本发明涉及具有锯丝的卷轴。这样的卷轴用于切割或锯割硬且脆的材料，诸如硅、石英、砷化镓、碳化硅和类似类型的材料。
背景技术：
丝锯是用于切割诸如太阳能电池工业和半导体工业中所使用的硅晶片等的硬且脆的材料的机器。在丝锯中，长的(典型地超过200km，不过700km是更常见的)单个锯丝被给送到在丝锯机的给送侧的丝网内。丝网由被以螺旋的方式引导在带槽的绞盘上的一系列的环(典型地在100个与1200个环之间)形成。绞盘使整个的丝以往复运动的方式移动(例如，用于半导体晶片)或在一个方向上(例如，用于切割太阳能电池晶片)移动。
在丝网上倾倒将磨料颗粒保持在粘性载体中的磨料浆液。通常使用碳化硅或金刚石作为磨料颗粒而使用聚乙二醇(peg)或油作为载体。工件(例如硅锭)被沉入丝网内。磨料颗粒由锯丝牵引并将工件的离开切割的材料磨蚀掉作为削屑。锯丝在该过程中也被磨蚀并因此在该给送侧需要新的锯丝的连续补给，而用过的锯丝被收集在锯机的收丝卷轴处。
为了正确的理解：丝锯是用来锯割的机器，锯丝是在这样的机器上使用的用于锯割的丝。“锯割丝”与“锯丝”相同。锯丝是优选非常细的钢丝。的确，锯丝越细，被磨蚀掉的材料越少，并且可以从同一块材料中提取更多的晶片。然而，因为丝必须能够承受锯割期间的一定工作力(典型地25n)用于维持丝绷紧并且能够在磨料上施加向下的压力，所以钢丝直径的下限受到丝的拉伸强度的限制。传统的锯丝是基本上直的并且具有平滑表面。
近年来引入了结构化锯丝。在该申请的上下文内，“结构化锯丝”是具有弯折的钢丝，在弯折之间具有直节段。即，丝的曲率将在直节段处的非常低的值与在弯折自身处的较高值之间变化。钢丝的表面是平滑的并且丝的横截面是圆的。本申请的含义上的结构化锯割丝的典型示例被描述在完全基于wo99/28547a1的wo2006/067062中。两个公开都描述了设置有卷曲的钢丝，各卷曲具有节距长度和幅度，卷曲被布置在至少两个不同的平面中。
结构化锯割丝的使用造成较快的锯割、较少的能量消耗、每个晶片切割需要的较少的丝和较少的浆液使用。这大大归功于结构化造成磨料在弯折处更好的输送的事实。此外，结构化提供了在切割中的开口空间，导致更好的削屑排空。还有，非常精细的使用的磨料颗粒(碎屑)在它们通过丝的开口结构时不会阻碍锯割。见“结构化丝：从单丝实验到多晶硅晶片大规模生产”，太阳能材料&太阳能电池131(2014)58-63。
如wo2012/069314a1中已经公开的那样，上面的wo99/28547a1丝具有锯割期间一个卷曲方向可能开始胜过其他卷曲方向的缺点。这归因于如下事实—当沿着结构化锯割丝的纵向轴线观察时—丝没有圆形对称性：在矩形内形成利萨如曲线(lissajous)型的轨迹。结果是丝将找到优先方向，造成了增加的晶片的总厚度变化(ttv)、增加的深度和增加的锯痕数量。
虽然wo2012/069314a1中建议的解决方案提供一种具有螺旋形状的结构化锯割丝，包括之间具有弯折的节段，并且其中在节段与工件之间形成间隙，已证明磨料可以被保持在该间隙中以工作，但是就生产这样的丝的效率而言存在着障碍。
本发明人因此寻求其他解决方案来克服该问题并提出了将在下文中公开的解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供具有如下锯丝的卷轴：使得锯丝更好地执行晶片锯割并获得更好的锯割的晶片特性。本发明的进一步的目的是提供具有将在锯割过程中给予优异的可加工性的锯丝的卷轴。
根据本发明的第一方面提供了一种具有锯丝的卷轴，即，本发明是关于与丝结合的卷轴。出于稍后将阐明的原因，不可能在一件短(例如，小于1米)的结构化锯丝上确定本发明的存在。
锯丝被卷绕在卷轴的芯上。卷轴将大体具有凸缘，但这不是明确的要求。
锯丝具有跟随锯丝的大体形状的纵向轴线。当被卷绕在卷轴的芯上时轴线可以显示出与直线的一些偏离。纵向轴线跟随锯丝的中心处的这种宽圆。还有当从卷轴上切割短的丝试样时，丝可以显示出有些长范围的曲率。在任何情况中，等于或大于芯直径的一半的任何曲率半径都不会妨碍识别锯丝的纵向轴线。
锯丝由钢丝制成。钢丝具有大体圆形横截面，尽管本质上不排除多边形横截面。丝具有60μm与300μm之间的直径，不过最优选的尺寸是70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、115μm、120μm、130μm、140μm和150μm。如今最常用的是具有115μm和120μm的直径的丝。对于被称为“切块(bricketing)”的特殊应用来说，200μm或250μm的较大尺寸直径是常见的。“切块”是较大的锭变成标准晶片尺寸的方块的切割。标准晶片尺寸是100×100mm2、125×125mm2或156×156mm2。
为了能够承受锯割期间的20n至25n的工作负载，需要1000n/mm2(对于像在200μm与300μm之间的较厚的丝)与4000n/mm2(对于90μm直径的钢丝)之间的最小拉伸强度。典型地对于最常用的尺寸100μm、110μm、115μm和120μm来说分别是3700n/mm2、3200n/mm2、2900n/mm2、2700n/mm2的最小拉伸强度，其中安全性建造在500n/mm2上以克服拉伸波动。
高的拉伸强度仅可以在远拉延出的高拉伸钢丝上达到。用于拉延这样的丝的钢被称为高碳钢，其可以是或可以不是微合金的。实际的钢成分不仅包括铁和碳还包括大量其他合金和痕量元素，其中的一些在强度、延展性、可成形性、耐腐蚀性等等方面对钢的性质具有深远的影响。针对该应用，强度是至关重要的，对于钢丝优选以下元素成分：
-至少0.70wt％的碳，上极限取决于形成丝的其他合金元素(见下面)
-0.20wt％至0.70wt％之间的锰含量。锰—像碳一样—增加丝的应变硬化并且还在钢的制造中充当脱氧剂。
-0.20wt％至0.30wt％之间的硅含量。硅用于在制造期间使钢脱氧。像碳一样它帮助增加钢的应变硬化。
-像铝、硫(低于0.03％)、磷(低于0.03％)一样的元素的存在应该被保持最小。
-钢的剩余部分是铁和其他元素。
铬(0.005wt％至0.30wt％)、钒(0.005wt％至0.30wt％)、镍(0.05wt％至0.30wt％)、钼(0.05wt％至0.25wt％)和硼痕量的存在可以降低对于高于共析成分的碳含量(0.80wt％的c)的晶界渗碳体的形成并由此改善了丝的可成形性。这样的合金化使得能够实现0.90wt％至1.20wt％的碳含量，造成了在拉延出的丝中的可以像4000mpa那样高的拉伸强度。这样的钢被称为微合金钢。
锯丝是设置有两个或更多的卷曲的钢丝，两个或更多的卷曲中的每一个具有卷曲方向，所述卷曲方向中的每一个垂直于纵向轴线，卷曲方向彼此相互不同。
用于该申请的目的，“卷曲变形”是其中通过在丝的长度上给予丝交替的左侧和右侧的永久性弯折而获得了在卷曲方向上的反复的波浪或z字形状的塑性变形。卷曲方向垂直于纵向轴线。在该申请的上下文内：每当提及“投影”时，都意味着锯丝的中心线的投影。“中心线”通过将形成在钢丝的垂直横截面中的圆的中心点连接而形成。关于特定卷曲变形的“平行投影”意味着锯丝的中心线在平行于纵向方向的平面上以及在垂直于该平面的视图中的特定卷曲方向上的投影。关于“纵向投影”意味着锯丝的中心线在当沿着纵向轴线观察时垂直于纵向轴线的平面上的投影。“阴影投影”意味着就好像从无限远的光源照射一样的整个丝(即包围住钢丝主体)的投影。
如果仅存在一个卷曲变形则锯丝将显示出在一个平面中的波浪形状，该平面与卷曲方向和纵向轴线平行，即丝的形状是平面的。卷曲变形的平行投影将显然显示出波浪形状。
当在两个不同的卷曲方向上提供了两个卷曲变形时，两个卷曲方向都置于垂直于纵向轴线的平面中，则与仅存在一个卷曲变形时的平面形状对比，锯丝将呈现空间形状。在空间形状中，钢丝将在垂直于锯丝的纵向轴线的两个不同的卷曲方向上从纵向轴线偏离。然而，特定卷曲变形的平行投影将仅显示出在那个特定方向上的卷曲形状，其他卷曲变形不会显示出。当仅存在两个卷曲方向时锯丝的纵向投影显示出平行四边形形状。
处理可以扩展至三个卷曲变形：再次，第一、第二或第三卷曲的平行投影将仅分别显示出第一、第二或第三卷曲，而其他卷曲变形不会显示。如果牵涉到三个卷曲方向的话，纵向投影将显示出具有平行的相对边缘的非正六边形。处理可以扩展至四个、五个或更多的卷曲方向。
关于具有锯丝的卷轴的特性在于它包括在弹性旋转方向上施加的每单位长度多个弹性旋转。用于该申请的目的，“旋转”是丝的空间形状围绕锯丝的纵向轴线旋转。关于“弹性旋转”意味着这些旋转不是由锯丝永久性地获取。优选地，在具有锯丝的卷轴上存在每米至少0.5个至10个弹性旋转。弹性旋转的数量可以在锯丝的长度上在例如每米0.5个至5个旋转之间或在每米1个与3个旋转之间变化。在具有锯丝的卷轴上的弹性旋转的存在可以容易地证实。当在使丝的端部在旋转上保持固定的情况下从具有锯丝的卷轴上抽取长度“l”的锯丝时，弹性旋转保持在丝中，因为两个端部都不能自由地旋转。在丝端部释放时弹性旋转被解放并且丝端部将旋转。由丝端部做出的旋转的数量除以丝的解卷绕长度“l”是每单位长度的弹性旋转的数量。长度“l”是至少一个完整的旋转被释放得到的长度。例如当一个完整的旋转在长2米的丝上被释放，每米的旋转数量为每米0.5个旋转。旋转将在与旋转被施加所在的旋转方向相反的旋转方向上解放。注意，在试样取得期间两个端部没有在旋转上被保持固定的情形下，弹性旋转的存在不能在锯丝的试样上查明。
本发明的工作如下：当在锯丝的正常状态期间从卷轴上解卷绕锯丝时，工件被面向锯丝，锯丝在通过固定点(例如锭的入口)时利用围绕其旋转轴线旋转。每单位时间在入口做出的旋转的数量将等于丝的速度乘以每单位长度弹性旋转的数量。因为放丝卷轴和收丝卷轴两者是防止锯丝的旋转的固定点，所以放丝与收丝卷轴之间的弹性旋转的数量保持大约恒定并且等于每单位长度弹性旋转乘以通过丝锯的丝路径的长度。
锯丝中的两个或更多的卷曲变形造成磨料颗粒输送通过切口的改善。在锯割期间，锯丝主要在卷曲的弯折处磨蚀工件：弯折推动磨料颗粒抵着工件，而弯折之间的直节段不磨损工件。作为结果拉着丝通过的力小得多，因为丝与工件之间的磨损表面被减小。另外，削屑和碎屑可以通过直节段之间的空间并且不会阻碍仍然活跃的磨料颗粒。
本发明的第一效果是：归因于由弹性旋转产生的旋转运动，浆液也被旋转搅拌。这有助于削屑和碎屑的去除。本发明的第二效果是：归因于锯丝的旋转运动，丝不会在一个卷曲变形会胜过其它的卷曲变形的情况下有机会找到优选方向并且使丝保持那个方向。只要这种情况发生了，旋转就会积聚在切口的前面直到丝上的扭矩变得如此高以致于锯丝被迫再次旋转。第一和第二效果两者造成切割的晶片的增加了的表面质量。
在本发明的进一步的细化中，卷曲变形的旋转可以做成沿着锯丝的纵向方向永久性的。锯丝的两个或更多的卷曲方向中的所有卷曲方向于是以每单位长度多个塑性旋转在沿着纵向轴线的塑性旋转方向上旋转。卷曲的旋转是塑性的、即永久性的。因此从锯丝的卷轴上切下的一段锯丝将仍然显示出沿其长度的卷曲方向的旋转，即使当端部自由地旋转时。
弹性旋转的数量优选地在每米0.5个至10个旋转之间，甚至更优选地在每米0.5个至5个旋转之间或在0.5个至1个旋转之间。
所施加的塑性旋转和沿着纵向轴线的弹性旋转的旋转方向可以彼此相反。例如，塑性旋转可以在顺时针方向上，而弹性旋转可以在逆时针方向上施加。这样的布置是可能的但不太优选，因为旋转会彼此消除。
如果塑性旋转方向和弹性旋转方向相同则是更优选的。那样，更加改善了在切口的入口处的旋转效果。
弹性旋转的数量和塑性旋转的数量的总和最好在每米0.5个与20个旋转之间。在总和中，考虑到了适当的符号，即，相反的方向被彼此减去，相似的方向被加上。如果总和小于每米0.5个旋转，则不会注意到在锯割期间有利效果。如果总和大于每米20个旋转，则存在着“跳过”的风险。跳过发生在锯割期间当在丝网中丝中的一个离开它的槽并安置在相邻槽中时。更具体的范围是在每米0.8个与10个旋转之间或者在每米0.8个与5个旋转之间或者甚至在0.8个与2个旋转之间。
在本发明的优选实施例中，每单位长度塑性旋转的数量小于每单位长度弹性旋转的数量，例如丝的10个旋转中的小于3个旋转是塑性旋转，剩余部分是弹性旋转。在同样优选的实施例中，塑性旋转的数量大约等于弹性旋转的数量。关于大约等于意味着10个旋转中的3个与7个之间的旋转是弹性旋转，剩余部分是塑性旋转。
在优选实施例中，卷曲方向的数量等于二。两个卷曲方向优选地相对于彼此在70°至110°的角度之间。如果角度太小，则纵向投影将显示出变扁的平行四边形。这样的形状将在其旋转上限制锯丝，作为结果锯丝痕的风险增加。如果角度是90°，则纵向投影会显示出矩形形状。注意，卷曲之间的角度必须局部地测量—即，比方说在十至一百个波长内—因为在存在弹性旋转的情况下两个卷曲的总体定向可以沿着锯丝的长度旋转。
卷曲变形中的每一个将在那一个卷曲变形的平行投影中显示出卷曲波长。用于所有实际的目的，卷曲波长是在轴线的同一侧上的两个跟随的峰值之间的平均轴向距离。优选采取至少30个波长的平均。高度优选的是，卷曲波长彼此相互不同并且不是彼此的倍数。如果波长彼此互质(coprime)则是甚至更优选的。如果波长相等或者是彼此的倍数，则存在着两个卷曲聚结成单个卷曲的风险。
在两个卷曲方向上的两个卷曲变形的具体情况中，可以将具有较大波长的卷曲变形命名为第一卷曲变形，并将具有较小波长的卷曲变形命名为第二卷曲变形。优选地，第一卷曲变形具有严格大于第二卷曲波长的波长并且第一卷曲波长严格小于第二卷曲波长的两倍。甚至更优选的是第一波长大于或等于第二波长的1.1倍且小于等于1.5倍。
所述两个或更多的卷曲变形中的每一个将具有卷曲幅度。为了该申请的目的，卷曲变形的卷曲幅度是那个卷曲的中心丝平行投影的低峰值与高峰值之间—“峰值到峰值”—的距离。卷曲幅度等于在阴影投影的一侧上的顶部与底部之间的在那个卷曲变形的平行阴影投影的高度上的差。如果卷曲幅度之间的差太大，则存在着具有最大卷曲幅度的卷曲变形将占优势并阻止丝在切口中旋转的风险。因此最好是两个或更多的卷曲变形的所有卷曲幅度在两个或更多的卷曲变形的均值的+/-40％内；或者，在两个或更多的卷曲变形的均值的+/-30％内更好，或者在+/-15％内甚至更好。
归因于钢丝主体的存在，卷曲方向上的直径的比率将被消减。用于该申请的目的，在垂直于锯丝的纵向轴线的平面中的某一方向上测得的“卡尺直径”是接触锯丝的两个平行平面之间的距离。平面应该至少覆盖卷曲的最大波长两倍。通过确定对于任何方向的卡尺直径，可以确定最小和最大卡尺直径。锯丝的最大和最小卡尺直径之间的差应该保持低于最大和最小卡尺直径的均值的10％。如果差保持低于均值的8％或甚至低于6％则甚至更好。
锯丝中的两个或更多的卷曲变形的存在造成具有弯折的钢丝。在弯折之间有连接随后的连续的弯折的节段。在弯折处中心线的曲率半径比在节段中小得多，即，弯折处的曲率比在节段中高得多。弯折因此被特征化为当沿着锯丝的轴向长度移动时曲率的峰值。随后的弯折之间的平均距离可以通过计数测量长度“l”(例如，100mm或更长)上的弯折的数量并且用所计数的弯折的数量除该长度来测量。注意，弯折之间的距离与卷曲变形的波长不一致，因为一个波长显示出两个弯折。
沿着纵向轴线在随后的弯折之间的平均距离应该小于钢丝的丝直径“d”的二十倍且大于钢丝直径的三倍。如果弯折之间的距离太大，则在卷曲处的磨料携带能力受损。如果弯折之间的距离太小，则没有足够的磨料被一起携带并且削屑和磨料碎屑将不会过滤通过。甚至更优选的是，弯折之间的平均距离是钢丝的直径的从三倍到十倍。
为了使弹性扭曲保持在卷轴上，推荐锯丝的外端部、即在卷轴的外侧可得到的端部被旋转地固定至卷轴以便防止弹性旋转的释放。
附图说明
图1a、图1b和图1c示出所测量的在相互垂直的方向上具有两个卷曲变形的现有技术的锯丝轨迹；
图2a、图2b和图2c示出同一现有技术的锯丝轨迹，只是现在被旋转以使第一和第二卷曲变形可见；
图3a、图3b和图3c示出在锯丝中具有弹性和/或塑性扭曲的本发明的锯丝；
图4示出现有技术的锯丝的纵向阴影投影；
图5示出本发明的锯丝的纵向阴影投影；
图6示出如何可以在卷轴上测量弹性旋转；
图7示出如何可以做出具有有着塑性和弹性旋转的锯丝的卷轴。
具体实施方式
传统的现有技术的结构化锯丝通过使130μm的精细的高拉伸钢丝引导通过接着的两对卷曲器轮而做出。在相互垂直的方向上的两个随后的卷曲操作中形成钢丝。在第一卷曲操作中，给予丝第一卷曲变形，即z字形，其中直节段连接相反方向上的两个弯折。第一卷曲变形的方向处于由z字形形成的平面中并且垂直于结构化锯割丝的纵向轴线。随后在第二卷曲操作中将该平面波浪在垂直于波浪的平面的方向上卷曲。第一和第二卷曲变形可以具有彼此不同的幅度和波长。所产生的结构化锯割丝显示出在由第一卷曲方向和纵向轴形成的平面上的平行投影中的第一卷曲变形和在由第二卷曲方向和纵向轴形成的平面上的平行投影中的第二卷曲变形。
结构化锯丝的形状可以借助于诸如wo95/16816中所描述的与keyencels3100加工单元结合的keyencels3034激光扫描系统(称作“轨迹扫描器”)来测量。在该系统中，使大约20cm长度的结构化锯丝在1±0.2n的力下保持紧绷。将该试样固定在两个可同步旋转的钻夹头之间。当安装时必须小心不要强加于丝弯折或扭曲变形。接着二极管激光器头沿着丝的纵向轴线(z轴线)扫描丝并且记录丝的上和下边缘作为长度“z”的函数。两个值的平均给出丝的中心线沿着垂直于“z轴线”的x轴线的位置作为z的函数、即x(z)。接着将固定点旋转90°并重复扫描。这形成丝的中心线沿着y轴线的位置作为“z”坐标的函数、即y(z)。因此参数函数(x(z),y(z),z)限定了锯丝的中心线在三维中的形状。通过将该阵列加载到电子表格程序或任何其他合适的数据分析程序内，在压痕相当小时可以根据需要在放大图中观察轨迹。可以通过对轨迹应用旋转变换而虚拟地使它旋转或者从任何期望的角度观察投影。
图1示出由测量的现有技术锯丝的中心线形成的轨迹。图1a是在处于0°角度、即试样安装在钻夹头之间所处的自由选取的角度时观察的方向上。图1b示出当进行第二扫描时的同一试样，只是现在被旋转90°。图1c示出锯丝的纵向投影。图1a和图1b示出不允许标识出任何单个卷曲的轨迹。波浪形状的平均波长对于图1a和图1b分别是3.598mm(0.377mm的标准偏离)和3.542(0.800mm的标准偏离)。图1c给出存在两个相互垂直的卷曲的迹象。注意，沿着z轴线的纵向长度用毫米表达，而竖直轴线(x或y)用微米表达，即卷曲微小。
现在通过虚拟地使丝旋转，处于30.5°时发现具有3.617mm的波长和0.098mm的最小标准偏离的第一卷曲变形：图2a。进一步的旋转给出处于123°时的具有3.078mm的波长和0.048mm的最小标准偏离的第二卷曲变形：图2b。这些是两个卷曲变形的两个平行投影。两个卷曲变形之间的角度是123°至30.5°、或92.5°，这非常接近垂直。这样可以理顺丝的卷曲变形。处于30.5°和123°的旋转角度时，纵向投影(图2c)示出由与第一和第二卷曲的卷曲方向对齐的矩形定界的利萨如曲线型的图。第一卷曲幅度是38μm，第二卷曲幅度是30μm。
图4示出现有技术的丝的纵向阴影投影。在该投影中考虑了具有130μm的直径的钢丝406主体。锯丝的外包络用402指示出。所有钢丝都保持在该包络内。中心丝纵向投影用404指示出。示出了不同卡尺直径d0和d1。中心的矩形的形状被反映在包络的形状中，包络的形状显示出周向的卡尺直径上的大差。d0是168.0μm的最小卡尺直径，d1是185.6μm的最大卡尺直径。最大和最小直径的平均值相差10％。这样的丝(在锯割期间)针对某一切割长度可能在优选方向上间歇性地被阻塞。诸如总厚度变化和锯痕等的晶片参数受到该现象的不利影响。
为了克服该缺陷，本发明人做出一种锯丝的卷轴，其中在卷绕在卷轴上的锯丝中包含了弹性扭曲或、弹性和塑性扭曲。
为了将弹性或塑性旋转诱发到卷轴上的锯丝上，本发明人使用了如图7中描绘的过程。图7示出建造在牢固的立架708上且包括由马达704同步驱动的两个旋转轴706和706’的双捻器700。两个旋转轴706、706’承载着托架702，其被旋转地支撑在旋转轴706、706’之间并且当旋转轴在指示的方向(箭头)上旋转时静止不动地悬挂着。具有直丝712的放丝卷轴710被安装托架702上并且被导向至第一对卷曲器轮714。在那里丝获得在第一卷曲方向上的第一卷曲变形。所产生的平面波浪形丝被引导通过轴线垂直于第一对卷曲器轮的轴线安装的第二对卷曲器轮714’。所产生的丝712’显示出具有彼此相互垂直的卷曲方向的两个卷曲变形。
丝712’随后被引导越过换向滑轮715。归因于轴706、706’的旋转运动，丝被以等于轴706、706’每分钟做出的转数除以丝的线速度的每米旋转量“ra”围绕其第一轴线加捻。丝712”移动通过锭翼(flyer)或通过空气到第二换向滑轮715’。在那里丝接收等于第一量且在相同加捻方向上的每米第二旋转量ra。所产生的锯丝712”’因此接收到每米2ra旋转。
任选地，丝被引导通过假捻器装置716，其在与轴相同的方向上旋转但是可具有不同的每分钟旋转数。锯丝作为712”’离开装置716并且被绕在卷轴718上，卷轴718具有芯且作为根据本发明的具有锯丝的卷轴。
为了在丝上引入一定量的弹性扭曲，在丝上诱发的旋转的量2ra远低于钢丝的旋转弹性极限就够了。“旋转弹性极限”rel是当被加捻到丝上时还会从丝上弹性地释放的最高旋转数。所以如果大于rel的多圈旋转被诱发至丝，则在释放时仅rel旋转会从丝中解放出来。因此只要2ra<rel，锯丝上发现返回的弹性旋转数将会是2ra。
具有锯丝的卷轴是否包含弹性旋转可以如图6中所图示的容易地证实。将具有锯丝的卷轴610安装在放丝立架上。测试者620在使丝的端部保持固定在大拇指与食指之间的情况下从卷轴上退出锯丝612的长度“l”。1至3米的长度“l”提供足够的精度。对锯丝的端部做出钩614。在手指握持释放时，对所释放的旋转616的量计数至最接近四分之一圈。以防旋转数量小于一，测量的长度“l”被增加直到旋转的数量大于1。所计数的转数(包括四分之一圈)除以锯丝的长度“l”以获得每米的旋转数。
当所施加的旋转数2ra大于rel时，rel旋转将作为弹性旋转存在于锯丝中，而2ra－rel旋转将作为塑性旋转留下。然而，对于具有高拉伸强度的非常精细的钢丝来说，rel值非常高(超过每米90旋转)，造成从锯丝中出来超过90个的弹性旋转。这对于使用是不可接受的。为了消减弹性残余扭曲，引入了假捻器716。假捻器716在塑性区域中以每米ft的假捻将丝加捻，并且此后把相同数量ft的弹性旋转除去。留下的是具有由假捻器的速率控制的多个塑性旋转和多个弹性旋转的锯丝。如果所添加的假捻的数量ft等于rel，则在所产生的锯丝中没有弹性旋转。当ft小于rel时还有在与塑性旋转的方向相同的方向上施加的弹性旋转。当ft高于rel时还留有在与塑性旋转的方向相反的方向上施加的弹性旋转。
图3a和图3b示出与图1和图2相同的被卷曲的丝的投影，其中诱发了每米3.5塑性旋转。投影是彼此相互正交的x-z和y-z投影。纵向投影(在x-y平面上)在100mm的测量长度上没有显示出矩形特征。100mm代表切口中的丝的长度。该丝的纵向阴影投影被示出在图5中。再次指示出中心丝504的纵向投影和钢丝506的阴影投影的包络502。指示出185.6μm的最大卡尺直径d1和175.3μm的最小卡尺直径d0。最大和最小卡尺直径的差现在是平均直径的5.7％，即工件面临着更圆的锯丝。弹性旋转对阴影投影的影响等于塑性旋转对阴影投影的影响。
锯丝是否包括诸如图3a、图3b和图3c所示的塑性旋转也可以基于由轨迹扫描器记录的轨迹来证实。凭借使z＝0处的端部保持固定并使z＝100mm处的端部往回旋转，可以给予丝虚拟回捻，其中在丝轨迹的完整长度上均匀地旋转出多个塑性旋转。当使图3a、图3b和图3c的轨迹往回旋转时，出现了图1的轨迹。从那个纵向投影可以导出第一和第二卷曲变形性质。因此可以证实给予锯丝的塑性旋转的数量。在该情况中轮廓不得不每米往回旋转1.26°。
在两个不同的锯测试(“情况1”、“情况2”)中对没有弹性和塑性旋转的传统双卷曲的结构化锯割丝(“现有技术”)和具有弹性旋转(大约每米一转)与塑性旋转(每米0.25转)的丝(“发明”)两者进行了测试。在测试期间逐步地增加工作台速率直到最大。最大可允许的工作台速率示出在表1中。
表1
利用本发明的丝可以获得高得多的锯割速率(工作台速率对应于切割的速率)。因为丝给送速率在利用现有技术和发明的丝锯进行的锯割之间没有不同，所以与利用现有技术的丝相比利用本发明的丝可以锯割更多的晶片。另外每单位时间锯割的晶片的数量增加，即吞吐量增加。
此外，与现有技术锯丝相比利用本发明的丝所有晶片的晶片参数更好：
-最大锯痕深度范围从对于现有技术的丝的[21μm；48μm]降到对于本发明的锯丝的[16μm至27μm]。
-晶片的总厚度变化在对于现有技术的丝的[2.8；31.5]μm之间和对于本发明的丝的[3.1；13.6]μm之间变化。
数据表明当使用具有有着弹性和塑性旋转的锯丝的卷轴时可以获得晶片参数的实质性改进、增加的吞吐量和较少丝使用。