CN103786274B - 多晶硅锭开方金刚石线锯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅锭开方金刚石线锯装置，包括切割多晶硅锭的金刚石线锯，所述金刚石线锯包括环形金刚石锯丝，至少两条以上环形金刚石锯丝分别由各自对应设置的导轮组张紧运转而形成X向相互平行的一组切割面，至少两条环形金刚石锯丝分别由各自对应设置的导轮组张紧而形成Y向相互平行的另一组切割面，两组切割面上的X向金刚石锯丝线族和Y向金刚石锯丝线族交叉形成方格形切割网。本发明采用多条环形金刚石锯丝排列成纵横的网状线切割多晶硅锭，有效利用环形金刚石锯丝单方向、无惯性力、高速运动的特性，可使加工效率相比往复式金刚石线锯装置提高3倍～5倍。
Description
（一）技术领域：
本发明涉及脆硬非金属材料加工装置，具体为一种多晶硅锭开方金刚石线锯装置。
（二）背景技术：
多晶硅锭烧制成型后需经过开方，切片等工艺制成太阳能光伏电池。晶锭的开方作业是整个加工过程的第一道工序，是把大型晶锭切割成小型长方体。目前最成熟、最常见的开方设备多使用方格网线切割（如图1所示），网线锯的工作区为相互垂直并在不同平面上的数条切割线组成，每四条网线组成一个方格，设备运行时，切割丝被带动切割硅锭，切割完成后，网线组成的方格中就形成一个小型长方体硅锭。
网线切割所使用的切割方式有两种：（1）游离磨料切割；（2）固结磨料切割。
游离磨料切割原理是：钢丝快速运动将含磨料的液体带入工件切缝，产生切削作用，是钢丝、磨料、工件三者之间的磨削，磨液由磨料和矿物油按一定的比例混合而成，常用的磨料是碳化硅。游离磨料线锯切割因其切缝窄，切片量大，切片成本低而被广泛运用；但切割效率低；切割时产生的废浆液处理难度大，造成对环境的污染；使用成本高、钢丝和排线轮同时磨损，使用寿命较短，在使用过程中一旦断线，重新换线过程及其复杂。
固结磨料金刚石线切割是试图解决上述问题所提出的新方法，该方法的方式与游离磨料切割方式相似，锯丝长数百公里，运动方式为往复式运动，切割线速度小于15米每秒。从目前的研究结果来看，固结磨料金刚石线锯切割具有硅粉屑易回收处理、切割环境好、切割表面损伤小、效率高、切片薄、片厚均匀等优势。
目前，较为先进的多晶硅锭开方装置使用数百公里长的金刚石线锯进行切割。切割开始前，先将长锯丝一头拉出，并跨过几十个导轮，并形成网状，缠绕在整个机构中的金刚石锯丝的长度约有100米。切割时金刚石锯丝短距离往复运动，切割效率较低，并且会在切割表面留下划痕，增加后续工作量。另外，所使用的金刚石锯丝较细，又跨过几十个导轮，往复运动容易造成断线，一旦断线，换线难度大，耗时。
（三）发明内容：
为此，本发明提出了一种多晶硅锭开方金刚石线锯装置，使其在大型硅锭开方过程中，能够满足表面质量、效率、寿命等指标要求。
本发明多晶硅锭开方金刚石线锯装置的技术方案，包括切割多晶硅锭的金刚石线锯机构，所不同的是所述金刚石线锯机构包括环形金刚石锯丝，至少两条以上环形金刚石锯丝分别由各自对应设置的导轮组张紧运转而形成X向相互平行的一组切割面，至少两条以上环形金刚石锯丝分别由各自对应设置的导轮组张紧而形成Y向相互平行的另一组切割面，两组切割面上的X向金刚石锯丝线族和Y向金刚石锯丝线族交叉形成方格形切割网。
常规设置是使X向金刚石锯丝线族同处于一个平面上，使Y向金刚石锯丝线族同处于另一个平面上。
两个平面的合理间距选择为5mm～20mm。
所述导轮组包括两个以上导轮（包含两个）。
两个以上导轮中包括一个主动轮。
同组切割面各导轮组中的主动轮位置相对应，且同轴固连于传动轴上。
常规上将X向金刚石锯丝线族的线间距设为相等，将Y向金刚石锯丝线族的线间距设为相等，而形成方形切割“口”，切割完成后，被切割的多晶硅锭为尺寸一致的长方体形状。
本发明的有益效果：
1、本发明多晶硅锭开方金刚石线锯装置采用多条环形金刚石锯丝排列成纵横的网状线切割多晶硅锭，有效利用环形金刚石锯丝单方向、无惯性力、高速运动（30米／秒～50米／秒）的特性，可使加工效率相比往复式金刚石线锯装置提高3倍～5倍。
2、用本发明切割多晶硅锭时，不会在切割表面留下切割划痕，可获得更好的切割表面平整度和粗糙度。
3、本发明中，每条环形金刚石线由各自对应设置的导轮组单独张紧，既使切割过程中断线也不影响其他切割线的切割，亦可停机换线。
4、本发明更换切割丝方便快捷，全部换下所有环形金刚石锯丝仅需数分钟即可完成。
（四）附图说明：
图1为传统多晶硅锭开方装置的结构示意图。
图2为本发明一种实施方式的结构示意图。
图3为用图2实施方式切割多晶硅锭的结构示意图。
图4为本发明另一种实施方式的结构示意图。
图5为用图4实施方式切割多晶硅锭的结构示意图。
图号标识：1、金刚石锯丝；2、导轮；3、多晶硅锭。
（五）具体实施方式：
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明多晶硅锭开方金刚石线锯装置包括金刚石线锯机构，所述金刚石线锯机构包括上、下层方格形切割网，所述方格形切割网由一组X向切割面上的X向金刚石锯丝1线族和另一组Y向切割面上的Y向金刚石锯丝1线族垂直交叉形成，所述X向金刚石锯丝1线族同处于一个平面上，所述Y向金刚石锯丝1线族同处于另一个平面上，两个平面的间距为5mm～20mm，如图2、图4所示。
所述X向的一组切割面相互平行等距间隔，是由数条环形金刚石锯丝1形成，所述数条环形金刚石锯丝1分别由各自对应设置的导轮组张紧且单向运转。
所述Y向的另一组切割面相互平行等距间隔，同样由数条环形金刚石锯丝1形成，所述数条环形金刚石锯丝1分别由各自对应设置的导轮组张紧且单向运转。
所述导轮组由两个以上导轮2构成，常规采用两个导轮2和四个导轮2。
1、所述导轮组采用两个导轮2和一个张紧轮张紧一条环形金刚石锯丝1，X向切割面的导轮2左、右设置，Y向切割面的导轮2前、后设置，其中一个导轮2设为主动轮，另一个导轮2设为从动轮，两个导轮2面及环形金刚石锯丝1均在一个平面；同组切割面中各条环形金刚石锯丝1的主动轮位置相对应且分别同轴固装于一根传动轴上。
2、所述导轮组采用四个导轮2和一个张紧轮张紧一条环形金刚石锯丝1，X向切割面的导轮2上、下、左、右四角设置，Y向切割面的导轮2上、下、前、后设置，其中一个导轮2设为主动轮，其他导轮2设为从动轮，四个导轮2面及环形金刚石锯丝1均在一个平面；同组切割面中各条环形金刚石锯丝1的主动轮位置相对应且分别同轴固装于一根传动轴上。
常规上是用下层方格形切割网对多晶硅锭3进行切割加工，即多晶硅锭3置于金刚石线锯机构的下方，切割进给方向为多晶硅锭3和金刚石线锯机构相对运动的上、下方向。
Claims (6)
1.多晶硅锭开方金刚石线锯装置，包括切割多晶硅锭(3)的金刚石线锯机构，其特征在于：所述金刚石线锯机构包括环形金刚石锯丝(1)，至少两条以上环形金刚石锯丝(1)分别由各自对应设置的导轮组张紧运转而形成X向相互平行的一组切割面，至少两条以上环形金刚石锯丝(1)分别由各自对应设置的导轮组张紧而形成Y向相互平行的另一组切割面，两组切割面上的X向金刚石锯丝(1)线族和Y向金刚石锯丝(1)线族交叉形成方格形切割网。
2.根据权利要求1所述的多晶硅锭开方金刚石线锯装置，其特征在于：所述X向金刚石锯丝(1)线族同处于一个平面上，所述Y向金刚石锯丝(1)线族同处于另一个平面上。
3.根据权利要求2所述的多晶硅锭开方金刚石线锯装置，其特征在于：两个平面的间距为5mm～20mm。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的多晶硅锭开方金刚石线锯装置，其特征在于：所述导轮组包括两个以上导轮(2)。
5.根据权利要求4所述的多晶硅锭开方金刚石线锯装置，其特征在于：两个以上导轮(2)中包括一个主动轮。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的多晶硅锭开方金刚石线锯装置，其特征在于：所述X向金刚石锯丝(1)线族的线间距相等，Y向金刚石锯丝(1)线族的线间距相等。
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