CN115647756A - 一种金刚线生产用设备及其制造和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚线生产用设备及其制造和应用方法，属于光伏切片线锯领域，该金刚线生产用设备包括主轴、不锈钢筒体，不锈钢筒体的两端设有不锈钢法兰盘，不锈钢筒体外周轴向上均匀设置有不锈钢杆，径向上均匀设有不锈钢筋板；在不锈钢筒体最外层设有高分子材料层，高分子材料层表面设有多个双“V”型槽。本发明具有如下优势：显著改善钢线砂颗粒分布的均匀性；采用一体化的成型方式，显著提升钢线运动稳定性降低牵引轮对钢线的磨损，显著降低最终成品的断线率；现成本下降30%和重量降低25%；综合良率提升至93.2%，为下游客户节约5.2％硅料损。

Description

一种金刚线生产用设备及其制造和应用方法

技术领域

本发明属于光伏切片线锯领域，涉及一种金刚线生产用设备及其制造和应用方法。

背景技术

随着金刚线技术的发展，金刚线产品逐步转向细线化、高速化，除对生产工艺技术要更加稳定和高效外，对设备稳定运行的需求更加地迫切。近期，由于光伏切片逐渐转向大尺寸、薄片化，对金刚线细化的需求日益强烈。同时随着细化的推进，因金刚线直径降低，导致客户端的断线异常频发，是细线推进受阻的一个重因素，然而除钢线直径变细因素外，另一个重要因素是金刚线电镀设备的关键部件之一导电牵引轮系统，因牵引轮的圆度、沟槽、导电杆的精度差，导致钢线在生产过程中磨损受到机械损伤，影响钢线的机械强度，引发客户端的断线不良。目前金刚线锯制造领域导电系统多采用片层组装式结构，因片层叠加导致牵引轮导电槽间距不等，十分容易导致钢线爬坡磨线甚至生产过程断线。

传统的金刚线生产一体化牵引轮加工一般有两种方式：

方式1：采用两端法兰盘，使用24根导电杆和6-8根固定杆将所需的每一个片槽穿在一起固定，每个片槽的厚度在8-10mm,使用个数70-120片；

方式2：采用两端法兰盘，使用24根导电杆和6-8根固定杆将所需片槽穿在一起固定，所述的片槽是分组式结构，一般会使用6-16组；

采用传统的牵引加工设计存在如下问题：

因使用大量塑料片层和导电杆等钢制材质，导致整体重量较重，设备的安装和维护十分困难，通常其维护保养周期需要24-36h，严重影响生产效率；因使用大量的片层结构，导致导电沟槽间距长度不统一，控制和调整十分困难，同时金刚石线设备一般4至6组牵引轮，无法保证所有钢线在牵引轮沟槽内居中。

由于牵引轮组装尺寸的差异，十分容易让钢线在高速运转时钢线产生位移和爬坡，进而引发钢线机械损伤，甚至并线，严重的会导致断线，内部综合生产断线率高。

发明内容

为了克服现有工艺制备牵引轮电镀线制备的金刚线，存在钢线磨线、爬坡、并线等缺陷导致的机械损伤，引发客户端断线异常、重量大等不足。本发明旨在提供一种性能稳定、加工精度高、钢线生产中不产生爬坡和磨线，制造工艺简单、重量轻、容易维护且成本低的金刚线生产用设备及其制造和应用方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种金刚线生产用设备，包括主轴3、不锈钢筒体4，不锈钢筒体4的两端设有不锈钢法兰盘1，不锈钢筒体4外周轴向上均匀设置有多根不锈钢杆7，径向上均匀设有不锈钢筋板6；在不锈钢筒体4最外层设有高分子材料层5，高分子材料层5表面设有多个双“V”型槽。优选地，在不锈钢法兰盘1与主轴3连接处设有胀紧套2，使整体结构更加稳固。

所述双“V”型槽包括上下两部分，下部分为角度为65-85°的槽，槽长为0.5-1mm；上部分为槽角为45-60°槽的两边，且其起点为下槽的端点，槽长为 1-3.5mm。

所述相邻双“V”型槽中心距控制为2-10mm，即双“V”型槽两两之间的中心距控制为2-10mm。

所述不锈钢筋板6是圆型SUS304不锈钢条，直径为5-10mm。

所述高分子材料层5的厚度为10-20mm；高分子材料为聚氨酯、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚四氟乙烯和PP/PPR中的一种。

一种金刚线生产用设备的制造方法，包括以下步骤：首先，将厚度为 3-8mm 的不锈钢钢板卷曲对焊制成不锈钢筒体4，在不锈钢筒体）两端分别焊接不锈钢法兰盘1；接着，在不锈钢筒体4外表面轴向上均匀设置36-54根不锈钢杆7，径向上均匀设置不锈钢筋板6，并对不锈钢筒体4外表面和不锈钢法兰盘1内侧面整体喷砂处理；再将不锈钢筒体4经熔融的高分子材料浇筑，在高分子材料表面通过精车加工的方式加工出多个双“V”型槽，最后在筒体中心位置安装主轴3，即完成制造。优选地，在不锈钢法兰盘1与主轴3连接处设有胀紧套2，使整体结构更加稳固。

所述不锈钢筋板6的数量为4-8个。

高分子材料浇筑工艺为在90-100℃条件下保温0.5-1h，后在90-100℃条件下硫化15-20小时。

一种金刚线生产用设备的应用方法，其具体步骤为：将金刚线生产用设备安装于电镀金刚线设备具上砂/固砂工作槽两端，将金刚线线经过碱洗-水洗-酸洗-预镀-上砂-固砂，制成金刚石线锯。

本发明通过四个方面的改进：1）本发明的结构不同于常规，采用整体钢板卷曲对焊成型，筒体采用细筋板均布加固，结构简单可靠；2）本发明的沟槽采用高分子材料绝缘材质一体浇筑，使用精车控制加工，绝缘沟槽精度可控，误差≤0.15mm；3）本发明采用双“V”型槽，具有稳线和防止爬坡的功能，这是因为钢线在双“V”型槽底部被槽底的夹角固定而不发生位移；4）本发明的结构，加工路线短，简化牵引轮制造工艺，实现成本下降30%和重量降低25%。

从而使本发明具有如下优势：1）显著改善钢线砂颗粒分布的均匀性、缩小多个位置钢线出刃率均值极差至30个/mm以内，且每根金刚线的出刃率极差均值降低25%以上；2）采用一体化的成型方式，显著提升钢线运动稳定性，实现线网跳动在±0.5mm以内，降低牵引轮对钢线的磨损，显著降低最终成品的断线率，经本发明金刚线生产用设备加工成的金刚线的断线率最低仅为0.58%；3）实现成本下降30%和重量降低25%；4）综合良率提升至93.2%，为下游客户节约5.2％硅料损。

附图说明

图1为本发明金刚线生产用设备示意图；

图2为本发明金刚线生产用设备不锈钢法兰盘示意图；

图3为本发明金刚线生产用设备双”V”型槽示意图；

图4为本发明金刚线生产用设备制得的金刚线与常规牵引轮制备的金刚线SEM对比图，左图为常规牵引轮制得的金刚线SEM，右图为本发明实施例1制得的金刚线SEM。

其中：1-不锈钢法兰盘；2-胀紧套；3-主轴；4-不锈钢筒体；5-高分子材料层；6-不锈钢筋板；7-不锈钢杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明,但是不能把它理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1-3中所使用的金属和化学品均为市场采购商品，本发明实施例中所使用的母线原料为合金钨丝，金刚石微粉直径为5～12µm，已镀覆镍合金涂层。

实施例1

本实施例中，使用直径37µm合金钨丝作为母线制备规格为H30的超细高强度合金钨丝金刚石线锯，本发明制备过程包含如下步骤：

步骤一、本实施例金刚线生产用设备亦称一体化牵引轮，包含：不锈钢法兰盘1、不锈钢筒体4、胀紧套2、主轴3，高分子材料层5，不锈钢筋板6，将3mm厚的不锈钢钢板卷曲对焊制备成不锈钢筒体，在其两端焊接不锈钢法兰盘；在不锈钢筒体内部径向上均布六道筋板用于支撑不锈钢筒体，然后整体喷砂处理；将48根不锈钢杆7均布于不锈钢筒体外圆周，采用聚氨酯浇筑，形成聚氨酯高分子材料层，在聚氨酯高分子材料层表面一体精车的双“V”型槽，相邻双“V”型槽中心距为7mm，在筒体中心位置安装主轴，制备一体化牵引轮，制成的金刚线生产用设备、不锈钢法兰盘和双“V”型槽如图1-3所示；所述双“V”型槽如图3实线部分所示，下部分为角度为80°的槽，槽长为0.5-1mm；上部分为槽角为60°槽的两边，且其起点为下槽的端点，槽长为 1.0-3.5mm，双“V”型槽上部分槽虚拟延伸的角的顶点与下槽槽角的顶点在一条直线上。虚线部分仅用于参考解释双“V”型槽的命名。

步骤二：将制备一体化牵引轮安装于金刚电镀生产线，合金钨丝线经过碱洗-水洗-酸洗-预镀-上砂-固砂电镀工艺，制备成金刚石线锯。

通过本发明的一体化牵引轮制备的H30金刚线，跟踪500卷数据，其产品性能指标如下：出刃率极差波动均值降低31%，破断拉力提升5.8%，制程断线率降低67.4%，客户端无异常断线率由3.1%下降至0.86%，整体得到显著改善，如图4所示经本金刚线生产用设备加工制成的最终产品无断裂，与现有技术相比有较大的进步。

实施例2

本实施例中，使用直径35µm合金钨丝作为母线制备规格为H28的超细高强度合金钨丝金刚石线锯，本发明制备过程包含如下步骤：

步骤一、本实施例金刚线生产用设备亦称一体化牵引轮，包含：不锈钢法兰盘1、不锈钢筒体4、胀紧套2、主轴3，高分子材料层5，不锈钢筋板6，将6mm厚的不锈钢钢板卷曲对焊制备成不锈钢筒体，在其两端焊接不锈钢法兰盘；在不锈钢筒体内部径向上均布六道筋板用于支撑不锈钢筒体，然后整体喷砂处理；将48根不锈钢杆7均布于不锈钢筒体外圆周，采用聚氨酯浇筑，形成聚氨酯高分子材料层，在聚氨酯高分子材料层表面一体精车的双“V”型槽，在聚氨酯高分子材料层表面一体精车的双“V”型槽，下部分为角度为80°的槽，槽长为0.5-1mm；上部分为槽角为45°槽的两边，且其起点为下槽的端点，槽长为 1.0-3.5mm。相邻双“V”型槽中心距为4mm，在筒体中心位置安装主轴，制备一体化牵引轮；

步骤二：制备一体化牵引轮安装于金刚电镀生产线，合金钨丝线经过碱洗-水洗-酸洗-预镀-上砂-固砂电镀工艺，制备成金刚石线锯。

通过本发明的一体化牵引轮制备的H28金刚线，验证500卷数据，其次产品性能指标出刃率极差波动均值降低29.2%，破断拉力均值提升6.3%，制程断线率均值降低72%，客户端无异常断线率由3.4%下降至1.23%，整体得到显著改善。

实施例3

本实施例中，使用直径33µm合金钨丝作为母线制备规格为H28的超细高强度合金钨丝金刚石线锯，本发明制备过程包含如下步骤：

步骤一、本实施例金刚线生产用设备亦称一体化牵引轮，包含：不锈钢法兰盘1、不锈钢筒体4、胀紧套2、主轴3，高分子材料层5，不锈钢筋板6，将8mm厚的不锈钢钢板卷曲对焊制备成不锈钢筒体，在其两端焊接不锈钢法兰盘；在不锈钢筒体内部径向上均布六道筋板用于支撑不锈钢筒体，然后整体喷砂处理；将48根不锈钢杆均布于不锈钢筒体外圆周，采用聚氨酯浇筑，形成聚氨酯高分子材料层，在聚氨酯高分子材料层表面一体精车的双“V”型槽，在聚氨酯高分子材料层表面一体精车的双“V”型槽，下部分为角度为80°的槽，槽长为0.5-1mm；上部分为槽角为45°槽的两边，且其起点为下槽的端点，槽长为 1.0-3.5mm。相邻双“V”型槽中心距为4mm，在筒体中心位置安装主轴，制备一体化牵引轮；

步骤二：制备一体化牵引轮安装于金刚电镀生产线，合金钨丝线经过碱洗-水洗-酸洗-预镀-上砂-固砂电镀工艺，制备成金刚石线锯。

通过本发明的一体化牵引轮制备的H28金刚线，验证500卷数据，其次产品性能指标出刃率极差波动均值降低25%，破断拉力均值提升5.6%，制程断线率均值降低47%，客户端无异常断线率由4.23%下降至1.65%，整体得到显著改善。

对比例1-3采用常规的牵引轮对生产金刚线，实施例1-3和对比例1-3的产品参数如下表所示。

表1 实施例1-3中和对比例1-3的金刚线验证参数

从实施例可以看出：本发明通过一体化牵引轮创新设计，并结合金刚石线预镀、上砂和固砂工艺，可以稳定的制备超细高强度金刚石线锯，改善钢线磨损爬坡导致的机械损伤，显著降低制程断线率和提升钢线平均破断拉力；改善金刚线线网高速运行的稳定性和导电性，使金刚线的颗粒密度极差降低28.6%，提升钢线切割力的稳定性；由客户端的切割数据，无异常断线率显著降低，提升客户端满意度，综合良率提升至93.2%，为客户节约5.2％硅料损。

以上所述仅是本发明的优选的实施方式，应当说明，对于金刚石线锯制造领域技术员而言，在不脱离本发明原理及设计思路的前提下，可以做出适当的修改和优化，这些修改和优化均视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种金刚线生产用设备，包括主轴（3）、不锈钢筒体（4），不锈钢筒体（4）的两端设有不锈钢法兰盘（1），其特征在于不锈钢筒体（4）外周轴向上均匀设置有多根不锈钢杆（7），径向上均匀设有不锈钢筋板（6）；在不锈钢筒体（4）最外层设有高分子材料层（5），高分子材料层（5）表面设有多个双“V”型槽。

2.根据权利要求1所述的金刚线生产用设备，其特征在于所述双“V”型槽包括上下两部分，下部分为角度为65-85°的槽，槽长为0.5-1mm；上部分为槽角为45-60°槽的两边，且其起点为下槽的端点，槽长为 1-3.5mm。

3.根据权利要求2所述的金刚线生产用设备，其特征在于所述双“V”型槽两两之间的中心距控制为2-10mm。

4.根据权利要求1所述的金刚线生产用设备，其特征在于所述不锈钢筋板（6）是圆型SUS304不锈钢条，直径为5-10mm。

5.根据权利要求1所述的金刚线生产用设备，其特征在于所述高分子材料层（5）的厚度为10-20mm；高分子材料为聚氨酯、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚四氟乙烯和PP/PPR中的一种。

6.一种如权利要求1-5中任一项权利要求所述的金刚线生产用设备的制造方法，其特征在于包括以下步骤：首先，将厚度为 3-8mm 的不锈钢钢板卷曲对焊制成不锈钢筒体（4），在不锈钢筒体（4）两端分别焊接不锈钢法兰盘（1）；接着，在不锈钢筒体（4）外表面不锈钢筒体（4）外周轴向上均匀设置36-54根不锈钢杆（7），径向上均匀设置不锈钢筋板（6），并对不锈钢筒体（4）表面和不锈钢法兰盘（1）内侧面整体喷砂处理；再将不锈钢筒体（4）经熔融的高分子材料浇筑，在高分子材料表面通过精车加工的方式加工出多个双“V”型槽，最后在筒体中心位置安装主轴（3），即完成制造。

7.根据权利要求6所述的金刚线生产用设备的制造方法，其特征在于所述不锈钢筋板（6）的数量为4-8个。

8.根据权利要求6或7所述的金刚线生产用设备的制造方法，其特征在于高分子材料浇筑工艺为在90-100℃条件下保温0.5-1h，后在90-100℃条件下硫化15-20小时。

9.一种如权利要求1-5中任一项权利要求所述的金刚线生产用设备的应用方法，其特征在于具体步骤为：将金刚线生产用设备安装于电镀金刚线设备具上砂/固砂工作槽两端，将金刚线线经过碱洗-水洗-酸洗-预镀-上砂-固砂，制成金刚石线锯。

Images