mm范圍內(nèi)，且長邊和短邊的比在1 1 1 0.1范圍內(nèi)。一種制作上述扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的裝置，包括收線輪、收線過線輪、金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)、放線過線輪和放線輪，未扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過放線輪、放線過線輪放線后，進入金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)扭轉(zhuǎn)后成為扭轉(zhuǎn)的金屬絲，扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過收線過線輪、收線輪收線。上述裝置在保證金屬絲收線速度不變的情況下，通過改變金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)放線可以改變金屬絲的扭轉(zhuǎn)方向和扭矩，形成具有一定扭轉(zhuǎn)度的金屬絲。通過金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)可以讓金屬絲產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，該機構(gòu)可以采用過線輪在同一平面不同水平線上交錯放置，由電機控制整個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，在金屬絲收線速度不變的情況下，改變旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度來改變鋼絲的旋向和扭矩，使金屬絲的旋向、扭矩可控。鋼絲行業(yè)中使用的虛捻器即可實現(xiàn)該功能。一種采用上述裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的方法，包括如下步驟(1)對未扭轉(zhuǎn)的金屬絲施加張力，同時通過金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)對其施加扭矩，使金屬絲沿軸向方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(2)通過收線過線輪將扭轉(zhuǎn)后的金屬絲排布在收線輪上，保證收線輪與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)具有相同的轉(zhuǎn)速，其中金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速和金屬絲的扭轉(zhuǎn)速/旋轉(zhuǎn)度一致；所述金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度由放線速度和金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速控制；金屬絲的扭轉(zhuǎn)速度優(yōu)選在O 3000轉(zhuǎn)/min。所述步驟⑴中，金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向為順時針方向或逆時針方向，并且扭轉(zhuǎn)方向間歇性變換，變換頻次為ο 120次/min。所述金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度大于1° /m。有益效果本發(fā)明提供的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲及其制作裝置和制作方法，由于金屬絲發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，使其原有的結(jié)構(gòu)在一定的空間范圍內(nèi)擴展分布，使金屬絲原有凹陷處分布得更加立體，提高了金屬絲攜帶磨料的能力，改善了切割效果；并且扭轉(zhuǎn)后的金屬絲在切割過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，在增加額外切削力的同時可以大幅提高切削下來的硅粉、 硅粒的帶出率，同時增加冷卻效果；能夠提高硅料、寶石等切割分片工藝過程的生產(chǎn)效率 10%以上，同時也能有效提高分片后的材料的表面質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明制作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例1制得金屬絲的橫截面；圖3是實施例1制得金屬絲的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實施例2制得金屬絲的橫截面；圖5是實施例2制得金屬絲的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是實施例3制得金屬絲的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是實例例3制得金屬絲交替扭轉(zhuǎn)θ度后的示意圖；圖8是實例例3所述金屬絲交替扭轉(zhuǎn)θ度后y-z軸向的側(cè)視圖。圖9是實例例3所述金屬絲經(jīng)過不定角度交替扭轉(zhuǎn)后的示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。如圖1所示為一種制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲1的裝置，包括收線輪7、收線過線輪6、金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)4 (包括過線輪3等4個過線輪)、放線過線輪2和放線輪，未扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過放線輪、放線過線輪2放線后，進入金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)4扭轉(zhuǎn)后成為扭轉(zhuǎn)的金屬絲，扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過收線過線輪6、收線輪7收線。采用上述裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的方法，具體包括如下步驟(1)對未扭轉(zhuǎn)的金屬絲施加張力，同時通過金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)4對其施加扭矩，使金屬絲沿軸向方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(2)通過收線過線輪6將扭轉(zhuǎn)后的金屬絲排布在收線輪7上，保證收線輪7與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)4具有相同的轉(zhuǎn)速。實施例1使用圖1所示裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的步驟(1)金屬絲放線，金屬絲的截面形狀可以為具有橢圓度的圓形、三角形等異形鋼絲，金屬絲也可以是有一定波形的曲線形絲，本例中為圖2所示的等邊三角形；(2)對金屬絲施加張力，同時對金屬絲施加扭矩，使金屬絲沿軸向方向扭轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(3)通過收線過線輪6使金屬絲排布在收線輪7上，且收線輪7與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu) 4具有相同的旋轉(zhuǎn)速度。本例步驟O)中，金屬絲旋轉(zhuǎn)速度為500轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向，旋轉(zhuǎn)方向不變化，金屬絲的放線速度為200米/分鐘，金屬絲的旋轉(zhuǎn)角度為900度/米。如圖2、3所示，本實施例制得的金屬絲1的橫截面為等邊三角形，三角形的邊長為 1mm，其外接圓的直徑為1. 155mm，金屬絲1的旋轉(zhuǎn)外徑是1. 155mm，扭矩為0.細。實施例2使用圖1所示裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的步驟(1)先加工出長軸為0. 2mm，短軸為0. Imm的橢圓形截面的金屬絲，橢圓度為0. 5 ；(2)對金屬絲施加張力，同時對金屬絲施加扭矩，使金屬絲沿軸線方向旋轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(3)通過收線過線輪6使金屬絲排布在收線輪7上，且收線輪7與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu) 4具有相同的旋轉(zhuǎn)速度。本例步驟O)中，金屬絲旋轉(zhuǎn)的速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向，旋轉(zhuǎn)方向不變化，金屬絲的放線速度為800米/分鐘；金屬絲的旋轉(zhuǎn)角度360度/米。如圖4、5所示，本實施例制得的金屬絲的橫截面為橢圓形，橢圓形的長軸為 0. 2mm,短軸為0. Imm,金屬絲的橢圓度為0. 5，金屬絲的旋轉(zhuǎn)外徑是0. 2mm,扭矩為lm。橢圓度=(最大外徑-最小外徑)/標稱外徑。實施例3使用圖1所示裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的步驟(1)先加工出波高為1mm，波長為20mm的橢圓形截面曲線形金屬絲，橢圓形的長軸為0. 8mm，短軸為0. 3mm，截面的橢圓度為0. 625 ；
(2)對金屬絲施加張力，同時對金屬絲施加扭矩，使金屬絲沿軸線方向旋轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(3)通過收線過線輪6使金屬絲排布在收線輪7上，且收線輪7與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu) 4具有相同的旋轉(zhuǎn)速度。如圖6所示，是本例步驟(1)中所示的截面為橢圓形的曲線形絲。如圖7所示，是將本例步驟(2)中金屬絲旋轉(zhuǎn)的速度為50轉(zhuǎn)/min，金屬絲的放線速度為400m/min，扭轉(zhuǎn)方向為順時針和逆時針交替，扭轉(zhuǎn)方向變換頻次為100次/min。將如圖6所示曲線形金屬絲按照扭轉(zhuǎn)角度為θ反復改變扭轉(zhuǎn)方向后在軸向視圖呈現(xiàn)圖7的 V形。金屬絲的旋轉(zhuǎn)外徑是1. 5mm，每細變換一次波峰方向。圖8是本例加工成型的一種交替旋轉(zhuǎn)θ角曲線形絲的軸視圖，圖9所示為鋼絲經(jīng)過交替扭轉(zhuǎn)不定角度后的示意圖。是將本實例的步驟O)中， 金屬絲旋轉(zhuǎn)的速度為800轉(zhuǎn)/min，金屬絲的放線速度為SOOm/min，通過調(diào)節(jié)扭轉(zhuǎn)機構(gòu)，使扭轉(zhuǎn)方向為順時針和逆時針交替，扭轉(zhuǎn)方向以及扭轉(zhuǎn)角度在允許范圍內(nèi)隨機變換，最終形成曲線形絲的各單獨波峰之間的扭轉(zhuǎn)角度不同，例如其中扭轉(zhuǎn)角度θ 1 = 60度、θ 2 = 30度。 金屬絲的旋轉(zhuǎn)外徑是2mm。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，其特征在于該金屬絲為橫截面是橢圓形或多邊形的異形絲，該金屬絲在軸向上扭轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，其特征在于該金屬絲為具有波形的曲線金屬絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，其特征在于所述波形的波長在 0. 1 30mm范圍內(nèi)，波高在0. 05 5mm范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲，其特征在于橫截面為橢圓形的異形絲，橢圓形的長軸和短軸都在0. 05 0. 5mm范圍內(nèi)，且橢圓度大于0. 05 ；橫截面為多邊形的異形絲，多邊形的長邊在0.05 5mm范圍內(nèi)，且長邊和短邊的比在1 1 1 0. 1范圍內(nèi)。
5.一種制作權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的裝置，其特征在于該裝置包括收線輪、收線過線輪、金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)(由過線輪3等4個過線輪組成)、放線過線輪和放線輪，未扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過放線輪、放線過線輪放線后，進入金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)扭轉(zhuǎn)后成為扭轉(zhuǎn)的金屬絲，扭轉(zhuǎn)的金屬絲依次通過收線過線輪、收線輪收線。
6.一種采用權(quán)利要求5所述的裝置制作扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲的方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)對未扭轉(zhuǎn)的金屬絲施加張力，同時通過金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)對其施加扭矩，使金屬絲沿軸向方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)并發(fā)生塑性變形；(2)通過收線過線輪將扭轉(zhuǎn)后的金屬絲排布在收線輪上，保證收線輪與金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)具有相同的轉(zhuǎn)速，其中金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速和金屬絲的扭轉(zhuǎn)速度一致；所述金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度由放線速度和金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中，金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向間歇性變換，變換頻次為0 120次/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度大于1°/m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲及其制作裝置和制作方法，該金屬絲為橫截面是橢圓形或多邊形的異形絲，該金屬絲在軸向上扭轉(zhuǎn)；該金屬絲通過金屬絲扭轉(zhuǎn)機構(gòu)制作。本發(fā)明提供的扭轉(zhuǎn)形態(tài)的切割用金屬絲及其制作裝置和制作方法，由于金屬絲發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，使其原有的結(jié)構(gòu)在一定的空間范圍內(nèi)擴展分布，使金屬絲原有凹陷處分布得更加立體，提高了金屬絲攜帶磨料的能力，改善了切割效果；并且扭轉(zhuǎn)后的金屬絲在切割過程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，在增加額外切削力的同時可以大幅提高切削下來的硅粉、硅粒的帶出率，同時增加冷卻效果；能夠提高硅料、寶石等切割分片工藝過程的生產(chǎn)效率10％以上，同時也能有效提高分片后的材料的表面質(zhì)量。
文檔編號B21F7/00GK102380915SQ201110371530
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者閔學剛 申請人:鎮(zhèn)江耐絲新型材料有限公司