Possibilities and non-standard applications of abrasive wires coated with diamonds
Możliwości i niestandardowe zastosowania strun zbrojonych trwale ziarnem diamentowym

Magdalena Wiśniewska, Monika Duda
2019 Mechanik  
Nowadays diamond abrasive wire cutting has become a technology associated mainly with electronics and photovoltaics. This method allows obtaining silicon substrate plates (wafers) on a mass and global scale. However, isn't the potential of the diamond wires much greater? The article presents the possibilities of using armed strings in areas where such tools have not been attempted to be implemented or investigated. KEYWORDS: wire cutting, fixed abrasive diamond wires, diamond tools,
more » ... tools, hard-machinable materials Przecinanie strunowe stało się w dzisiejszych czasach technologią kojarzoną głównie z elektroniką i fotowoltaiką. To właśnie ta metoda pozwala na uzyskiwanie krzemowych płytek podłożowych na skalę masową i światową. Czy jednak potencjał struny diamentowej nie jest znacznie większy? Artykuł prezentuje możliwości zastosowania strun zbrojnych w obszarach, gdzie tego typu narzędzi nie próbowano wdrożyć, ani nie badano takiej ewentualności. SŁOWA KLUCZOWE: przecinanie strunowe, struny zbrojone trwale, narzędzia diamentowe, materiały trudnoobrabialne Na przestrzeni ostatnich 20 lat przecinanie strunowe stało się wiodącą metodą uzyskiwania podłoży krzemowych [1] . Należy wspomnieć o dwukierunkowości tej metody, co jest związane z mechanizmem zbrojenia strun. Rozróżnia się przecinanie strunowe w zawiesinie ściernej oraz z wykorzystaniem strun zbrojonych trwale. To drugie rozwiązanie cieszy się ostatnio zainteresowaniem ze względu na dużą wydajność (i tym samym krótszy czas cięcia) oraz możliwość redukcji nieekologicznej zawiesiny ściernej [2] . Struna uzbrojona trwale w ziarno diamentowe, osadzone w osnowie niklowej, jest narzędziem umożliwiającym dwu-, a nawet trzykrotne zwiększenie produktywności w stosunku do przecinania w zawiesinie ściernej. Charakteryzuje się odpornością na ścieranie i możliwością stosowania do szerokiego spektrum materiałów i w obecności chłodziwa na bazie wody. Jest to więc narzędzie o olbrzymim potencjale. Możliwości zastosowania strun diamentowych W literaturze oraz informacjach udostępnianych przez firmy z branży przecinania strunowego można odnaleźć tylko nieliczne zastosowania strun diamentowych (inne niż związane z produkcją płytek podłożowych). Szerokie możliwości zastosowania narzędzi strunowych zbrojonych trwale (rys. 1) widać na przykładzie oferty firmy Ensoll, specjalizującej się w dopasowywaniu technologii przecinania do potrzeb klientów indywidualnych [3]. Na filmach firma prezentuje wykorzystanie strun diamentowych m.in. do: przecinania kryształów KDP, cięcia szkła oraz drewna, przecinania cementu piankowego i wełny mineralnej, rozdzielania kamieni szlachetnych oraz blokowego papieru falistego. Firma wykorzystuje struny zbrojone trwale ziarnem diamentowym -najczęściej są to struny w postaci pętli. Chropowatość powierzchni po przecięciu, uzyskana dla monokryształu KDP, jest mniejsza niż 1,6 µm [3]. Fig. 1. Examples of cutting with using fixed abrasive diamond wire: a-b) natural stones, c) glass, d) mineral wool Rys. 1. Przykłady przecinania struną zbrojoną trwale: a-b) kamieni naturalnych, c) szkła, d) wełny mineralnej [3] a) b) c) d) Wśród zalet przecinania strunami zbrojonymi trwale firma Ensoll wymienia: szybkość cięcia (nawet do 60 m/s), dobrą jakość powierzchni i krawędzi ciętego elementu, możliwość cięcia bardzo cienkich detali i płaskorównoległość powierzchni [3]. Na rynku europejskim interesującymi zastosowaniami przecinania strunowego może się pochwalić firma Dramet [4], która w ten sposób kształtuje materiały strukturalne oraz wycina skomplikowane kontury (co jest wręcz niszowym zastosowaniem). Struny są jedynymi narzędziami ściernymi, które można ciąć kształtowo, jednak ta właściwość niemal nigdzie nie znajduje zastosowania. Wśród materiałów ciętych przez niemiecką firmę znajdują się materiały piankowe i strukturalne (rys. 2a), kompozyty, ceramika czy węgliki. Firma wykorzystuje wycinanie kształtowe do produkcji elektrod grafitowych (rys. 2b) oraz wycinania konturów w filcu i kompozytach GFRP (rys. 2c-d) [4]. Wybór narzędzia strunowego jest podyktowany kosztami, wysoką jakością krawędzi, brakiem delaminacji, dokładnością wymiarową i możliwością uzyskiwania bardzo skomplikowanych kształtów.
doi:10.17814/mechanik.2019.10.81 fatcat:qh6hjxcgirgkhdbzg3je4ih4ey