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    中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究(七)

    中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究

    目 錄

    第一章 太陽能、光伏和鎢絲的基本概念

    第二章 光伏行業各環節概況

    第三章 金剛線的介紹

    第四章 鎢絲金剛線的介紹

    第五章 金剛線用鎢絲母絲簡介

    第六章 金剛線的生產工藝

    第七章 金剛線的切割工藝

    第八章 硅片切割工藝

    第九章 金剛線用途概覽

    第十章 鎢絲金剛線的生產成本

    第十一章 鎢絲金剛線行業前景

    第十二章 鎢絲生產企業概覽

    第十三章 鎢絲母線金剛絲市場格局預測

    第十四章 金剛線生產企業概覽

    第十五章 硅片生產企業概覽

    第十六章 主要金剛石線切割機企業概覽

    第十七章 主要光伏行業主要企業概覽

    附件:鎢絲和光伏產業發展年譜簡編

    第七章 金剛線的切割工藝

    1. 什么是金剛線切割技術?

    1.1 磨削理論

    磨削(Grinding)是一種去除材料的機械加工方法,指用磨料、磨具切除工件上多余材料。鋸絲表面磨粒與工件互相作用的過程即金剛石線鋸切割過程,類似于磨削,磨削理論符合金剛線的切割機理。藍寶石、單晶硅、砷化鎵、特殊陶瓷、微晶玻璃等硬脆材料具有較高硬度,獨特的物理機械性能使普通機床難以加工,近幾十年來金剛石切割技術的應用研究中,國內外學者對硬脆材料的切削加工進行了大量的實驗研究表明:一般情況下,材料的去除分為脆性和塑性兩種方式。對不同脆性材料磨削的觀察發現,脆性材料去除方式主要為脆性去除,鋸切過程主要以脆性崩碎為主,同時伴隨塑性變形。在磨粒切割硬脆材料時,首先產生內應力,內應力使材料達到臨界強度值,從而產生裂紋,徑向裂紋的產生導致材料表面強度降低,橫向裂紋則引起材料的去除,最后呈現材料去除效果,達到磨削的目的。

    金剛線鋸切割是應用于光伏行業的重要磨削加工方式之一。

    1.2 固結磨料線鋸

    固結磨料切割技術是相對于游離磨料線鋸切割技術而言,游離磨料切割技術也稱為自由磨料金剛線切割技術,兩種線切割都是相較于金剛石切割圓鋸而言更先進一代的切割技術。固結磨料切割技術是利用電鍍或樹脂粘結的方法將金剛石磨料附著在鋼線表面,將金剛線直接作用于硅棒或硅錠表面通過往復移動產生磨削,達到切割的效果。和游離磨料線鋸切割技術相比,固結磨粒金剛線切割具有切割速度快、切割精度高、材料損耗低等特點。

    電鍍固結金剛線鋸切割示意圖,高測股份募資說明書資料圖

    電鍍固結金剛線鋸切割示意圖,高測股份募資說明書資料圖

    固結磨料金剛線是將高硬度、高耐磨性的超硬磨料利用一種工藝技術固結在鋼線基體上而制成使得線材具備磨削加工能力的一種線鋸。固結磨料金剛線主要有擠壓、滾壓嵌入工藝、樹脂粘合工藝、釬焊工藝和復合電鍍工藝等五種加工工藝。

    擠壓、滾壓嵌入固結技術是通過機械作用將金剛石微粉(裸分)嵌入金屬線材基體,這樣的加工勢必容易降低基體的強度,也就減少了其切割能力和使用壽命。釬焊固結技術是在高溫條件下加熱釬料及金剛石磨粒,使得金剛石磨粒與釬料層間產生牢固的化學鍵合,這種加工過程中的高溫會破壞鋼線基體的組織結構,影響基體強度和硬度。樹脂固結技術是通過樹脂粘結劑將金剛石和金屬鋼線粘接在一起,但這種固結技術的金剛線在切割摩擦條件下樹脂層易脫落,耐磨性、耐熱性、斷裂強度較差。以上滾壓、擠壓嵌入、樹脂固結、釬焊等技術生產的線鋸金剛石微粒和基體結合力低,切割效果差,效益差而較少使用。

    復合電鍍固結工藝是通過電鍍金屬的電結晶作用,把金剛石磨粒電鍍在鋼絲基體上。和其它固結技術相比,復合電鍍固結線徑細、耐熱性和耐磨性良好,同時具備制造成本低、生產效率高、節省硅材料等諸多優點。

    根據上述對線鋸切割的描述,我們得知,不論哪種線鋸切割技術,實際上其區別僅僅在于磨粒和線鋸母絲的關系不同:游離磨粒線鋸是磨粒和線鋸母絲分開的,而固結磨粒線鋸則是線鋸母絲和磨粒固定在一起的;由于固定方式的不同,又分為樹脂固結磨粒線鋸和電鍍固結磨粒線鋸,也根據磨粒的不同分為固結金剛石線鋸和其它材質的線鋸。

    2022年以來,隨著鎢絲作為基體母絲逐步進入金剛石線鋸領域并迅速擴大市占率,我們可以將固結磨粒金剛石線鋸分為鎢絲基體和金剛線基體兩種金剛線鋸。

    固結磨粒金剛線鋸

    固結磨粒金剛線鋸

    1.3 影響金剛線鋸切割效果的因素

    影響金剛線鋸切割效果的因素有很多,但決定性取舍要素只有一個:經濟性!

    在外界環境、被切割材料性能和切割工藝參數等因素不變的情況下,影響金剛線切割效果的主要因素有:母線質量,產品直徑大小,金剛石顆粒的大小、牢固程度、分布狀況等。

    金剛線切割的終極目的是通過市場實現最佳利潤,這是任何一個市場主體唯一目的。為了實現最佳的經濟效果,不同的材料切割、不同的切割環節使用不同的切割金剛線和切割技術與工藝,藍寶石的切割就需要比硅晶材料切割更粗線徑金剛線,如藍寶石宜于使用200μm左右的金剛線,同樣是單晶硅材料,在晶硅開方和硅棒切斷時也硅棒切斷時也和藍寶石加工一樣,為了實現更高效率而使用較粗的200μm,甚至300μm的金剛線進行快速切割;但是在硅片切割時卻需要使用盡可能細的金剛線,如新近實現規?;?5μm先進的金剛線達到最佳經濟效益。

    (1)母線質量高,即母線細且強度大、質量一致性高,母線直徑粗細均勻、無接頭、表面親和度高,便于固結;母線長度適宜切割繞線長度,減少換線、減少浪費。
    (2)當然,母線在保證強度的情況下,越細越好。即線徑越小越好,這包括母線直徑、覆合鍍層和
    (3)金剛石微粉(裸石)顆粒大小,顆粒粒度分布均勻(良好的正態分布),金剛石形狀好,出刃率高等,但是更為主要的是
    (4)金剛石微粉制作優良,電鍍后金剛石微粉分布均勻。金剛石微粉分布狀態對切割效果有較大影響,金剛石微粉需均勻分布在母線上,過于密集則金剛石易堆疊在一起導致切割時阻力過大而斷線,反之則導致切割力不足,金剛石微粉分布不均勻會使得切割作用力不均勻,導致斷線頻率提升;金剛石微粉的團聚與疊砂會導致切割 線紋深淺或寬窄不同,影響切片的表面質量。
    (5)在上述要求的基礎上,盡可能更牢固將基體母絲和金剛石微粉固結在一起,發揮最好的切割效果和使用壽命也是主要的因素之一。

    金剛石線在單晶硅切片的應用示意圖,張家口原軾新型材料股份有限公司招股說明書(申報稿)

    金剛石線在單晶硅切片的應用示意圖,張家口原軾新型材料股份有限公司招股說明書(申報稿)

    1.4 主要電鍍金剛線生產企業

    2. 金剛線切割技術發展脈絡

    3. 金剛石線切割機

    3.1 WSK系列數控金剛線切片機

    3.2 JXQ系列金剛線切片機

    3.3 WSK系列數控金剛線藍寶石開方機

    3.4 JDQ-601金剛線多線切割機

    3.5 DWS系列金剛石線切割機

    3.6 STX系列金剛石線切割機

    4. 金剛石線切割機的切割原理

    5. 金剛石線切割機操作步驟

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    《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究(八)》

    《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究(七)》

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    《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究(三)》

    《中國光伏行業金剛線用鎢絲市場研究(二)》

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