成型锯丝制造技术

一种用于切割硬质材料的成型锯丝包括钢丝，该钢丝具有在其间带有区段的多个弯部；该钢丝具有表面下拉伸残余应力以便在锯切期间保持所述钢丝的形状；该钢丝同时具有在轴向长度“L”上测量得到的长度“S”，（S-L）/L在百分之0.006至0.6之间。该锯丝从切割开始直到钢丝从锯切过程中离开都保持其形状，这展现出明显更好的切割效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种用于切割硬质材料的成型锯丝包括钢丝，该钢丝具有在其间带有区段的多个弯部；该钢丝具有表面下拉伸残余应力以便在锯切期间保持所述钢丝的形状；该钢丝同时具有在轴向长度“L”上测量得到的长度“S”，（S-L）/L在百分之0.006至0.6之间。该锯丝从切割开始直到钢丝从锯切过程中离开都保持其形状，这展现出明显更好的切割效率。【专利说明】成型锯丝
本技术涉及用于切割硬质材料的钢丝。具体地说，本技术涉及用于切割例如硅锭、硅圆晶、硬质合金、磁性材料、石英棒、蓝宝石和陶瓷等材料的钢丝。
技术介绍
在光电或半导体领域中对硬质材料的多钢丝锯切如下进行:1.以多圈将单根钢丝在受驱动绞盘上引导；2.绞盘设有沟槽以便使得钢丝在各圈之间偏置；因此形成钢丝网。3.使用松散磨料浆作为切割剂，该切割剂在钢丝网上供给，同时使得工件缓慢地进入到钢丝网中；4.使得钢丝在两个卷轴之间往复运动(来回运动)，或者可选的是钢丝总是沿着相同的方向行进。显然钢丝在锯切过程中扮演重要的角色。钢丝的作用在于摩擦工件，同时将磨料浆拉入到切口中。在磨料浆中的磨料研磨工件以及部分钢丝。钢丝必须能够总是保持一定的张力，该张力转变成用来将磨料颗粒推入到工件的常规力。对于笔直钢丝而言，多个专利披露了低内应力(中性的或压缩的)或零残余应力梯度的好处，以便在锯切期间保持钢丝的笔直度。但是，随着钢丝在锯切过程中的使用期间通过磨料浆而磨损并且因此直径减小，在它在所施加的拉伸作用下断裂之前必须更换。此外，由于笔直钢丝容易在锯切割期间围绕着其纵向轴线转动，所以最初捕获在钢丝和工件之间的磨料颗粒容易从钢丝和工件之间被推出。因此，这些磨料的量从切割开始就消耗掉。如果在钢丝和工件之间存在磨料较少，切割减少，并且在钢丝和工件之间开始出现摩擦。虽然这种消耗在切割低于400_或更小的长度(参照硅锭的实例)的情况下不是一个特殊的问题，但是在需要切割更长的长度时这变得是个问题。因此，在锯丝领域中一直想要找到将足够的磨料夹带到切口中的方式，从而直到切断也保持切割作用。W02012069314描述了具有包括多个弯部的螺旋形状的锯丝，弯部在连续的区段之间。这些弯部相对于螺旋形状径向向外。锯丝的这种形状构成为与磨料颗粒具有良好的合作。这种成型锯丝明显改善了磨料颗粒夹带和作用。显然，在锯切期间用来将更多磨料浆夹带到切口中的其中一种解决方案在于使得钢丝自身带有结构，这意味着使得笔直钢丝成为如上所述的具有形状的钢丝。但是，在任何一种带有结构的锯丝中，形状在切割过程中由于钢丝磨损和所施加的拉伸而会变差。还有由于钢丝反复进入到切口中，所以存在钢丝的拉直作用，就好像它在每次进入到锭料中拉伸穿过孔一样(这可以是几千次或更多次)。这导致形状从切割开始直到切割结束都不能保持。从上面可以看出，磨料的拖拉能力以及钢丝的切割效率在锯切过程期间随着时间逐渐降低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种成型锯丝，其消除了钢丝的切割效率在切割过程期间随着时间下降的技术缺陷。本技术的目的还在于提供一种成型锯丝，它从切割开始直到钢丝从切割过程中出来都保持其形状。根据本技术的第一方面，描述了一种成型锯丝，它尤其适用于锯切硬脆材料例如硅、锗、碳化硅、石英和玻璃、硬质合金材料、蓝宝石、稀土磁体、天然石头例如大理石坐寸ο本技术的锯丝在其最通常的形式为具有多个弯部的钢丝，所述弯部在连续的区段之间。在弯部之间的区段基本上是笔直的。由此，这意味着这些区段能够展现出一些弯曲，这在任何情况下都小于钢丝在弯部处的弯曲。弯部具有内侧弯曲部和外侧弯曲部。“内侧弯曲部”意味着位于两个相邻区段之间的弯曲部分，而“外侧弯曲部”为“内侧弯曲部”在圆周上相对的部分，并且远离相邻区段。本技术的锯丝还具有表面下拉伸残余应力，用来在锯切期间保持钢丝的形状。术语“表面下”其含义应该这样理解，即与钢丝的外表面相距非常小的距离，例如外表面距离5至10 μ m的深度。对于本申请而言，成型锯丝的表面下拉伸残余应力用来在锯切期间保持钢丝的形状以避免形状变形。本技术的锯丝同时具有在轴向长度“L”上测量得到的长度“S”，满足(S-L)/L在百分之0.006至0.6之间。钢丝的中心线在轴向长度“L”上测量时具有长度“S”，并且(S-L) /L为百分之0.006至0.6。该(S-L)/L为“额外长度”，它是由于钢丝的形状而构建到钢丝中。如果该“额外”长度低于0.006%，则钢丝的变形不足以将颗粒夹带到钢丝的弯部中，从而导致磨料夹带不够。如果该“额外长度”高于0.6%，则钢丝将在使用期间延伸太多，这会使得锯丝在锯切过程期间松弛。优选的是，如果(S-L)/L为百分之0.01至0.5，例如百分之0.1或者0.25，则锯丝设有尺寸足够大的凹部以接收和夹带磨料，同时对于锯丝保持必要的延伸特性。在所述区段中的表面下残余应力优选至少为1500MPa，例如大于1800MPa并且实际上是拉伸的。优选的是，成型锯丝在弯部的内侧弯曲部中具有表面下拉伸残余应力。本技术的基本工作原理在于:随着弯部的最凸出部分即弯部的外侧弯曲部在锯切过程期间逐步磨损，在弯部的径向外侧弯曲部中的表面下拉伸残余应力随着材料磨掉而消失。由于在弯部的内侧弯曲部中的表面下拉伸残余应力，在至少保持着弯曲程度的弯部处出现弯曲力矩，这导致明显的形状变差。它能够补偿由于钢丝磨损、切口进入拉直作用和所施加的拉伸而引起的成型锯丝在切割过程中的形状变差。因此，钢丝在锯切期间的形状保持，从而切割作用持续直到切断。显然具有表面下拉伸残余应力的锯丝具有这样的有利性能。通常，如在本申请的
技术介绍
部分中所验证的一样，残余压缩应力或者至少低水平的拉伸残余应力对于锯丝而言是优选的。本 申请人:的价值在于通过完全相反的方式推翻了这种通常所给出的教导。更优选的是，在成型锯丝的弯部的内侧弯曲部处的表面下拉伸残余应力至少为2000MPa。如果压力小于2000MPa，随着在锯切期间在弯部处的外侧弯曲部材料消耗，在弯部的内侧弯曲部处的应力不够足够大以保持弯曲程度，这意味着成型锯丝的形状在切割过程中变差。同时，人们可以观察到锯切的切割性能将降低。根据优选实施方案，成型锯丝自身具有在一个或多个平面中的轴线和波浪形状，所述一个或多个平面包括所述轴线。对于在平面中的波浪形状指的是这样的形状，其中弯部在连续的区段之间改变方向。波浪形状具有基本上为之字形形状。例如可以通过赋予钢丝重复的卷曲即通过使得钢丝卷曲来获得波浪形形状。优选的是，根据本技术的成型锯丝具有在第一平面和第二平面中的波浪形状，第二平面与第一平面不同。如图1a所示的这种锯丝10具有改进的磨料夹带特性。实际上，卷曲给锯丝提供了多个凹部，磨料可以停留在其中。可选的是，所述成型锯丝被构造成所述一个或多个平面相对于包括有所述轴线的固定平面的角度沿着所述成型锯丝的轴向长度变化。好像其中形成波浪形状的所述一个或多个平面在沿着所述钢丝的长度前进时围绕着所述成型锯丝的轴线转动一样。优选的是，所述一个或多个平面相对于包括所述轴线的固定平面的角度沿着所述锯丝的轴向长度增大或减小。这例如可以通过使得钢丝在已经给它赋予在一个或多个平面中的波浪形状之后围绕着其自身轴线扭绞来获得。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成型锯丝，所述成型锯丝包括具有多个弯部的钢丝，所述弯部在连续的区段之间，其特征在于，所述钢丝具有表面下拉伸残余应力以在锯切期间保持所述成型锯丝的形状；所述钢丝同时具有在轴向长度“L”上测量得到的长度“S”，(S‑L)/L在百分之0.006至0.6之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W·范弗伦，王飞，胡志昆，黄文现，
申请(专利权)人：贝卡尔特公司，
类型：新型
国别省市：比利时;BE