WO2016135102A1 - Dispositif de découpe par fil comportant un système de lubrification par aspersion du fil et un système de nettoyage par aspersion du fil - Google Patents

Dispositif de découpe par fil comportant un système de lubrification par aspersion du fil et un système de nettoyage par aspersion du fil Download PDF

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WO2016135102A1
WO2016135102A1 PCT/EP2016/053681 EP2016053681W WO2016135102A1 WO 2016135102 A1 WO2016135102 A1 WO 2016135102A1 EP 2016053681 W EP2016053681 W EP 2016053681W WO 2016135102 A1 WO2016135102 A1 WO 2016135102A1
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WO
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wire
spraying
cleaning
rotation
spray
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/053681
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English (en)
Inventor
Nicolas VELET
Jean-Daniel PENOT
Original Assignee
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0076—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for removing dust, e.g. by spraying liquids; for lubricating, cooling or cleaning tool or work

Definitions

  • the present invention relates to the general field of cutters or wire sawing with bonded abrasives, in particular by diamond wire, that is to say comprising grains of abrasive, in particular diamonds, fixed on the surface of the son. It particularly concerns the field of lubrication and cleaning techniques used for such devices.
  • the invention has applications in many fields of industry, and for example in the industry of electronic components, ferrites, quartz and / or silicas, for example when obtaining thin slices of substrates (called “wafers” or more generally “wafers” in English) of materials such as semiconductor materials, for example crystalline silicon used in particular for the manufacture of photovoltaic cells, the cutting of sapphire, stone or silicon carbide or other hard and fragile materials.
  • wafers thin slices of substrates
  • semiconductor materials for example crystalline silicon used in particular for the manufacture of photovoltaic cells, the cutting of sapphire, stone or silicon carbide or other hard and fragile materials.
  • the invention thus proposes a wire cutting device comprising a wire lubrication and cleaning assembly with at least one wire spraying lubrication system and a wire spraying cleaning system, as well as a cutting method by associated thread.
  • Cutting devices by wire conventionally comprise one or more cutting son, present (s) in free form or in the form of winding (s). Most often, they comprise a wire forming a plurality of windings around rotating members thus defining a sheet of strands of the wire, these strands being substantially parallel to each other, the sheet of strands of the wire being even more simply designated by the followed by the expression "tablecloth of thread", thread being in the singular.
  • This sheet of wire is then capable of moving in a continuous or alternating movement in abutment against a piece to be cut into several slices thus defining a cutting zone.
  • the cutting zone may consist of a set of pulleys or cylinders placed in parallel.
  • These cylinders called “wire guide” can be engraved with a plurality of grooves defining the interval between the strands of the wire, in other words the thickness of the slices to be cut.
  • the piece to be cut can be fixed on a support table which moves perpendicular to the sheet of wire. The speed of movement defines the cutting speed.
  • the renewal of the yarn, as well as the control of the tension, can be done in a part defining a yarn management zone, located outside the actual cutting zone.
  • the cutting of the part is made possible by the abrasion phenomena caused between the wire and the workpiece, possibly assisted by the action of a third element.
  • the agent that governs the wire cutting may for example be constituted by an abrasive fixed on the wire (or bonded to the wire), or a free abrasive brought by bubbling.
  • the wire only acts as a carrier.
  • a lubricant in fluidic form is generally used such as for example water, water mixed with an additive, polyethylene glycol (PEG), or a gel, among others.
  • PEG polyethylene glycol
  • wire cutting devices can be used in all the silicon cutting steps implemented to go from the simple ingots stage to the formation of substrates (or "wafers" in English), intended for the manufacture of photovoltaic cells.
  • these steps successively comprise:
  • the cropping step (which is to remove the upper and lower parts of each brick which contain precipitates) impurities due to crystallization, which are undesirable for subsequent manufacturing steps;
  • each silicon ingot 30 is first die-cut during step i) of briquetting by the strands 10 of the cutting wire to obtain a plurality of bricks 31.
  • each brick 31 is cut on its lower and upper parts to remove impurities from crystallization.
  • step iii) of cutting makes it possible to obtain a plurality of substrate slices 32 from each brick 31.
  • the first two steps i) of briquetting and ii) trimming can, if necessary, be performed without wire cutting, and then usually using a diamond wheel.
  • wire cutting can be divided into two main categories described below.
  • a first type of wire cutting is in fact constituted by the cutting with free abrasives.
  • grains of abrasive usually silicon carbide
  • PEG polyethylene glycol
  • This cutting liquid is then poured between two solids sliding against each other, in this case the cutting wire on the piece to be cut.
  • the abrasive grains are set in motion by the sliding of the two bodies against each other, and thus abrade the material by multiple micro-indentations caused by the rolling of the abrasive particles on the piece to be cut.
  • This first type of wire cutting thus corresponds to a case of abrasion called "three-body", consisting of the wire, the abrasive grains and the workpiece.
  • a second type of wire cutting is also constituted by the cut with bonded abrasives.
  • grains of abrasive usually diamonds (hence the common name of "cutting by diamond wire"), are fixed on the surface of the wire and then scratch the material of the piece to cut.
  • This second type of wire cutting thus corresponds to a case of abrasion called "two-body", consisting of the abrasive wire and the piece to be cut.
  • the cutting with bonded abrasive wire has many advantages in terms of cutting performance compared to the free abrasive cutting technique described above, namely in particular: a higher cutting speed, in particular two to three times more higher than for the free abrasive cutting technique, a simplification of wire cutting devices, the possibility of integration of recycling modules of cutting residues.
  • the present invention is advantageously concerned only by this bonded abrasive wire cutting technique.
  • silicon cutting accounts for nearly 15% of the production cost of a photovoltaic module, which justifies at least partly the interest in optimizing the cutting technique.
  • bonded abrasive wire
  • the cutting is generally performed by an oscillating movement of the wire, consisting of making successive round trips of the wire (also known as "back and forth” in English). ). More precisely, this principle consists in unrolling the thread in one direction, then on the rewinding in the other such that a given point of said thread makes successive trips back and forth in the piece to be cut.
  • the effectiveness of wire cutting with bonded abrasives is mainly based on two aspects: on the one hand, the abrasion capacity of the material causing the formation of material chips; on the other hand, the ability to extract the material removed, in the form of chips, the machining area to prevent it interferes with the abrasion mechanism.
  • bonded abrasive wire cutting of semiconductor materials such as crystalline silicon
  • the usual diameter of the core of the wire is about 100 ⁇ , while the total diameter of the wire is about 120 ⁇ .
  • a detrimental consequence of such a reduction in the diameter and the wire cutting width is the annoyance generated to allow removal of the removed material in the form of chips.
  • the chips are found both in the cutting groove of the wire and also agglomerated on the wire. Indeed, because of the confinement in a small space, the chips are plated on the wire to which they adhere. Therefore, when the chips, integral with the wire or located in the cutting groove, are found between the abrasive grains, they prevent the removal process. Then, the cutting speed is significantly reduced, and therefore the productivity of the cutting device is also greatly reduced.
  • the accumulations of chips or cutting residues in the work area can also deteriorate the surface condition of the workpiece, especially in the context of the workpiece. production of "wafer” substrates (of the "wafer” type).
  • the current lubrication and cleaning systems are not sufficiently optimized because they either consume too much cleaning and lubrication product, causing a waste in financial and environmental terms, or conversely they do not allow to deliver enough and thus limit the cutting speed, and thus the productivity of the wire cutting device. In addition, they do not allow, or badly, to clean the chips generated under the action of the cut and which tend to be fixed on the wire, and therefore they are at the origin of a limitation of the phenomenon desired removal of the material.
  • the object of the invention is to remedy at least partially the needs mentioned above and the drawbacks relating to the embodiments of the prior art.
  • the invention thus has, according to one of its aspects, an abrasive wire cutting device connected to at least one piece to be cut, intended to be in movement with respect to the wire to allow cutting thereof, comprising at least one first rotary member about a first axis of rotation and a second rotatable member about a second axis of rotation, said first and second axes of rotation being substantially parallel to each other, said at least first and second rotatable members allowing rotation of the first axis of rotation; driving the wire substantially perpendicularly to said first and second axes of rotation in at least one direction of rotation for cutting said at least one piece to be cut, the wire bearing against the outer surface of each of said at least one first and one second rotating members extending around the corresponding axis of rotation, the device further comprising a wire lubrication and cleaning assembly comprising means for spraying lubricating fluid and cleaning the wire.
  • the lubrication and cleaning assembly comprises at least one thread spraying lubrication system comprising lubricating fluid spraying means, arranged upstream of said at least one piece to be cut, and at least one wire cleaning system comprising cleaning fluid spraying means arranged downstream of said at least one piece to be cut, the wire being continuously sprayed during its rotary drive by at least one lubrication system; spraying and at least one spray cleaning system.
  • the lubricating fluid spraying means of said at least one sprinkler lubrication system is configured to form a continuous lubrication film including the wire, the thickness of which is greater than the total diameter of the bonded abrasive wire. , corresponding to the greatest transverse dimension, with respect to said at least one direction of rotation, of the bonded abrasive wire comprising the core of the wire and the abrasive grains fixed thereon.
  • wire is meant three variants of embodiment of the wire cut, namely: either a sheet of several son, designated by the term “sheet of son”, comprising a plurality of separate son all substantially parallel to each other, each wire forming a winding around rotating members; a single wire forming a single loop; a single wire wound up several times to form a plurality of windings around rotating members thus defining a sheet of strands of the wire, all substantially parallel to each other, this web of strands of the wire being designated by the term "wire web”, wire being singular. The choice then depends on the type of wire cutter.
  • upstream and downstream are to be considered in relation to the direction of rotation of the rotary members for driving the wire for cutting the workpiece and defining the running direction of the workpiece. thread.
  • upstream and downstream are to be considered in relation to the cutting direction of the part so that "being upstream of the part to be cut” means “to be located before cutting the part", and that "To be downstream of the piece to be cut” means “to be located after cutting of the piece”.
  • the invention it may be possible to significantly improve the lubrication and cleaning of the wire of a bonded abrasive wire cutting device during the cutting phase of a workpiece, and also to improve the removal of the material removed in the form of chips during the cutting of the piece.
  • the invention can make it easier to drive the stagnant chips in the cutting groove out of it, as well as the detachment of agglomerated chips on the surface of the wire.
  • the invention can make it possible to limit the consumption of the cutting fluid used for the lubrication, while ensuring a flow of cutting liquid sufficient to extract as much chips as possible out of the cutting groove.
  • the cutting performance, in particular the cutting speed, of the wire cutter with bonded abrasives can thus be significantly improved.
  • the surface condition of the cut pieces in particular substrates of the "wafer" type (or "wafers" in English), is also significantly improved.
  • the wire cutting device according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics taken separately or in any possible technical combinations.
  • said at least one piece to be cut out comprises a semiconductor material, such as silicon.
  • the device according to the invention can allow the simultaneous cutting of one or more pieces to be cut, for example two pieces to be cut, in particular superimposed on one another.
  • said at least one first rotary member and a second rotary member are preferably in the form of a hollow cylinder forming a "wire guide" whose outer surface is provided to allow positioning and driving the wire.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spray cleaning system may further be configured to project at least one cleaning fluid onto the bonded abrasive wire with sufficient impact force to allow removal, at least partially, chips of material of said at least one chopping piece agglomerated on the surface of the wire while preventing, or at least minimizing, damage to the bonded abrasive wire.
  • the lubricating fluid spraying means of the at least one spray lubrication system may be configured to allow a lubricating fluid to be sprayed at a pressure greater than or equal to 1 bar and less than 2 bars, in particular substantially equal to at atmospheric pressure.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spray cleaning system may be configured to allow a cleaning fluid to be sprayed at a pressure greater than or equal to 2 bars and less than 50 bars, in particular between 5 and 20 bars.
  • the thickness of the continuous lubricating film including the bonded abrasive wire may be in particular greater than 1.1 times the total diameter of the wire. In addition, this thickness may be less than 5 times the total diameter of the wire, in particular less than or equal to 2 times the total diameter of the wire.
  • the lubricating fluid spraying means of said at least one sprinkler lubrication system are advantageously located opposite the wire in an area where the wire is free from any contact with an element other than the lubricating fluid. In this way, the formation of the continuous lubrication film all around the wire is optimal. In particular, it is not hindered by the contact that the wire could have with the outer surface of a rotary member.
  • Said at least one sprinkler lubrication system is further advantageously disposed immediately upstream of said at least one piece to be cut.
  • immediate upstream of said at least one piece to be cut means that no element, specific to the device or external to the device, is in contact with the wire between said at least one lubrication system and said at least one piece to cut.
  • no rotary member is located between said at least one lubrication system and said at least one piece to be cut.
  • the wire undergoes no passage in a guide wire or other guide element.
  • said at least one lubrication system is in the immediate vicinity of said at least one piece to be cut. In this way, the continuous lubrication film formed around the wire by said at least one lubrication system can maintain its integrity until the arrival of the wire at said at least one piece to be cut.
  • the lubricating distance between the zone of the wire facing the lubricating fluid spraying means of said at least one sprinkler lubrication system and said at least one piece to be cut can be between 0 , 5 cm and 1 m.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spraying cleaning system may be located opposite the wire in an area where the wire is free from contact with an element other than the cleaning fluid.
  • the cleaning of the wire in particular the removal of material chips from the at least one piece to be cut between the abrasive grains, is optimal.
  • the chips do not get stuck in grooves on the outer surface of a rotary member if the cleaning is carried out at a rotary member.
  • said at least one spraying cleaning system can be disposed immediately downstream of said at least one piece to be cut or arranged downstream of said at least one piece to be cut so that at least one element contact with the wire, in particular a rotary member, is located between said at least one piece to be cut and said at least one spraying cleaning system.
  • immediate downstream of said at least one piece to be cut means that no element, specific to the device or external to the device, is in contact with the wire between said at least one cleaning system and said at least one piece to cut.
  • no rotary member is located between said at least one cleaning system and said at least one piece to be cut.
  • the wire undergoes no passage in a guide wire or other guide element.
  • said at least one cleaning system is in the immediate vicinity of said at least one piece to be cut.
  • at least one element, specific to the device or external to the device is in contact with the wire between said at least one piece to be cut and said at least one cleaning system.
  • said at least one cleaning system can be “offset" with respect to said at least one cutting piece, that is to say located at any location along the periphery of the wire in rotation, provided that it is downstream of said at least one piece to be cut, that is to say that it allows cleaning after cutting of said at least one piece to be cut.
  • said at least one cleaning system may be disposed downstream of said at least one piece to be cut so that at least one, or even two, even three or even four, rotating members are located between said at least one a cleaning system and said at least one piece to be cut.
  • the lubricating fluid spraying means of said at least one sprinkler lubrication system may comprise one or more individual lubricating fluid spraying nozzles and / or a continuous lubrication fluid spillway.
  • the lubricating fluid spraying means comprise one or more individual lubricating fluid spraying nozzles, these can be arranged facing the wire at a distance, called "working distance", of the order of a few centimeters, for example between 1 and 5 cm.
  • the individual lubricating fluid spray nozzles can produce conjugate spray streams, generally of triangular or conical shape.
  • the operating parameters relating to such nozzles, in particular the number of nozzles, the spray jet angle with respect to the wire, the gap between the nozzles and the working distance with respect to the wire, can be selected from so as to allow a covering of the entire wire to form said continuous lubrication film.
  • the lubricating fluid spraying means comprise a continuous lubricating fluid weir, it can have an identical flow over its entire length so as to spread a continuous lubrication film around the wire.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spray cleaning system may comprise one or more individual cleaning fluid spraying nozzles.
  • the individual cleaning fluid spraying nozzles are flat jet nozzles because this makes it possible to obtain a large impact of the jet on the wire since the energy of the jet is then concentrated on a limited surface, favoring the removal of material chips from said at least one piece to be cut.
  • the individual cleaning fluid spraying nozzles may be solid jet nozzles, and especially solid cone nozzles, which favor a large spray surface, which is useful for example during important wire drive speeds.
  • the individual cleaning fluid spraying nozzles may be empty cone nozzles, but these are preferably not spot jet nozzles because then they would not cover sufficiently the wire to obtain a effective cleaning.
  • the operating parameters relating to such nozzles can be selected from so as to allow recovery of the entire yarn, in particular to cover most of the width of the yarn or sheet of yarn (s), in particular at least 80% of its width, better the entire of its width.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spraying cleaning system comprise a single individual cleaning fluid spraying nozzle
  • this may be in the form of a nozzle conventional sprinkler orifice but also in the form of an extended spray orifice spray nozzle, in particular in the form of a spray bar having a large spray gap length and narrow width producing a curtain of fluid.
  • the impact force of the cleaning fluid on the wire must be sufficient to allow removal of material chips from said at least one piece to be cut on the wire.
  • Such an impact force can be determined by the kinetic energy and the flow rate of the cleaning fluid particles projected by the cleaning fluid spraying means on the wire, as well as by the distance between the spraying means of cleaning fluid and the area of the wire next to these means, also called "working distance”.
  • this impact force must not exceed the threshold beyond which the projection of cleaning fluid will damage the wire, and in particular its coating consisting of grains of abrasive and a binder material.
  • the cleaning fluid spraying means can be located facing the wire at a distance, called “working distance", large enough to project the cleaning fluid over the entire wire without damaging it, but also not too important so as not to reach the threshold beyond which the impact force is too weak to remove the material chips of the wire.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spraying cleaning system can be located facing the yarn at a working distance of between 1 mm and 1 m, in particular 5 cm and 30 cm, in particular 5 cm and 10 cm.
  • the cleaning fluid spraying means of said at least one spray cleaning system may comprise a plurality of individual cleaning fluid spraying nozzles.
  • the working angle of each individual cleaning fluid spray nozzle, corresponding to the spray pattern angle each individual nozzle, in other words the angle of the cone that forms the spray jet at the nozzle outlet, can be between 5 and 120 °, in particular between 40 and 90 °.
  • this working angle is chosen so as to allow the whole of the wire to be covered by the cleaning fluid.
  • the torque formed between the pressure and the spraying flow rate of the cleaning fluid can be adjusted according to the desired spray pattern, taking into account the section of the orifices for spraying the spraying means. cleaning fluid of said at least one spray cleaning system.
  • the spraying rate of the cleaning fluid can be very variable, being preferably higher, of the order of two orders of magnitude, in the case where the cleaning fluid is a cleaning gas only when the cleaning fluid. is a cleaning fluid.
  • the spraying rate may for example be between 0.2 L / min and 5 L / min.
  • the spraying rate can be significantly greater than 5 L / min and in particular less than 300 L / min, for example of the order of 300 L / min in the case compressed gas sprayed by a cleaning gas spraying bar having a width of about 10 cm.
  • the device may further be configured to allow an oscillating movement of the wire, corresponding to a plurality of thread rotation cycles, each wire rotation cycle including driving the wire in a first direction of rotation and then driving the wire. in a second direction of rotation, opposite the first direction of rotation.
  • the lubrication and cleaning assembly may comprise at least a first wire spraying lubrication system and a second wire spraying lubrication system disposed on either side of the at least one chopping piece.
  • the first spraying lubrication system may be configured to sprinkle the lubricating fluid thread when driving the wire in the first direction of rotation and the second sprinkler system may be configured for spraying the lubricating fluid thread when driving the wire in the second direction of rotation.
  • At least one sprinkler lubrication system in particular at least two, may comprise both means for spraying lubricating fluid on the wire and means for spraying cleaning fluid on the wire.
  • the sprinkling of lubricating fluid can be alternated on either side of said at least one piece to be cut.
  • This alternating operation can then be done either by the same sprinkler system equipped with both lubricating fluid spraying means and cleaning fluid spraying means, or by the presence of a doubling of the lubricating fluid.
  • lubrication system, and possibly the cleaning system on either side of said at least one piece to be cut with alternating operation.
  • the lubricating fluid of said at least one spray lubrication system may be a lubricating liquid chosen from: water, water mixed with one or more additives, in particular surfactants, polyethylene glycol (PEG) and / or or a gel, among others.
  • PEG polyethylene glycol
  • the cleaning fluid of said at least one spray cleaning system may be a cleaning liquid and / or a cleaning gas.
  • the cleaning liquid may be chosen from: water, water mixed with one or more additives, in particular surfactants, polyethylene glycol (PEG) and / or a gel, among others.
  • the cleaning gas may be chosen from: compressed air, nitrogen and / or argon, mixed or not with one or more additives, among others.
  • the lubricating fluid and the cleaning fluid can both be liquids, and in particular be identical.
  • the lubricating liquid may be a mixture of several lubricating liquids.
  • the cleaning fluid can correspond to a mixture of a plurality of cleaning liquids, a mixture of one or more cleaning liquids with one or more cleaning gases, or a mixture of several cleaning gases.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a method for cutting abrasive wire with at least one piece to be cut, characterized in that it is implemented by means of a wire cutting device as defined above, and in that, the wire being driven in a given direction of rotation of the device, the method comprises at least the following successive steps consisting of:
  • the method may comprise the step of driving the yarn in an oscillating motion, comprising performing a plurality of yarn rotation cycles, each yarn rotating cycle comprising driving the yarn in a first direction. of rotation then the drive of the wire in a second direction of rotation, opposite to the first direction of rotation.
  • the method according to the invention can comprise the step of alternately sprinkling lubrication fluid on the wire through said at least one first spray lubrication system and a second spray lubrication system.
  • the first spray lubrication system may be configured to sprinkle the lubricating fluid wire when driving the wire in the first direction of rotation.
  • the second system of Spray lubrication may be configured to spray the lubricating fluid wire when driving the wire in the second direction of rotation.
  • the device comprising at least a first wire spraying cleaning system and a second wire spraying cleaning system disposed on either side of said at least one piece to be cut
  • the method according to the invention can comprise the step of alternately spraying cleaning fluid on the wire through said at least one first spray cleaning system and a second spray cleaning system.
  • the first spray cleaning system may be configured to sprinkle the cleaning fluid wire when driving the wire in the first direction of rotation.
  • the second spray cleaning system may be configured to spray the cleaning fluid wire when driving the wire in the second direction of rotation.
  • the device comprising at least one wire spraying cleaning system
  • the method according to the invention may comprise the step of spraying cleaning fluid on the wire through said at least one spray cleaning system regardless of the direction of rotation of the wire.
  • alternate lubricant fluid sprinkling step and / or the alternate cleaning fluid spraying step can be correlated to the programming of the plurality of thread rotation cycles, so that when the thread is driven in the first direction of rotation, said at least one first spray lubrication system and / or said at least one first spray cleaning system sprinkles the wire, and so that when the wire is driven in the second direction of rotation, said at least one second spray lubrication system and / or said at least one second spray cleaning system sprinkle the wire.
  • the step of alternately spraying the lubricating fluid and / or the step of alternately spraying cleaning fluid can be enslaved to the measurement of a characteristic parameter of the wire, in particular the displacement of the wire and / or the speed of rotation of the wire.
  • a characteristic parameter of the lubricating fluid spraying means and / or the means of cleaning fluid can be controlled by a measurement of a characteristic parameter of the wire.
  • the flow rate of the lubricating fluid spraying means and / or the flow rate of the cleaning fluid spraying means can be slaved to a measurement of the speed of rotation of the wire.
  • the method according to the invention can control the increase of the flow rate of the lubricating fluid spraying means and / or the cleaning fluid spraying means.
  • the method according to the invention can control the reduction of the flow rate of the lubricating fluid spraying means and / or the cleaning fluid spraying means.
  • the yarn cutting device and method according to the invention may comprise any of the features set forth in the description, taken alone or in any technically possible combination with other features.
  • FIGS. 1A, 1B and 1C respectively illustrate in perspective three conventional steps of briquetting, trimming and cutting of a silicon material for the manufacture of silicon substrates for the purpose of producing photovoltaic cells
  • FIG. 2 represents, in a perspective view, an example of a wire cutting device according to the invention
  • FIG. 3 illustrates, in a view transverse to the driving direction of the yarn in the form of a sheet of yarn, the lubricating film including the sheet of yarn of the device of FIG. 2,
  • FIGS. 4A to 4D illustrate, in front view, various configurations of wire cutting devices according to the invention with various positioning of the sprinkler cleaning system (s), and FIG. 5 represents, in a partial perspective view, an alternative embodiment of the wire cutting device of FIG. 2.
  • FIGS. 1A, 1B and 1C have already been described previously in the section relating to the state of the prior art.
  • Figures 2 to 5 described below are intended to illustrate embodiments in accordance with the invention of devices 1 for cutting wire 2 to bonded abrasives.
  • wire cutting devices 1 comprising rotary members 5a, 5b, 5c or 5d in the form of hollow cylinders forming "wire guides" whose outer surface Sa, Sb, Se or Sd is provided to allow positioning and driving of the wire 2.
  • the term “wire” may refer to a sheet of several threads or called a sheet of thread, a single thread, or a sheet of strands of a single thread or also called web of thread.
  • the term “wire” here designates a sheet of wire.
  • the abrasive grains fixed on the wire 2 are preferably diamond grains so that the devices 1 according to the invention can be considered as diamond cutting devices 1.
  • the workpiece 3 comprises a fragile material, in particular of the semiconductor type, such as crystalline silicon, and the cut of this part 3 is performed for the purpose of manufacturing photovoltaic modules.
  • the device 1 comprises a first rotary member 5a around a first axis of rotation Xa, a second rotary member 5b around a second axis of rotation Xb, a third rotary member 5c around a third axis of rotation Xc and a fourth rotary member 5d around a fourth axis of rotation Xd.
  • Each of the four rotary members 5a, 5b, 5c and 5d, respective centers Ca, Cb, Ce and Cd, corresponds to a hollow cylinder forming a "wire guide" whose outer surface Sa, Sb, Se or Sd is provided for allow the positioning and driving of the wire 2 (or wire web 2, as explained above).
  • each of the four rotary members 5a, 5b, 5c and 5d rotate in a same direction, respectively according to the arrows Ra, Rb, Rc and Rd, to define a direction of rotation, here the direction of rotation before SI ( clockwise), wire 2 to allow cutting of the part 3.
  • the four axes of rotation Xa, Xb, Xc and Xd are substantially parallel to each other, and the four rotary members 5a, 5b, 5c and 5d make it possible to drive the wire 2 substantially perpendicularly to these four axes of rotation Xa, Xb, Xc and Xd.
  • the wire 2 bears against the respective outer surfaces Sa, Sb, Se and Sd of the four rotary members 5a, 5b, 5c and 5d.
  • the piece to be cut 3 is moved relative to the wire 2, driven in the direction of rotation before SI, to allow cutting.
  • the device 1 further comprises a lubricating and cleaning assembly 7 of the wire 2 which comprises means 8 for spraying a lubricating liquid and a gaseous and / or liquid cleaning fluid.
  • this lubrication and cleaning assembly 7 comprises two systems 7a and 7b located on either side of the zone where the cutting of the part 3 takes place, namely a spraying lubrication system 7a, arranged upstream of the piece to be cut 3, and a spraying cleaning system 7b disposed downstream of the piece to be cut 3.
  • the spraying lubrication system 7a comprises means for spraying the lubricating liquid 8a continuously
  • the cleaning system 7b comprises means for spraying the cleaning fluid 8b also continuously.
  • the device 1 is thus provided to optimize the efficiency of the cutting operation (or sawing) of the workpiece 3 by coupling the lubricating action of the wire 2 by means of the lubrication 7a, before cutting, and the cleaning action of the wire 2 through the cleaning system 7b, after cutting.
  • the sprinkling of the lubricating liquid and the spraying of the cleaning fluid is moreover advantageously carried out in a continuous manner, which allows to systematically obtain a complete lubrication of the wire 2 before cutting the part 3 and a uniform cleaning of the wire. 2 after cutting the part 3.
  • a continuous flow of the fluid avoids inducing vibrations or other mechanical instabilities in the wire 2.
  • the device 1 comprises only one spraying lubrication system 7a and only one spraying cleaning system 7b, so that they both advantageously work continuously when the spool 2 is in training in motion.
  • the operation of the lubrication system 7a and the cleaning system 7b can be alternated.
  • the wire 2 is always sprayed continuously during its rotational drive by at least one spray lubrication system 7a and at least one spray cleaning system 7b.
  • the sprinkling means of the lubricating liquid 8a of the lubrication system 7a are configured to form a continuous lubrication film 9 including the wire 2.
  • This film 9 is visible in Figure 3 which illustrates schematically, in a transverse view with respect to the driving direction in rotation before SI of the wire 2, the lubricating film 9 all around the strands 2a of the wire 2 forming the sheet of wire 2.
  • the lubrication phase of the wire 2, also called wetting of the wire 2, which takes place upstream of the cut of the part 3, is provided to allow to spread a sufficient amount of lubricating liquid (cutting liquid) on the wire 2 to form said lubrication film 9.
  • This film-shaped arrangement 9 is mainly due to the capillarity forces, dominant on this scale of magnitudes, of the order of a hundred to a few hundred micrometers.
  • the amount of lubricating liquid delivered per unit of time is therefore defined by the desired film thickness.
  • most of the lubricating liquid sprayed on the wire 2 is subsequently driven in motion within the cutting grooves of the part 3, which ensures good lubrication.
  • this lubrication film 9 has a thickness E greater than the total diameter Dt of the wire 2, which corresponds (as shown) to the largest transverse dimension of the wire 2, comprising both its core. and the abrasive grains fixed on its surface.
  • this thickness E is greater than 1.1 times the total diameter Dt of the wire 2.
  • the pressure at which the lubricating liquid is delivered must also be low to avoid spurious projections, such as splashing, and / or to avoid inducing instability in the yarn 2, so as to be able to suitably form the lubrication film 9 around the yarn 2.
  • the sprinkling means of the lubricating liquid 8a are configured to allow sprinkling of the lubricating liquid at a spray pressure greater than or equal to 1 bar and less than 2 bar, in particular substantially equal to the pressure atmospheric.
  • the operation of cleaning the wire 2 downstream of the workpiece 3, which is carried out by means of the spraying cleaning system 7b, aims at removing all or part of the material chips from the workpiece 3 agglomerates on the wire 2.
  • the invention allows a dissociation of the actions of lubrication (or wetting) of the wire 2 and cleaning the wire 2.
  • the invention makes it possible to perform such actions in a timely manner vis-à-vis the movement of the wire 2.
  • the cleaning fluid spraying means 8b of the spraying cleaning system 7b are then configured to project at least one cleaning fluid onto the bonded abrasive wire 2 with a sufficient impact force to allow the at least partial removal of material chips from the chipboard 3 on the surface of the wire 2 while preventing, or at least minimizing, damage to the wire 2 with bonded abrasives.
  • the cleaning fluid spraying means 8b are configured to allow spraying cleaning fluid at a pressure greater than or equal to 2 bar and less than 50 bar, in particular between 5 and 20 bar.
  • the cleaning fluid spraying means 8b are preferably located facing the wire 2 at a distance, called “working distance", large enough to project the cleaning fluid on the entire wire 2 without the damaging, but also not too important so as not to reach the threshold beyond which the impact force is too low to be able to remove the material chips of the wire 2, this working distance thus being in particular between 1 mm and 1 m, even between 5 cm and 30 cm, even between 5 cm and 10 cm.
  • the lubricating liquid spraying means 8a comprise a plurality of individual lubricating fluid spraying nozzles 11a, as shown in FIG. 2. These are arranged facing the wire 2 at a distance from one another. working distance of the order of a few centimeters, for example between 1 and 5 cm. These individual lubricating liquid sprinkler nozzles 11a produce conjugate spray streams, for example of triangular or conical shape.
  • the cleaning fluid spraying means 8b comprise a plurality of individual cleaning fluid spraying nozzles 11b, as shown in FIG. 2. These are preferably flat jet nozzles because this makes it possible to obtain a significant impact of the jet on the wire 2.
  • each individual cleaning fluid spraying nozzle 11b corresponding to the spray jet angle of each individual nozzle 11b, in other words the angle of the cone formed by the jet of spraying nozzle outlet 11b is between 5 and 120 °, in particular between 40 and 90 °.
  • this working angle is chosen so as to allow the whole of the wire 2 to be covered by the cleaning fluid.
  • the lubricating liquid spraying means 8a of a spraying lubrication system 7a are situated facing the wire 2 in a zone Z where the wire 2 is free of any contact with an element other than the lubricating fluid. In this way, the formation of the continuous lubrication film 9 all around the wire 2 is optimal.
  • the sprinkler lubrication system 7a is disposed immediately upstream of the piece to be cut 3, that is to say that no element is in contact with the wire 2 between the lubrication system 7a and the piece to be cut 3.
  • the lubricating distance DL between the zone Z of the wire 2 facing the lubricating liquid spraying means 8a and the workpiece 3 is for example between 0.5 cm and 1 m.
  • the cleaning fluid spraying means 8b of the spraying cleaning system 7b are situated opposite the thread 2 in an area where the thread 2 is free of any contact with an element other than the cleaning fluid. as shown in Fig. 2.
  • the cleaning of the yarn 2, in particular the removal of material chips from the piece to be cut 3 present between the abrasive grains, is optimal.
  • the chips do not get stuck in grooves of the outer surface Sa, Sb, Se, Sd of a rotary member 5a, 5b, 5c, 5d if the cleaning is carried out at such a rotary member. .
  • FIGS. 4A to 4D illustrate, in front view and in a very simplified manner, various configurations of wire cutting devices 1 according to the invention with various positioning of the sprinkler cleaning system (s) 7b.
  • the wire cutting devices 1 according to the invention comprise a first rotary member 5a and a second rotary member 5b, similar to those described above in connection with FIG. that in the example of Figure 4D, the device 1 for cutting wire 2 according to the invention comprises four rotary members 5a, 5b, 5c and 5d, as previously described in connection with FIG. 2.
  • each example of device 1 of FIGS. 4A to 4D it comprises a first spraying lubrication system 7a1 and a second spraying lubrication system 7a 2 , both situated on either side of the part to cut 3, close to it.
  • the device 1 comprises a first spraying cleaning system 7bi, juxtaposed with the second spraying lubrication system 7a 2 , and a second spraying cleaning system 7b 2 , juxtaposed with the first 7ai spray lubrication system.
  • each spraying cleaning system 7b, 7bi or 7b 2 can be disposed immediately downstream of the piece to be cut 3 or else disposed downstream of the piece to be cut 3 so that at least one rotary member 5a, 5b, 5c, 5d is located between the piece to be cut 3 and this spraying cleaning system 7b, 7bi or 7b 2 .
  • the spraying cleaning systems 7b, 7bi or 7b 2 are immediately located downstream of the work piece 3, the downstream positioning being considered with respect to the direction of rotation SI or S2 associated with the spraying system considered.
  • the spraying cleaning systems 7b are "offset", that is to say they are positioned at a distance from the work piece 3.
  • the spraying cleaning system 7b is situated between the first 5a and second 5b rotary members opposite the piece to be cut 3.
  • spray cleaning 7b is located between the fourth rotary member 5d and the first rotary member 5a.
  • the lubrication and cleaning assembly 7 of the wire 2 comprises the first 7ai and second 7a 2 lubrication systems and the first 7bi and second 7b 2 systems. cleaning.
  • the lubrication and cleaning assembly 7 of the wire 2 comprises the first 7a and second 7a 2 lubrication systems and the single cleaning system 7b.
  • the wire cutting devices 1 described here are configured to allow an oscillating movement of the wire 2, corresponding to a plurality of cycles of rotation of the wire 2, each cycle of rotation of the wire 2 comprising driving the wire 2 in the first direction of rotation before S1 (clockwise) and then driving the wire 2 according to the second direction of rotation S2 (trigonometric direction) opposite the first direction of rotation before SI.
  • each device 1 is designed to operate in an oscillating mode back and forth for the cutting of the piece 3, also known by the English name of "back and forth" mode.
  • each device 1 of FIGS. 4A to 4D comprises a first spraying lubrication system 7a1 and a second spraying lubrication system 7a 2 arranged on either side of the piece to be cut 3.
  • the first spraying lubrication system 7a1 is configured to sprinkle the thread 2 with lubricating liquid when driving the thread 2 in the first direction of rotation before S1
  • the second spraying lubrication system 7a 2 is configured to sprinkle the thread 2 of lubricating fluid in case of driving the wire 2 in the second direction of rotation S2 back.
  • each spray lubrication system 7ai 7a or 2 is operated alternately according to the SI or S2 running direction of the wire 2.
  • the one or more spray cleaning systems 7b, 7bi, 7b 2 are provided independently with respect to lubrication systems 7ai sprinkling, 7a 2.
  • lubrication systems 7ai sprinkling, 7a 2 it is also possible to provide a grouping of the lubricating liquid spraying means and the means for spraying cleaning fluid in the same system, and in particular in a sprinkler lubrication system.
  • FIG. 5 represents a view similar to that of FIG. 2 of an alternative embodiment of wire cutting device 1 of FIG. 2, only the upper part containing the first 5a and second 5b. rotating bodies being visible.
  • each 7ai lubrication system, 7a 2 may comprise both lubricating liquid spraying means on the wire 2 and the cleaning fluid spraying means on the wire 2 .
  • the first spraying lubrication system 7a1 comprises lubricating liquid spraying means 8a1 and cleaning fluid spraying means 8b1
  • the second spraying lubricating system 7a 2 comprises means spraying lubricating liquid 8a 2 and cleaning fluid spraying means 8b 2 .
  • the operation of spraying means of 8ai lubricating liquid, 8a 2 and the fluid spraying means for cleaning 8bi, 8b 2 is alternated with the direction SI or S2 of rotation of the wire 2.
  • the liquid spraying means of lubrication 8ai, 8a 2 do not operate simultaneously to the fluid spraying means of cleaning 8bi, 8b 2 .
  • the lubrication and cleaning assembly 7 of the wire 2 comprises the first 7a and second 7a 2 lubrication systems, and the sprinkling means 8 of lubricating liquid. and cleaning on the wire 2 comprise the lubricating liquid spraying means 8ai, 8a 2 and the cleaning fluid spraying means 8bi, 8b 2 .
  • the lubricating liquid spraying means 8a, 8a 2 and the cleaning fluid spraying means 8bi, 8b 2 comprise nozzles such as the nozzles 11a and 11b described previously with reference to FIG. 2.
  • the method then comprises at least the following successive steps consisting of:
  • this method advantageously comprises the step of driving the wire 2 in an oscillating motion for the realization of a plurality of rotation cycles of the wire 2, comprising driving the wire 2 in the first direction of rotation before IF then the drive of the wire 2 in the second direction of rotation S2 opposite the first direction of rotation before SI.
  • the first spraying lubrication system 7ai is configured to spray the thread 2 with lubricating liquid when the wire 2 is driven in the first direction of rotation before SI and the second spraying lubrication system 7a 2 is configured to sprinkle the wire 2 with lubricating liquid when driving the wire 2 in the second direction of rear rotation S2.
  • the first spraying cleaning system 7bi is configured to spray the thread 2 with cleaning fluid when the wire 2 is being driven in the first direction of front rotation SI and the second spraying cleaning system 7b 2 is configured to sprinkle the wire 2 cleaning fluid when driving the wire 2 in the second direction of rotation S2 rear.
  • only one spraying cleaning system 7b of the wire 2 is present so that the spraying of cleaning fluid on the wire 2 by means of this spraying cleaning system 7b is performed independently of the direction of rotation SI, S2 of the wire 2, in other words is carried out in both directions of rotation SI and S2.
  • the operation of the device 1 shown in FIG. 5 is quite similar to that shown in FIG. 4A, except that one and the same system is provided for carrying out the lubrication and cleaning actions.
  • the lubricating liquid spraying means 8ai of the first spraying lubrication system 7a1 are configured to sprinkle the lubricating liquid thread 2 in the case of driving the thread 2 according to FIG. the first direction of rotation before SI and the lubricating liquid spraying means 8a 2 of the second spraying lubrication system 7a 2 are configured to spray the thread 2 with the lubricating liquid when driving the thread 2 according to the second direction of rotation S2.
  • the cleaning fluid spraying means 8bi of the second spraying lubrication system 7a 2 are configured to spray the cleaning fluid thread 2 in the event of driving the thread 2 in the first direction of rotation before SI and the cleaning fluid spraying means 8b 2 of the first spray cleaning system 7a1 are configured to spray the cleaning fluid wire 2 when the wire 2 is driven in the second rearward direction of rotation S2.
  • alternating spraying of lubricating liquid and / or alternate spraying of cleaning fluid can be correlated with the programming of the plurality of alternatively, the alternating spraying of lubrication and / or alternate spraying of cleaning fluid can also be enslaved to the measurement of a characteristic parameter of the wire 2, in particular the displacement of the wire 2 and / or the speed of rotation of the wire 2.
  • the lubricating liquid may for example be chosen from: water, water mixed with one or more additives, in particular surfactants, polyethylene glycol (PEG) and / or a gel.
  • additives in particular surfactants, polyethylene glycol (PEG) and / or a gel.
  • the cleaning fluid may be a cleaning liquid and / or a cleaning gas, the cleaning liquid then being chosen from: water, water mixed with one or more additives, especially surfactants, polyethylene glycol (PEG) and / or a gel, and the cleaning gas being selected from: compressed air, nitrogen and / or argon, mixed or not with one or more additives.
  • Lubricating and cleaning fluids can also be identical.
  • the lubricating fluid spraying means 8a of the spraying lubrication system (s) 7a and / or the cleaning fluid spraying means 8b of the spraying cleaning system (s) 7b can be provided to be rotatable .
  • these lubricating fluid spraying means 8a and / or cleaning fluid 8b can be rotatably mounted on the spraying lubrication system (s) 7b and / or the spraying cleaning system (7b), respectively.
  • the working angle of the spraying means 8a and / or 8b in other words the orientation of the latter with respect to the wire 2, is determined, then it may be possible to drive in rotation these spraying means 8a and / or 8b so as to find this working angle when the wire is driven in the opposite direction of rotation S2 or SI.
  • the device 1 for cutting wire 2 according to the invention may also comprise at least one cleaning gas spraying system, in particular compressed air, located at a rotary member 5a, 5b, 5c , 5d so as to clean the wire 2 when it is in contact with the outer surface Sa, Sb, Se, Sd of the rotary member 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the cleaning of the wire 2 by a spraying cleaning system 7b, as described above, can cause vibrations generated on the wire 2 (unsupported).

Landscapes

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Abstract

L'objet principal de l'invention est un dispositif (1) de découpe par fil (2) à abrasifs liés d'au moins une pièce à découper (3), comportant des premier (5a) et deuxième (5b) organes rotatifs et un ensemble de lubrification et de nettoyage (7) comprenant au moins un système de lubrification par aspersion (7a) pourvu de moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a), disposé en amont de ladite au moins une pièce à découper (3), et au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) pourvu de moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b), disposé en aval de ladite au moins une pièce (3), le fil (2) étant aspergé en continu lors de son entraînement en rotation. Les moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) sont configurés pour former un film de lubrification (9) englobant le fil, dont l'épaisseur est supérieure au diamètre total du fil (2).

Description

DISPOSITIF DE DÉCOUPE PAR FIL COMPORTANT UN SYSTÈME DE LUBRIFICATION PAR ASPERSION DU FIL ET UN SYSTÈME DE NETTOYAGE PAR ASPERSION DU FIL
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de découpe ou sciage par fil à abrasifs liés, notamment par fil diamanté, c'est-à-dire comprenant des grains d'abrasif, notamment des diamants, fixés sur la surface du ou des fils. Elle concerne particulièrement le domaine des techniques de lubrification et de nettoyage mises en œuvre pour de tels dispositifs.
L'invention trouve des applications dans de nombreux domaines de l'industrie, et par exemple dans l'industrie des composants électroniques, des ferrites, des quartz et/ou des silices, par exemple lors de l'obtention en tranches fines de substrats (appelés « galettes » ou plus généralement « wafers » en anglais) de matériaux tels que les matériaux semi-conducteurs, par exemple le silicium cristallin utilisé notamment pour la fabrication de cellules photovoltaïques, la découpe du saphir, de la pierre ou du carbure de silicium, voire d'autres matériaux durs et fragiles.
L'invention propose ainsi un dispositif de découpe par fil comportant un ensemble de lubrification et de nettoyage du fil avec au moins un système de lubrification par aspersion du fil et un système de nettoyage par aspersion du fil, ainsi qu'un procédé de découpe par fil associé.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les dispositifs de découpe par fil (ou scies à fil) comportent classiquement un ou plusieurs fils de découpe, présent(s) sous forme libre ou sous forme d'enroulement(s). Le plus souvent, ils comportent un fil formant une plura lité d'enroulements autour d'organes rotatifs définissant ainsi une nappe de brins du fil, ces brins étant sensiblement parallèles entre eux, la nappe de brins du fil étant encore plus simplement désignée par la suite par l'expression « nappe de fil », fil étant au singulier. Cette nappe de fil est alors susceptible de se déplacer selon un mouvement continu ou alternatif en appui contre une pièce à découper en plusieurs tranches définissant ainsi une zone de découpe. La zone de découpe peut être constituée d'un ensemble de poulies ou cylindres placés parallèlement. Ces cylindres appelés « guide-fils » peuvent être gravés avec une pluralité de gorges définissant l'intervalle entre les brins du fil, autrement dit l'épaisseur des tranches à découper. La pièce à découper peut être fixée sur une table support qui se déplace perpendiculairement à la nappe de fil. La vitesse de déplacement définie la vitesse de coupe. Le renouvellement du fil, ainsi que le contrôle de la tension, peuvent se faire dans une partie définissant une zone de gestion du fil, située en dehors de la zone de découpe proprement dite.
La découpe de la pièce est rendue possible par les phénomènes d'abrasion provoqués entre le fil et la pièce à découper, éventuellement assistés par l'action d'un élément tiers. Ainsi, comme expliqué plus en détails par la suite, l'agent qui régit la découpe par fil peut par exemple être constitué par un abrasif fixé sur le fil (ou lié au fil), ou un abrasif libre amené par barbotage. Le fil n'agit que comme transporteur.
De plus, lors de la découpe par fil, un lubrifiant sous forme fluidique est généralement utilisé tel que par exemple de l'eau, de l'eau mélangée à un additif, du polyéthylène glycol (PEG), voire un gel, entre autres.
Bien que cela ne soit aucunement limitatif, l'invention est tout particulièrement concernée par la découpe du silicium cristallin pour des applications dans le domaine du photovoltaïque. Dans ce contexte, des dispositifs de découpe par fil peuvent être utilisés dans toutes les étapes de découpe du silicium mises en œuvre pour passer du stade de simples lingots au stade de la formation de substrats (ou « wafers » en anglais), destinés à la fabrication des cellules photovoltaïques. Ainsi, plus précisément, ces étapes comprennent successivement :
i) l'étape de briquetage (encore appelée « squaring » en anglais) qui correspond à la découpe des lingots en briques de section normalisée ;
ii) l'étape d'éboutage (encore appelée « cropping » en anglais) qui consiste à ôter les parties supérieure et inférieure de chaque brique qui contiennent des précipités d'impuretés dues à la cristallisation, et qui sont indésirables pour les étapes de fabrication ultérieures ;
iii) l'étape de découpe (ou encore « wafering » ou « slicing » en anglais) qui permet enfin de former les substrats ou « galettes », à partir des briques tronquées sur leurs parties supérieure et inférieure, présentant une épaisseur variant de 100 à 300 μιη.
On a ainsi illustré en perspective, respectivement en référence aux figures 1A, 1B et 1C, les trois opérations i) de briquetage, ii) d'éboutage et iii) de découpe décrites ci- dessus de la fabrication de substrats en silicium pour la réalisation de cellules photovoltaïques.
Ainsi, comme illustré sur la figure 1A, chaque lingot 30 de silicium est tout d'abord découpé de façon matricielle au cours de l'étape i) de briquetage par les brins 10 du fil de découpe pour l'obtention d'une pluralité de briques 31.
Puis, au cours de l'étape ii) d'éboutage illustrée sur la figure 1B, chaque brique 31 est découpée sur ses parties inférieure et supérieure pour éliminer les impuretés issues de la cristallisation.
Enfin, comme illustré sur la figure 1C, l'étape iii) de découpe permet l'obtention d'une pluralité de tranches de substrats 32 à partir de chaque brique 31.
Il est par ailleurs à noter que les deux premières étapes i) de briquetage et ii) d'éboutage peuvent, le cas échéant, être effectuées sans découpe filaire, et alors généralement à l'aide d'une meule diamantée.
Par ailleurs, en fonction du mode d'abrasion mis en jeu, la découpe filaire peut être divisée en deux catégories principales décrites ci-après.
Un premier type de découpe filaire est en effet constitué par la découpe à abrasifs libres. Dans ce premier type de découpe filaire, des grains d'abrasif, généralement du carbure de silicium, sont incorporés à une solution spécifique, contenant par exemple du polyéthylène glycol (PEG), formant un liquide de coupe (connu sous l'appellation « slurry » en anglais). Ce liquide de coupe est alors déversé entre deux solides glissant l'un contre l'autre, en l'occurrence le fil de découpe sur la pièce à découper. Les grains d'abrasif sont mis en mouvement grâce au glissement des deux corps l'un contre l'autre, et abrasent ainsi la matière par de multiples micro-indentations provoquées par le roulement des particules abrasives sur la pièce à découper. Ce premier type de découpe filaire correspond donc à un cas d'abrasion dit « à trois corps », constitués par le fil, les grains abrasifs et la pièce à découper.
Un deuxième type de découpe filaire est par ailleurs constitué par la découpe à abrasifs liés. Dans ce deuxième type de découpe filaire, des grains d'abrasif, généralement des diamants (d'où l'appellation courant de « découpe par fil diamanté »), sont fixés sur la surface du fil et viennent alors rayer le matériau de la pièce à découper. Ce deuxième type de découpe filaire correspond donc à un cas d'abrasion dit « à deux corps », constitués par le fil abrasif et la pièce à découper.
Ce deuxième type de découpe filaire, désigné dans toute la description par l'expression « découpe par fil à abrasifs liés » ou encore « découpe par fil diamanté » lorsque les grains d'abrasif utilisés sont des diamants, est la technique habituellement privilégiée pour la découpe du silicium monocristallin. Elle se retrouve de plus en plus dans le marché de la découpe pour des applications du type photovoltaïque.
En effet, la découpe par fil à abrasifs liés présente de nombreux avantages en termes de performance de découpe en comparaison avec la technique de découpe à abrasifs libres décrite précédemment, à savoir notamment : une vitesse de coupe plus élevée, notamment deux à trois fois plus élevée que pour la technique de découpe à abrasifs libres, une simplification des dispositifs de découpe par fil, la possibilité d'intégration de modules de recyclage des résidus de découpe.
Comme indiqué par la suite, la présente invention est avantageusement concernée uniquement par cette technique de découpe par fil à abrasifs liés.
Par ailleurs, dans le cadre des applications dans le domaine du photovoltaïque, la découpe du silicium représente près de 15 % du coût de production d'un module photovoltaïque, ce qui justifie au moins en partie l'intérêt à optimiser la technique de découpe par fil à abrasifs liés.
Lors de la découpe par fil à abrasifs liés, la découpe est généralement réalisée par un mouvement oscillant du fil, consistant en la réalisation d'allers et retours successifs du fil (principe connu également sous l'appellation de « back and forth » en anglais). Plus précisément, ce principe consiste à dérouler le fil dans un sens, puis à le rembobiner dans l'autre de telle sorte qu'un point donné dudit fil effectue des allers et retours successifs dans la pièce à découper.
L'efficacité de la découpe par fil à abrasifs liés repose principalement sur deux aspects : d'une part, la capacité d'abrasion de la matière engendrant la formation de copeaux de matière ; d'autre part, la capacité à extraire la matière ôtée, sous forme de copeaux, de la zone d'usinage pour éviter qu'elle ne gêne le mécanisme d'abrasion.
Toutefois, dans le cadre singulier de la découpe par fil à abrasifs liés de matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium cristallin, on cherche à réduire le diamètre du fil utilisé afin de minimiser les pertes de matières engendrées sous la forme de copeaux. Aussi, pour la formation de substrats en « galettes » (ou « wafers » en anglais), le diamètre usuel de l'âme du fil est d'environ 100 μιη, tandis que le diamètre total du fil est d'environ 120 μιη.
Une conséquence néfaste d'une telle réduction du diamètre et de la largeur de découpe de fil est la gêne engendrée pour permettre l'extraction de la matière ôtée sous la forme de copeaux. Ainsi, les copeaux se retrouvent à la fois dans le sillon de découpe du fil et également agglomérés sur le fil. En effet, en raison du confinement dans un espace réduit, les copeaux sont plaqués sur le fil auquel ils adhèrent. De ce fait, lorsque les copeaux, solidaires du fil ou situés dans le sillon de découpe, se retrouvent entre les grains abrasifs, ils empêchent le processus d'enlèvement de matière. Alors, la vitesse de découpe s'en trouve réduite de façon significative, et donc la productivité du dispositif de découpe est également fortement diminuée. De plus, les accumulations de copeaux ou résidus de découpe dans la zone de travail, notamment lorsqu'ils sont sous la forme d'amas, peuvent aussi détériorer l'état de surface de la pièce à découper, en particulier dans le cadre de la réalisation de substrats en « galettes » (du type « wafers » en anglais).
Il est ici à noter que de tels inconvénients ne sont pas significatifs dans le cadre de la technique de découpe à abrasifs libres décrite précédemment, car alors le dépôt de copeaux sur le fil est très limité, voire inexistant, du fait d'une absence d'aspérités sur le fil dans lesquelles les copeaux pourraient se loger. Ainsi, dans ce cas, l'impact sur la capacité de coupe est nettement moindre, voire nul. Afin d'améliorer l'extraction des copeaux lors de la découpe, des systèmes de lubrification et de nettoyage ont été développés. Classiquement, la lubrification est assurée par un système de rampes embarquant des buses d'aspersion. Les buses projettent alors un liquide de coupe permettant de refroidir, d'humidifier, de lubrifier et de nettoyer le fil à abrasifs liés lors de la phase de découpe. Néanmoins, les systèmes actuels de lubrification et de nettoyage ne sont pas suffisamment optimisés, car soit ils consomment trop de produit de nettoyage et de lubrification, à l'origine d'un gâchis en termes financiers et environnementaux, soit à l'inverse, ils ne permettent pas d'en délivrer suffisamment et limitent ainsi la vitesse de coupe, et donc la productivité du dispositif de découpe par fil. En outre, ils ne permettent pas, ou mal, de nettoyer les copeaux générés sous l'action de la coupe et qui ont tendance à venir se fixer sur le fil, et par conséquent ils sont à l'origine d'une limitation du phénomène souhaité d'enlèvement de la matière.
EXPOSÉ DE L'INVENTION Par conséquent, il existe un besoin pour proposer une solution optimisée de découpe par fil d'une pièce à découper à l'aide d'un dispositif de découpe par fil à abrasifs liés, notamment en termes de lubrification et de nettoyage du fil lors de la découpe. En particulier, il existe un besoin pour permettre un nettoyage efficace du fil et une évacuation (ou extraction) efficace de la matière ôtée en-dehors du sillon de découpe afin de minimiser autant que possible l'impact sur la vitesse de coupe. De plus, il existe un besoin pour permettre une gestion optimisée de l'utilisation de lubrifiant pour le fil afin d'en limiter la consommation. De tels besoins se font notamment ressentir dans le cadre de la découpe par fil à abrasifs liés de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium pour l'obtention de substrats en « galettes » (« wafers » en anglais).
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un dispositif de découpe par fil à abrasifs liés d'au moins une pièce à découper, destinée à être en mouvement par rapport au fil pour en permettre la découpe, comportant au moins un premier organe rotatif autour d'un premier axe de rotation et un deuxième organe rotatif autour d'un deuxième axe de rotation, lesdits premier et deuxième axes de rotation étant sensiblement parallèles entre eux, lesdits au moins un premier et un deuxième organes rotatifs permettant l'entraînement du fil sensiblement perpendiculairement auxdits premier et deuxième axes de rotation selon au moins un sens de rotation pour la découpe de ladite au moins une pièce à découper, le fil étant en appui contre la surface extérieure de chacun desdits au moins un premier et un deuxième organes rotatifs s'étendant autour de l'axe de rotation correspondant, le dispositif comportant en outre un ensemble de lubrification et de nettoyage du fil comprenant des moyens d'aspersion de fluide de lubrification et de nettoyage sur le fil.
De façon avantageuse, l'ensemble de lubrification et de nettoyage comporte au moins un système de lubrification par aspersion du fil comprenant des moyens d'aspersion de fluide de lubrification, disposé en amont de ladite au moins une pièce à découper, et au moins un système de nettoyage par aspersion du fil comprenant des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage, disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper, le fil étant aspergé en continu lors de son entraînement en rotation par au moins un système de lubrification par aspersion et au moins un système de nettoyage par aspersion.
En outre, avantageusement, les moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion sont configurés pour former un film continu de lubrification englobant le fil, dont l'épaisseur est supérieure au diamètre total du fil à abrasifs liés, correspondant à la plus grande dimension transversale, par rapport audit au moins un sens de rotation, du fil à abrasifs liés comprenant l'âme du fil et les grains d'abrasif fixés dessus.
Par le terme « fil », on désigne trois variantes de réalisation de la découpe par fil, à savoir : soit une nappe de plusieurs fils, désignée par l'expression « nappe de fils », comprenant plusieurs fils distincts tous sensiblement parallèles entre eux, chaque fil formant un enroulement autour d'organes rotatifs ; soit un fil unique formant une boucle unique ; soit un fil unique enroulé plusieurs fois pour former une pluralité d'enroulements autour d'organes rotatifs définissant ainsi une nappe de brins du fil, tous sensiblement parallèles entre eux, cette nappe de brins du fil étant désignée par l'expression « nappe de fil », fil étant au singulier. Le choix dépend alors du type de dispositif de découpe par fil.
Par ailleurs, dans toute la description, les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport au sens de rotation des organes rotatifs permettant l'entraînement du fil pour la découpe de la pièce à découper et définissant la direction de défilement du fil. Autrement dit, les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport au sens de découpe de la pièce de sorte que « être en amont de la pièce à découper » signifie « être situé avant découpe de la pièce », et que « être en aval de la pièce à découper » signifie « être situé après découpe de la pièce ».
Grâce à l'invention, il peut être possible d'améliorer significativement la lubrification et le nettoyage du fil d'un dispositif de découpe par fil à abrasifs liés lors de la phase de découpe d'une pièce, et également d'améliorer l'évacuation de la matière ôtée sous la forme de copeaux lors de la découpe de la pièce. En particulier, l'invention peut permettre de faciliter l'entraînement des copeaux stagnants dans le sillon de découpe hors de celui-ci, ainsi que le détachement des copeaux agglomérés à la surface du fil. En outre, l'invention peut permettre de limiter la consommation du liquide de coupe utilisé pour la lubrification, tout en garantissant un flux de liquide de coupe suffisant pour permettre d'extraire le plus possible de copeaux hors du sillon de découpe. Les performances de découpe, notamment la vitesse de découpe, du dispositif de découpe par fil à abrasifs liés peuvent ainsi être significativement améliorées. De plus, l'état de surface des pièces découpées, en particulier des substrats du type « galettes » (ou « wafers » en anglais), est également nettement amélioré.
Le dispositif de découpe par fil selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.
De façon avantageuse, ladite au moins une pièce à découper comporte un matériau semi-conducteur, tel que le silicium. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut permettre la découpe simultanée d'une ou plusieurs pièces à découper, par exemple de deux pièces à découper, notamment superposées l'une à l'autre.
En outre, lesdits au moins un premier organe rotatif et un deuxième organe rotatif se présentent préférentiellement sous la forme d'un cylindre creux formant un « guide-fil » dont la surface extérieure est prévue pour permettre le positionnement et l'entraînement du fil.
Les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent en outre être configurés pour projeter au moins un fluide de nettoyage sur le fil à abrasifs liés avec une force d'impact suffisante pour permettre l'enlèvement, au moins partiel, de copeaux de matière de ladite au moins une pièce à découper agglomérés sur la surface du fil tout en empêchant, ou au moins en minimisant, l'endommagement du fil à abrasifs liés.
De plus, les moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion peuvent être configurés pour permettre une aspersion de fluide de lubrification à une pression supérieure ou égale à 1 bar et inférieure à 2 bars, notamment sensiblement égale à la pression atmosphérique.
Par ailleurs, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent être configurés pour permettre une aspersion de fluide de nettoyage à une pression supérieure ou égale à 2 bars et inférieure à 50 bars, notamment comprise entre 5 et 20 bars.
L'épaisseur du film continu de lubrification englobant le fil à abrasifs liés peut être notamment supérieure à 1,1 fois le diamètre total du fil. De plus, cette épaisseur peut être inférieure à 5 fois le diamètre total du fil, notamment inférieure ou égale à 2 fois le diamètre total du fil.
Par ailleurs, les moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion sont avantageusement situés en regard du fil dans une zone où le fil est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de lubrification. De cette façon, la formation du film continu de lubrification tout autour du fil est optimale. En particulier, elle n'est pas gênée par le contact que le fil pourrait avoir avec la surface externe d'un organe rotatif.
Ledit au moins un système de lubrification par aspersion est en outre avantageusement disposé immédiatement en amont de ladite au moins une pièce à découper.
Par « immédiatement en amont de ladite au moins une pièce à découper », on entend qu'aucun élément, propre au dispositif ou externe au dispositif, n'est au contact du fil entre ledit au moins un système de lubrification et ladite au moins une pièce à découper. En particulier, aucun organe rotatif n'est situé entre ledit au moins un système de lubrification et ladite au moins une pièce à découper. Aussi, entre ledit au moins un système de lubrification et ladite au moins une pièce à découper, le fil ne subit aucun passage dans un guide-fil ou autre élément de guidage. Avantageusement ainsi, ledit au moins un système de lubrification est à proximité immédiate de ladite au moins une pièce à découper. De cette façon, le film continu de lubrification formé autour du fil par ledit au moins un système de lubrification peut conserver son intégrité jusqu'à l'arrivée du fil au niveau de ladite au moins une pièce à découper.
De plus, il est à noter que la distance de lubrification entre la zone du fil en regard des moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion et ladite au moins une pièce à découper peut être comprise entre 0,5 cm et 1 m.
De même, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent être situés en regard du fil dans une zone où le fil est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de nettoyage. De cette façon, le nettoyage du fil, en particulier l'enlèvement de copeaux de matière de ladite au moins une pièce à découper présents entre les grains d'abrasif, est optimal. En particulier, les copeaux ne se retrouvent pas coincés dans des gorges de la surface externe d'un organe rotatif si le nettoyage s'effectuait au niveau d'un organe rotatif.
Par ailleurs, ledit au moins un système de nettoyage par aspersion peut être disposé immédiatement en aval de ladite au moins une pièce à découper ou disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper de telle sorte qu'au moins un élément en contact avec le fil, notamment un organe rotatif, soit situé entre ladite au moins une pièce à découper et ledit au moins un système de nettoyage par aspersion.
Par « immédiatement en aval de ladite au moins une pièce à découper », on entend qu'aucun élément, propre au dispositif ou externe au dispositif, n'est au contact du fil entre ledit au moins un système de nettoyage et ladite au moins une pièce à découper. En particulier, aucun organe rotatif n'est situé entre ledit au moins un système de nettoyage et ladite au moins une pièce à découper. Aussi, entre ledit au moins un système de nettoyage et ladite au moins une pièce à découper, le fil ne subit aucun passage dans un guide-fil ou autre élément de guidage. Avantageusement ainsi, ledit au moins un système de nettoyage est à proximité immédiate de ladite au moins une pièce à découper. Alternativement, au moins un élément, propre au dispositif ou externe au dispositif, est au contact du fil entre ladite au moins une pièce à découper et ledit au moins un système de nettoyage. Autrement dit, ledit au moins un système de nettoyage peut être « déporté » par rapport à ladite au moins une pièce découper, c'est-à-dire situé à n'importe quel endroit le long du pourtour du fil en rotation, pourvu qu'il soit en aval de ladite au moins une pièce à découper, c'est-à-dire qu'il permette le nettoyage après découpe de ladite au moins une pièce à découper. En particulier, ledit au moins un système de nettoyage peut être disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper de telle sorte qu'au moins un, voire deux, voire trois, voire encore quatre, organes rotatifs soient situés entre ledit au moins un système de nettoyage et ladite au moins une pièce à découper.
Les moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion peuvent comporter une ou plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de lubrification et/ou un déversoir continu de fluide de lubrification.
Lorsque les moyens d'aspersion de fluide de lubrification comportent une ou plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de lubrification, celles-ci peuvent être disposées en regard du fil à une distance, dite « distance de travail », de l'ordre de quelques centimètres, par exemple comprise entre 1 et 5 cm. Les buses individuelles d'aspersion de fluide de lubrification peuvent produire des jets d'aspersion conjugués, généralement de forme triangulaire ou conique. Les paramètres de fonctionnement relatifs à de telles buses, en particulier le nombre de buses, l'angle de jet d'aspersion par rapport au fil, l'écart entre les buses et la distance de travail par rapport au fil, peuvent être choisis de sorte à permettre un recouvrement de l'ensemble du fil pour former ledit film continu de lubrification.
Lorsque les moyens d'aspersion de fluide de lubrification comportent un déversoir continu de fluide de lubrification, celui-ci peut présenter un débit identique sur toute sa longueur de sorte à épandre un film continu de lubrification autour du fil.
Les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent comporter une ou plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage.
De façon préférentielle, les buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage sont des buses à jet plat car cela permet d'obtenir un impact important du jet sur le fil puisque l'énergie du jet est alors concentrée sur une surface limitée, favorisant l'enlèvement des copeaux de matière de ladite au moins une pièce à découper.
De façon plus générale, les buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage peuvent être des buses à jet plein, et notamment à cône plein, qui privilégient une grande surface d'aspersion, ce qui s'avère par exemple utile lors d'importantes vitesses d'entraînement du fil. De façon moins avantageuse, les buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage peuvent être des buses à cône vide, mais celles-ci ne sont préférentiellement pas des buses à jet ponctuel car alors elles ne permettraient pas de recouvrir suffisamment le fil pour obtenir un nettoyage efficace.
Les paramètres de fonctionnement relatifs à de telles buses, en particulier le nombre de buses, l'angle de jet d'aspersion par rapport au fil, l'écart entre les buses et la distance de travail par rapport au fil, peuvent être choisis de sorte à permettre un recouvrement de l'ensemble du fil, notamment pour recouvrir la majeure partie de la largeur du fil ou nappe de fil(s), en particulier au moins 80 % de sa largeur, mieux la totalité de sa largeur.
Dans le cas où les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion comportent une unique buse individuelle d'aspersion de fluide de nettoyage, celle-ci peut se présenter sous la forme d'une buse d'aspersion d'orifice d'aspersion ponctuel classique mais également sous la forme d'une buse d'aspersion d'orifice d'aspersion étendu, notamment sous la forme d'une barre d'aspersion comportant une fente d'aspersion de grande longueur et de faible largeur produisant un rideau de fluide.
Par ailleurs, comme indiqué précédemment, la force d'impact du fluide de nettoyage sur le fil doit être suffisante pour permettre l'enlèvement de copeaux de matière de ladite au moins une pièce à découper présents sur le fil. Une telle force d'impact peut être déterminée par l'énergie cinétique et le débit des particules de fluide de nettoyage projetées par les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil, ainsi que par la distance entre les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage et la zone du fil en regard de ces moyens, appelée également « distance de travail ». De façon avantageuse, cette force d'impact ne doit pas excéder le seuil au-delà duquel la projection de fluide de nettoyage endommagerait le fil, et notamment son revêtement constitué de grains d'abrasif et d'un matériau liant.
Le choix des paramètres physiques et techniques dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peut ainsi être effectué de sorte à respecter les exigences décrites auparavant.
Ainsi, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage peuvent être situés en regard du fil à une distance, dite « distance de travail », suffisamment importante pour projeter le fluide de nettoyage sur l'ensemble du fil sans l'endommager, mais également pas trop importante de sorte à ne pas atteindre le seuil au-delà duquel la force d'impact est trop faible pour pouvoir ôter les copeaux de matière du fil. Ainsi, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent être situés en regard du fil à une distance de travail comprise entre 1 mm et 1 m, notamment 5 cm et 30 cm, notamment 5 cm et 10 cm.
Par ailleurs, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peuvent comporter une pluralité de buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage. L'angle de travail de chaque buse individuelle d'aspersion de fluide de nettoyage, correspondant à l'angle de jet d'aspersion de chaque buse individuelle, autrement dit l'angle du cône que forme le jet d'aspersion en sortie de buse, peut être compris entre 5 et 120°, notamment entre 40 et 90°.
De façon avantageuse, cet angle de travail est choisi de sorte à permettre un recouvrement de l'ensemble du fil par le fluide de nettoyage.
Par ailleurs, le couple formé entre la pression et le débit d'aspersion du fluide de nettoyage peut être ajusté en fonction du jet d'aspersion souhaité, en tenant compte de la section du ou des orifices d'aspersion des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion.
En particulier, le débit d'aspersion du fluide de nettoyage peut être très variable, étant préférentiellement supérieur, de l'ordre de deux ordres de grandeur, dans le cas où le fluide de nettoyage est un gaz de nettoyage que lorsque le fluide de nettoyage est un liquide de nettoyage.
Ainsi, dans le cas d'un liquide de nettoyage, le débit d'aspersion peut par exemple être compris entre 0,2 L/min et 5 L/min. En revanche, dans le cas d'un gaz de nettoyage, le débit d'aspersion peut être nettement supérieur à 5 L/min et notamment inférieur à 300 L/min, par exemple de l'ordre de 300 L/min dans le cas de gaz comprimé projeté par une barre d'aspersion de gaz de nettoyage présentant une largeur d'environ 10 cm.
Le dispositif peut en outre être configuré pour permettre un mouvement oscillant du fil, correspondant à une pluralité de cycles de rotation du fil, chaque cycle de rotation du fil comportant l'entraînement du fil selon un premier sens de rotation puis l'entraînement du fil selon un deuxième sens de rotation, opposé au premier sens de rotation.
L'ensemble de lubrification et de nettoyage peut comporter au moins un premier système de lubrification par aspersion du fil et un deuxième système de lubrification par aspersion du fil disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper. Le premier système de lubrification par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil selon le premier sens de rotation et le deuxième système de lubrification par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil selon le deuxième sens de rotation.
Par ailleurs, selon une variante privilégiée en cas de mouvement oscillant du fil, au moins un système de lubrification par aspersion, notamment au moins deux, peut comporter à la fois des moyens d'aspersion de fluide de lubrification sur le fil et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil.
Dans ce cas préférentiel d'un mouvement oscillant du fil, correspondant à l'existence de cycles d'allers et retours pour la découpe de ladite au moins une pièce à découper, l'aspersion de fluide de lubrification, tout comme l'aspersion de fluide de nettoyage, peut donc être alternée de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper. Ce fonctionnement en alternance peut alors se faire soit par un même système de lubrification par aspersion équipé à la fois de moyens d'aspersion de fluide de lubrification et de moyens d'aspersion de fluide de nettoyage, soit par la présence d'un dédoublement du système de lubrification, et éventuellement du système de nettoyage, de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper avec un fonctionnement en alternance.
Le fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion peut être un liquide de lubrification choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel, entre autres.
De plus, le fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion peut être un liquide de nettoyage et/ou un gaz de nettoyage. Le liquide de nettoyage peut être choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel, entre autres. Le gaz de nettoyage peut être choisi parmi : de l'air comprimé, de l'azote et/ou de l'argon, mélangé ou non à un ou plusieurs additifs, entre autres.
Il est à noter que le fluide de lubrification et le fluide de nettoyage peuvent tous les deux être des liquides, et notamment être identiques.
Bien entendu, le liquide de lubrification peut correspondre à un mélange de plusieurs liquides de lubrification. De même, le fluide de nettoyage peut correspondre à un mélange de plusieurs liquides de nettoyage, à un mélange d'un ou plusieurs liquides de nettoyage avec un ou plusieurs gaz de nettoyage, ou à un mélange de plusieurs gaz de nettoyage.
En outre, l'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de découpe par fil à abrasifs liés d'au moins une pièce à découper, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au moyen d'un dispositif de découpe par fil tel que défini précédemment, et en ce que, le fil étant entraîné selon un sens de rotation donné du dispositif, le procédé comporte au moins les étapes successives suivantes consistant à :
- asperger continûment le fil d'au moins un fluide de lubrification par le biais desdits moyens d'aspersion de fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion, disposé en amont de ladite au moins une pièce à découper par rapport audit sens de rotation donné du dispositif,
- découper ladite au moins une pièce au moyen du fil préalablement lubrifié,
- asperger continûment le fil d'au moins un fluide de nettoyage par le biais desdits moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion, disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper par rapport audit sens de rotation donné du dispositif.
De plus, le procédé peut comporter l'étape d'entraînement du fil selon un mouvement oscillant, comprenant la réalisation d'une pluralité de cycles de rotation du fil, chaque cycle de rotation du fil comportant l'entraînement du fil selon un premier sens de rotation puis l'entraînement du fil selon un deuxième sens de rotation, opposé au premier sens de rotation.
Par ailleurs, le dispositif comportant au moins un premier système de lubrification par aspersion du fil et un deuxième système de lubrification par aspersion du fil disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper, le procédé selon l'invention peut comporter l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification sur le fil par le biais desdits au moins un premier système de lubrification par aspersion et un deuxième système de lubrification par aspersion. Le premier système de lubrification par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil selon le premier sens de rotation. Le deuxième système de lubrification par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil selon le deuxième sens de rotation.
En outre, le dispositif comportant au moins un premier système de nettoyage par aspersion du fil et un deuxième système de nettoyage par aspersion du fil disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper, le procédé selon l'invention peut comporter l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage sur le fil par le biais desdits au moins un premier système de nettoyage par aspersion et un deuxième système de nettoyage par aspersion. Le premier système de nettoyage par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil selon le premier sens de rotation. Lee deuxième système de nettoyage par aspersion peut être configuré pour asperger le fil de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil selon le deuxième sens de rotation.
Par ailleurs, selon une autre variante, le dispositif comportant au moins un système de nettoyage par aspersion du fil, le procédé selon l'invention peut comporter l'étape d'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil par le biais dudit au moins un système de nettoyage par aspersion indépendamment du sens de rotation du fil.
En outre, l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification et/ou l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage peuvent être corrélées à la programmation de la pluralité de cycles de rotation du fil, de sorte que lorsque le fil est entraîné selon le premier sens de rotation, ledit au moins un premier système de lubrification par aspersion et/ou ledit au moins un premier système de nettoyage par aspersion aspergent le fil, et de sorte que lorsque le fil est entraîné selon le deuxième sens de rotation, ledit au moins un deuxième système de lubrification par aspersion et/ou ledit au moins un deuxième système de nettoyage par aspersion aspergent le fil.
En variante, l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification et/ou l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage peuvent être asservies à la mesure d'un paramètre caractéristique du fil, notamment le déplacement du fil et/ou la vitesse de rotation du fil.
Selon une variante encore du procédé conforme à l'invention, un paramètre caractéristique des moyens d'aspersion de fluide de lubrification et/ou des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage peut être asservi à une mesure d'un paramètre caractéristique du fil. En particulier, le débit des moyens d'aspersion de fluide de lubrification et/ou le débit des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage peuvent être asservis à une mesure de la vitesse de rotation du fil. Autrement dit, lorsque la vitesse de rotation du fil augmente, le procédé selon l'invention peut commander l'augmentation du débit des moyens d'aspersion de fluide de lubrification et/ou des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage. De même, lorsque la vitesse de rotation du fil diminue, le procédé selon l'invention peut commander la diminution du débit des moyens d'aspersion de fluide de lubrification et/ou des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage.
Le dispositif et le procédé de découpe par fil selon l'invention peuvent comporter l'une quelconque des caractéristiques énoncées dans la description, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles avec d'autres caractéristiques.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel :
- les figures 1A, 1B et 1C illustrent respectivement en perspective trois étapes classiques de briquetage, d'éboutage et de découpe d'un matériau en silicium pour la fabrication de substrats en silicium à des fins de réalisation de cellules photovoltaïques,
- la figure 2 représente, selon une vue en perspective, un exemple de dispositif de découpe par fil conforme à l'invention,
- la figure 3 illustre, selon une vue transversale par rapport au sens d'entraînement du fil sous forme de nappe de fil, le film de lubrification englobant la nappe de fil du dispositif de la figure 2,
- les figures 4A à 4D illustrent, en vue de face, diverses configurations de dispositifs de découpe par fil conformes à l'invention avec divers positionnements du ou des systèmes de nettoyage par aspersion, et - la figure 5 représente, selon une vue en perspective partielle, une variante de réalisation du dispositif de découpe par fil de la figure 2.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Les figures 1A, 1B et 1C ont déjà été décrites précédemment dans la partie relative à l'état de la technique antérieure.
Les figures 2 à 5 décrites ci-après visent à illustrer des exemples de réalisation conformes à l'invention de dispositifs 1 de découpe par fil 2 à abrasifs liés.
Il est à noter que les exemples décrits ici sont relatifs à des dispositifs 1 de découpe par fil 2 comportant des organes rotatifs 5a, 5b, 5c ou 5d sous la forme de cylindres creux formant des « guide-fils » dont la surface extérieure Sa, Sb, Se ou Sd est prévue pour permettre le positionnement et l'entraînement du fil 2.
Comme indiqué précédemment, le terme « fil » peut désigner une nappe de plusieurs fils ou encore appelée nappe de fils, un fil unique, ou encore une nappe de brins d'un fil unique ou encore appelée nappe de fil. De façon préférentielle et en application à tous les exemples décrits ci-après, le terme « fil » désigne ici une nappe de fil.
En outre, les grains d'abrasif fixés sur le fil 2 sont préférentiellement des grains de diamant de sorte que les dispositifs 1 selon l'invention peuvent être considérés comme étant des dispositifs 1 de découpe par fil diamanté.
De plus, de façon encore préférentielle, la pièce à découper 3 comporte un matériau fragile, en particulier du type semi-conducteur, tel que le silicium cristallin, et la découpe de cette pièce 3 est effectuée à des fins de fabrication de modules photovoltaïques.
Bien entendu, tous les choix évoqués ci-dessus ne sont aucunement limitatifs de l'invention. Tout d'abord, en référence à la figure 2, on a représenté, selon une vue en perspective, un exemple de dispositif 1 de découpe par fil 2 conforme à l'invention.
Le dispositif 1 comporte un premier organe rotatif 5a autour d'un premier axe de rotation Xa, un deuxième organe rotatif 5b autour d'un deuxième axe de rotation Xb, un troisième organe rotatif 5c autour d'un troisième axe de rotation Xc et un quatrième organe rotatif 5d autour d'un quatrième axe de rotation Xd.
Chacun des quatre organes rotatifs 5a, 5b, 5c et 5d, de centres respectifs Ca, Cb, Ce et Cd, correspond à un cylindre creux formant un « guide-fil » dont la surface extérieure Sa, Sb, Se ou Sd est prévue pour permettre le positionnement et l'entraînement du fil 2 (ou nappe de fil 2, comme expliqué précédemment).
De plus, chacun des quatre organes rotatifs 5a, 5b, 5c et 5d tourne en rotation dans un même sens, respectivement selon les flèches Ra, Rb, Rc et Rd, pour définir un sens de rotation, ici le sens de rotation avant SI (sens horaire), du fil 2 pour permettre la découpe de la pièce 3.
Par ailleurs, les quatre axes de rotation Xa, Xb, Xc et Xd sont sensiblement parallèles entre eux, et les quatre organes rotatifs 5a, 5b, 5c et 5d permettent d'entraîner le fil 2 sensiblement perpendiculairement à ces quatre axes de rotation Xa, Xb, Xc et Xd. Lors de cet entraînement, le fil 2 est en appui contre les surfaces extérieures respectives Sa, Sb, Se et Sd des quatre organes rotatifs 5a, 5b, 5c et 5d.
La pièce à découper 3 est mise en mouvement par rapport au fil 2, entraîné selon le sens de rotation avant SI, pour en permettre la découpe.
Le dispositif 1 comporte en outre un ensemble de lubrification et de nettoyage 7 du fil 2 qui comprend des moyens d'aspersion 8 d'un liquide de lubrification et d'un fluide de nettoyage, gazeux et/ou liquide.
Dans cet exemple, cet ensemble de lubrification et de nettoyage 7 comporte deux systèmes 7a et 7b situés de part et d'autre de la zone où s'effectue la découpe de la pièce 3, à savoir un système de lubrification par aspersion 7a, disposé en amont de la pièce à découper 3, et un système de nettoyage par aspersion 7b, disposé en aval de la pièce à découper 3. Le système de lubrification par aspersion 7a comporte des moyens d'aspersion du liquide de lubrification 8a en continu, tandis que le système de nettoyage 7b comporte des moyens d'aspersion du fluide de nettoyage 8b également en continu.
De façon avantageuse, le dispositif 1 est ainsi prévu pour permettre d'optimiser l'efficacité de l'opération de découpe (ou sciage) de la pièce 3 par le couplage de l'action de lubrification du fil 2 par le biais du système de lubrification 7a, avant découpe, et de l'action de nettoyage du fil 2 par le biais du système de nettoyage 7b, après découpe.
L'aspersion du liquide de lubrification et l'aspersion du fluide de nettoyage s'effectuant par ailleurs avantageusement de façon continue, cela permet respectivement d'obtenir systématiquement une lubrification complète du fil 2 avant découpe de la pièce 3 et un nettoyage uniforme du fil 2 après découpe de la pièce 3. De plus, un flux continu du fluide permet d'éviter d'induire des vibrations ou autres instabilités mécaniques au niveau du fil 2.
Dans cet exemple de la figure 2, le dispositif 1 ne comporte qu'un seul système de lubrification par aspersion 7a et qu'un seul système de nettoyage par aspersion 7b, de sorte qu'ils fonctionnent avantageusement tous deux en continu lorsque le fil 2 est en entraîné en mouvement. Toutefois, en présence d'une pluralité de systèmes de lubrification 7a et de nettoyage 7b, il peut être suffisant d'avoir systématiquement au moins un des systèmes de lubrification 7a et au moins un des systèmes de nettoyage 7b qui fonctionnent en continu. Autrement dit dans ce cas, le fonctionnement des systèmes de lubrification 7a et de nettoyage 7b peut être alterné. Quoi qu'il en soit, le fil 2 est toujours aspergé en continu lors de son entraînement en rotation par au moins un système de lubrification par aspersion 7a et au moins un système de nettoyage par aspersion 7b.
Par ailleurs, conformément à l'invention, les moyens d'aspersion du liquide de lubrification 8a du système de lubrification 7a sont configurés pour former un film continu de lubrification 9 englobant le fil 2. Ce film 9 est visible sur la figure 3 qui illustre de manière schématique, selon une vue transversale par rapport au sens d'entraînement en rotation avant SI du fil 2, le film de lubrification 9 tout autour des brins 2a du fil 2 formant la nappe de fil 2.
La phase de lubrification du fil 2, encore appelée mouillage du fil 2, qui se déroule en amont de la découpe de la pièce 3, est prévue pour permettre d'épandre une quantité suffisante de liquide de lubrification (liquide de coupe) sur le fil 2 afin de former ledit film de lubrification 9. Cet arrangement sous forme de film 9 est principalement dû aux forces de capillarité, dominantes à cette échelle de grandeurs, de l'ordre d'une centaine à quelques centaines de micromètres. La quantité de liquide de lubrification délivrée par unité de temps est donc définie par l'épaisseur de film 9 souhaitée. En outre, la majeure partie du liquide de lubrification aspergé sur le fil 2 est par la suite entraînée en mouvement à l'intérieur des sillons de découpe de la pièce 3, ce qui permet d'en assurer la bonne lubrification.
Plus précisément, afin de permettre une lubrification efficace, ce film de lubrification 9 présente une épaisseur E supérieure au diamètre total Dt du fil 2, qui correspond (comme représenté) à la plus grande dimension transversale du fil 2, comprenant à la fois son âme et les grains d'abrasif fixés sur sa surface. De façon préférentielle, cette épaisseur E est supérieure à 1,1 fois le diamètre total Dt du fil 2.
De plus, afin d'éviter un surplus inutile dans l'utilisation du fluide de lubrification, il est avantageux d'avoir une telle épaisseur E du film de lubrification 9 qui soit inférieure à 5 fois le diamètre total Dt du fil 2, et notamment inférieure à 2 fois ledit diamètre total Dt.
A titre d'exemple, connaissant le nombre N de brins 2a du fil 2, l'épaisseur E du film de lubrification 9, l'écart P (ou « pitch » en anglais) entre deux entre-axes de brins 2a consécutifs (tel que représenté sur la figure 3) du fil 2, le diamètre total Dt du fil 2 et la vitesse V du fil 2, il peut être possible d'évaluer le débit Q. de liquide de lubrification nécessaire pour l'aspersion sur le fil 2 à l'aide du système de lubrification 7a.
On obtient alors : Q. = V x S, où S représente alors la section du film de lubrification 9. Cette section S du film de lubrification 9 est par ailleurs donnée par la formule suivante, établie en négligeant les effets de bords et le faible volume occupé par les grains d'abrasif sur le fil 2 : S = (N-l) x (P x E - n x Dt2/4).
Ainsi, par exemple, considérant une nappe de fil 2 présentant une largeur L d'environ 30 mm (voir la figure 3), cette nappe de fil 2 étant formée par 85 brins 2a, l'écart P entre deux brins 2a étant d'environ 350 μιη, le diamètre total Dt du fil 2 étant d'environ 115 μιη (avec un diamètre de l'âme du fil 2 d'environ 100 μιη), la vitesse V du fil 2 étant d'environ 20 m/s et l'épaisseur E du film de lubrification 9 variant d'une fois le diamètre total Dt du fil à cinq fois ce diamètre total Dt, et considérant encore que le système de lubrification 7a se compose de trois buses lia de lubrification, alors le débit nécessaire par buse est supérieur à environ 20 cm3/s et inférieur à environ 50 cm3/s.
Par ailleurs, outre le débit d'éjection du liquide de lubrification aspergé par le système de lubrification 7a en direction du fil 2, la pression à laquelle est délivré le liquide de lubrification doit également être faible pour éviter des projections parasites, du type éclaboussures, et/ou pour éviter d'induire une instabilité au niveau du fil 2, de façon ainsi à pouvoir former convenablement le film de lubrification 9 autour du fil 2.
Aussi, de façon préférentielle, les moyens d'aspersion du liquide de lubrification 8a sont configurés pour permettre une aspersion de liquide de lubrification à une pression d'aspersion supérieure ou égale à 1 bar et inférieure à 2 bars, notamment sensiblement égale à la pression atmosphérique.
Par ailleurs, l'opération de nettoyage du fil 2 en aval de la pièce à découper 3, qui s'effectue par le biais du système de nettoyage par aspersion 7b, vise à ôter tout ou partie des copeaux de matière de la pièce à découper 3 agglomérés sur le fil 2.
Ainsi, de manière avantageuse, l'invention permet une dissociation des actions de lubrification (ou mouillage) du fil 2 et de nettoyage du fil 2. De plus, comme il sera expliqué par la suite en lien avec le procédé selon l'invention, l'invention permet de réaliser de telles actions de façon opportune vis-à-vis du mouvement du fil 2.
De façon préférentielle, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b du système de nettoyage par aspersion 7b sont alors configurés pour projeter au moins un fluide de nettoyage sur le fil 2 à abrasifs liés avec une force d'impact suffisante pour permettre l'enlèvement, au moins partiel, des copeaux de matière de la pièce à découper 3 agglomérés sur la surface du fil 2 tout en empêchant, ou au moins en minimisant, l'endommagement du fil 2 à abrasifs liés.
Pour ce faire, divers paramètres spécifiques au nettoyage peuvent être pris en compte. En particulier, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b sont configurés pour permettre une aspersion de fluide de nettoyage à une pression supérieure ou égale à 2 bars et inférieure à 50 bars, notamment comprise entre 5 et 20 bars.
En outre, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b sont préférentiellement situés en regard du fil 2 à une distance, dite « distance de travail », suffisamment importante pour projeter le fluide de nettoyage sur l'ensemble du fil 2 sans l'endommager, mais également pas trop importante de sorte à ne pas atteindre le seuil au-delà duquel la force d'impact est trop faible pour pouvoir ôter les copeaux de matière du fil 2, cette distance de travail étant ainsi notamment comprise entre 1 mm et 1 m, voire entre 5 cm et 30 cm, voire encore entre 5 cm et 10 cm.
Par ailleurs, il est à noter que les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8a comportent plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de lubrification lia, comme représenté sur la figure 2. Celles-ci sont disposées en regard du fil 2 à une distance de travail de l'ordre de quelques centimètres, par exemple comprise entre 1 et 5 cm. Ces buses individuelles d'aspersion de liquide de lubrification lia produisent des jets d'aspersion conjugués, par exemple de forme triangulaire ou conique.
De même, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b comportent plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage 11b, comme représenté sur la figure 2. Celles-ci sont préférentiellement des buses à jet plat car cela permet d'obtenir un impact important du jet sur le fil 2.
Par ailleurs, l'angle de travail de chaque buse individuelle d'aspersion de fluide de nettoyage 11b, correspondant à l'angle de jet d'aspersion de chaque buse individuelle 11b, autrement dit l'angle du cône que forme le jet d'aspersion en sortie de buse 11b, est compris entre 5 et 120°, notamment entre 40 et 90°. De façon avantageuse, cet angle de travail est choisi de sorte à permettre un recouvrement de l'ensemble du fil 2 par le fluide de nettoyage. En outre, comme on peut le voir sur la figure 2, les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8a du un système de lubrification par aspersion 7a sont situés en regard du fil 2 dans une zone Z où le fil 2 est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de lubrification. De cette façon, la formation du film continu de lubrification 9 tout autour du fil 2 est optimale.
En particulier encore, on constate que le système de lubrification par aspersion 7a est disposé immédiatement en amont de la pièce à découper 3, c'est-à-dire qu'aucun élément n'est au contact du fil 2 entre le système de lubrification 7a et la pièce à découper 3.
Alors, la distance de lubrification DL entre la zone Z du fil 2 en regard des moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8a et la pièce à découper 3 est par exemple comprise entre 0,5 cm et 1 m.
De la même façon, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b du système de nettoyage par aspersion 7b sont situés en regard du fil 2 dans une zone où le fil 2 est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de nettoyage, comme le montre la figure 2. De cette façon, le nettoyage du fil 2, en particulier l'enlèvement de copeaux de matière de la pièce à découper 3 présents entre les grains d'abrasif, est optimal. En particulier, les copeaux ne se retrouvent pas coincés dans des gorges de la surface externe Sa, Sb, Se, Sd d'un organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d si le nettoyage s'effectuait au niveau d'un tel organe rotatif.
Néanmoins, d'autres configurations de positionnement d'un ou de plusieurs systèmes de nettoyage par aspersion 7b sont possibles pour un dispositif 1 de découpe par fil 2 conforme à l'invention.
Ainsi, les figures 4A à 4D illustrent, en vue de face et de façon très simplifiée, diverses configurations de dispositifs 1 de découpe par fil 2 conformes à l'invention avec divers positionnements du ou des systèmes de nettoyage par aspersion 7b.
Sur les exemples des figures 4A, 4B et 4C, les dispositifs 1 de découpe par fil 2 conformes à l'invention comportent un premier organe rotatif 5a et un deuxième organe rotatif 5b, semblables à ceux décrits précédemment en lien avec la figure 2, tandis que sur l'exemple de la figure 4D, le dispositif 1 de découpe par fil 2 conforme à l'invention comporte quatre organes rotatifs 5a, 5b, 5c et 5d, tels que décrits précédemment en lien avec la figure 2.
De plus, pour chaque exemple de dispositif 1 des figures 4A à 4D, celui-ci comporte un premier système de lubrification par aspersion 7ai et un deuxième système de lubrification par aspersion 7a2, tous deux situés de part et d'autre de la pièce à découper 3, à proximité immédiate de celle-ci.
En outre, sur l'exemple de la figure 4A, le dispositif 1 comporte un premier système de nettoyage par aspersion 7bi, juxtaposé au deuxième système de lubrification par aspersion 7a2, et un deuxième système de nettoyage par aspersion 7b2, juxtaposé au premier système de lubrification par aspersion 7ai.
Sur les exemples des figures 4B, 4C et 4D, un seul système de nettoyage par aspersion 7b est présent, dont le positionnement par rapport aux organes rotatifs varie.
Ainsi, chaque système de nettoyage par aspersion 7b, 7bi ou 7b2 peut être disposé immédiatement en aval de la pièce à découper 3 ou bien alors disposé en aval de la pièce à découper 3 de telle sorte qu'au moins un organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d soit situé entre la pièce à découper 3 et ce système de nettoyage par aspersion 7b, 7bi ou 7b2.
De cette façon, sur les exemples des figures 4A et 4B, les systèmes de nettoyage par aspersion 7b, 7bi ou 7b2 sont immédiatement situés en aval de la pièce à découper 3, le positionnement en aval étant considéré par rapport au sens de rotation SI ou S2 associé au système de nettoyage par aspersion considéré.
En revanche, sur les exemples des figures 4C et 4D, les systèmes de nettoyage par aspersion 7b sont « déportés », c'est-à-dire qu'ils sont positionnés de façon éloignée par rapport à la pièce à découper 3. En particulier, dans l'exemple de la figure 4C, le système de nettoyage par aspersion 7b est situé entre les premier 5a et deuxième 5b organes rotatifs de façon opposée à la pièce à découper 3. Dans l'exemple de la figure 4D, le système de nettoyage par aspersion 7b est situé entre le quatrième organe rotatif 5d et le premier organe rotatif 5a. Ce positionnement pratiquement aléatoire des systèmes de nettoyage par aspersion 7b tout autour du pourtour du fil 2 en rotation peut notamment permettre d'évacuer les copeaux de matière enlevés du fil 2 plus facilement. Il est à noter qu'une telle possibilité de « déportation » des systèmes de nettoyage par aspersion 7b par rapport à la pièce à découper 3 n'est pas souhaitable du tout quant aux systèmes de lubrification par aspersion qui, pour permettre de préserver le film continu de lubrification 9 formé avant découpe, doivent être situés dans le voisinage de la pièce à découper 3, soit immédiatement en amont de celle-ci.
Il est en outre à noter que, sur l'exemple de la figure 4A, l'ensemble de lubrification et de nettoyage 7 du fil 2 comporte les premier 7ai et deuxième 7a2 systèmes de lubrification et les premier 7bi et deuxième 7b2 systèmes de nettoyage. Sur les exemples des figures 4B, 4C et 4D, l'ensemble de lubrification et de nettoyage 7 du fil 2 comporte les premier 7ai et deuxième 7a2 systèmes de lubrification et l'unique système de nettoyage 7b.
Par ailleurs, de façon nettement préférentielle, les dispositifs 1 de découpe par fil 2 décrits ici, en référence à la figure 2, aux figures 4A à 4D mais aussi plus loin en référence à la figure 5, sont configurés pour permettre un mouvement oscillant du fil 2, correspondant à une pluralité de cycles de rotation du fil 2, chaque cycle de rotation du fil 2 comportant l'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI (sens horaire) puis l'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2 (sens trigonométrique), opposé au premier sens de rotation avant SI.
Autrement dit, chaque dispositif 1 est prévu pour fonctionner selon un mode oscillant en allers et retours pour la découpe de la pièce 3, connu également sous l'appellation anglaise de mode « back and forth ».
Aussi, c'est la raison pour laquelle chaque dispositif 1 des figures 4A à 4D comporte un premier système de lubrification par aspersion 7ai et un deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 disposés de part et d'autre de la pièce à découper 3. En effet, le premier système de lubrification par aspersion 7ai est configuré pour asperger le fil 2 de liquide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI, tandis que le deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 est configuré pour asperger le fil 2 de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2. Ainsi, chaque système de lubrification par aspersion 7ai ou 7a2 est mis en fonctionnement de façon alternée en fonction du sens de défilement SI ou S2 du fil 2.
Dans l'ensemble des exemples des figures 4A à 4D, le ou les systèmes de nettoyage par aspersion 7b, 7bi, 7b2 sont prévus de façon indépendante par rapport aux systèmes de lubrification par aspersion 7ai, 7a2. Toutefois, afin d'optimiser le dispositif 1 selon l'invention et en tenant compte du caractère oscillant du fil 2 par cycles d'allers et retours, il est également possible de prévoir un regroupement des moyens d'aspersion de liquide de lubrification et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage dans un même système, et notamment dans un système de lubrification par aspersion.
Cette possibilité est représentée sur la figure 5, qui représente une vue semblable à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation du dispositif 1 de découpe par fil 2 de la figure 2, seule la partie haute contenant les premier 5a et deuxième 5b organes rotatifs étant visible.
Ainsi, comme il ressort de la figure 5, chaque système de lubrification 7ai, 7a2 peut comporter à la fois des moyens d'aspersion de liquide de lubrification sur le fil 2 et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil 2.
En particulier, le premier système de lubrification par aspersion 7ai comporte des moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi, tandis que le deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 comporte des moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8a2 et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b2.
Pour chacun des premier 7ai et deuxième 7a2 systèmes de lubrification par aspersion, le fonctionnement des moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai, 8a2 et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi, 8b2 est alterné en fonction du sens de rotation SI ou S2 du fil 2. En particulier, pour un même système de lubrification par aspersion 7ai, 7a2, les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai, 8a2 ne fonctionnent pas simultanément aux moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi, 8b2.
Il est à noter que, sur l'exemple de la figure 5, l'ensemble de lubrification et de nettoyage 7 du fil 2 comporte les premier 7ai et deuxième 7a2 systèmes de lubrification, et les moyens d'aspersion 8 de liquide de lubrification et de nettoyage sur le fil 2 comportent les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai, 8a2 et les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi, 8b2.
Par ailleurs, les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai, 8a2 et les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi, 8b2 comportent des buses telles que les buses lia et 11b décrites précédemment en référence à la figure 2.
On va maintenant décrire des étapes du procédé de découpe par fil 2 à abrasifs liés conforme à l'invention, mis en œuvre au moyen d'un dispositif 1 conforme à l'invention, notamment tel que ceux des figures 4A, 4B, 4C, 4D et 5.
Dans tous les cas, le fil 2 étant entraîné selon un sens de rotation SI ou S2 prédéterminé, le procédé comporte alors au moins les étapes successives suivantes consistant à :
- asperger continûment le fil 2 de liquide de lubrification par le biais des moyens d'aspersion de fluide de lubrification 8a, 8ai, 8a2 du système de lubrification par aspersion 7a, 7ai, 7a2, disposé en amont de la pièce à découper 3,
- découper la pièce 3 au moyen du fil 2 préalablement lubrifié, et
- asperger continûment le fil 2 de fluide de nettoyage par le biais des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b, 8bi, 8b2 du système de nettoyage par aspersion 7b, 7bi, 7b2, disposé en aval de la pièce à découper 3.
Comme expliqué précédemment, ce procédé comporte avantageusement l'étape d'entraînement du fil 2 selon un mouvement oscillant pour la réalisation d'une pluralité de cycles de rotation du fil 2, comportant l'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI puis l'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2, opposé au premier sens de rotation avant SI.
Ainsi, en ce qui concerne l'exemple de dispositif 1 de la figure 4A, le premier système de lubrification par aspersion 7ai est configuré pour asperger le fil 2 de liquide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI et le deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 est configuré pour asperger le fil 2 de liquide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2. De même, toujours en lien avec l'exemple de dispositif 1 de la figure 4B, le premier système de nettoyage par aspersion 7bi est configuré pour asperger le fil 2 de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI et le deuxième système de nettoyage par aspersion 7b2 est configuré pour asperger le fil 2 de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2.
Dans les exemples de dispositifs des figures 4B, 4C et 4D, un seul système de nettoyage par aspersion 7b du fil 2 est présent de sorte que l'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil 2 par le biais de ce système de nettoyage par aspersion 7b est réalisée indépendamment du sens de rotation SI, S2 du fil 2, autrement dit est réalisée dans les deux sens de rotation SI et S2.
Par ailleurs, le fonctionnement du dispositif 1 représenté sur la figure 5 est assez semblable à celui représenté sur la figure 4A, hormis le fait qu'un seul et même système est prévu pour effectuer les actions de lubrification et de nettoyage. Autrement dit, dans l'exemple de la figure 5, les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8ai du premier système de lubrification par aspersion 7ai sont configurés pour asperger le fil 2 de liquide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI et les moyens d'aspersion de liquide de lubrification 8a2 du deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 sont configurés pour asperger le fil 2 de liquide de lubrification en cas d'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2. De même, les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8bi du deuxième système de lubrification par aspersion 7a2 sont configurés pour asperger le fil 2 de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil 2 selon le premier sens de rotation avant SI et les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b2 du premier système de nettoyage par aspersion 7ai sont configurés pour asperger le fil 2 de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil 2 selon le deuxième sens de rotation arrière S2.
En outre, dans le cas d'un mode de fonctionnement en oscillation du fil 2 comme décrit précédemment, l'aspersion alternée de liquide de lubrification et/ou l'aspersion alternée de fluide de nettoyage peuvent être corrélées à la programmation de la pluralité de cycles de rotation du fil 2. En variante, l'aspersion alternée de liquide de lubrification et/ou l'aspersion alternée de fluide de nettoyage peuvent aussi être asservies à la mesure d'un paramètre caractéristique du fil 2, notamment le déplacement du fil 2 et/ou la vitesse de rotation du fil 2.
En outre, pour tous les exemples précédemment cités, le liquide de lubrification peut par exemple être choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel.
De plus, le fluide de nettoyage peut être un liquide de nettoyage et/ou un gaz de nettoyage, le liquide de nettoyage étant alors choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel, et le gaz de nettoyage étant choisi parmi : de l'air comprimé, de l'azote et/ou de l'argon, mélangé ou non à un ou plusieurs additifs. Les fluides de lubrification et de nettoyage peuvent également être identiques.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.
En particulier, les moyens d'aspersion de fluide de lubrification 8a du ou des systèmes de lubrification par aspersion 7a et/ou les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage 8b du ou des systèmes de nettoyage par aspersion 7b peuvent être prévus pour être rotatifs. Autrement dit, ces moyens d'aspersion de fluide de lubrification 8a et/ou de fluide de nettoyage 8b peuvent être montés en rotation respectivement sur le ou les systèmes de lubrification par aspersion 7b et/ou de nettoyage par aspersion 7b. De cette façon, lorsque pour un sens de rotation donné SI ou S2 entraînant le défilement du fil 2, l'angle de travail des moyens d'aspersion 8a et/ou 8b, autrement dit l'orientation de ceux-ci par rapport au fil 2, est déterminé, alors il peut être possible d'entraîner en rotation ces moyens d'aspersion 8a et/ou 8b de sorte à retrouver cet angle de travail lorsque le fil est entraîné dans le sens de rotation opposé S2 ou SI.
Par ailleurs, le dispositif 1 de découpe par fil 2 selon l'invention peut encore comporter au moins un système d'aspersion de gaz de nettoyage, notamment de l'air comprimé, situé au niveau d'un organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d de sorte à nettoyer le fil 2 lorsque celui-ci est au contact de la surface extérieure Sa, Sb, Se, Sd de l'organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d. En effet, le nettoyage du fil 2 par un système de nettoyage par aspersion 7b, tel que décrit précédemment, peut être à l'origine de vibrations engendrées sur le fil 2 (non supporté). Au contraire, le fait de nettoyer le fil 2 en appui sur la surface extérieure Sa, Sb, Se, Sd de l'organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d par un tel gaz de nettoyage peut permettre de limiter, voire d'éviter, les phénomènes de vibrations au niveau du fil 2 bien que cette solution engendre toutefois une possible accumulation des copeaux de matière de la pièce à découper 3 dans les gorges de guidage de l'organe rotatif 5a, 5b, 5c, 5d.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de découpe par fil (2) à abrasifs liés d'au moins une pièce à découper (3), destinée à être en mouvement par rapport au fil (2) pour en permettre la découpe, comportant au moins un premier organe rotatif (5a) autour d'un premier axe de rotation (Xa) et un deuxième organe rotatif (5b) autour d'un deuxième axe de rotation (Xb), lesdits premier (Xa) et deuxième (Xb) axes de rotation étant sensiblement parallèles entre eux, lesdits au moins un premier (5a) et un deuxième (5b) organes rotatifs permettant l'entraînement du fil (2) sensiblement perpendiculairement auxdits premier (Xa) et deuxième (Xb) axes de rotation selon au moins un sens de rotation (SI, S2) pour la découpe de ladite au moins une pièce à découper (3), le fil (2) étant en appui contre la surface extérieure (Sa, Sb) de chacun desdits au moins un premier (5a) et un deuxième (5b) organes rotatifs s'étendant autour de l'axe de rotation (Xa, Xb) correspondant, le dispositif (1) comportant en outre un ensemble de lubrification et de nettoyage (7) du fil (2) comprenant des moyens d'aspersion (8) de fluide de lubrification et de nettoyage sur le fil (2),
caractérisé en ce que l'ensemble de lubrification et de nettoyage (7) comporte au moins un système de lubrification par aspersion (7a) du fil (2) comprenant des moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a), disposé en amont de ladite au moins une pièce à découper (3), et au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) du fil (2) comprenant des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b), disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper (3), le fil (2) étant aspergé en continu lors de son entraînement en rotation par au moins un système de lubrification par aspersion (7a) et au moins un système de nettoyage par aspersion (7b),
et en ce que les moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) sont configurés pour former un film continu de lubrification (9) englobant le fil (2), dont l'épaisseur (E) est supérieure au diamètre total (Dt) du fil (2) à abrasifs liés, correspondant à la plus grande dimension transversale, par rapport audit au moins un sens de rotation (SI, S2), du fil (2) à abrasifs liés comprenant l'âme du fil (2) et les grains d'abrasif fixés dessus.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) sont en outre configurés pour projeter au moins un fluide de nettoyage sur le fil (2) à abrasifs liés avec une force d'impact suffisante pour permettre l'enlèvement, au moins partiel, de copeaux de matière de ladite au moins une pièce à découper (3) agglomérés sur la surface du fil (2) tout en empêchant, ou au moins en minimisant, l'endommagement du fil (2) à abrasifs liés.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) sont configurés pour permettre une aspersion de fluide de lubrification à une pression supérieure ou égale à 1 bar et inférieure à 2 bars, notamment sensiblement égale à la pression atmosphérique.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) sont configurés pour permettre une aspersion de fluide de nettoyage à une pression supérieure ou égale à 2 bars et inférieure à 50 bars, notamment comprise entre 5 et 20 bars.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) du film continu de lubrification (9) englobant le fil (2) à abrasifs liés est supérieure à 1,1 fois le diamètre total (Dt) du fil (2).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) du film continu de lubrification (9) englobant le fil (2) à abrasifs liés est inférieure à 5 fois le diamètre total (Dt) du fil (2), notamment inférieure ou égale à 2 fois le diamètre total (Dt) du fil (2).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) sont situés en regard du fil (2) dans une zone (Z) où le fil (2) est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de lubrification.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) est disposé immédiatement en amont de ladite au moins une pièce à découper (3).
9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la distance de lubrification (DL) entre la zone (Z) du fil (2) en regard des moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) et ladite au moins une pièce à découper (3) est comprise entre 0,5 cm et 1 m.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) sont situés en regard du fil (2) dans une zone où le fil (2) est libre de tout contact avec un élément autre que le fluide de nettoyage.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) est disposé immédiatement en aval de ladite au moins une pièce à découper (3) ou disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper (3) de telle sorte qu'au moins un élément en contact avec le fil (2), notamment un organe rotatif (5a, 5b, 5c, 5d), soit situé entre ladite au moins une pièce à découper (3) et ledit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) comportent une ou plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de lubrification (lia) et/ou un déversoir continu de fluide de lubrification.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) comportent une ou plusieurs buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage (11b).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) sont situés en regard du fil (2) à une distance de travail comprise entre 1 mm et 1 m, notamment 5 cm et 30 cm, notamment 5 cm et 10 cm.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) comportent une pluralité de buses individuelles d'aspersion de fluide de nettoyage (11b), l'angle de travail de chaque buse individuelle d'aspersion de fluide de nettoyage (11b), correspondant à l'angle de jet d'aspersion de chaque buse individuelle (11b), est compris entre 5 et 120°, notamment entre 40 et 90°.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est configuré pour permettre un mouvement oscillant du fil (2), correspondant à une pluralité de cycles de rotation du fil (2), chaque cycle de rotation du fil (2) comportant l'entraînement du fil (2) selon un premier sens de rotation (SI) puis l'entraînement du fil (2) selon un deuxième sens de rotation (S2), opposé au premier sens de rotation (SI).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'ensemble de lubrification et de nettoyage (7) comporte au moins un premier système de lubrification par aspersion (7ai) du fil (2) et un deuxième système de lubrification par aspersion (7a2) du fil (2) disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper, le premier système de lubrification par aspersion (7ai) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil (2) selon le premier sens de rotation (SI) et le deuxième système de lubrification par aspersion (7a2) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil (2) selon le deuxième sens de rotation (S2).
18. Dispositif selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce qu'au moins un système de lubrification par aspersion (7ai ; 7a2) comporte à la fois des moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8ai ; 8a2) sur le fil (2) et des moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8bi ; 8b2) sur le fil (2).
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de lubrification dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a) est un liquide de lubrification choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de nettoyage dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) est un liquide de nettoyage et/ou un gaz de nettoyage, le liquide de nettoyage étant choisi parmi : de l'eau, de l'eau mélangée à un ou plusieurs additifs, notamment des tensioactifs, du polyéthylène glycol (PEG) et/ou un gel, et le gaz de nettoyage étant choisi parmi : de l'air comprimé, de l'azote et/ou de l'argon, mélangé ou non à un ou plusieurs additifs.
21. Procédé de découpe par fil (2) à abrasifs liés d'au moins une pièce à découper (3), caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au moyen d'un dispositif (1) de découpe par fil (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que, le fil (2) étant entraîné selon un sens de rotation (SI, S2) donné du dispositif (1), le procédé comporte au moins les étapes successives suivantes consistant à :
- asperger continûment le fil (2) d'au moins un fluide de lubrification par le biais desdits moyens d'aspersion de fluide de lubrification (8a) dudit au moins un système de lubrification par aspersion (7a), disposé en amont de ladite au moins une pièce à découper (3) par rapport audit sens de rotation (SI, S2) donné du dispositif (1),
- découper ladite au moins une pièce (3) au moyen du fil (2) préalablement lubrifié,
- asperger continûment le fil (2) d'au moins un fluide de nettoyage par le biais desdits moyens d'aspersion de fluide de nettoyage (8b) dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b), disposé en aval de ladite au moins une pièce à découper (3) par rapport audit sens de rotation (SI, S2) donné du dispositif (1).
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'entraînement du fil (2) selon un mouvement oscillant, comprenant la réalisation d'une pluralité de cycles de rotation du fil (2), chaque cycle de rotation du fil (2) comportant l'entraînement du fil (2) selon un premier sens de rotation (SI) puis l'entraînement du fil (2) selon un deuxième sens de rotation (S2), opposé au premier sens de rotation (SI).
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que, le dispositif (1) comportant au moins un premier système de lubrification par aspersion (7ai) du fil (2) et un deuxième système de lubrification par aspersion (7a2) du fil (2) disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper, le procédé comporte l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification sur le fil (2) par le biais desdits au moins un premier système de lubrification par aspersion (7ai) et un deuxième système de lubrification par aspersion (7a2), le premier système de lubrification par aspersion (7ai) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil (2) selon le premier sens de rotation (SI) et le deuxième système de lubrification par aspersion (7a2) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de lubrification en cas d'entraînement du fil (2) selon le deuxième sens de rotation (S2).
24. Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que, le dispositif (1) comportant au moins un premier système de nettoyage par aspersion (7bi) du fil (2) et un deuxième système de nettoyage par aspersion (7b2) du fil (2) disposés de part et d'autre de ladite au moins une pièce à découper, le procédé comporte l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage sur le fil (2) par le biais desdits au moins un premier système de nettoyage par aspersion (7bi) et un deuxième système de nettoyage par aspersion (7b2), le premier système de nettoyage par aspersion (7bi) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil (2) selon le premier sens de rotation (SI) et le deuxième système de nettoyage par aspersion (7b2) étant configuré pour asperger le fil (2) de fluide de nettoyage en cas d'entraînement du fil (2) selon le deuxième sens de rotation (S2).
25. Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que, le dispositif (1) comportant au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) du fil (2), le procédé comporte l'étape d'aspersion de fluide de nettoyage sur le fil (2) par le biais dudit au moins un système de nettoyage par aspersion (7b) indépendamment du sens de rotation (SI, S2) du fil (2).
26. Procédé selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification et/ou l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage sont corrélées à la programmation de la pluralité de cycles de rotation du fil (2), de sorte que lorsque le fil (2) est entraîné selon le premier sens de rotation (SI), ledit au moins un premier système de lubrification par aspersion (7ai) et/ou ledit au moins un premier système de nettoyage par aspersion (7bi) aspergent le fil (2), et de sorte que lorsque le fil (2) est entraîné selon le deuxième sens de rotation (S2), ledit au moins un deuxième système de lubrification par aspersion (7a2) et/ou ledit au moins un deuxième système de nettoyage par aspersion (7b2) aspergent le fil (2).
27. Procédé selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que l'étape d'aspersion alternée de fluide de lubrification et/ou l'étape d'aspersion alternée de fluide de nettoyage sont asservies à la mesure d'un paramètre caractéristique du fil (2), notamment le déplacement du fil (2) et/ou la vitesse de rotation du fil (2).
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