Проволочная пила

Канатная пила — это пила , в которой используется металлическая проволока или трос для механической резки сыпучих твердых материалов, таких как камень, дерево, стекло, ферриты, бетон, металлы, кристаллы и т. д. ^[1] Промышленные канатные пилы обычно имеют привод. Существуют также ручные канатные пилы для выживания, подходящие для резки веток деревьев. Канатные пилы классифицируются как непрерывные (или бесконечные, или петлевые) или колебательные (или возвратно-поступательные). Иногда саму проволоку называют «лезвием».

Канатные пилы по принципу действия похожи на ленточные пилы или сабельные пилы , но в них для резки используются абразивные материалы , а не пильные зубья. В зависимости от применения алмазный материал может использоваться или не использоваться в качестве абразива. Проволока может иметь одну или несколько сплетенных вместе жил (кабель). Однопрядную пилу можно сделать шероховатой, чтобы она стала абразивной, на трос можно наклеить абразивные составы или нанизать на трос бусы с алмазной пропиткой (и прокладки). Канатные пилы часто охлаждаются и смазываются водой или маслом.

Типы

Самый простой тип канатной пилы — это недорогая « выживательная » (аварийная) пила, предназначенная для распиливания ветвей, которые продаются в магазинах для охоты и альпинизма.Канатные пилы непрерывного типа используются для резки стен и других крупных конструкций.Пилы непрерывного типа используются для резки кремниевых пластин в полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности.Проволочные пилы с алмазной пропиткой используются в механических цехах для резки металлических деталей.

Прецизионные проволочные пилы используются в лабораториях для резки хрупких кристаллов, подложек и других материалов. Кроме того, технологию можно использовать для разборки передовых исследовательских структур. Например, компания Bluegrass Companies разработала и изготовила метод распиловки алмазной проволокой для демонтажа термоядерного реактора Токамак для Принстонской лаборатории физики плазмы. Судя по демонстрации на PPPL суррогата TFTR, технология резки алмазным канатом превосходит базовую технологию как по стоимости, так и по соображениям безопасности. Сочетание заполнения пустот с этой технологией резки позволит значительно снизить радиационное облучение персонала за счет экранирования, дистанционного управления (обычное применение этой технологии) и стабилизации радионуклидов». ^[2]Пилы как непрерывного, так и осциллирующего типа используются для вырезания сложных фигур в витражах .

Материалы

Камень

горнодобывающей . В промышленности обычно используется проволочная пила для резки твердого камня на большие блоки, которые затем можно отправлять на перерабатывающие предприятия для дальнейшей очистки (в случае обогащения руды ) или отправлять дистрибьюторам (в случае гранита или мрамора для строительства) ). Эти канатные пилы представляют собой большие машины, в которых алмазной на тросе используются шарики с пропиткой. Пилы позволяют разрезать нижнюю часть карьерной плиты (после того, как кабель пропущен через отверстия для доступа); с нижним срезом тыльные и боковые заряды ( ВВ ) могут начисто расколоть плиту. Карьерные пилы, работающие по этому принципу, появились много веков назад; До эпохи стальных тросов с алмазными резаками существовали волокнистые канаты , которые протягивали песок через пропил . Песок (промытый водой) резал камень (хотя и медленнее, чем сегодня это делает алмаз).

Мыло

Производители пенопласта обычно используют абразивную проволочную пилу, ручную или автоматическую, для резки пенопласта до определенных размеров или определенных профилей (форм). Пилы для пенопласта используются во многих отраслях промышленности, включая жилье (изоляция, изоляция труб), мебель (диваны, диванные подушки, подушки для стульев) и развлечения (пенопластовые пальцы, пенопластовые аксессуары). Резка абразивной проволокой часто выполняется с помощью устройства с числовым программным управлением , которое автоматически вырезает рисунок (или узоры), указанные в двумерном (2D) чертеже CAD / CAM . Разрезаемые материалы могут варьироваться от полистирола , полиэтилена и полиуретана до пенопласта высокой плотности или жесткого типа, такого как пеностекло (например, Foamglas®). Осциллирующие пилы используются для резки поролона .

Полупроводники

В полупроводниковой промышленности многопроволочные пилы используются для резки цилиндрических слитков кремниевых булей на тонкие пластины . Тонкая проволока используется для минимизации потерь материала. Например, машина Peter Wolters DW 291 имеет минимальный диаметр проволоки 40 мкм и может разрезать заготовку диаметром 860 мм на пластины толщиной 100 мкм. ^[3]^[4]

Преимущества и недостатки

Одним из основных преимуществ канатных пил является их меньший пропил по сравнению с полотном. Другое дело – точность резки. Их главный недостаток – медленная скорость. Другие недостатки включают большую вероятность поломки проволоки, а любые дефекты поверхности могут привести к ошибкам при резке.

Резка алмазной проволокой

Алмазная резка (DWC) — это процесс использования проволоки различного диаметра и длины , пропитанной алмазной пылью различного размера, для резки материалов. Из-за твердости алмазов этот метод резки позволяет прорезать практически любой материал, который мягче алмазного абразива. DWC также практичен и менее дорог, чем некоторые другие методы резки, например, в 2005 году тонкая алмазная проволока стоила около 10–20 центов за фут (0,7 доллара США/м) для проволоки диаметром от 140 до 500 микрометров, а ее производство и продажа составляли около 1,25 доллара за фут. (4,10 долл. США/м) или больше, по сравнению с фрезами с цельными лезвиями с алмазной пропиткой, которые стоят тысячи долларов. Таким образом, изготовление катушки алмазного каната длиной 1000 футов (300 м) обходится примерно в 200 долларов, а продается примерно за 1250 долларов. Стоимость продажи может варьироваться в зависимости от марки проволоки и спроса. При другой резке алмазным канатом можно использовать алмазные кольца определенной формы, продетые через кабели. Эти более крупные кабели используются для резки бетона и других крупных проектов.

Преимущества

DWC производит меньше пропилов и отходов по сравнению с цельными лезвиями (проволока может быть аналогичной). При использовании очень дорогих материалов это может сэкономить сотни или тысячи долларов отходов. В отличие от шламовых пил, в которых используется неизолированная проволока и режущий материал содержится в смазочно-охлаждающей жидкости, DWC использует только воду или некоторую жидкость для смазки, охлаждения реза и удаления мусора. Для некоторых материалов DWC может не требоваться вода или смазочно-охлаждающая жидкость, поэтому срез остается чистым и сухим.

Недостатки

Использование алмазной проволоки для резки имеет проблему: она менее надежна (трескается при усталости, изгибе, заклинивании или запутывании), чем твердые режущие лезвия, и, возможно, более опасна, потому что, когда проволока ломается, она может хлестнуть. Из-за уникальной природы DWC большинство пил дороги и предназначены для работы с алмазным канатом. Коммерческие пилы, в которых используются цельные лезвия, могут быть дополнены лезвиями с алмазной пылью и, таким образом, в некоторых областях могут быть более экономичными в эксплуатации. Другая проблема заключается в том, что алмазный канат ломается, скажем, в середине катушки длиной 3000 футов (910 м), оставляя две катушки с проволокой длиной 1500 футов (460 м), что требует в два раза больше циклов смены направления пилы, чтобы выполнить один и тот же разрез и Проволочная пила и оставшийся алмазный канат изнашиваются быстрее. Если алмазный канат больше ломается ближе к концу, эти более короткие отрезки (500 футов (150 м) или меньше) практически непригодны для использования и обычно выбрасываются из-за того, что для заправки пилы требуются сотни футов, в результате чего для использования остается мало проволоки. для технологической резки. Поскольку алмазный абразив механически прикреплен к проволоке, проволока теряет эффективность резки после нескольких резов, поскольку большая часть абразива стирается с проволоки. Это означает, что последний разрез может занять гораздо больше времени, чем первый, что делает сроки производства менее предсказуемыми. Алмазный канат выдерживает около шести разрезов, затем либо ломается в нескольких местах, либо функционально изнашивается. Срок службы во многом зависит от разреза материала и количества ломтиков на разрез. Контроль качества алмазного каната меньшего диаметра также сильно влияет на срок службы каната, поэтому нередко случается бракованная партия.

Качество поверхности

Качество поверхности при проволочной пиле важно для полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности, где потери материала нежелательны. Качество поверхности также важно при резке камня и бетона в строительной отрасли. В процессе проволочной пилы на поверхности разреза появляется шероховатость. В литературе анализируется связь между параметрами процесса (скоростью проволоки, скоростью подачи и натяжением проволоки) и шероховатостью поверхности. ^[5]

Ссылки

^ «Точные канатные пилы» . Принстон Сайентифик . Архивировано из оригинала 23 мая 2022 г. Проверено 23 июня 2022 г.
^ «Демонстрация резки алмазной проволокой TFTR». Принстонская лаборатория физики плазмы. 2000. CiteSeerX 10.1.1.26.3383 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ «Страница продукта DW 291» . Архивировано из оригинала 23 октября 2021 года . Проверено 22 октября 2021 г.
^ «Технический паспорт DW 291» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 октября 2021 года . Проверено 22 октября 2021 г.
^ Теомете, Эгемен (2011). «Эволюция повреждений шероховатости в результате процесса распиловки проволокой». Е. Межд. Дж. Прецис. англ. Производитель . 12 (6): 941–947. дои : 10.1007/s12541-011-0126-4 . S2CID 135489484 .

Литература

Теомете, Э (2011). «Влияние параметров процесса на качество поверхности при резке глиноземной керамики проволочной пилой» . Научный журнал Университета Гази . 24 (2). Архивировано из оригинала 3 июля 2011 г. Проверено 25 июля 2011 г.

Внешние ссылки

[1] «Точные канатные пилы» . Принстон Сайентифик . Архивировано из оригинала 23 мая 2022 г. Проверено 23 июня 2022 г.

[2] «Демонстрация резки алмазной проволокой TFTR». Принстонская лаборатория физики плазмы. 2000. CiteSeerX 10.1.1.26.3383 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[3] «Страница продукта DW 291» . Архивировано из оригинала 23 октября 2021 года . Проверено 22 октября 2021 г.

[4] «Технический паспорт DW 291» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 октября 2021 года . Проверено 22 октября 2021 г.

[5] Теомете, Эгемен (2011). «Эволюция повреждений шероховатости в результате процесса распиловки проволокой». Е. Межд. Дж. Прецис. англ. Производитель . 12 (6): 941–947. дои : 10.1007/s12541-011-0126-4 . S2CID 135489484 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]