Sierra de alambre y alambre para cortar un material.

Sierra de alambre (2, 3) para cortar un material (150), que contiene :

- un alambre de corte (4, 60, 70, 90, 110, 140) que comprende: * un núcleo central (6) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (10) y cuya sección, en un plano transversal perpendicular al eje longitudinal, es circular;

* una cara frontal redondeada (8), que comprende un primer recubrimiento (12) abrasivo, depositado sobre el núcleo central y que comprende una pluralidad de partículas abrasivas (14) mantenidas sobre el núcleo central por un aglutinante (16), este recubrimiento se extiende, en el plano transversal, únicamente y sobre la totalidad del ancho de la cara frontal;

* una cara posterior (26), destinada a ponerse en contacto con las paredes (22, 24) de una alambre guía (20, 21), esta cara posterior se delimita por dos rectas de contacto (28, 30) paralelas al eje longitudinal ;

- dos alambres guía, configurados para poner en movimiento el alambre de corte a lo largo de su eje longitudinal, cada alambre guía comprende dos paredes dispuestas a uno y otro lado del alambre de corte para guiar este alambre de corte, al estar estas paredes en contacto directo con el alambre de corte a lo largo de las dos rectas de contacto y únicamente entre estas dos rectas de contacto;

- la rugosidad de la cara posterior es al menos dos veces inferior a la rugosidad de la cara frontal;

y caracterizada porque :

- el alambre de corte comprende un segundo recubrimiento (36), cuya rugosidad es al menos dos veces inferior a la del primer recubrimiento (12) y cuanto más ocho veces inferior a la del primer recubrimiento, este segundo recubrimiento recubre al menos las caras laterales (40, 42) del alambre de corte, estas caras laterales se sitúan entre las caras posterior y frontal ;

- la cara frontal se delimita por dos rectas (32, 34) paralelas al eje longitudinal (10), estas dos rectas, con el eje longitudinal, en el plano transversal definen un segundo triángulo cuyo vértice situado sobre el eje longitudinal forma un ángulo 2*α, tal que α, expresada en grados, es inferior o igual al arcoseno[( Φ+2*η2)/(V+2*η1)], donde :

* Φ es el diámetro del mayor círculo inscrito en la sección transversal del alambre de corte, centrándose este círculo inscrito en el eje longitudinal,

* η1 es la mayor distancia medida entre este círculo inscrito y la extremidad de una partícula de la cara frontal, según una dirección radial al círculo inscrito, y

* η2 es la mayor distancia medida entre este círculo inscrito y la extremidad de una partícula de la cara lateral, según una dirección radial al círculo inscrito.

Sierra de alambre y alambre para cortar un material

La invención se refiere a una sierra de alambre para cortar un material. La invención se refiere también a un alambre de corte para esta sierra de alambre. La invención se refiere en fin a un procedimiento de corte de un material.

Se conoce una sierra de alambre para cortar, por abrasión, materiales duros tales como ladrillos o lingotes de silicio. Esta sierra de alambre comprende típicamente:

• un alambre de corte recubierto de un recubrimiento que incluye partículas abrasivas;

• dos alambres guía, configurados para poner en movimiento el alambre de corte.

Típicamente, el contacto entre el alambre de corte y el material a cortar provoca vibraciones del alambre. Estas 15 vibraciones pueden provocar que el alambre de corte se sale fuera de los alambres guía. Dicha salida compromete el funcionamiento de la sierra y puede tener consecuencias adversas sobre el material cortado.

La solicitud de patente US2011f126813 describe una sierra de alambre que limita estas vibraciones, al ajustar la velocidad de desplazamiento del alambre cuando se detectan vibraciones por un sensor de vibración del alambre. Esta 20 sierra presenta muchos inconvenientes. En particular, la detección de las vibraciones necesita la presencia de un sensor, lo que aumenta el costo de la sierra.

En el estado de la técnica se conoce también la solicitud de patente JP2010167509A. Esta solicitud no aborda el problema técnico para reducir las vibraciones del alambre. En efecto, dicha solicitud busca obtener una mejor rugosidad

sobre las superficies cortadas del material. Con este propósito, la solicitud describe un alambre de corte cuya sección transversal presenta caras laterales planas desprovistas de recubrimiento abrasivo. Estas caras laterales planas, que se describen como una caracter¡stica técnica esencial de la solicitud, permiten que las part¡culas abrasivas móviles alisen las paredes del trazo de corte.

El estado de la técnica se conoce también por los documentos siguientes: DE3716943A1 y W082f02511A1. El documento US 4 187 828 describe una sierra de alambre y un alambre de corte según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.

Existe entonces un interés por una sierra de alambre que permita cortar materiales duros, que reduzca las vibraciones 35 del alambre de corte.

La invención propone entonces una sierra de alambre conforme a la reivind icación 1.

La baja rugosidad de la cara posterior del alambre de corte permite reducir las vibraciones causadas por el contacto entre los alambres guía y las partículas abrasivas, manteniendo una buena velocidad de corte gracias a las partículas abrasivas de la cara frontal. Además, la forma circular de la sección del núcleo central facilita el modelado físico del alambre y en particular el cálculo de los modos de vibración del alambre. Esto permite predecir con mayor eficacia el comportamiento mecánico del alambre durante el corte, y así prevenir la aparición de vibraciones al ajustar los parámetros de corte.

La invención tiene también como objetivo un alambre de corte para la realización de la sierra de alambre anterior, este alambre de corte es conforme a la reivindicación 2.

Los modos de realización de esta sierra de alambre o de este alambre de corte pueden comprender una o muchas de 50 las características de las reivindicaciones dependientes de esta sierra de alambre o de este alambre de corte.

Estos modos de realización presentan además las ventajas siguientes:

• el valor del ángulo 2'0 permite limitar la extensión del primer revestimiento, con el objetivo de evitar que 55 partículas abrasivas entren en contacto con las paredes de las alambres guía;

• el segundo recubrimiento que forma las paredes laterales del alambre permite disminuir, por alisado, la rigurosidad de las superficies cortadas en el material; el valor del ángulo 2'0 permite así limitar la extensión del primer recubrimiento, de manera que el segundo recubrimiento pueda entrar en contacto con las superficies racortadas.

• el valor del ángulo 2'8 permite evitar que las particulas abrasivas del segundo recubrimiento entren en contacto con las paredes de las alambres guía;

• el tercer recubrimiento que forma la cara posterior y directamente depositado sobre el segundo recubrimiento permite limitar las vibraciones del alambre ;

La invención trata también sobre un procedimiento de corte de un material, conforme a la reivindicación 7.

Los modos de realización de este procedimiento pueden presentar una o muchas de las características de las reivindicaciones dependientes de este procedimiento.

Estos modos de realización presentan además las ventajas siguientes:

• la variación de al menos un parámetro de corte durante la puesta en marcha de la sierra o del desplazamiento del alambre de corte permite limitar las vibraciones del alambre de corte; de esta manera se facilita la puesta en 10 contacto del alambre con la superficie del material a corlar ;

• la variación de al menos un parámetro de corte, durante el corle del material, permite también limitar la aparición de vibraciones del alambre de corle ;

• el alambre de corte que presenta un primer recubrimiento que se extiende de manera discontinua, con una

periodicidad seleccionada en función de las frecuencias fundamentales de vibración, permite limitar la aparición de 15 vibraciones del alambre de corte.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo no limitativo y hecha con referencia a los diseños en los cuales:

• la figura 1 es una ilustración esquemática de una sierra de alambre para cortar un material ;

• la figura 2 es una vista en corte transversal de un alambre de corte que reposa sobre una alambre guía de la sierra de alambre de la figura 1 ;

• la figura 3 es una vista en corte transversal del alambre de corte de la figura 2 durante el corte de un material;

• las figuras 4 a 7 son vistas en corte transversal de otros modos de realización del alambre de carie de la figura

2;

• la figura 8 es un organigrama de un procedimiento de corte de un material;

• la figura 9 es una ilustración esquemática de otro modo de realización de la sierra de alambre de la figura 2 ;

• la figura 10 es un organigrama de un procedimiento de corte de un material que utiliza la sierra de alambre de la figura 9.

En estas figuras, se utilizan las mismas referencias para indicar los mismos elementos.

En el transcurso de esta descripción, las caracteristicas y funciones bien conocidas por los expertos en la técnica no se describen en detalle.

La figura 1 representa una sierra de alambre 2 para cortar un material 150. Esta sierra 2 comprende:

• un alambre de corte 4 ;

• dos alambres guía 20, 21, entre los cuales se extiende una longitud L de alambre 4 tensado.

Los alambres guía 20, 21 son, por ejemplo, idénticos. A continuación, sólo el alambre guia 20 se describe en detalle.

La figura 2 representa el alambre 4 que reposa sobre el alambre guia 20.

El alambre 4 comprende un núcleo central 6. La sección de este núcleo 6 es de forma circular y de diámetro d. La sección del núcleo 6 se centra sobre un eje longitudinal 10.

Tipicamente, el núcleo central 6 se presenta en forma de un alambre simple que presenta una resistencia a la tracción superior a 1000 MPa o 3000 MPa y, generalmente, inferior a 5000 MPa.

El alargamiento a la ruptura del núcleo 6 es superior al 1 % y, de preferencia, superior al 2 %. Por el contrario, el alargamiento en la ruptura del núcleo 6 no debe ser demasiado grande y, por ejemplo, debe permanecer por debajo del 10 % o 5 %. El alargamiento a la ruptura representa aquí el aumento de la longitud del núcleo 6 antes de que el mismo se rompa .

Por ejemplo, el diámetro d se encuentra entre 70 IJm y 1 mm. El diámetro d depende con frecuencia del material 150 que se desea cortar. Por ejemplo, el diámetro d se encuentra entre 200 fJm y 450 fJm o 1 mm para cortar lingotes de silicio mientras que este se encuentra entre 70 fJm y 100 I.un o 200 fJm para cortar discos de silicio conocidos con el término inglés de « wafer ».

Por ejemplo, el núcleo 6 se realiza de acero al carbono o de acero inoxidable ferrítico o de acero latonado. La masa lineal m del núcleo 6 se encuentra, por ejemplo, entre 10 mg/m y 500 mg/m y, de preferencia, entre 50 mg/m y 200 mg/m.

Las alambres guia... [Seguir leyendo]

1. Sierra de alambre (2, 3) para cortar un material (150) , que contiene :

- un alambre de corte (4, 60, 70, 90, 110, 140) que comprende :

• un núcleo central (6) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (10) y cuya sección, en un plano transversal perpendicular al eje longitudinal, es circular;

• una cara frontal redondeada (8) , que comprende un primer recubrimiento (12) abrasivo, depositado

sobre el núcleo central y que comprende una pluralidad de particulas abrasivas (14) mantenidas sobre el núcleo central por un aglutinante (16) , este recubrimiento se extiende, en el plano transversal, únicamente y sobre la totalidad del ancho de la cara frontal;

• una cara posterior (26) , destinada a ponerse en contacto con las paredes (22, 24) de una alambre guia (20, 21) , esta cara posterior se delimita por dos rectas de contacto (28, 30) paralelas al eje longitudinal ;

dos alambres guia, configurados para poner en movimiento el alambre de corte a lo largo de su eje longitudinal, cada alambre guia comprende dos paredes dispuestas a uno y otro lado del alambre de corte para guiar este alambre de corte, al estar estas paredes en contacto directo con el alambre de corte a lo largo de las dos rectas de contacto y únicamente entre estas dos rectas de contacto;

-la rugosidad de la cara posterior es al menos dos veces inferior a la rugosidad de la cara frontal;

y caracterizada porque :

- el alambre de corte comprende un segundo recubrimiento (36) , cuya rugosidad es al menos dos veces inferior a la del primer recubrimiento (12) y cuanto más ocho veces inferior a la del primer recubrimiento, este segundo recubrimiento recubre al menos las caras laterales (40, 42) del alambre de corte, estas caras laterales se sitúan entre las caras posterior y frontal;

- la cara frontal se delimita por dos rectas (32, 34) paralelas al eje longitudinal (10) , estas dos rectas, con el eje longitudinal, en el plano transversal definen un segundo triángulo cuyo vértice situado sobre el eje longitudinal fonna un ángulo 2'a, tal que a, expresada en grados, es inferior o igual al arcoseno[{41+2*112) 1 (V+2*111) ], donde :

• 41 es el diámetro del mayor circulo inscrito en la sección transversal del alambre de corte, centrándose este circulo inscrito en el eje longitudinal,

• 111 es la mayor distancia medida entre este circulo inscrito y la extremidad de una particula de la cara frontal, según una dirección radial al circulo inscrito, y

• 112 es la mayor distancia medida entre este circulo inscrito y la extremidad de una particula de la cara 40 lateral, según una dirección radial al circulo inscrito.

2. Alambre de corte (4, 60, 70, 90, 110, 140) para la realización de una sierra confonne a la reivindicación 1, que comprende :

-un núcleo central (6) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (10) y cuya sección, en un plano transversal perpendicular al eje longitudinal, es circular;

-una cara frontal redondeada (a) , que comprende un primer recubrimiento (12) abrasivo, depositado sobre el eje central y que comprende una pluralidad de particulas abrasivas (14) mantenidas sobre el eje central 50 (16) , este recubrimiento se extiende, en el plano transversal, únicamente y sobre la totalidad del ancho de la

cara frontal;

-una cara posterior (26) , destinada a ponerse en contacto con las paredes (22, 24) de una alambre guia (20, 21) , esta cara posterior se delimita por dos rectas de contacto (2B , 30) paralelas al eje longitudinal ;

-la rugosidad de la cara posterior es al menos dos veces inferior a la rugosidad de la cara frontal ;

y caracterizado porque :

-el alambre de corte comprende un segundo recubrimiento (36) , cuya rugosidad es al menos dos veces inferior a la del primer recubrimiento (12) y cuanto más ocho veces inferior a la del primer recubrimiento, este segundo recubrimiento recubre al menos las caras laterales (40, 42) del alambre de corte, estas caras laterales se sitúan entre las caras posterior y frontal ;

-la cara frontal se delimita por dos rectas (32, 34) paralelas al eje longitudinal (10) , estas dos rectas, con el eje longitudinal, en el plano transversal definen un segundo triángulo cuyo vértice situado sobre el eje longitudinal forma un ángulo 2"0, tal que 0, expresada en grados, es inferior o igual al arcoseno