Una sierra de alambre es una sierra que utiliza un alambre o cable de metal para cortar mecánicamente materiales sólidos a granel como piedra, madera, vidrio, ferritas, hormigón, metales, cristales, etc. [1] Las sierras de alambre industriales suelen ser eléctricas. También hay sierras de alambre manuales para supervivencia adecuadas para cortar ramas de árboles. Las sierras de alambre se clasifican como continuas (o sin fin, o de bucle) u oscilantes (o recíprocas). A veces, el alambre en sí se denomina "cuchilla".
Las sierras de alambre son similares en principio a las sierras de cinta o sierras recíprocas , pero utilizan abrasión para cortar en lugar de dientes de sierra. Dependiendo de la aplicación, se puede utilizar o no material de diamante como abrasivo. El alambre puede tener una hebra o muchas hebras trenzadas entre sí (cable). Una sierra de una sola hebra se puede raspar para que sea abrasiva, se pueden unir compuestos abrasivos al cable o se pueden enhebrar perlas impregnadas de diamante (y espaciadores) en el cable. Las sierras de alambre a menudo se enfrían y lubrican con agua o aceite.
El tipo más sencillo de sierra de hilo es el económico tipo " supervivencial " (de emergencia), destinado a serrar ramas, que se vende en tiendas de caza y escalada. Las sierras de hilo de tipo continuo se utilizan para cortar paredes y otras construcciones de gran tamaño. Las sierras de tipo continuo se utilizan para cortar obleas de silicio para la industria de semiconductores y fotovoltaica . Las sierras de hilo impregnadas de diamante se utilizan en talleres mecánicos para cortar piezas de metal.
Las sierras de alambre de precisión se utilizan en laboratorios para cortar cristales frágiles, sustratos y otros materiales. Además, la tecnología se puede utilizar para desmontar estructuras de investigación avanzadas. Por ejemplo, Bluegrass Companies diseñó y fabricó un método de corte con hilo de diamante para desmantelar el reactor de prueba de fusión Tokamak para el laboratorio de física de plasma de Princeton. Según la demostración en PPPL sobre el sustituto TFTR, la tecnología de corte con hilo de diamante es superior a la tecnología de referencia tanto por consideraciones de costo como de seguridad. La combinación del relleno de huecos con esta tecnología de corte reducirá significativamente la exposición del personal a la radiación mediante el blindaje, la operación remota (aplicación normal de esta tecnología) y la estabilización de radionúclidos”. [2] Se utilizan sierras tanto de tipo continuo como oscilante para cortar formas intrincadas en vidrieras .
Las industrias mineras y de canteras comúnmente utilizan una sierra de alambre para cortar piedra dura en grandes bloques que luego pueden enviarse a plantas de procesamiento para ser refinadas aún más (en el caso del procesamiento de minerales ) o enviarse a distribuidores (en el caso del granito o mármol para la construcción). Estas sierras de alambre son máquinas grandes que utilizan perlas impregnadas de diamante en un cable. Las sierras permiten cortar libremente la parte inferior de una losa de cantera (después de que el cable pasa a través de los orificios de acceso); con el corte inferior, las cargas traseras y laterales ( explosivos ) pueden cortar limpiamente la losa. Las sierras de cantera que funcionan con este principio datan de hace siglos; antes de la era de los cables de acero con cortadores de diamante, había cuerdas de fibra que arrastraban arena a través de la ranura . La arena (lavada con agua) cortaba la piedra (aunque más lentamente que el diamante en la actualidad).
Los fabricantes de espuma suelen utilizar una sierra de alambre abrasivo, ya sea manual o automática, para cortar espuma en determinados tamaños o determinados perfiles (formas). Las sierras de espuma se utilizan en muchas industrias, incluidas la vivienda (aislamiento, aislamiento de tuberías), los muebles (sofás, cojines de sofá, cojines de silla) y el entretenimiento (dedos de espuma, accesorios de espuma). El corte con alambre abrasivo se realiza a menudo con un dispositivo de control numérico por computadora que corta automáticamente el patrón (o patrones) que se especifican en un dibujo CAD / CAM bidimensional (2D) . Los materiales a cortar pueden variar desde poliestireno , polietileno y poliuretano , hasta tipos de espuma de alta densidad o rígida, como vidrio celular (p. ej., Foamglas®). Las sierras oscilantes se utilizan para cortar goma espuma .
En la industria de semiconductores, las sierras de múltiples hilos se utilizan para cortar lingotes cilíndricos de silicio en obleas delgadas . Se utilizan hilos delgados para minimizar la pérdida de material. Por ejemplo, la Peter Wolters DW 291 tiene un diámetro mínimo de hilo de 40 μm y puede cortar una pieza de trabajo de 860 mm en obleas de 100 μm. [3] [4]
Una de las principales ventajas de las sierras de alambre es que tienen un corte más pequeño, en comparación con una hoja. Otra es la precisión del corte. Su principal desventaja es la velocidad más lenta. Otras desventajas incluyen una mayor probabilidad de que el alambre se rompa y cualquier imperfección en la superficie puede causar errores en el corte.
El corte con hilo de diamante (DWC) es el proceso de utilizar hilo de varios diámetros y longitudes , impregnado con polvo de diamante de varios tamaños para cortar materiales. Debido a la dureza de los diamantes, esta técnica de corte puede cortar casi cualquier material que sea más blando que el abrasivo de diamante. El DWC también es práctico y menos costoso que algunas otras técnicas de corte, por ejemplo, el hilo de diamante fino costó alrededor de 10-20 centavos por pie ($0.7/m) en 2005 para un hilo de 140 a 500 micrómetros de diámetro, para fabricar y se vende alrededor de $1.25 por pie ($4.10/m) o más, en comparación con los cortadores de hoja impregnados de diamante sólido que cuestan miles de dólares. Por lo tanto, una bobina de 1,000 pies (300 m) de hilo de diamante cuesta alrededor de $200 para fabricar y se vende por alrededor de $1,250. El costo de venta puede variar debido al grado del alambre y la demanda. Otros cortes con hilo de diamante pueden utilizar anillos de diamante con forma enhebrados a través de cables. Estos cables más grandes se utilizan para cortar hormigón y otros proyectos grandes.
La sierra DWC produce menos cortes y desperdicios de material en comparación con las hojas sólidas (el alambre para lodos puede ser similar). En materiales muy costosos, esto podría ahorrar cientos o miles de dólares en desperdicios. A diferencia de las sierras para lodos que utilizan alambre desnudo y contienen el material de corte en el fluido de corte, la DWC utiliza solo agua o algún fluido para lubricar, enfriar el corte y eliminar los residuos. En algunos materiales, la DWC puede no necesitar agua o fluido de corte, lo que deja un corte limpio y seco.
El uso de hilo de diamante para cortar tiene el problema de ser menos robusto (se rompe cuando se fatiga, se dobla, se atasca o se enreda) que las hojas de corte sólidas y posiblemente sea más peligroso porque cuando el hilo se rompe puede dar latigazos. Debido a la naturaleza única del DWC, la mayoría de las sierras son caras y están hechas a medida para manejar hilo de diamante. Las sierras comerciales que utilizan hojas sólidas se pueden complementar con hojas de polvo de diamante y, por lo tanto, pueden ser más económicas de operar en algunas áreas. Otro problema es cuando el hilo de diamante se rompe, por ejemplo, en la mitad de un carrete de 3000 pies (910 m) dejando dos carretes de 1500 pies (460 m) de hilo, lo que requiere hasta el doble de ciclos de cambio de dirección de la sierra para hacer el mismo corte y desgasta la sierra de hilo y el hilo de diamante restante más rápido. Si el hilo de diamante se rompe más hacia un extremo, estos trozos más cortos (500 pies (150 m) o menos) de hilo son prácticamente inutilizables y se desechan comúnmente debido a los cientos de pies necesarios para enhebrar la sierra, lo que deja poco hilo para usar para el corte de proceso. Debido a que el abrasivo de diamante está unido mecánicamente al hilo, el hilo pierde efectividad de corte después de unos pocos cortes porque la mayor parte del abrasivo se desgasta del hilo. Esto significa que el último corte puede tardar mucho más que el primero, lo que hace que el tiempo de producción sea menos predecible. El hilo de diamante dura alrededor de seis cortes y luego se rompe en varios lugares o se desgasta funcionalmente. La longevidad depende en gran medida del material cortado y la cantidad de rebanadas por corte. El control de calidad del hilo de diamante de diámetro más pequeño también afecta en gran medida la vida útil del hilo y no es raro obtener un lote defectuoso.
La calidad de la superficie en el proceso de corte con hilo es importante para las industrias de semiconductores y fotovoltaica, donde la pérdida de material es indeseable. La calidad de la superficie también es importante en el corte de piedra y hormigón para la industria de la construcción. El proceso de corte con hilo desarrolla rugosidad superficial en la superficie cortada. La relación entre los parámetros del proceso (velocidad del hilo, velocidad de avance y tensión del hilo) y la rugosidad de la superficie se analizó en la literatura. [5]
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