專利名稱：防氧化物料切割方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物料切割方法，同時(shí)涉及一種物料切割裝置，尤其涉及防 氧化物料切割方法及裝置。
背景技術(shù)：
在物料切割過程中，切割工具與物料被切部位因摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生局部高 溫，使切屑與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)而生成氧化物，如鐵等金屬切割屑就是 金屬氧化物。盡管有的采取了冷卻措施，但多數(shù)是為了保護(hù)切割工具和物料， 而不是保護(hù)切口和切割屑不被氧化。原因是，有的切割屑無回收價(jià)值，有的切 割屑被氧化了也容易還原回收。而單晶硅、多晶硅等貴重物料在被切割過程中 產(chǎn)生的切割屑， 一旦被氧化就難于還原回收，或者回收成本特別高。據(jù)江西賽
維LDK太陽能高科技有限公司資料記載，對于156*156的多晶硅塊，每切一刀， 將至少有56. 7g的硅料損失，以每個(gè)硅錠(270kg)產(chǎn)16個(gè)硅塊，每個(gè)硅塊切3 刀為例，每個(gè)硅錠將至少有2. 72kg的硅粉損失；以每個(gè)硅錠產(chǎn)能11520W計(jì)算， 2008年前9個(gè)月，LDK (多晶硅)產(chǎn)能1GW，因去頭尾造成的硅料損失約為236 噸，以目前硅原料價(jià)格3500元/KG計(jì)算，損失為8.26億元；如果能成功回收 這部分硅料，帶來的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。然而，這些損失的硅料有50%在切割 過程中被氧化成了 Si02，把3500元/Kg的硅粉變成了 320元/T的石英砂，僅 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司硅料切割過程中被氧化造成的損失就達(dá) 4. 1億元。因此需要尋找一種防氧化的切割方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種防氧化物料切割方法及裝置。 本發(fā)明方法包括以下步驟
1、 設(shè)定箱體內(nèi)真空壓力值；
2、 設(shè)定被切物料氧化最低溫度和給定的安全裕量，計(jì)算防氧化溫度閥值 和滯回溫度閥值，滯回溫度閥值《冷卻溫度《防氧化溫度閥值；
3、 設(shè)定箱體內(nèi)阻隔防氧化氣體的濃度和壓力值；
44、 裝入被切割物料后封閉該箱體；
5、 真空抽排氣設(shè)備將箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)排出，檢測箱體內(nèi)真空壓力，若 不符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備繼續(xù)抽氣，符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備 關(guān)閉；
6、 充氣設(shè)備通過箱體的開口充入阻隔防氧化氣體，檢測箱體內(nèi)阻隔防氧 化氣體的壓力和濃度，若不符合要求則繼續(xù)充氣，符合要求則封閉箱體，使箱 體處于密封狀態(tài)；
7、 檢測被切物料在物料輸送定位操作平臺上的位置，若不符合要求則繼 續(xù)調(diào)整，符合要求則切割設(shè)備進(jìn)行切割，冷卻設(shè)備噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，切 割屑落入切割屑回收器，冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)回收器收集到冷卻介質(zhì)回收設(shè) 備；
8、 對切割設(shè)備的刀口或其環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，若實(shí)測溫度高于防氧 化溫度閥值則觸發(fā)降溫信號，冷卻設(shè)備增大冷卻介質(zhì)的噴射速度或流量，或者 切割設(shè)備減少進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整； 若實(shí)測溫度低于滯回溫度閥值則觸發(fā)回調(diào)信號，冷卻設(shè)備減少冷卻介質(zhì)的噴射 速度或流量，或者切割設(shè)備增大進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和 進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整；
9、 輸出已完成切割的被切割物料。
本發(fā)明方法所述阻隔防氧化氣體為氮?dú)饣蚨趸贾换蚱浠旌蠚怏w，氣 體濃度為80%~100%。
本發(fā)明方法所述滯回溫度閥值《防氧化溫度闊值《被切物料氧化最低溫 度-給定的安全裕量。滯回溫度閥值》被切物料氧化最低溫度-2X給定的安全裕量。
本發(fā)明還提供了一種防氧化物料切割裝置，由包括五個(gè)以上開口的可密閉 箱體、安裝于箱體內(nèi)的物料輸送定位操作平臺、 一臺以上設(shè)置于箱體內(nèi)的切割 設(shè)備、切割屑回收器、冷卻介質(zhì)噴嘴以及與箱體連接的真空抽排氣設(shè)備、充氣 設(shè)備、冷卻設(shè)備、阻隔防氧化氣體回收設(shè)備、冷卻介質(zhì)回收設(shè)備、操作控制系 統(tǒng)組成；冷卻介質(zhì)回收設(shè)備的冷卻介質(zhì)回收器和切割屑回收器裝在物料輸送定 位操作平臺的下方，切割屑回收器置于箱體內(nèi)切割設(shè)備的下方，壓力濃度傳感 器裝在箱體內(nèi)右下角，冷卻介質(zhì)噴嘴裝在切割設(shè)備的立柱上，在箱體上設(shè)有觀 察窗、冷卻介質(zhì)輸入口、真空抽排氣兼阻隔防氧化氣體回收口、阻隔防氧化氣 體充氣口、進(jìn)出料門、冷卻介質(zhì)回收口，冷卻設(shè)備用管道經(jīng)冷卻介質(zhì)輸入口與 箱體內(nèi)的冷卻介質(zhì)噴嘴連接。
本發(fā)明所述操作控制系統(tǒng)包括微電腦控制器、 一個(gè)以上與微電腦的控制器
5數(shù)據(jù)線相連接設(shè)置于箱體內(nèi)不同位置的傳感器以及微電腦控制器相連接的控 制面板。
本發(fā)明所述傳感器包括箱體內(nèi)設(shè)有阻隔防氧化氣體的壓力濃度傳感器、設(shè) 置于切割設(shè)備上的刀口溫度傳感器和進(jìn)刀深度傳感器、設(shè)置于物料輸送定位操
作平臺上物料位置傳感器和設(shè)置于冷卻設(shè)備上的介質(zhì)噴射流量流速傳感器。
本發(fā)明所述箱體主體為多層嵌套并且多層不透氣的箱體，可以在嵌套夾層
之間充入阻隔防氧化氣體。
本發(fā)明所述切割設(shè)備包括切割工具及物料固定夾緊機(jī)構(gòu)。 本發(fā)明所述裝置的阻隔防氧化氣體回收設(shè)備包括收集機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、
提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通；冷卻介質(zhì)回收設(shè)備包括冷卻介質(zhì) 回收器、分離機(jī)構(gòu)、提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通；物料輸送定 位操作平臺包括安裝于箱體之內(nèi)的物料傳送機(jī)構(gòu)及物料定位機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明方法可排除或隔絕可封閉箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)與被切割物料的接 觸，并通過冷卻破壞氧化反應(yīng)發(fā)生的溫度條件，從而達(dá)到阻隔防氧化效果。適 用于單晶硅、多晶硅等貴重物料的切割，便于切割屑回收。僅多晶硅帶鋸硅粉 回收一項(xiàng)，全國每年就可挽回?fù)p失近30億元。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、 便于操作、手動及自動方式均可且防氧化效果顯著。


圖1為實(shí)施例1的切割裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為實(shí)施例2的切割裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為—本發(fā)明操作控制系統(tǒng)控制原理框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 實(shí)施例1:
圖1所示為單層箱體單臺切割機(jī)的防氧化物料切割裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖。 參見圖1,本實(shí)施例的防氧化物料切割裝置由包括五個(gè)開口的可密閉箱體 5、安裝于箱體內(nèi)的物料輸送定位操作平臺1、切割設(shè)備4、切割屑回收器12、 設(shè)置于箱體內(nèi)的壓力濃度傳感器13、冷卻介質(zhì)噴嘴14以及與箱體連接的真空 抽排氣設(shè)備、充氣設(shè)備、冷卻設(shè)備、阻隔防氧化氣體回收設(shè)備、冷卻介質(zhì)回 收設(shè)備及操作控制系統(tǒng)組成。
箱體5為一層構(gòu)成的具有不透氣性和可封閉性的結(jié)構(gòu)，可用工程塑料、環(huán) 氧樹脂及金屬等材料制成。冷卻介質(zhì)回收設(shè)備的冷卻介質(zhì)回收器11和切割屑 回收器12裝在物料輸送定位操作平臺1的下方，切割屑回收器12置于箱體內(nèi) 切割設(shè)備的下方。
用于測定箱體內(nèi)壓力及和阻隔防氧化氣體濃度的壓力濃度傳感器13裝在 箱體5內(nèi)右下角，冷卻介質(zhì)噴嘴14裝在切割設(shè)備4的立柱上。在箱體5上設(shè)
6有觀察窗2、冷卻介質(zhì)輸入口 3、真空抽排氣兼阻隔防氧化氣體回收口 6、阻隔 防氧化氣體充氣口7、進(jìn)出料門9、冷卻介質(zhì)回收口 10。冷卻設(shè)備用管道經(jīng)冷 卻介質(zhì)輸入口 3與箱體內(nèi)的冷卻介質(zhì)噴嘴14連接，真空抽排氣設(shè)備和阻隔防 氧化氣體回收設(shè)備用管道經(jīng)真空抽排氣兼阻隔防氧化氣體回收口 6與箱體5連 接，充氣設(shè)備用管道經(jīng)阻隔防氧化氣體充氣口7與箱體5連接，冷卻介質(zhì)回收 設(shè)備用管道經(jīng)冷卻介質(zhì)回收口 10與冷卻介質(zhì)回收器11連接。操作控制系統(tǒng)， 包括五個(gè)傳感器、微電腦控制器及控制面板。操作控制系統(tǒng)用導(dǎo)線分別與切割 設(shè)備4、抽真空設(shè)備、阻隔防氧化氣體充氣設(shè)備、冷卻設(shè)備、阻隔防氧化氣體 回收設(shè)備及冷卻介質(zhì)回收設(shè)備的伺服電機(jī)等動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接并形成電源回 路和信號回路，用導(dǎo)線分別與設(shè)置于物料輸送定位操作平臺1上的物料位置傳 感器、設(shè)置于切割設(shè)備4上的進(jìn)刀深度傳感器、刀口溫度傳感器及設(shè)置于冷卻 設(shè)備的冷卻介質(zhì)噴射流量流速傳感器、箱體內(nèi)壓力傳感器及阻隔防氧化氣體的 濃度傳感器13連接并形成電源回路和信號回路。 本發(fā)明方法的實(shí)施步驟是
i. 通過操作控制系統(tǒng)控制面板設(shè)定箱體內(nèi)真空壓力值，為 -0.2*101325Pa;
ii. 通過操作控制系統(tǒng)控制面板設(shè)定箱體內(nèi)壓力值和阻隔防氧化氣體的濃 度值，分別為80%-90%和101325Pa;
iii. 通過操作控制系統(tǒng)設(shè)定被切物料氧化最低溫度和給定的安全裕量，分 別為1400° C和300° C，操作控制系統(tǒng)計(jì)算出防氧化溫度閥值和滯回溫度閥 值；冷卻溫度為800-1100° C;
iv. 裝入被切割物料8，人工封閉該箱體的進(jìn)出料門9;
v. 操作控制系統(tǒng)觸發(fā)啟動信號，真空抽排氣設(shè)備啟動，經(jīng)真空抽排氣口6 將箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)排出。箱體內(nèi)壓力濃度傳感器13檢測真空壓力，數(shù)據(jù) 經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若不符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備繼續(xù)抽氣，符 合設(shè)定要求，則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)閉信號，真空抽排氣設(shè)備關(guān)閉；
vi. 操作控制系統(tǒng)啟動阻隔防氧化氣體充氣設(shè)備，經(jīng)阻隔防氧化氣體充氣 口 7充入阻隔防氧化氣體。箱體內(nèi)壓力濃度傳感器13檢測箱體5內(nèi)阻隔防氧 化氣體的壓力和濃度，數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理,若不符合設(shè)定要求，阻隔 防氧化氣體充氣設(shè)備繼續(xù)充氣，符合設(shè)定要求，則操作控制系統(tǒng)關(guān)閉阻隔防氧 化氣體充氣設(shè)備；
vl物料位置傳感器檢測被切物料8在物料輸送定位操作平臺1上的位置， 數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若不符合要求則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)調(diào)整信號，物 料輸送定位操作平臺繼續(xù)調(diào)整，符合要求則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)啟動運(yùn)行信號, 切割設(shè)備4進(jìn)行切割，冷卻設(shè)備經(jīng)冷卻介質(zhì)輸入口 3和冷卻介質(zhì)噴嘴14噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，切割屑收集到切割屑回收器12,冷卻介質(zhì)回收設(shè)備經(jīng)冷卻 介質(zhì)回收口 10和冷卻介質(zhì)回收器11將冷卻介質(zhì)收集到回收設(shè)備；
viii. 刀口溫度傳感器對切割設(shè)備4的刀口溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，數(shù)據(jù)經(jīng)操作 控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若實(shí)測溫度高于防氧化溫度閥值則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)降溫 信號，冷卻設(shè)備增大冷卻介質(zhì)的噴射速度或流量，或者切割設(shè)備4減少進(jìn)刀深 度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整；若實(shí)測溫度低于滯 回溫度閥值則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)回調(diào)信號，冷卻設(shè)備減少冷卻介質(zhì)的噴射速度 或流量，或者切割設(shè)備4增大進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn) 刀深度聯(lián)合調(diào)整；
ix. 物料位置傳感器檢測被切物料8在物料輸送定位操作平臺l上的狀態(tài)， 數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，被切斷則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)物料輸出信號，物
料輸送定位操作平臺1將己完成切割的被切割物料經(jīng)進(jìn)出料門9輸出；
x. 不再切割則經(jīng)操作控制系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)閉信號，阻隔防氧化氣體回收設(shè)備 將阻隔防氧化氣體經(jīng)真空抽排氣口兼阻隔防氧化氣體回收口 6收集到回收設(shè) 備，關(guān)閉全部設(shè)備，繼續(xù)切割則重復(fù)步驟iv以后的步驟。
本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的切割設(shè)備4包括物料切割工具及物料固定夾緊機(jī) 構(gòu)，并安裝在箱體5內(nèi)。切割設(shè)備4的切割工具部分可以是刀、鋸或磨片。箱 體5內(nèi)阻隔防氧化氣體為氮?dú)?，氣體濃度為80%~90°/。。所述冷卻介質(zhì)，為液 化氮或壓縮氮?dú)?。所述裝置的阻隔防氧化氣體回收設(shè)備包括收集機(jī)構(gòu)、分離機(jī) 構(gòu)、提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通；冷卻介質(zhì)回收設(shè)備包括冷卻 介質(zhì)回收器、分離機(jī)構(gòu)、提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通；物料輸 送定位操作平臺包括安裝于箱體之內(nèi)的物料傳送機(jī)構(gòu)及物料定位機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明實(shí)施例切割物料為多晶硅，所述的防氧化溫度閥值《被切物料氧化 最低溫度-給定的安全裕量，被切割物料能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)的最小溫度可 通過試驗(yàn)或査找資料獲取，選擇安全裕量既要確保安全又要降低成本，多晶硅 的安全裕量為300° C。所述的滯回溫度閥值》被切物料氧化最低溫度-2X給定 的安全裕量，多晶硅的安全裕量為300C° 。所述刀口溫度傳感器對溫度的實(shí)時(shí) 監(jiān)測，通過熱平衡或探測紅外線光波的方式進(jìn)行。
本發(fā)明方法可排除或隔絕氧化劑物質(zhì)與被切割物料8的接觸，并通過冷卻
破壞氧化反應(yīng)發(fā)生的溫度條件，從而達(dá)到阻隔防氧化效果。
本發(fā)明當(dāng)?shù)犊趯?shí)測溫度為多點(diǎn)監(jiān)測時(shí)，取其最大值，箱體內(nèi)的阻隔防氧化 氣體的壓力可以是負(fù)壓、常壓或正壓，本發(fā)明還可通過觀測微電腦控制器進(jìn)行 手動操作。 實(shí)施例2
圖2所示為雙層箱體三切割機(jī)的防氧化物料切割裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖。切割物料為多晶硅。
該裝置包括七個(gè)開口的可密閉箱體內(nèi)層5和外層15、箱體內(nèi)的物料輸送定 位操作平臺l、三臺置于可密閉的箱體5內(nèi)切割設(shè)備4、冷卻介質(zhì)回收器ll、 置于箱體內(nèi)切割設(shè)備的下方的切割屑回收器12、設(shè)置于箱體內(nèi)的壓力濃度傳感 器13、冷卻介質(zhì)噴嘴14以及與箱體連接的真空抽排氣設(shè)備、充氣設(shè)備、冷卻 設(shè)備、阻隔防氧化氣體回收設(shè)備、冷卻介質(zhì)回收設(shè)備、操作控制系統(tǒng)組成。
本實(shí)施例所述裝置的箱體由箱體內(nèi)層5和箱體外層15雙層構(gòu)成，具有不 透氣性和可封閉性，可用工程塑料、環(huán)氧樹脂及金屬等材料制成，箱體內(nèi)層5 與箱體外層15之間的夾層充入阻隔防氧化氣體，便于連續(xù)加工作業(yè)時(shí)保持箱 體內(nèi)層5內(nèi)阻隔防氧化氣體的壓力和濃度。
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在箱體外層15增設(shè)進(jìn)料外門19、出料外 門17，在箱體內(nèi)層5增設(shè)出料內(nèi)門16，在箱體上增設(shè)了阻隔防氧化氣體回收 口 18，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
本發(fā)明方法的實(shí)施步驟是
i .通過操作控制系統(tǒng)設(shè)定箱體內(nèi)真空壓力值，為-0,2n01325Pa; ii.通過操作控制系統(tǒng)設(shè)定箱體內(nèi)壓力值和阻隔防氧化氣體的濃度值，分 別為小于100%和101325Pa;
iii. 通過操作控制系統(tǒng)設(shè)定被切物料氧化最低溫度和給定的安全裕量，分 別為1400° C和300° C，操作控制系統(tǒng)計(jì)算出防氧化溫度閥值和滯回溫度闊 值，冷卻溫度為800-1100° C;
iv. 物料位置傳感器檢測被切物料8在物料輸送定位操作平臺1上的位置， 數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若被切割物料8己裝入進(jìn)料內(nèi)門9，則操作控制 系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)門信號，該箱體的進(jìn)料內(nèi)門9、進(jìn)料外門19、出料外門17及出料內(nèi) 門16關(guān)閉；
v. 操作控制系統(tǒng)觸發(fā)啟動信號，真空抽排氣設(shè)備啟動，經(jīng)真空抽排氣口6 將箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)排出。箱體內(nèi)壓力傳感器檢測真空壓力，數(shù)據(jù)經(jīng)操作控 制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若不符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備繼續(xù)抽氣，符合設(shè)定要 求，則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)閉信號，真空抽排氣設(shè)備關(guān)閉；
vi操作控制系統(tǒng)觸發(fā)啟動信號，阻隔防氧化氣體充氣設(shè)備啟動，經(jīng)阻隔 防氧化氣體充氣口 7充入阻隔防氧化氣體。箱體內(nèi)壓力和阻隔防氧化氣體的濃 度傳感器15檢測箱體5內(nèi)阻隔防氧化氣體的壓力和濃度，數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系 統(tǒng)運(yùn)算處理，若不符合設(shè)定要求，阻隔防氧化氣體充氣設(shè)備繼續(xù)充氣，符合設(shè) 定要求，則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)閉信號，阻隔防氧化氣體充氣設(shè)備關(guān)閉；
vii.物料位置傳感器檢測被切物料8在物料輸送定位操作平臺1上的位置,
9數(shù)據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若不符合要求則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)調(diào)整信號， 物料輸送定位操作平臺繼續(xù)調(diào)整，符合要求則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)啟動運(yùn)行信號,
切割設(shè)備4進(jìn)行切割，冷卻設(shè)備經(jīng)冷卻介質(zhì)輸入口 3和冷卻介質(zhì)噴嘴14，噴射 冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，切割屑收集到切割屑回收器12，冷卻介質(zhì)回收設(shè)備經(jīng)冷卻 介質(zhì)回收口 10和冷卻介質(zhì)回收器11將冷卻介質(zhì)收集到回收設(shè)備；
viii. 刀口溫度傳感器對切割設(shè)備4的刀口溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，數(shù)據(jù)經(jīng)操作 控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，若實(shí)測溫度高于防氧化溫度閥值則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)降溫 信號，冷卻設(shè)備增大冷卻介質(zhì)的噴射速度或流量，或者切割設(shè)備4減少進(jìn)刀深 度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整；若實(shí)測溫度低于滯 回溫度閥值則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)回調(diào)信號，冷卻設(shè)備減少冷卻介質(zhì)的噴射速度 或流量，或者切割設(shè)備4增大進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn) 刀深度聯(lián)合調(diào)整；
ix. 物料位置傳感器檢測被切物料在物料輸送定位操作平臺上的狀態(tài)，數(shù) 據(jù)經(jīng)操作控制系統(tǒng)運(yùn)算處理，被切斷則操作控制系統(tǒng)觸發(fā)物料輸出信號，出料 外門17及出料內(nèi)門18開啟，物料輸送定位操作平臺將已完成切割的被切割物 料經(jīng)出料內(nèi)門18及出料外門17輸出；
x .不再切割則經(jīng)操作控制系統(tǒng)觸發(fā)關(guān)閉信號，阻隔防氧化氣體回收設(shè)備 將阻隔防氧化氣體經(jīng)阻隔防氧化氣體回收口7收集到回收設(shè)備，關(guān)閉全部設(shè)備。
繼續(xù)切割則重復(fù)步驟i或iv以后的步驟。
本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的箱體內(nèi)殼5和箱體外殼15各有七個(gè)開口，分別 為阻隔防氧化氣體充氣口7、真空抽排氣口6、阻隔防氧化氣體回收口 18、冷 卻介質(zhì)輸入口 3、冷卻介質(zhì)回收口 10、進(jìn)料門9和19、出料門16和17。
箱體5內(nèi)阻隔防氧化氣體的壓力可以是常壓。箱體5內(nèi)阻隔防氧化氣體 為二氧化碳或氬氣，氣體濃度為小于100%。
本發(fā)明實(shí)施例所述冷卻介質(zhì)，為干冰粉末、壓縮二氧化碳?xì)怏w、液化氬氣 或壓縮氬氣。冷卻設(shè)備設(shè)有介質(zhì)噴射流量流速傳感器。
本發(fā)明實(shí)施例所述的防氧化溫度閥值《被切物料氧化最低溫度-給定的安 全裕量，被切割物料能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)的最小溫度可通過試驗(yàn)或査找資料 獲取，選擇安全裕量既要確保安全又要降低成本，多晶硅的安全裕量為300° C。 滯回溫度閥值》被切物料氧化最低溫度-2X給定的安全裕量，多晶硅的安全裕
量為300° C。刀口溫度傳感器對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過熱平衡或探測紅外線光 波的方式進(jìn)行。阻隔防氧化氣體回收設(shè)備包括收集機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、提純機(jī)構(gòu) 及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通。冷卻介質(zhì)回收設(shè)備包括收集機(jī)構(gòu)、分離機(jī) 構(gòu)、提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通。物料輸送定位操作平臺包括 物料傳送機(jī)構(gòu)、物料定位機(jī)構(gòu)及物料位置傳感器，安裝于箱體之內(nèi)。
10本發(fā)明方法可排除或隔絕氧化劑物質(zhì)與被切割物料8的接觸，并通過冷卻
破壞氧化反應(yīng)發(fā)生的溫度條件，從而達(dá)到阻隔防氧化效果。本發(fā)明實(shí)施例箱體
夾層內(nèi)充入阻隔防氧化氣體，有利于連續(xù)加工作業(yè)時(shí)保持箱體內(nèi)層的阻隔防氧
化氣體壓力和濃度。
本發(fā)明方法和裝置，對作業(yè)工具部分稍作修改，可用于貴重物料的車、刨、 鉆、磨等加工，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。把箱體做成建筑物，只要排除或隔絕 可封閉箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)與被切割物料的接觸，并通過冷卻破壞氧化反應(yīng)發(fā) 生的溫度條件就屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。用單純抽真空防氧化切割方法也屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種防氧化物料切割方法，其特征在于包括以下步驟(1.1)設(shè)定箱體內(nèi)真空壓力值；(1.2)設(shè)定被切物料氧化最低溫度和給定的安全裕量，計(jì)算防氧化溫度閥值和滯回溫度閥值，滯回溫度閥值≤冷卻溫度≤防氧化溫度閥值；(1.3)設(shè)定箱體內(nèi)阻隔防氧化氣體的濃度和壓力值；(1.4)裝入被切割物料后封閉該箱體；(1.5)真空抽排氣設(shè)備將箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)排出，檢測箱體內(nèi)真空壓力，若不符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備繼續(xù)抽氣，符合設(shè)定要求，真空抽排氣設(shè)備關(guān)閉；(1.6)充氣設(shè)備通過箱體的開口充入阻隔防氧化氣體，檢測箱體內(nèi)阻隔防氧化氣體的壓力和濃度，若不符合要求則繼續(xù)充氣，符合要求則封閉箱體，使箱體處于密封狀態(tài)；(1.7)檢測被切物料在物料輸送定位操作平臺上的位置，若不符合要求則繼續(xù)調(diào)整，符合要求則切割設(shè)備進(jìn)行切割，冷卻設(shè)備噴射冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，切割屑落入切割屑回收器，冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻介質(zhì)回收器收集到冷卻介質(zhì)回收設(shè)備；(1.8)對切割設(shè)備的刀口或其環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，若實(shí)測溫度高于防氧化溫度閥值則觸發(fā)降溫信號，冷卻設(shè)備增大冷卻介質(zhì)的噴射速度或流量，或者切割設(shè)備減少進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整；若實(shí)測溫度低于滯回溫度閥值則觸發(fā)回調(diào)信號，冷卻設(shè)備減少冷卻介質(zhì)的噴射速度或流量，或者切割設(shè)備增大進(jìn)刀深度，或者冷卻介質(zhì)的噴射速度、流量和進(jìn)刀深度聯(lián)合調(diào)整；(1.9)輸出已完成切割的被切割物料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防氧化物料切割方法，其特征在于阻隔防氧化氣 體為氮?dú)饣蚨趸贾换蚱浠旌蠚怏w，氣體濃度為80%~100%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防氧化物料切割方法，其特征在于滯回溫度 閥值《防氧化溫度閥值《被切物料氧化最低溫度-給定的安全裕量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防氧化物料切割方法，其特征在于滯回溫度閥值 》被切物料氧化最低溫度-2X給定的安全裕量。
5、 一種防氧化物料切割裝置，其特征在于由包括五個(gè)以上開口的可密閉箱體5、安裝于箱體內(nèi)的物料輸送定位操作平臺1、 一臺以上設(shè)置于箱體內(nèi)的切 割設(shè)備4、切割屑回收器12、箱體內(nèi)壓力和阻隔防氧化氣體濃度傳感器13、冷 卻介質(zhì)噴嘴14以及與箱體連接的真空抽排氣設(shè)備、充氣設(shè)備、冷卻設(shè)備、阻 隔防氧化氣體回收設(shè)備、冷卻介質(zhì)回收設(shè)備、操作控制系統(tǒng)組成；冷卻介質(zhì)回 收設(shè)備的冷卻介質(zhì)回收器11和切割屑回收器12裝在物料輸送定位操作平臺1 的下方，切割屑回收器12置于箱體內(nèi)切割設(shè)備的下方，壓力濃度傳感器13裝 在箱體5內(nèi)右下角，冷卻介質(zhì)噴嘴14裝在切割設(shè)備4的立柱上，在箱體5上 設(shè)有觀察窗2、冷卻介質(zhì)輸入口 3、真空抽排氣兼阻隔防氧化氣體回收口 6、阻 隔防氧化氣體充氣口7、進(jìn)出料門9、冷卻介質(zhì)回收口 10，冷卻設(shè)備用管道經(jīng) 冷卻介質(zhì)輸入口 3與箱體內(nèi)的冷卻介質(zhì)噴嘴14連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的防氧化物料切割裝置，其特征在于操作控制系統(tǒng) 包括微電腦控制器、 一個(gè)以上與微電腦的控制器數(shù)據(jù)線相連接設(shè)置于箱體內(nèi)不 同位置的傳感器以及微電腦控制器相連接的控制面板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的防氧化物料切割裝置，其特征在于傳感器包括箱 體內(nèi)設(shè)有阻隔防氧化氣體的壓力濃度傳感器、設(shè)置于切割設(shè)備上的刀口溫度傳 感器和進(jìn)刀深度傳感器、設(shè)置于物料輸送定位操作平臺上物料位置傳感器和設(shè) 置于冷卻設(shè)備上的介質(zhì)噴射流量流速傳感器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的防氧化物料切割裝置，其特征在于箱體主 體為多層嵌套并且多層不透氣的箱體，可以在嵌套夾層之間充入阻隔防氧化氣 體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的防氧化物料切割裝置，其特征在于切割設(shè) 備包括切割工具及物料固定夾緊機(jī)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的防氧化物料切割裝置，其特征在于所述 裝置的阻隔防氧化氣體回收設(shè)備包括收集機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī) 構(gòu)，通過管道與箱體連通；冷卻介質(zhì)回收設(shè)備包括冷卻介質(zhì)回收器、分離機(jī)構(gòu)、 提純機(jī)構(gòu)及儲存機(jī)構(gòu)，通過管道與箱體連通；物料輸送定位操作平臺包括安裝 于箱體之內(nèi)的物料傳送機(jī)構(gòu)及物料定位機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防氧化物料切割方法及裝置，本發(fā)明方法是將切割物料置于一封閉箱體內(nèi)，對封閉箱體抽真空后再充入阻隔防氧化氣體，通過置于箱體內(nèi)的切割設(shè)備進(jìn)行防氧化切割。所述阻隔防氧化氣體為氮?dú)饣蚨趸贾换蚱浠旌蠚怏w，氣體濃度為80％～100％。本發(fā)明方法可排除或隔絕可封閉箱體內(nèi)的氧化劑物質(zhì)與被切割物料的接觸，并通過冷卻破壞氧化反應(yīng)發(fā)生的溫度條件，從而達(dá)到阻隔防氧化效果。適用于單晶硅、多晶硅等貴重物料的切割，便于切割屑回收。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于操作、手動及自動方式均可且防氧化效果顯著。
文檔編號B28D7/00GK101513752SQ20091011516
公開日2009年8月26日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者杰 徐, 羅會銘, 羅冬平, 聶美英 申請人:江西省新華仁科技有限公司