[發明專利]一種用于多線切割的異構金屬絲及其制造裝置與制備方法

有效

• 申請號: 201410027623.8
• 申請日: 2014-01-19
• 公開（公告）號: CN104084443B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 凡登（常州）新型金屬材料技術有限公司
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B28D5/04
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙)32258
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明涉及一種用于多線切割的異構金屬絲及其制造裝置與制備方法，該金屬絲適用于多線切割晶體硅、碳化硅、藍寶石、水晶等硬質材料。

背景技術

絕大多數情況下，多線切割是以高強度金屬絲作為載體，由金屬絲在高速運動中攜帶超硬磨料，通過磨料對高硬材料（如晶體硅，碳化硅，藍寶石，水晶等）進行滾挖研磨以實現切割。該方式以切割效率高、切割鋸縫小、材料損失少、切割精度高、表面質量好等優點成為當前的主要生產方式。其中，金屬絲作為攜帶磨料的載體，在切割過程中的穩定性以及攜帶磨料的能力，對于切割效率及產品質量均起到極其重要的作用。

目前廣泛使用的金屬絲是表面光滑的圓形結構，其突出優點在于金屬絲能夠在環繞其切割進給的方向均勻攜帶磨料，從而帶來穩定的切割表面質量。通常情況下，可以通過增加金屬絲的直徑增加金屬絲的表面積，從而增強金屬絲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。

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

第一類是試圖制造粗糙金屬絲，通過增加金屬絲表面的粗糙度增加金屬絲的磨料攜帶能力。例如JP2007 196312提出了通過向金屬絲表面噴射電解液的方式，造成金屬絲表面產生凹凸； WO 9/12670則提出了微凹腔金屬絲，軟表面金屬絲，以及橫截面沿長度方向變化的金屬絲等概念；KR 2001 002689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域獲得成功的工業化實施與應用，核心原因在于磨料本身具備強大的磨損能力，經過上述處理的金屬絲表面，在進入切割進程中不久即會被磨光，使得經過表面處理的金屬絲與常規圓形表面光滑金屬絲不再有任何區別。

第二類嘗試是以對金屬絲進行螺旋處理為基礎。例如，JP 2007 044841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；US 2860862則提出對預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。FR 750081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，之后再通過拉模進行拉伸。迄今為止，上述努力在多線切割領域同樣未見成功的工業化實施與應用，核心原因在于，金屬絲的螺旋化無可避免地需要對金屬絲進行加捻，從而給金屬絲帶來很高的扭轉內應力，且金屬絲越長，扭轉內應力越高，從而導致成品金屬絲產生強烈的自我打卷傾向，無法實際應用于多線切割，突出表現在很難完成均勻的長距離卷繞收線，在切割線網上無法或很難布線，即使勉強用于短距離切割，也會因為金屬絲自身攜帶的高扭轉內應力造成線網無規律抖動，導致無法接受的切割效果（突出體現為表面線痕與TTV不良）。

第三類嘗試，是通過對金屬絲在一個或多個平面內進行彎曲的方式，制造所謂的“結構金屬絲”。例如JP 2004 276207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通過一對嵌齒輪，從而在單一平面內形成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，在于絞線結構會導致鋸線的實用包絡外徑顯著加大，帶來難以接受的鋸縫加寬和相應額外材料損失。