DE102021121134A1 - Saw wire and method for its manufacture - Google Patents

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DE102021121134A1 DE102021121134.4A DE102021121134A DE102021121134A1 DE 102021121134 A1 DE102021121134 A1 DE 102021121134A1 DE 102021121134 A DE102021121134 A DE 102021121134A DE 102021121134 A1 DE102021121134 A1 DE 102021121134A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen eines strukturierten Sägedrahtes, wobei ein Metalldraht mit einer zumindest zweidimensionalen Struktur derart ausgebildet wird, dass entlang einer Längsachse des Drahtes der Draht derart gekrimpt wird, dass der Draht überwiegend plastisch mit Ausbuchtungen verformt wird, wobei während der Krimpung maximal 20%, insbesondere 10% des gesamten Drahtquerschnitts im Bereich einer elastischen Verformung liegen, während in der restlichen Querschnittsfläche Drahtes plastisch verformt wird.The invention relates to a method for producing a structured saw wire, in which a metal wire with an at least two-dimensional structure is formed in such a way that the wire is crimped along a longitudinal axis of the wire in such a way that the wire is predominantly plastically deformed with bulges, with a maximum of 20 %, in particular 10% of the total wire cross-section are in the area of an elastic deformation, while the wire is plastically deformed in the remaining cross-sectional area.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sägedraht und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a saw wire and a method for its production.

Nachfolgend werden Sägedrähte beschrieben, mit welchen metallische und mineralische Stoffe und insbesondere Wafer zur Herstellung von elektronischen Bauteilen geschnitten werden.Saw wires are described below, with which metallic and mineral materials and in particular wafers are cut for the production of electronic components.

Es ist bekannt, beispielsweise von Siliziumstäben zu diesem Zwecke Scheiben abzuschneiden, wobei das Schneiden hierbei dadurch geschieht, dass ein Metalldraht mit Führungsrollen umlaufend geführt wird, wobei in einem Schneidbereich der zu schneidende Stab vorhanden ist, welcher abrasiv von dem Schneiddraht geschnitten wird.It is known, for example, to cut slices from silicon rods for this purpose, with the cutting being done by a metal wire being guided around with guide rollers, with the rod to be cut being present in a cutting area, which is cut abrasively by the cutting wire.

Genauer gesagt, wird hierbei das Material des zu schneidenden Stabes nicht von dem Metalldraht selbst geschnitten, sondern von abrasiven Bestandteilen in einem Slurry, das vom Draht in den Schnittspalt transportiert wird. Man spricht daher auch von einem Drahttrennläppen, wobei hierbei Draht in seiner Längsrichtung von einer Abwickel- auf eine Aufwickelspule bewegt wird, wobei es Ausführungen mit Drahtbewegung in nur in eine Richtung und Drahtbewegung mit ständiger Richtungsumkehr der Bewegungsrichtung gibt. Der Draht muss insofern also in der Lage sein, abrasive Bestandteile in den Schnittspalt zu bringen und dort dafür zu sorgen, dass die abrasiven Bestandteile in der Lage sind, abtragend auf das zu schneidende Material einzuwirken. Das Slurry ist hierbei ein Gemisch z.B. aus relativ hochviskosem Glyzerin und Siliziumkarbid-Partikeln. Die harten kleinen Siliziumkarbid-Körner brechen hierbei feine Partikel aus der Grundmatrix des zu bearbeitenden Materials aus. Selbstverständlich sind auch andere Öle oder flüssige Trägermedien und andere Hartmaterialien möglich.More precisely, the material of the bar to be cut is not cut by the metal wire itself, but by abrasive components in a slurry that is transported by the wire into the cutting gap. It is therefore also referred to as wire cutting lapping, in which case wire is moved in its longitudinal direction from an unwinding to a take-up spool, with versions with wire movement in only one direction and wire movement with constant direction reversal of the direction of movement being available. The wire must therefore be able to bring abrasive components into the cutting gap and ensure there that the abrasive components are able to have an abrasive effect on the material to be cut. The slurry here is a mixture, e.g. of relatively high-viscosity glycerine and silicon carbide particles. The hard, small silicon carbide grains break out fine particles from the basic matrix of the material to be processed. Of course, other oils or liquid carrier media and other hard materials are also possible.

Um aber überhaupt eine solche Slurry (Schlämme) mitzuführen, braucht der Sägedraht eine Oberflächengestaltung, welche das Mitführen der hoch-viskosen Schlämme erlaubt. Ausschließlich zylindrische Drähte tragen das Slurry nur durch die adhäsive Wechselwirkung, aber der Schneidvorgang führt zu einem raschen Abstreifen des Slurry und einem Verlust der Schneidwirkung.However, in order to carry such a slurry (sludge) along at all, the sawing wire needs a surface design that allows the highly viscous slurry to be carried along. Purely cylindrical wires support the slurry only through the adhesive interaction, but the cutting process results in rapid stripping of the slurry and loss of cutting action.

Um die Transportfähigkeit des Drahtes bezüglich der Slurry zu verbessern, werden die Sägedrähte mit einer Struktur versehen, wobei die Struktur durch sogenanntes Krimpen aufgebracht wird. Die Krimpung ist hierbei ein geordneter Biegeprozess, bei der eine Struktur in den Draht geprägt wird, beispielsweise mit zwei um 90° versetzten Zahnrädern, die den Draht mechanisch aus einer zentralen Mittenlage heraus plastisch ablenken bzw. verbiegen. Die Struktur entsteht dabei dadurch, dass der Draht um eine gerundete Spitze gebogen wird, zum Beispiel einen passend geformten Zahn eines Zahnrades.In order to improve the ability of the wire to be transported with respect to the slurry, the sawing wires are provided with a structure, the structure being applied by so-called crimping. The crimping is an ordered bending process in which a structure is stamped into the wire, for example with two gears offset by 90°, which plastically deflect or bend the wire mechanically from a central middle position. The structure is created by bending the wire around a rounded point, for example a suitably shaped tooth of a gear wheel.

Ein solcher Draht unterliegt selbstverständlich auch einer Abnutzung im Schneidprozess, da die abrasiven, mitgeführten Partikel nicht nur auf das zu schneidende Material wirken, sondern auch auf den Draht bzw. das zu schneidende Material auch auf den Draht abrasiv wirken kann. Insbesondere nutzt sich der Draht außen an der Außenseite der Krimpung ab, wobei eine zu große Abnutzung dazu führen kann, dass die Krimpung dadurch verloren geht, dass sich der Draht streckt und dann auch nicht mehr ausreichend Schlämme mitführen kann.Of course, such a wire is also subject to wear during the cutting process, since the abrasive, entrained particles not only act on the material to be cut, but can also have an abrasive effect on the wire or the material to be cut. In particular, the wire wears out on the outside of the crimp, and excessive wear can result in the crimp being lost due to the wire stretching and then not being able to carry enough sludge with it.

Aus der WO2018/149631 A1 sind eine Drahtsäge, Drahtführungsrollen und ein Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Stab bekannt. Hier wird ausgeführt, dass für die oben genannten Verfahren strukturierte Drähte aus glatten, runden Stahldrähten eine besondere Bedeutung haben, welche periodisch entlang ihrer gesamten Länge ohne Veränderung von Form und Größe ihrer Querschnittsfläche und gleiche Beträge senkrecht zur Drahtlängsrichtung verschobene Querschnitte besitzen. Es wird ausgeführt, dass diese Verschiebungen oft als Krimp bezeichnet werden, wobei der Betrag der Verschiebung als Amplitude der Krimps und die Länge in Längsrichtung zwischen Verschiebungen als Wellenlänge bezeichnet wird. Das Dokument führt auch aus, dass die Zwischenräume zwischen den Krimps als Taschen oder Reservoirs wirken, in denen mehr Slurry vom Draht bei Bewegung des Drahts in Drahtlängsrichtung mitgeführt werden kann, ohne abgestreift zu werden, als dies einem glatten Draht vergleichbaren Durchmessers möglich wäre. Für einen strukturierten Draht wird die Einhüllende als derjenige gerade Kreiszylinder kleinsten Durchmessers definiert, der den gesamten strukturierten Draht vollständig enthält. Die Grundfläche dieses geraden Kreiszylinders wird als Wirkquerschnitt der Durchmesser der Grundfläche des Zylinders als Wirkdurchmesser des strukturierten Drahtes definiert und die Längsachse der Einhüllenden des Zylinders als Längsachse des strukturierten Drahtes. Der Durchmesser des Kerndrahtes sollte bei von 130 µm bis 175 µm liegen, wobei der Durchmesser der Einhüllenden des strukturierten Drahtes das 1,02 - 1,25-fache des Durchmessers des Kerndrahtes betragen soll. Aufgrund des Verschleißes zeigt sich ein anisotroper Verschleiß im Bereich der exponierten Spitzen der Krimps, wobei der Draht in dem Bereich oval wird.From the WO2018/149631 A1 a wire saw, wire guide rollers and a method for simultaneously severing a plurality of slices from a bar are known. Here it is stated that structured wires made of smooth, round steel wires are of particular importance for the above-mentioned methods, which have cross sections shifted periodically along their entire length without changing the shape and size of their cross-sectional area and equal amounts perpendicular to the longitudinal direction of the wire. It is stated that these shifts are often referred to as crimps, where the amount of shift is called the amplitude of the crimps and the longitudinal length between shifts is called the wavelength. The document also states that the spaces between the crimps act as pockets or reservoirs in which more slurry can be entrained by the wire as the wire moves lengthwise without being stripped off than would be possible with smooth wire of comparable diameter. For a structured wire, the envelope is defined as the smallest diameter right circular cylinder that completely contains the entire structured wire. The base of this right circular cylinder is defined as the effective cross section, the diameter of the base of the cylinder as the effective diameter of the structured wire and the longitudinal axis of the envelope of the cylinder as the longitudinal axis of the structured wire. The diameter of the core wire should be from 130 µm to 175 µm, whereby the diameter of the envelope of the structured wire should be 1.02 - 1.25 times the diameter of the core wire. Due to wear, anisotropic wear is evident in the area of the exposed tips of the crimps, with the wire becoming oval in the area.

Aus der WO2015/119344 A1 ist ein strukturierter Sägedraht bekannt, welcher seine gekrimpten Eigenschaften auch unter Spannung beibehalten soll. Auch in diesem Dokument wird die Notwendigkeit angesprochen, die Struktur des Drahtes unter Sägebedingungen beizubehalten, um das Schneidmaterial mitzuführen. Dieser Sägedraht soll eine kontinuierliche Krimpung in Zick-Zack-Weise aufweisen, wobei der Biegeradius des eigentlichen Krimps 5-20-mal dem Durchmesser des Drahtes selber entsprechen soll. Beim Sägen wird dieser Draht einer Spannung in Längsrichtung ausgesetzt, welche darauf gerichtet ist, die Biegung des Krimps zu öffnen. Hierdurch wird die Krimpamplitude verringert und der Draht gestreckt. Es wird darauf hingewiesen, dass bei einem Biegeradius, der lediglich 5-mal dem Durchmesser des Drahtes entspricht oder geringer ist, eine Überbiegung erfolgen kann, welche schon bei der Herstellung zu Brüchen des Drahtes führen kann. Auf der anderen Seite führt ein Biegeradius von größer 20-mal dem Durchmesser des Drahts dazu, dass wenn Schneidspannung aufgebracht wird, der Schneiddraht sich sehr leicht streckt, so dass der Abnutzungsgrad des Drahtes stark erhöht wird und die Schneideffizienz herabgesetzt wird. Es ist zudem vorgesehen, die Krimpung nicht nur zweidimensional auszuführen, sondern dreidimensional dadurch auszuführen, dass die Krimpung um die Längsachse rotiert, so dass der Krimp abwechselnd auf der XZ-Ebene und der YZ-Ebene liegt, wodurch eine Helix erzeugt wird. Hierdurch wird die Schneidkapazität durch ein verbessertes Mitführen der Slurry erhöht.From the WO2015/119344 A1 a structured saw wire is known which retains its crimped properties even under tension should. Also in this document the need to maintain the structure of the wire under sawing conditions in order to carry the cutting material is addressed. This saw wire should have a continuous zigzag crimp, with the bending radius of the actual crimp being 5-20 times the diameter of the wire itself. When sawing, this wire is subjected to longitudinal tension tending to open the bend of the crimp. This reduces the crimp amplitude and stretches the wire. It is pointed out that with a bending radius that is only 5 times the diameter of the wire or less, overbending can occur, which can lead to breakage of the wire during manufacture. On the other hand, a bending radius larger than 20 times the diameter of the wire means that when cutting tension is applied, the cutting wire is stretched very easily, so that the degree of wear of the wire is greatly increased and the cutting efficiency is lowered. It is also provided that the crimping is not only two-dimensional, but three-dimensional in that the crimping rotates about the longitudinal axis, so that the crimping lies alternately on the XZ plane and the YZ plane, whereby a helix is produced. As a result, the cutting capacity is increased through improved entrainment of the slurry.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Sägedrahtes zu schaffen, welches einen Sägedraht erzeugt, welcher eine geometrische Formstabilität aufweist, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und damit verschleißunabhängiger ist.The object of the invention is to create a method for producing a sawing wire which produces a sawing wire which has a geometric dimensional stability which is improved over the prior art and is therefore less dependent on wear.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments are identified in dependent subclaims.

Es ist eine weitere Aufgabe einen Sägedraht zu schaffen, der über eine geometrische Formstabilität verfügt, welche eine verbesserte Resistenz gegen Verschleiß derart aufweist, dass eine Unabhängigkeit gegenüber Formänderungen besteht und somit das Vermögen abrasiver Mittel mitzuführen, aufrechterhalten bleibt.A further object is to create a saw wire that has a geometric form stability that has improved resistance to wear such that there is independence from changes in shape and thus the ability to carry abrasives is maintained.

Die Aufgabe wird mit einem Sägedraht mit den Merkmalen des Anspruchs 12gelöst.The object is achieved with a saw wire having the features of claim 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments are characterized in the subclaims dependent thereon.

Aus dem Stand der Technik ist der Ansatz bekannt, die Zugeigenspannungen eines Drahtes zu erhöhen, um eine Formstabilität zu gewährleisten. Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass höhere Zugeigenspannungen vernachlässigbare Auswirkungen haben, da sie an der Außenphase eines Drahtes liegen und ihr Einfluss mit einer Tiefe von 1 - 3 µm sofort mit der plastischen Verformung abgebaut wird.The approach of increasing the internal tensile stresses of a wire in order to ensure dimensional stability is known from the prior art. However, the inventors have found that higher residual tensile stresses have negligible effects because they are at the outer phase of a wire and their influence with a depth of 1 - 3 µm is immediately dissipated with plastic deformation.

Erfindungsgemäß wird ein Sägedraht strukturiert. Die Strukturierung stellt eine Lösung des apollinischen Problems dar, d.h., der Draht versucht eine Lage zwischen drei Zahnradspitzen, die zur Verformung verwendet werden (zwei Spitzen gegenüberliegend, eine Spitze prägend) zu finden. Hierbei wird der Draht am Ort der Krimpung ein Fließgelenk ausbilden, wobei die Zahnradspitze einen geeigneten Radius haben soll. Ein geeigneter Radius liegt beispielsweise in einer Größenordnung von 1-3-mal dem Durchmesser des Drahtes. Hierdurch kann die praktische Dehnung der Außenfaser zwischen 10% und 30%, insbesondere bei etwa 17% bis 23% liegen. Dem entsprechend liegen maximal 20 %, insbesondere maximal 10% des gesamten Drahtquerschnitts im Bereich einer elastischen Verformung, während in der restlichen Querschnittsfläche des Drahtes plastisch verformt werden. Die hohe plastische Verformung verringert die Zugfestigkeit des Drahtes insgesamt nur um 2 - 6 % entsprechend der Tragzahl von Fließgelenken.According to the invention, a saw wire is structured. The structuring represents a solution to the Apollonian problem, i.e. the wire tries to find a position between three gear tips used for deformation (two tips opposite, one tip coining). Here, the wire will form a plastic joint at the crimping point, with the toothed wheel tip having a suitable radius. A suitable radius is, for example, of the order of 1-3 times the diameter of the wire. As a result, the practical elongation of the outer fiber can be between 10% and 30%, in particular around 17% to 23%. Correspondingly, a maximum of 20%, in particular a maximum of 10%, of the entire wire cross section is in the area of elastic deformation, while the remaining cross-sectional area of the wire is plastically deformed. The high plastic deformation reduces the overall tensile strength of the wire by only 2 - 6%, corresponding to the load rating of plastic hinges.

Dem entsprechend stellt sich an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung ein, die durchmesserabhängig 20 - 40 µm unter die Oberfläche reicht, bevor dort die Spannungen durch das notwendige Momentengleichgewicht im Draht zu Zugeigenspannungen werden. Die hohe plastische Verformung macht den Draht weitgehend unempfindlich gegen Schwankungen von äußeren Bedingungen, da eine Abnutzung von 0,3 - 0,8 µm und damit nur eine Veränderung von 1 - 2 % der mechanischen Bedingungen darstellt.Correspondingly, at the position of the crimping on the crimped wire, a compressive stress occurs on the outside, which, depending on the diameter, reaches 20 - 40 µm below the surface before the stresses there become internal tensile stresses due to the necessary equilibrium of moments in the wire. The high plastic deformation makes the wire largely insensitive to fluctuations in external conditions, since wear of 0.3 - 0.8 µm represents a change of only 1 - 2% in the mechanical conditions.

Erfindungsgemäß kann der Bereich der möglichen Drahtformen vergrößert werden, wenn während der Krimpung eine Zugkraft auf den Draht aufgebracht wird. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese Zugkraft so dimensioniert wird, dass sie mindestens 8%, insbesondere mindestens 12% und maximal 35%, insbesondere maximal 24% des Produkts aus Zugfestigkeit Rm und Drahtquerschnitt A beträgt. Diese Zugspannung führt zu einer weiteren Vergrößerung des plastischen Verformungsbereichs, so dass eine Beeinflussung der Drahtgeometries durch äußeren Verschleißbedingungen weiter abgesenkt werden kann und den möglichen Formen der Drahtgeometrie weitaus weniger Restriktionen entgegengesetzt werden.According to the invention, the range of possible wire shapes can be increased when a tensile force is applied to the wire during crimping. In particular, it has proven to be advantageous if this tensile force is dimensioned such that it is at least 8%, in particular at least 12% and at most 35%, in particular at most 24% of the product of tensile strength Rm and wire cross section A. This tensile stress leads to a further increase in the plastic deformation range, so that the influence of external wear conditions on the wire geometry can be further reduced and far fewer restrictions are placed on the possible shapes of the wire geometry.

Da die aus der Zugkraft während der Krimpung resultierenden Zugspannungen nach der Krimpung systembedingt nicht mehr vorhanden sein können, stellen sich im fertigen Draht an der Außenfaser ausschließlich Druckspannungen ein.Since the tensile stresses resulting from the tensile force during crimping can no longer be present after crimping due to the system, only compressive stresses appear on the outer fibers of the finished wire.

Die erfindungsgemäßen Einflussgrößen sind die Geometrie des Zahnradkopfes, insbesondere der Radius der Zähne der Zahnräder, die Streckkraft während der Strukturierung und das Fließgrenzenverhältnis Re/Rm.The influencing variables according to the invention are the geometry of the gear head, in particular the radius of the teeth of the gears, the stretching force during structuring and the yield strength ratio Re/Rm.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen eines strukturierten Sägedrahtes, wobei ein Metalldraht mit einer zumindest zweidimensionalen Struktur derart ausgebildet wird, dass entlang einer Längsachse des Drahtes der Draht derart gekrimpt wird, dass der Draht plastisch mit Ausbuchtungen verformt wird, wobei während der Krimpung eine Zugspannung im Ausmaß von 10 - 20 % der Zugfestigkeit des Drahtes aufgebracht wird.The invention relates in particular to a method for producing a structured saw wire, wherein a metal wire with an at least two-dimensional structure is formed in such a way that the wire is crimped along a longitudinal axis of the wire in such a way that the wire is plastically deformed with bulges, with a Tensile stress is applied to the extent of 10 - 20% of the tensile strength of the wire.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Draht zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur in mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt wird.A development provides that the wire is crimped in several planes that are angled relative to one another in order to produce a three-dimensional structure.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Draht beim Krimpen ein Fließgelenk ausbildet, wobei der Biegeradius in einer Größenordnung von 1-2-mal dem Durchmesser des Drahtes liegt so dass die praktische Dehnung bei etwa 17% bis 23%, insbesondere um 20 % liegtA further development provides that the wire forms a plastic joint during crimping, with the bending radius being in the order of 1-2 times the diameter of the wire, so that the practical elongation is around 17% to 23%, in particular around 20%

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Fließgrenze bei 1,5 - 1,7 % beginnt wobei maximal 5 - 20 % des gesamten Drahtquerschnitts im Bereich einer elastischen Verformung liegen, während die restlichen 80 - 95 % des Drahtes plastisch verformt werden, so dass die plastische Verformung die Zugfestigkeit des Drahtes insgesamt nur um 2 - 6 % entsprechend der Tragzahl von Fließgelenken verringert.A further development provides that the yield point starts at 1.5 - 1.7%, with a maximum of 5 - 20% of the entire wire cross-section being in the area of elastic deformation, while the remaining 80 - 95% of the wire are plastically deformed, so that the plastic deformation reduces the overall tensile strength of the wire by only 2 - 6%, corresponding to the load rating of plastic hinges.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung eingestellt wird, die 20 - 40 µm unter die Oberfläche reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.A further development provides that at the position of the crimping on the outside of the crimped wire, a compressive stress is set that reaches 20 - 40 µm below the surface before the stress there becomes internal tensile stress.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Draht um eine gerundete Spitze gebogen wird insbesondere mittels eines passend geformten Zahnes eines Zahnrades oder regelmäßig aufschlagender Umformpins.A development provides that the wire is bent around a rounded tip, in particular by means of a suitably shaped tooth of a gear wheel or regularly striking shaping pins.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Abstand der Verformung (von zwei Seiten auf den Draht treffend) bei etwa 10-15x dem Durchmesser des Drahtes liegt, die Wellenlänge damit bei etwa 20-30x dem Durchmesser.A further development provides that the distance of the deformation (impacting on the wire from two sides) is about 10-15x the diameter of the wire, the wavelength is about 20-30x the diameter.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Struktur unabhängig aus um 80° bis 90° versetzten Richtungen aufgebracht wird, wobei darauf geachtet wird, dass entstehenden Wellenlängen ein möglichst großes Kleinstes Gemeinsames Vielfaches haben.A development provides that the structure is applied independently from directions offset by 80° to 90°, care being taken that the resulting wavelengths have the largest possible least common multiple.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Amplitude wird so eingestellt wird, dass der scheinbare Durchmesser des Drahtes (Durchmesser des Hüllkreises in Längsrichtung) bei Arbeitsspannung im Drahtfeld einer Drahtsäge rund 8 bis 12 µm und insbesondere 10µm und/oder ohne aufgebrachte Spannkraft 8-24%, insbesondere 10 bis 20% größer als der eigentliche Drahtdurchmesser ist.A further development provides that the amplitude is set in such a way that the apparent diameter of the wire (diameter of the enveloping circle in the longitudinal direction) with working tension in the wire field of a wire saw is around 8 to 12 µm and in particular 10 µm and/or 8-24% without applied clamping force. , In particular 10 to 20% larger than the actual wire diameter.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Fließgrenzenverhältnis Re zu Rm des Drahtmaterials auf 85 bis 95% und insbesondere 90 % eingestellt wird.A development provides that the yield point ratio Re to Rm of the wire material is set to 85 to 95% and in particular 90%.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Sägedraht, insbesondere hergestellt mit einem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei der Draht in einer oder mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt ist.A further aspect of the invention relates to a sawing wire, in particular produced using a method as described above, the wire being crimped in one or more planes which are at an angle to one another.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass Biegeradius am Punkt der Krimpung das 1-2 fache des Durchmessers des Drahtes beträgt und der Abstand der Verformung von zwei Seiten auf den Draht treffend liegt bei 5 bis 15 mal und insbesondere 10 mal des Durchmessers des Drahtes liegt, und die Wellenlänge bei 10 bis 30 und insbesondere 20 mal dem Durchmesser des Drahtes liegt.A further development provides that the bending radius at the point of crimping is 1-2 times the diameter of the wire and the distance of the deformation from two sides hitting the wire is 5 to 15 times and in particular 10 times the diameter of the wire, and the wavelength is 10 to 30 and in particular 20 times the diameter of the wire.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung vorhanden ist, die bis 20 - 40 µm unter die Oberfläche des Drahtes reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.A further development provides that at the position of the crimping on the outside of the crimped wire there is a compressive stress that reaches 20 - 40 µm below the surface of the wire before the stress there becomes internal tensile stress.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Zugfestigkeit des gezogenen Drahtes Rm zwischen 3000 und 4200, insbesondere 3200 und 4000, weiter bevorzugt zwischen 3400 und 3800 MPa beträgt und die Streckgrenze des gezogenen Drahtes zwischen 2500 und 4000, insbesondere 2900 und 3800 und bevorzugt 3000 und 3450 MPa beträgt.A further development provides that the tensile strength of the drawn wire Rm is between 3000 and 4200, in particular 3200 and 4000, more preferably between 3400 and 3800 MPa and the yield point of the drawn wire is between 2500 and 4000, in particular 2900 and 3800 and preferably 3000 and 3450 is MPa.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Draht einen Durchmesser von 0,12 bis 0,17 mm besitzt und eine dreidimensionale Krimpstruktur aufweist, wobei der Biegeradius 0,24 bis 0,34 mm beträgt, wobei die Amplitude beträgt 0,14 bis 0,2 mm beträgt und die Wellenlänge zwischen 2 und 4 mm liegt.A development provides that the wire has a diameter of 0.12 to 0.17 mm and has a three-dimensional crimp structure, the bending radius being 0.24 to 0.34 mm, the amplitude being 0.14 to 0.2 mm and the wavelength is between 2 and 4 mm.

Die Erfindung soll anhand eines Beispiels erläutert werden, wobei die Tabelle gemäß 1 die entsprechenden Daten aufzeigt.The invention will be explained using an example, the table according to 1 shows the relevant data.

Ein Draht mit einem Durchmesser von 0,15 mm wird mit einer dreidimensionalen Krimpstruktur versehen, wobei der Biegeradius das Doppelte des Durchmessers, nämlich 0,3 mm beträgt. Die Amplitude, die sich hieraus ausbildet, beträgt 0,17 mm, während die Wellenlänge 3,1 mm ist. Die notwendige Dehnung an der Außenfaser beträgt 20 %, wobei die werkstoffbedingte Fließgrenze 1,7 % beträgt. Dem entsprechend ist der plastische Dehnungsanteil 18,3 %. Der sich daraus ergebende Abstand von der Mittellinie bis zur Fließgrenze beträgt 5,61 µm, während der Abstand des vom Rand bis zur Null-Spannungs-Linie 35,36 µm beträgt. Die am Ende verbleibende Restdehnung in der Außenfaser beträgt nach Entlastung nach dem Biegevorgang minus 1,6 % (Kompression).A wire with a diameter of 0.15 mm is provided with a three-dimensional crimp structure, the bending radius being twice the diameter, namely 0.3 mm. The amplitude that develops from this is 0.17 mm, while the wavelength is 3.1 mm. The necessary elongation on the outer fiber is 20%, with the material-related yield point being 1.7%. Accordingly, the plastic elongation percentage is 18.3%. The resulting distance from the center line to the yield point is 5.61 µm, while the distance from the edge to the zero stress line is 35.36 µm. The remaining stretch in the outer fiber after the bending process has been relieved is minus 1.6% (compression).

Das Fließgrenzenverhältnis Re zu Rm beträgt 90 %, wobei die Zugfestigkeit des gezogenen Drahtes Rm 3600 MPa betrug. Die Streckgrenze des gezogenen Drahtes beträgt 3240 MPa.The yield strength ratio Re to Rm is 90%, and the tensile strength of the drawn wire was Rm 3600 MPa. The yield point of the drawn wire is 3240 MPa.

Unter den vorgenannten Bedingungen hat sich an der Außenfaser eine Eigenspannung von 453 MPa eingestellt, welche auch dadurch verursacht wurde, dass während der Strukturierung einer Streckspannung von 8 Newton aufgebracht wurde. Man erkennt, dass somit auf die Zugfestigkeit Rm des gezogenen Drahts von 3600 MPa während der Strukturierung eine Spannung in Längsrichtung gebracht wurde, die etwa 12,6 % beträgt und eine Vordehnung um 0,2% bewirkt.Under the aforementioned conditions, an internal stress of 453 MPa developed on the outer fiber, which was also caused by the fact that a stretching stress of 8 Newtons was applied during structuring. It can be seen that the tensile strength Rm of the drawn wire of 3600 MPa was thus subjected to a longitudinal stress during structuring which amounts to approximately 12.6% and causes a pre-stretching of 0.2%.

Vorhandene Eigenspannungen in der Außenfaser eines gezogenen Drahtes können bis nahe an die Streckgrenze des Drahtes reichen, werden aber bewusst im letzten Ziehschritt durch eine finale kleinere Umformung etwas abgebaut. Beispielhaft wird eine Zugeigenspannung von 1500 MPa angenommen, die aber bis in eine Tiefe von etwa 3 µm auf Null absinkt. Die Eigenspannung mit ihrer maximalen Vordehnung von 0,8% führt zu einem rascheren Erreichen der Fließgrenze und verliert damit ab Beginn der plastischen Verformung sofort ihren Einfluss auf die finalen Drahteigenschaften.Existing residual stresses in the outer fibers of a drawn wire can reach close to the wire's yield point, but are deliberately reduced somewhat in the last drawing step by means of a final, smaller deformation. An internal tensile stress of 1500 MPa is assumed as an example, but this drops to zero down to a depth of around 3 µm. The internal stress with its maximum pre-elongation of 0.8% leads to the yield point being reached more quickly and thus immediately loses its influence on the final wire properties from the start of plastic deformation.

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Claims (16)

Verfahren zum Erzeugen eines strukturierten Sägedrahtes, wobei ein Metalldraht mit einer zumindest zweidimensionalen Struktur derart ausgebildet wird, dass entlang einer Längsachse des Drahtes der Draht derart gekrimpt wird, dass der Draht überwiegend plastisch mit Ausbuchtungen verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Krimpung maximal 20%, insbesondere 10% des gesamten Drahtquerschnitts im Bereich einer elastischen Verformung liegen, während in der restlichen Querschnittsfläche Drahtes plastisch verformt wirdMethod for producing a structured sawing wire, in which a metal wire with an at least two-dimensional structure is formed in such a way that the wire is crimped along a longitudinal axis of the wire in such a way that the wire is predominantly plastically deformed with bulges, characterized in that during the crimping a maximum of 20 %, in particular 10% of the total wire cross-section are in the area of an elastic deformation, while the wire is plastically deformed in the remaining cross-sectional area Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur in mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the wire is crimped to produce a three-dimensional structure in several mutually angled planes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht beim Krimpen ein Fließgelenk ausbildet, wobei der Biegeradius in einer Größenordnung von 1-3-des Durchmessers des Drahtes liegt, so dass die praktische Dehnung der Außenfaser zwischen 10% und 30%, insbesondere bei etwa 17% bis 23% liegt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the wire forms a plastic joint during crimping, the bending radius being in the order of 1-3 times the diameter of the wire, so that the practical elongation of the outer fiber is between 10% and 30%, in particular around 17% to 23% lies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, in der eine plastische Verformung erfolgt erhöht wird, indem während der Krimpung eine Zugkraft auf den Draht aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the area in which plastic deformation takes place is increased by applying a tensile force to the wire during crimping. Verfahren nach Anspruch 4, wobei diese Zugspannung mindestens 8%, insbesondere mindestens 12%, und maximal 35%, insbesondere maximal 24% des Produkts aus Zugfestigkeit Rm und Drahtquerschnitt A beträgt.procedure after claim 4 , This tensile stress being at least 8%, in particular at least 12%, and a maximum of 35%, in particular a maximum of 24% of the product of the tensile strength Rm and the wire cross section A. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung eingestellt wird, die 20 - 40 µm unter die Oberfläche reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the position of the crimp on the outside of the crimped wire, a compressive stress is set which reaches 20 - 40 µm below the surface before the stress there becomes internal tensile stress. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht wird um eine gerundete Spitze gebogen wird insbesondere mittels eines passend geformten Zahnes eines Zahnrades oder regelmäßig aufschlagender Umformpins.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wire is bent around a rounded tip, in particular by means of a suitably shaped tooth of a gear wheel or regularly striking shaping pins. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Verformung (von zwei Seiten auf den Draht treffend) bei etwa 10x dem Durchmesser des Drahtes liegt, womit die Wellenlänge bei etwa 20x dem Durchmesser.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the deformation (impacting on the wire from two sides) is approximately 10 times the diameter of the wire, with the wavelength being approximately 20 times the diameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Die Struktur wird unabhängig aus um 80° bis 90° versetzten Richtungen aufgebracht, wobei darauf geachtet wird, dass entstehenden Wellenlängen ein möglichst großes Kleinstes Gemeinsames Vielfaches haben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structure is applied independently from directions offset by 80° to 90°, care being taken that the resulting wavelengths have the largest possible least common multiple. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude wird so eingestellt wird, dass der scheinbare Durchmesser des Drahtes (Hüllkreis in Längsrichtung) bei Arbeitsspannung im Drahtfeld einer Drahtsäge rund 8 bis 12 µm und insbesondere 10µm und/ oder ohne aufgebrachte Spannkraft 8-24%, insbesondere 10 bis 20% größer als der eigentliche Drahtdurchmesser ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude is adjusted in such a way that the apparent diameter of the wire (enveloping circle in the longitudinal direction) with working tension in the wire field of a wire saw is around 8 to 12 µm and in particular 10 µm and/or without applied tensioning force 8 -24%, in particular 10 to 20% larger than the actual wire diameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fließgrenzenverhältnis Re zu Rm des Drahtmaterials auf 85 bis 95% und insbesondere 90 % eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the yield point ratio Re to Rm of the wire material is adjusted to 85 to 95% and in particular 90%. Sägedraht, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht in einer oder mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt ist, wobei das Fließgrenzenverhältnis Re zu Rm des Drahtmaterials 85 bis 95% und insbesondere 90 % beträgt.Saw wire, in particular produced using a method according to one of the preceding claims, characterized in that the wire is crimped in one or more mutually angled planes, the yield point ratio Re to Rm of the wire material being 85 to 95% and in particular 90%. Sägedraht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Biegeradius das 1-2 fache des Durchmessers des Drahtes beträgt und der Abstand der Verformung von zwei Seiten auf den Draht treffend liegt bei 5 bis 15 mal und insbesondere 10 mal des Durchmessers des Drahtes liegt, und die Wellenlänge bei 10 bis 30 und insbesondere 20 mal dem Durchmesser des Drahtes liegt.saw wire after claim 12 , characterized in that the bending radius is 1-2 times the diameter of the wire and the distance of the deformation from two sides hitting the wire is 5 to 15 times and in particular 10 times the diameter of the wire, and the wavelength is 10 to 30 and in particular 20 times the diameter of the wire. Sägedraht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung vorhanden ist, die bis 20 - 40 µm unter die Oberfläche des Drahtes reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.saw wire after claim 12 , characterized in that at the position of the crimp on the crimped wire there is a compressive stress on the outside which extends to 20 - 40 µm below the surface of the wire before the stress there becomes internal tensile stress. Sägedraht nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des gezogenen Drahtes Rm zwischen 3000 und 4200, insbesondere 3200 und 4000, weiter bevorzugt zwischen 3400 und 3800 MPa beträgt und die Streckgrenze des gezogenen Drahtes zwischen 2500 und 4000, insbesondere 2900 und 3800 und bevorzugt 3000 und 3450 MPa beträgt.Saw wire after one of Claims 12 until 14 , characterized in that the tensile strength of the drawn wire Rm is between 3000 and 4200, in particular 3200 and 4000, more preferably between 3400 and 3800 MPa and the yield point of the drawn wire is between 2500 and 4000, in particular 2900 and 3800 and preferably 3000 and 3450 MPa amounts to. Sägedraht nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht einen Durchmesser von 0,12 bis 0,17 mm besitzt und eine dreidimensionale Krimpstruktur aufweist, wobei der Biegeradius 0,24 bis 0,34 mm beträgt, wobei die Amplitude beträgt 0,14 bis 0,2 mm beträgt und die Wellenlänge zwischen 2 und 4 mm liegt.Saw wire after one of Claims 12 until 15 , characterized in that the wire has a diameter of 0.12 to 0.17 mm and a has three-dimensional crimp structure, wherein the bending radius is 0.24 to 0.34 mm, the amplitude is 0.14 to 0.2 mm and the wavelength is between 2 and 4 mm.
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