서론: 정확성은 버튼 하나로 해결되는 것이 아니라 워크플로를 통해 구현됩니다.
다이아몬드 와이어 톱 절단 공정은 단단하고 부서지기 쉬운 재료를 가공할 때 절단 정확도, 표면 품질 및 반복성을 결정하는 제어된 엔지니어링 워크플로입니다.
재료과학 연구실이나 반도체 제조 환경에서 절단은 시료 준비 과정에서 가장 중요한 단계인 경우가 많습니다. 절단이 제대로 되지 않으면 미세 균열, 잔류 응력, 두께 편차 등이 발생하는데, 이는 후속 공정에서 아무리 연마나 광택 작업을 하더라도 완전히 제거할 수 없습니다.
따라서 다이아몬드 와이어 톱을 사용하는 것은 단순히 시작 버튼을 누르는 것과 같은 간단한 작업이 아닙니다. 세심한 주의를 기울여야 하는 체계적인 과정입니다. 고정 장치, 매개변수 조정및 실시간 공정 모니터링. 이 기술 지침서는 다이아몬드 와이어 톱을 사용하여 마이크론 수준의 절단 정밀도를 달성하기 위한 표준 작업 절차(SOP)를 설명하며, 특히 반복성과 공정 안정성에 중점을 둡니다.
1단계: 다이아몬드 와이어 톱 절단 공정 – 공작물 준비 및 고정
기계를 작동하기 전에 공작물과 기계 사이의 기계적 연결이 제대로 이루어져야 합니다. 공작물의 진동은 와이어 자체의 진동만큼이나 해롭습니다.
1.1 희생 계층(더미 바 개념)
경험 많은 엔지니어는 절대 깨지기 쉬운 재료를 직접 절단하여 금속 바이스에 고정시키지 않습니다.
문제점:
다이아몬드 와이어가 탄화규소나 광학 유리와 같은 취성 재료의 바닥면을 빠져나올 때, 지지력이 갑자기 상실되면 파손, 모서리 깨짐 또는 표면 아래 균열이 발생합니다.
해결책:
가공물을 희생층(일반적으로 흑연, 에폭시 보드 또는 페놀 수지)에 접착합니다. 와이어는 시편을 완전히 절단하고 희생층까지 계속 절단하여 최종 분리 순간까지 절단력이 압축력으로 유지되도록 합니다.
1.2 설치 방법
용도에 따라 필요한 고정 전략이 다릅니다.
- 열가소성 왁스 작고 섬세하거나 불규칙한 시료에 적합합니다. 시료를 약 80°C로 가열한 후 흑연 빔에 고정하고 냉각합니다. 이 방법은 응력 없이 시료를 고정할 수 있지만, 중공업 분야의 절단 작업에는 적합하지 않습니다.
- 정밀 기계식 바이스 대형 주괴 또는 생산용 절단에 사용됩니다. 결정 격자의 변형을 방지하기 위해 클램핑력을 신중하게 제어해야 합니다.
- 진공척 일반적으로 평탄화된 표면에서 얇은 웨이퍼를 절단하는 데 사용됩니다. 진공 압력을 고르게 분산시키고 국부적인 변형을 방지하기 위해 다공성 세라믹 척이 필요합니다.
2단계: 장비 설정 및 검증
2.1 전선 삽입 및 검사
새로운 다이아몬드 와이어 루프를 설치할 때는 몇 가지 사항을 반드시 확인해야 합니다.
- 트위스트 제거 무한 루프 와이어가 꼬이지 않았는지 확인하십시오. 꼬인 와이어는 나사산처럼 작용하여 절단면에 주기적인 나선형 자국을 남깁니다.
- 가이드 휠 시트 와이어가 모든 가이드 휠의 V자형 홈에 완전히 삽입되었는지 확인하십시오. 와이어가 부분적으로만 삽입되면 측면 불안정성이 발생하고 홈 마모가 가속화됩니다.
2.2 장력 교정
- 정적 검사 공압식 장력 조절 시스템을 작동시키고 공칭 장력 값에 도달했는지 확인하십시오.
- 동적 검사 와이어를 저속(약 5m/s)으로 이동시키십시오. HMI의 장력 표시값은 안정적으로 유지되어야 합니다. ±1N 이상의 변동은 일반적으로 가이드 휠 런아웃, 베어링 마찰 또는 오염을 나타냅니다.
2.3 Z축 영점 조정(터치오프)
정확한 슬라이스 두께는 정밀한 Z축 기준에 따라 달라집니다.
- 음향적 방법 냉각수가 흐르는 동안 와이어를 천천히 내립니다. 소리가 부드러운 쉬익 소리에서 명확한 접촉음으로 바뀌면 Z-제로 기준을 설정합니다.
- 전기 접점 감지 실리콘과 같은 전도성 재료의 경우, 일부 시스템은 마이크론 수준의 감도로 최초 접촉을 감지하기 위해 전기적 연속성 회로를 사용합니다.
3단계: 매개변수 최적화 – 최적의 절단 레시피
절단 품질은 세 가지 매개변수의 상호 작용에 의해 결정되며, 이를 흔히 절단 품질, 절단면 품질, 절단면 품질, 절단면 품질이라고 합니다. 황금 삼각형와이어 속도, 이송 속도 및 장력.
3.1 와이어 속도
원칙:
와이어 속도가 높을수록 연마재 입자당 절삭력이 감소하는데, 이는 재료 제거가 더 많은 활성 다이아몬드 입자에 분산되기 때문입니다.
- 경질 소재(SiC, 사파이어): 40-60 m/s
- 중간 정도의 경도를 가진 재료(실리콘, 석영): 25~40m/s
- 연질 소재(흑연): 20~30m/s
부드러운 소재를 가공할 때 과도한 속도는 열 발생을 증가시키고 와이어 마모를 가속화하지만 절단 품질은 향상시키지 못합니다.
3.2 이송 속도 및 와이어 휨 현상
이송 속도는 와이어가 재료 속으로 얼마나 빠르게 전진하는지를 결정합니다.
이송 속도가 너무 높으면 절단면 중앙에서 와이어가 뒤로 휘어져 나팔 모양이나 가늘어지는 모양의 조각이 만들어집니다.
일반적인 초기값:
- 시케이(SiC): 0.2–0.5 mm/min
- 유리/석영: 1.0–3.0 mm/min
- 석묵: 10mm/min 초과
절삭 안정성을 모니터링하면서 이송 속도를 항상 점진적으로 증가시켜야 합니다.
3.3 동적 장력
장력이 높을수록 직선도가 향상되고 두께 편차가 줄어들지만, 전선 파손 위험도 증가합니다.
일반적인 규칙:
와이어의 탄성 한계의 80~90 %로 작동 장력을 설정하십시오. 표준 0.35mm 무한 루프의 경우, 재료 경도 및 절삭 깊이에 따라 18~22N 범위가 일반적입니다.
4단계: 절단 주기 및 공정 모니터링
4.1 냉각 전략
- 배송 방법 냉각수 노즐은 와이어 진입 지점을 직접 향하도록 조준해야 냉각수가 와이어와 함께 절단면으로 흘러들어갑니다.
- 유동 특성 고압은 고속 전선을 둘러싼 공기 장벽을 파괴하기 때문에 종종 높은 유량보다 더 효과적입니다.
4.2 진입 관리 (소프트 스타트)
다이아몬드 와이어 톱 절단 과정에서 가장 중요한 순간은 최초 접촉입니다.
일반적인 관행:
절삭 깊이 2~5mm 구간에서는 이송 속도를 약 50 % 정도 줄이십시오. 이렇게 부드럽게 시작하면 충격이 최소화되고, 진입 시 칩 발생이 줄어들며, 와이어 파손 위험이 낮아집니다.
4.3 청각 모니터링
숙련된 작업자가 소리를 통해 공정을 모니터링합니다.
- 지속적인 쉬익 소리: 일반 절단
- 맥박이 뛰거나 쿵쿵거리는 소리: 와이어 공진 또는 가이드 휠 결함
- 비명소리: 냉각수 부족 또는 과도한 공급 속도
청각적 단서는 표면 측정에서 문제가 나타나기 전에 문제를 드러내는 경우가 많습니다.
5단계: 사후 처리
절단이 완료된 후:
- 조심스럽게 뒤로 당기세요 새로 분리된 조각이 걸리지 않도록 와이어를 천천히 들어 올리세요.
- 즉시 청소 시료를 깨끗이 헹구십시오. 건조된 슬러리는 굳어서 표면에 얼룩을 남길 수 있습니다.
- 측정 공정 일관성을 확인하기 위해 마이크로미터 또는 두께 측정기를 사용하여 중심부와 가장자리의 전체 두께 변화를 측정하십시오.
결론
안정적인 다이아몬드 와이어 톱 절단 공정 다이아몬드 와이어 톱의 성능은 단일 매개변수에 의해 결정되는 것이 아니라, 체계적인 설정, 조화로운 매개변수 제어, 그리고 절삭 과정 전반에 걸친 지속적인 모니터링에 의해 결정됩니다. 고정 장치, 와이어 속도, 이송 속도, 장력, 그리고 냉각수 공급이 적절하게 정렬되면, 다이아몬드 와이어 톱은 단순한 절삭 도구에서 마이크론 수준의 정확도를 구현할 수 있는 정밀 절단 시스템으로 거듭납니다.
기계 설계가 이러한 워크플로를 어떻게 지원하는지 자세히 알아보려면 https://www.endlesswiresaw.com/diamond-wire-saw/ 를 방문하세요.
자주 묻는 질문
Q1: 정확한 공급 속도는 어떻게 계산하나요?
만능 공식은 없습니다. 보수적으로 시작하여 와이어 휨과 표면 마감을 모니터링하십시오. 계단 모양 자국은 일반적으로 이송 속도가 과도했음을 나타냅니다.
Q2: 다이아몬드 와이어 절단은 건식으로 해야 할까요, 습식으로 해야 할까요?
거의 모든 용도에 습식 절단이 필요합니다. 냉각수는 절단면을 윤활하고, 열을 제거하며, 이물질을 씻어냅니다. 건식 절단은 와이어의 빠른 열화를 초래합니다.
Q3: 왜 가끔씩 베인 자국이나 작은 돌기가 남나요?
이는 가공물이 출구 지점에서 지지되지 않을 때 발생합니다. 희생판을 사용하면 와이어가 재료를 완전히 통과할 때까지 완벽한 지지를 확보할 수 있습니다.
