[發(fā)明專利]一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置與制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410023665.4
• 申請日: 2014-01-19
• 公開（公告）號: CN104084442B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 凡登（常州）新型金屬材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B28D5/04
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙)32258
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于多線切割的異構(gòu)鋼線及其制造裝置與制備方法，該鋼線適用于多線切割晶體硅、碳化硅、藍(lán)寶石、水晶等硬質(zhì)材料。

背景技術(shù)

絕大多數(shù)情況下，多線切割是以高強(qiáng)度鋼線作為載體，由鋼線在高速運(yùn)動中攜帶超硬磨料，通過磨料對高硬材料（如晶體硅，碳化硅，藍(lán)寶石，水晶等）進(jìn)行滾挖研磨以實現(xiàn)切割。該方式以切割效率高、切割鋸縫小、材料損失少、切割精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前的主要生產(chǎn)方式。其中，鋼線作為攜帶磨料的載體，在切割過程中的穩(wěn)定性以及攜帶磨料的能力，對于切割效率及產(chǎn)品質(zhì)量均起到極其重要的作用。

目前廣泛使用的鋼線是表面光滑的圓形結(jié)構(gòu)，其突出優(yōu)點(diǎn)在于鋼線能夠在環(huán)繞其切割進(jìn)給的方向均勻攜帶磨料，從而帶來穩(wěn)定的切割表面質(zhì)量。通常情況下，可以通過增加鋼線的直徑增加鋼線的表面積，從而增強(qiáng)鋼線攜帶磨料的能力以提高切割效率，代價是由此會引起鋸縫的寬度增加，從而帶來切割過程中材料損失的增加。切割效率的提升亦可通過加大磨料的平均粒徑以及棱角尖銳度等方式實現(xiàn)。

幾乎在多線切割誕生的同時，追求提高鋼線（鋸線）的磨料攜帶能力的努力即已開始并且一直持續(xù)至今，典型地可分為三類：

第一類是試圖制造粗糙鋼線，通過增加鋼線表面的粗糙度增加鋼線的磨料攜帶能力。例如JP2007196312提出了通過向鋼線表面噴射電解液的方式，造成鋼線表面產(chǎn)生凹凸；WO9/12670則提出了微凹腔鋼線，軟表面鋼線，以及橫截面沿長度方向變化的鋼線等概念；KR2001002689則描述了一種圓鋸線，通過壓刻的方式在該圓鋸線上形成凹腔。此類嘗試迄今尚未在多線切割領(lǐng)域獲得成功的工業(yè)化實施與應(yīng)用，核心原因在于磨料本身具備強(qiáng)大的磨損能力，經(jīng)過上述處理的鋼線表面，在進(jìn)入切割進(jìn)程中不久即會被磨光，使得經(jīng)過表面處理的鋼線與常規(guī)圓形表面光滑鋼線不再有任何區(qū)別。

第二類嘗試是以對鋼線進(jìn)行螺旋處理為基礎(chǔ)。例如，JP2007044841提出了一種基本為圓形的鋸線，具有圍繞鋸線的長度方向成螺旋形延伸的扁平面，CN102380915A基本為上述概念的自然延展；US2860862則提出對預(yù)先做成扁平形狀的鋸線施加兩次螺旋形變形：首先用短的捻距繞扁平鋸線的自身軸線加捻，然后用更長的捻距以螺旋型對鋸線加捻。FR750081也描述了采用圓形或多邊形橫截面的螺旋形鋸線。CN102205563A以及CN102765141A基本上均為前述思路的自然延展。JP4057666則描述了一種金屬鋸線，同樣是采用加捻的方式將直鋼絲先行變成螺旋型，之后再通過拉模進(jìn)行拉伸。迄今為止，上述努力在多線切割領(lǐng)域同樣未見成功的工業(yè)化實施與應(yīng)用，核心原因在于，鋼線的螺旋化無可避免地需要對鋼線進(jìn)行加捻，從而給鋼線帶來很高的扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力，且鋼線越長，扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力越高，從而導(dǎo)致成品鋼線產(chǎn)生強(qiáng)烈的自我打卷傾向，無法實際應(yīng)用于多線切割，突出表現(xiàn)在很難完成均勻的長距離卷繞收線，在切割線網(wǎng)上無法或很難布線，即使勉強(qiáng)用于短距離切割，也會因為鋼線自身攜帶的高扭轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力造成線網(wǎng)無規(guī)律抖動，導(dǎo)致無法接受的切割效果（突出體現(xiàn)為表面線痕與TTV不良）。

第三類嘗試，是通過對鋼線在一個或多個平面內(nèi)進(jìn)行彎曲的方式，制造所謂的“結(jié)構(gòu)鋼線”。例如JP2004276207在描述了一種具有螺旋形的變形單線或絞線之外，還描述了上述單線或絞線被引導(dǎo)通過一對嵌齒輪，從而在單一平面內(nèi)形成Z字形的雙皺褶。在Z字形皺褶中，鋸線先在第一方向上彎曲，然后在第二方向上進(jìn)行第二次彎曲且與第一方向相反（反向彎曲），然后再通過絞線并捻將較短長度的Z字形皺褶被疊加到長波螺旋形上。該種嘗試的明顯缺陷，在于絞線結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致鋸線的實用包絡(luò)外徑顯著加大，帶來難以接受的鋸縫加寬和相應(yīng)額外材料損失。