波纹切割钢丝及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种波纹切割钢丝，其经过波纹变形器二次辗压变形在两个不同平面内形成波状结构；其制造方法包括以下步骤：钢丝盘条表面预处理、热处理、中拉、电镀、水箱拉丝、波纹变形及收线。该波纹切割钢在两个不同平面内形成稳定的波纹形状结构，对磨料的携带能力强，切割效率高，并且制造方法简单，在切割过程中磨料不容易剥落，产品质量稳定。
【专利说明】波纹切割钢丝及其制造方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及光伏或半导体领域中的切割钢丝，尤其涉及一种波纹切割钢丝及其制造方法。
[0002]【背景技术】
切割钢丝是一种高级镀铜锌钢丝，可用于切割各种高精度硬脆产品，目前在太阳能硅片切割生产中起到十分关键的作用。切割钢丝作为切割磨料的载体，带动磨料来回移动对硅块进行切割，钢丝对磨料的携带能力是切割效率的一个重要影响因素，过去采用的光滑的切割钢丝，由于钢丝表面光滑而对磨料的携带能力弱，切割效率较低。中国专利CN201010606596.1公开了一种异形切割钢丝的制备工艺，其制备工艺步骤包括:
(I)、大拉:将f 5.5-6.5mm钢丝盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干，然后拉拔至^ 2.80-3.25mm钢丝，最大总压缩率为74.1 % ; (2)、中丝热处理:将拉拔后的钢丝进行除月旨、热处理、淬火、冷却，然后钢丝表面进行清洗、涂硼、烘干；(3)、中拉:将f 2.80-3.25mm钢丝拉拔至# 0.76-1.15mm钢丝，最大总压缩率为93.1% ; (4)、湿拉:将# 0.76-1.15mm钢丝再次拉拔至多0.08-0.3mm钢丝；(5)、压轧:将钢丝进行压辊轧制成横截面为:多边形或椭圆形；(6)、电镀/粘结:先钢丝表面清洗，然后将SiC或金刚石颗粒磨料采用电镀方式或者胶水粘结方式固定在钢丝外表面上，最后钢丝表面清洗；(7)、收线、成品。其制备出的切割钢丝为椭圆柱体或多边体结构，促进了具有磨料涂层的异形切割钢丝的制备方法的应用前景。中国专利CN201020644391.8还公开了一种波状异形切割钢丝，所述切割钢丝的横截面为圆形或近似圆形，所述切割钢丝整体加工成平滑的波状结构，所述切割钢丝的横截面直径不变，所述相邻两个波峰之间的距离为0.10-1.50mm，所述波谷的深度为0.01-0.05mm。目前，在拉丝机上生产波纹切割钢丝大都根据所需要波纹钢丝的形状安装好可以调整的成型轮，轮上设有变形辊齿，对钢丝的表面进行挤压变形，将直线形的钢丝连续加工成变形均匀的波纹形状，其不足之处是只能对钢丝表面形成一种单次的单向的应力不稳定的变形，波状异形切割钢丝对磨料的携带能力弱，切割效率较低，钢丝的包络直径的椭圆度较大，在波纹切割钢丝的使用中，会使切割的产品的表面产生许多切割痕迹，增加了后续的研磨抛光的工作量，甚至使切割的产品超出规定的指标，影响产品质量，还会使波纹切割钢丝在使用中产生磨损不均匀，造成钢丝应力发生变化而断丝，影响生产效率。中国专利CN201120345416.9公开了一种波纹切割钢丝成型器，包括可固定在拉丝机上的安装基板和固定在该安装基板上的安装板、主变形组件，固定在安装板上的入丝导向组件，固定在主变形组件上的后变形组件；其中，主变形组件、后变形组件均包括由上部连接板、下部安装板、两侧固定板及定位板组成的框架，处于该框架内下部的固定轴及固定轮，框架内上部的调节块及固定在该调节块上的活动轴、调整轮，调节块通过调节杆设置在连接板上，活动轴的端部位于定位板的纵向定位槽内；入丝导向组件由导轮安装板、导向轮轴及导向轮组成。可使钢丝经过导向轮、进入主变形组件中固定轮和调节轮形成的空间辗压成单向波纹，再进入后变形组件中固定轮和调节轮形成的空间进行二次辗压，经过调节轮出线，加工出所需的具有两种波纹大小不同的连续均匀变形的波纹钢丝。[0003]
【发明内容】
本发明的目的在于克服以上现有技术的不足，提供一种结构简单，对磨料的携带能力强，切割效率高，并且在两个不同平面内具有稳定波纹形状的波纹切割钢丝及其制造方法。
[0004]本发明是通过如下技术方案来实现的:
波纹切割钢丝，所述的切割钢丝的横截面为圆形或近似圆形，所述的切割钢丝整体加工成平滑的波状结构，所述的切割钢丝的横截面直径不变，所述的切割钢丝在两个不同平面内形成波状结构。
[0005]所述的波状结构为S形或Z形波纹。
[0006]所述的所述的切割钢丝在两个平面内形成的波纹线的波长不同且不是整数倍。
[0007]所述的切割钢丝的包络直径D为0.10-0.60mm。
[0008]所述的切割钢丝的横截面直径d为0.08-0.40mm。
[0009]所述的波纹切割钢丝的制造方法，包括以下步骤:钢丝盘条表面预处理、热处理、中拉、电镀、水箱拉丝及收线，在所述的水箱拉丝及收线步骤之间还经过波纹变形步骤，所述的波纹变形步骤为:通过水箱拉丝机收线装置来带动钢丝在波纹变形器上高速旋转行走，钢丝经过波纹变形器二次辗压变形在两个不同平面内形成波状结构，形成波纹切割钢丝波纹线。
[0010]所述的水箱拉丝步骤中倒数1-4个道次使用的模具为金刚石模具。
[0011]所述的钢丝为高碳镀黄铜钢丝。
[0012]由于钢丝变形后存在强度损失，强度损失一般为5?10%，本发明采用较高含碳量与较高抗拉强度的镀黄铜钢丝来保证最终获得的切割钢丝波纹线的破断力。在切割钢丝波纹线定长较长的情况下，水箱拉丝步骤中倒数1-4个道次可使用金刚石模具来保证拉拔的光滑钢丝的直径d的精度。本发明水箱拉拔与钢丝变形连续进行，采用两对成型轮使钢丝在两个不同平面内形成S形或Z形波纹，得到包络直径为D的切割钢丝波纹线。每对成型轮中的成型轮具有彼此平行的轴线，波纹切割钢丝的波长可以通过调整每对成型轮的直径与凸形齿数来决定，每对成型轮可以通过调节压下量来改变波纹线的波幅。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
本发明波纹切割钢在两个不同平面内形成稳定的波纹形状结构，对磨料的携带能力强，切割效率高，并且制造方法简单，在切割过程中磨料不容易剥落，产品质量稳定，波纹切割钢丝的波长可以通过调整每对成型轮的直径与凸形齿数来决定，每对成型轮可以通过调节压下量来改变波纹线的波幅，能够满足不同直径、波长和波幅切割钢丝的市场需求。
[0014]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明实施例波纹切割钢丝在x-y轴平面内形成的波纹结构示意图；
图2为本发明实施例波纹切割钢丝以X轴为轴心向z轴旋转45°的平面内形成的波纹结构示意图；
图3为本发明实施例波纹切割钢丝截面剖视图；
图4为本发明实施例波纹切割钢丝水箱拉丝、波纹变形和收线步骤的结构示意图。
[0015]图中序号:1、水箱拉丝，2、波纹变形，3、收线，d、波纹切割钢丝的实际直径，D、波纹切割钢丝的包络直径。
[0016]【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0017]实施例一:参见图1、图2、图3和图4所示，一种波纹切割钢丝，所述的切割钢丝的横截面为圆形，所述的切割钢丝的横截面直径d为0.08-0.30mm,所述的切割钢丝的横截面直径不变，所述的切割钢丝整体加工成平滑的波状结构，所述的切割钢丝在两个不同平面内形成波状结构，所述的波状结构为S形波纹，所述的切割钢丝的包络直径D为
0.10-0.60mm。所述的波纹切割钢丝的制造方法，包括以下步骤:
(1)、预处理大拉:将Φ 5.5,5.8,6.0,6.2,6.5mm钢丝盘条表面进行机械除鳞、清洗、涂硼、烘干，然后拉拔至# 2.80、2.90、3.00、3.10、3.25mm钢丝，最大总压缩率为74.1%。所述清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为:100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为:100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺的硼砂浓度为:200、250、300、350、380mol/L ;所述烘干工艺的温度50、100、120、150、200°C、时间:0.1,0.5、1、1.5、2分钟；所述拉拔工艺采用直进式干拉机，卷筒直径为:350、450、550、650、750mm,进行多道次拉拔。
[0018](2)、热处理:将拉拔后的钢丝进行除脂、热处理、淬火、冷却，然后钢丝表面进行清洗、涂硼、烘干；所述除脂工艺是采用浓度为:l、10、20、30、45g/L的硼砂溶液，所述热处理工艺采用加热炉，炉温:900、950、1000、1100、1150°C、时间:0.48,0.70,0.90,1.10,1.2 分钟，所述淬火工艺温度:470、500、550、580、6001:，所述冷却工艺采用水常温冷却；清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为:100、150、180、220、250g/L的硫酸溶液或浓度为:100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述涂硼工艺采用浓度为:50、100、150、200、250mol/L的硼砂溶液；所述烘干工艺的温度50、100、120、150、200°C、时间:0.162,0.2,0.24,0.28,0.3 分钟
(3)、中拉:将φ2.80、2.90、3.00、3.10、3.25mm钢丝采用进式干拉机，卷筒直径为:300、400、500、550、600_，进行多道次拉拔至 Φ 0.76,0.80,0.90,1.10,1.15mm 钢丝，最大总压缩率为93.1% ；
(4)、热处理电镀:将拉拔后的钢丝进行除脂、热处理、淬火、冷却，酸洗、水洗、碱洗、水洗、镀铜、水洗、镀锌、水洗、热扩散、磷化、水洗、烘干；所述除脂工艺是采用浓度为:1、10、20、30、45g/L的硼砂溶液，所述热处理工艺采用加热炉，炉温:850、900、950、1000、110(TC、时间:0.55,0.80,1.00,1.20,1.30 分钟，所述淬火工艺温度:470、500、550、580、600°C，所述冷却工艺采用水常温冷却；清洗工艺采用酸洗、水冲洗，所述酸洗溶液采用浓度为:100、150、200、250、280g/L的盐酸溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述碱洗溶液采用浓度为:100、150、200、250、300g/L的NaOH溶液，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述的镀铜采用焦磷酸铜电镀，镀铜重量为:3.0,3.5,4.0,4.5,5.0，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述的镀锌采用硫酸锌电镀，镀锌重量为:1.5、1.8、2.1、2.4、2.7，所述水冲洗采用去离子水常温冲洗；所述的热扩散温度为:520、540、550、560、580°C ;所述的磷化溶液采用浓度为:15、20、30、40、50g/L的H3PO4溶液；所述烘干工艺的温度100、120、150、180、200。。、时间:0.2,0.24,0.26,0.28,0.3 分钟；
(5)、水箱拉丝1:将# 0.76、0.80、0.90、1.10、1.15mm钢丝再次采用水箱拉丝机，进行多道次拉拔至 0.08mm、0.10mm、0.12mm、0.20mm 或 0.3mm 钢丝；
(6)波纹变形2:通过水箱拉丝机收线装置来带动钢丝在波纹变形器上高速旋转行走，钢丝经过波纹变形器二次辗压变形在两个不同平面内形成波状结构，形成波纹切割钢丝波纹线；
(7)、收线3、成品。
[0019]实施例二:参见图1、图2、图3和图4所示，一种波纹切割钢丝，所述的钢丝为高碳镀黄铜钢丝，所述的切割钢丝的横截面为圆形，所述的切割钢丝的横截面直径d为0.25mm,所述的切割钢丝的横截面直径不变，所述的切割钢丝整体加工成平滑的波状结构，所述的切割钢丝在两个不同平面内形成波状结构，所述的波状结构为S形波纹，所述的切割钢丝的包络直径D为0.32mm。所述的波纹切割钢丝的制造方法，包括以下步骤:钢丝盘条表面预处理、热处理、中拉、电镀、水箱拉丝I及收线3步骤，在所述的水箱拉丝I及收线3步骤之间还经过波纹变形2步骤，所述的波纹变形2步骤为:通过水箱拉丝机收线装置来带动钢丝在波纹变形器上高速旋转行走，钢丝经过波纹变形器二次辗压变形在两个不同平面内形成波状结构，形成波纹切割钢丝波纹线；所述的水箱拉丝步骤中倒数1-4个道次使用的模具为金刚石模具。
[0020]本发明波纹切割钢丝加工过程:热处理电镀黄铜的高碳钢丝经过工字轮进行放线，在水箱拉丝机进行拉丝得到直径为d的光滑钢丝，再经过波纹变形器二次辗压进行变形，得到切割钢丝波纹线，并在收线工字轮上进行缠卷收线，便于存放与运输。
[0021]实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.波纹切割钢丝，所述的切割钢丝的横截面为圆形或近似圆形，所述的切割钢丝整体加工成平滑的波状结构，所述的切割钢丝的横截面直径不变，其特征在于:所述的切割钢丝在两个不同平面内形成波状结构。
2.根据权利要求1所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的波状结构为S形或Z形波纹。
3.根据权利要求1或2所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的所述的切割钢丝在两个平面内形成的波纹线的波长不同且不是整数倍。
4.根据权利要求1或2所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的切割钢丝的包络直径 D 为 0.10-0.60_。
5.根据权利要求1或2所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的切割钢丝的横截面直径 d 为 0.08-0.40mm η
6.根据权利要求3所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的切割钢丝的横截面直径d为 0.08-0.40mm η
7.根据权利要求4所述的波纹切割钢丝，其特征在于:所述的切割钢丝的横截面直径d为 0.08-0.40mm η
8.根据权利要求1或2所述的波纹切割钢丝的制造方法，包括以下步骤:钢丝盘条表面预处理、热处理、中拉、电镀、水箱拉丝⑴及收线⑶，其特征在于:在所述的水箱拉丝⑴及收线⑶步骤之间还经过波纹变形⑵步骤，所述的波纹变形⑵步骤为:通过水箱拉丝机收线装置来带动钢丝在波纹变形 器上高速旋转行走，钢丝经过波纹变形器二次辗压变形在两个不同平面内形成波状结构，形成波纹切割钢丝波纹线。
9.根据权利要求8所述的波纹切割钢丝的制造方法，其特征在于:所述的水箱拉丝步骤中倒数1-4个道次使用的模具为金刚石模具。
10.根据权利要求8所述的波纹切割钢丝的制造方法，其特征在于:所述的钢丝为高碳镀黄铜钢丝。
【文档编号】B28D5/04GK103895113SQ201210589181
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月29日 优先权日:2012年12月29日
【发明者】刘祥, 张正裕, 姚海东, 胡东明, 朱银桂 申请人:江苏兴达钢帘线股份有限公司