WO2023016690A1 - Sägedraht und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2023016690A1
WO2023016690A1 PCT/EP2022/067240 EP2022067240W WO2023016690A1 WO 2023016690 A1 WO2023016690 A1 WO 2023016690A1 EP 2022067240 W EP2022067240 W EP 2022067240W WO 2023016690 A1 WO2023016690 A1 WO 2023016690A1
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WO
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wire
diameter
saw
stress
crimping
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PCT/EP2022/067240
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Berger
Original Assignee
voestalpine Wire Rod Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B23D61/185—Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades

Definitions

  • the invention relates to a saw wire and a method for its production.
  • 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.
  • the sawing wire 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.
  • 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.
  • 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.
  • WO2018/149631 A1 discloses a wire saw, wire guide rollers and a method for simultaneously separating a large number of slices from a rod.
  • 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.
  • 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 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 ⁇ m to 175 ⁇ m, with the diameter of the envelope of the structured wire being 1.02 to 1.25 times the diameter of the core wire.
  • a structured saw wire is known from WO2015/119344 A1, which is intended to retain its crimped properties even under tension. 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 corresponding to 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.
  • 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.
  • a bending radius larger than 20 times the diameter of the wire makes the cutting wire stretch very easily when cutting tension is applied, so that the degree of wear of the wire is greatly increased and the cutting efficiency is lowered.
  • 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. This increases the cutting capacity through improved entrainment of the slurry.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • the practical elongation of the outer fiber can be between 10% and 30%, in particular around 17% to 23%.
  • 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.
  • the range of possible wire shapes can be increased when a tensile force is applied to the wire during crimping.
  • 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. 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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%
  • 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.
  • 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 ⁇ m below the surface before the stress there becomes internal tensile stress.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 pm and in particular 10 pm and/or 8-24% without applied tension. , In particular 10 to 20% larger than the actual wire diameter.
  • 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%.
  • 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.
  • 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.
  • a further development provides that at the position of the crimping on the outside of the crimped wire there is a compressive stress which extends to 20 - 40 ⁇ m below the surface of the wire before the stress there becomes internal tensile stress.
  • 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.
  • 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.
  • 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 pm, while the distance from the edge to the zero stress line is 35.36 pm.
  • the remaining stretch in the outer fiber after the bending process has been relieved is minus 1.6% (compression).
  • 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.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

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.

Description

Säqedraht und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Sägedraht und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Nachfolgend werden Sägedrähte beschrieben, mit welchen metallische und mineralische Stoffe und insbesondere Wafer zur Herstellung von elektronischen Bauteilen geschnitten werden.
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 Schneid bereich der zu schneidende Stab vorhanden ist, welcher abrasiv von dem Schneiddraht geschnitten wird.
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.
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. 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.
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.
Aus der WO2018/149631 Al 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 pm bis 175 pm 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. Aus der WO2015/119344 Al 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 Krimp- ung 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 Schneid Kapazität durch ein verbessertes Mitführen der Slurry erhöht.
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.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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.
Die Aufgabe wird mit einem Sägedraht mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet. Aus dem Stand der Technik ist der Ansatz bekannt, die Zugeigenspannungen eines Drahtes zu erhöhen, um eine Form Stabilität 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 pm sofort mit der plastischen Verformung abgebaut wird.
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.
Dem entsprechend stellt sich an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung ein, die durchmesserabhängig 20 - 40 pm 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 pm und damit nur eine Veränderung von 1 - 2 % der mechanischen Bedingungen darstellt.
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. 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.
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.
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.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Draht zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur in mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt wird.
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 % liegt
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.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung eingestellt wird, die 20 - 40 pm unter die Oberfläche reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.
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. 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.
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.
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 pm und insbesondere 10pm und/oder ohne aufgebrachte Spannkraft 8-24%, insbesondere 10 bis 20% größer als der eigentliche Drahtdurchmesser ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Fließgrenzenverhältnis Re zu Rm des Drahtmaterials auf 85 bis 95% und insbesondere 90 % eingestellt wird.
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.
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.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine Druckspannung vorhanden ist, die bis 20 - 40 pm unter die Oberfläche des Drahtes reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.
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. 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.
Die Erfindung soll anhand eines Beispiels erläutert werden, wobei die Tabelle gemäß Figur 1 die entsprechenden Daten aufzeigt.
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 pm, während der Abstand des vom Rand bis zur Null-Spannungs-Linie 35,36 pm beträgt. Die am Ende verbleibende Restdehnung in der Außenfaser beträgt nach Entlastung nach dem Biegevorgang minus 1,6 % (Kompression).
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.
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.
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 pm 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.

Claims

8
Ansprüche 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 wird Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur in mehreren zueinander gewinkelten Ebenen gekrimpt wird. 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. 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. 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. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Position der Krimpung am gekrimpten Draht an der Außenseite eine 9
Druckspannung eingestellt wird, die 20 - 40 pm unter die Oberfläche reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.
7. 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.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Verformung (von zwei Seiten auf den Draht treffend) bei etwa lOx dem Durchmesser des Drahtes liegt, womit die Wellenlänge bei etwa 20x dem Durchmesser.
9. 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.
10. 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 pm und insbesondere 10pm und/ oder ohne aufgebrachte Spannkraft 8-24%, insbesondere 10 bis 20% größer als der eigentliche Drahtdurchmesser ist.
11. 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.
12. 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. 10
13. 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.
14. 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 pm unter die Oberfläche des Drahtes reicht, bevor dort die Spannung zu Zugeigenspannungen werden.
15. 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.
16. 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.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261974A (en) * 1991-07-08 1993-11-16 Tokusen Kogyo Company Limited High-strength extra fine metal wire
EP1827745A1 (de) * 2004-12-23 2007-09-05 Arcelor Bettembourg S.A. Monofilament-metallsägedraht
KR20120120721A (ko) * 2011-04-25 2012-11-02 니폰 세이센 가부시키가이샤 소우 와이어 및 그 제조 방법
WO2015119344A1 (en) 2014-02-04 2015-08-13 Hongduk Industrial Co., Ltd. Structured saw wire maintaining crimp property under slicing tension
EP2906382A1 (de) * 2012-09-07 2015-08-19 NV Bekaert SA Geformter sägedraht mit restspannungen unter der oberfläche
CN108284529A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 江阴贝卡尔特合金材料有限公司 具有有着弹性和塑性旋转的锯丝的卷轴
WO2018149631A1 (de) 2017-02-14 2018-08-23 Siltronic Ag Drahtsäge, drahtführungsrolle und verfahren zum gleichzeitigen abtrennen einer vielzahl von scheiben von einem stab
EP3565693A1 (de) * 2017-01-09 2019-11-13 Bekaert Binjiang Steel Cord Co., Ltd. Spule mit sägedraht mit elastischen und plastischen drehungen

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19839091A1 (de) * 1998-08-27 2000-03-09 Kempten Elektroschmelz Gmbh Sägedraht
JP2001259991A (ja) 2000-03-15 2001-09-25 Sumitomo Electric Ind Ltd ワイヤソー用ワイヤ
JP2012139743A (ja) 2010-12-28 2012-07-26 Tochigi Sumitomo Denko Kk ソーワイヤー
CN104070610A (zh) * 2013-03-26 2014-10-01 蒙特集团（香港）有限公司 带有磨料的高效切割线锯
CN103343871B (zh) 2013-07-02 2016-12-28 江苏宝钢精密钢丝有限公司 一种低弹性结构线及其制造方法
CN203471061U (zh) * 2013-09-09 2014-03-12 凡登（常州）新型金属材料技术有限公司 一种异构型金属丝及其制作装置
NO20180147A1 (en) * 2018-01-30 2019-07-31 1Diamond As A wall structure cutting wire saw

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261974A (en) * 1991-07-08 1993-11-16 Tokusen Kogyo Company Limited High-strength extra fine metal wire
EP1827745A1 (de) * 2004-12-23 2007-09-05 Arcelor Bettembourg S.A. Monofilament-metallsägedraht
KR20120120721A (ko) * 2011-04-25 2012-11-02 니폰 세이센 가부시키가이샤 소우 와이어 및 그 제조 방법
EP2906382A1 (de) * 2012-09-07 2015-08-19 NV Bekaert SA Geformter sägedraht mit restspannungen unter der oberfläche
WO2015119344A1 (en) 2014-02-04 2015-08-13 Hongduk Industrial Co., Ltd. Structured saw wire maintaining crimp property under slicing tension
CN108284529A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 江阴贝卡尔特合金材料有限公司 具有有着弹性和塑性旋转的锯丝的卷轴
EP3565693A1 (de) * 2017-01-09 2019-11-13 Bekaert Binjiang Steel Cord Co., Ltd. Spule mit sägedraht mit elastischen und plastischen drehungen
WO2018149631A1 (de) 2017-02-14 2018-08-23 Siltronic Ag Drahtsäge, drahtführungsrolle und verfahren zum gleichzeitigen abtrennen einer vielzahl von scheiben von einem stab

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