金剛石線切割機（Diamond Wire Saw）是一種利用表面固結(jié)有金剛石磨粒的金屬絲（金剛石線）作為切割工具，通過高速往復或單向運動，以機械磨削方式實現(xiàn)對硬脆材料進行精密切割的設備。它不屬于電火花加工（EDM）范疇，而是純粹的物理切割過程。

（捷宸STX-202A小型金剛石線切割機）

一.金剛石線切割機核心原理

1. “線鋸”式切割：將極細的金屬絲（通常為高碳鋼或不銹鋼，直徑范圍很廣，常見0.1mm - 0.3mm，特殊應用可達數(shù)毫米或細至0.03mm）作為基體。

2. 金剛石“牙齒”：在金屬絲基體表面通過電鍍、樹脂粘結(jié)或燒結(jié)等工藝，牢固地固結(jié)一層微米或納米級的金剛石顆粒。這些超硬顆粒就是切割的“刀刃”。

3. 磨削作用：金剛石線在張力控制下保持緊繃，由驅(qū)動輪系統(tǒng)帶動進行高速往復運動或單向連續(xù)運動。當被切割材料（工件）以設定的速度進給接觸到高速運動的金剛石線時，線表面的金剛石顆粒就像無數(shù)個微小的、極其堅硬的“銼刀”，通過持續(xù)的機械磨削作用，將材料一點點磨削去除，形成切縫。

二、核心特點與優(yōu)勢

1.  切割超硬材料： 金剛石是自然界已知最硬的材料，因此金剛石線切割機是切割硬脆材料的利器，如：

半導體：單晶硅、多晶硅錠/硅塊（光伏行業(yè)核心應用）、砷化鎵（GaAs）、碳化硅（SiC）晶圓等。

晶體材料：藍寶石（LED襯底、手表玻璃）、石英、水晶、光學玻璃、陶瓷（結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷）。

復合材料：碳纖維復合材料（CFRP）、玻璃纖維復合材料（GFRP）。

地質(zhì)/礦物：巖石、礦石、寶石原石。

生物材料：骨骼、牙齒（研究用）。

2.  高精度與低損傷：能實現(xiàn)極高的尺寸精度和形狀精度，切割熱影響區(qū)極?。◣缀鯚o熱損傷），不會像傳統(tǒng)切割或電火花加工那樣引起材料相變、熔化或熱應力裂紋，切割機械應力低，顯著減少崩邊、微裂紋等損傷，特別適合對損傷敏感的材料和分析（如后續(xù)的EBSD、TEM），可獲得良好的表面質(zhì)量（相對水刀等），有時甚至可減少后續(xù)研磨拋光工作量。

3.  復雜形狀切割：通過精密的數(shù)控（CNC）系統(tǒng)和導向輪設計，可以實現(xiàn)曲線切割和復雜輪廓切割（如內(nèi)孔切割），靈活性遠高于傳統(tǒng)砂輪切割。

4.  窄縫與高材料利用率：金剛石線非常細，產(chǎn)生的切縫（鋸縫）極窄（通常只比線徑寬一點），極大地減少了材料浪費（“刀縫損失”），這對于昂貴材料（如半導體硅、寶石）至關重要。

5.  環(huán)保清潔：通常使用水或水基冷卻液進行冷卻、潤滑和排屑，相比油基冷卻液更環(huán)保，切割過程中產(chǎn)生的粉塵和碎屑被冷卻液帶走并過濾，工作環(huán)境相對清潔。

三、主要應用場景

1.  光伏行業(yè)： 切割硅錠/硅塊成硅片是金剛石線切割機最大規(guī)模的應用。其高效率和窄縫特性直接降低了太陽能電池的成本。

2.  半導體行業(yè)： 晶圓劃片、分割，以及SiC、GaN等寬禁帶半導體材料的切割。

3.  LED行業(yè)： 藍寶石襯底的切割。

4.  精密加工與科研：

金相試樣制備（尤其對熱/應力敏感、硬脆、異形件）。

為EBSD（電子背散射衍射）、TEM（透射電鏡）等高級分析制備超低損傷樣品。

切割各種脆性功能材料、復合材料、生物材料用于研究和測試。

寶石加工。

5.  地質(zhì)與考古： 無損或微損切割珍貴巖石、礦物、化石樣本。

四、與電火花線切割（Wire EDM）的關鍵區(qū)別

切割原理： 金剛石線切割是機械磨削；電火花線切割是利用電火花放電腐蝕。

適用材料： 金剛石線切割主要用于非導電的硬脆材料；電火花線切割主要用于導電金屬材料。

切割線： 金剛石線切割使用帶金剛石磨粒的耗材性金屬絲；電火花線切割使用光滑的銅絲、鉬絲（通常是一次性通過）。

熱影響： 金剛石線切割熱影響極小；電火花線切割有熔融再凝固層（白層）和熱影響區(qū)。

表面： 金剛石線切割表面是磨削痕；電火花線切割表面有放電凹坑。

金剛石線切割機是一種通過金剛石涂層金屬絲的機械磨削作用，實現(xiàn)對超硬、脆性、貴重或?qū)?應力敏感材料進行高精度、低損傷、復雜形狀切割的精密設備。它在光伏、半導體、先進材料研究、精密加工等領域發(fā)揮著不可替代的關鍵作用，核心優(yōu)勢在于能“溫柔”且精確地“解離”那些傳統(tǒng)方法難以處理或會造成嚴重損傷的硬骨頭材料。