Una sierra de alambre es una sierra que utiliza un alambre o cable metálico para el corte mecánico de material sólido 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 de supervivencia manuales adecuadas para cortar ramas de árboles. Las sierras de hilo se clasifican en continuas (o sin fin, o de bucle) u oscilantes (o alternativas). A veces, el cable en sí se denomina "cuchilla".
Las sierras de alambre son similares en principio a las sierras de cinta o las sierras alternativas , pero utilizan la abrasión para cortar en lugar de los dientes de sierra. Dependiendo de la aplicación, el material de diamante puede usarse o no como abrasivo. El cable puede tener uno o varios hilos trenzados entre sí (cable). Una sierra de un solo hilo se puede raspar para que sea abrasiva, se pueden unir compuestos abrasivos al cable o se pueden enhebrar cuentas (y espaciadores) impregnadas de diamante en el cable. Las sierras de alambre suelen enfriarse y lubricarse con agua o aceite.
El tipo más sencillo de sierra de alambre es el económico tipo " superviviente " (de emergencia) destinado a serrar ramas que se venden en tiendas de caza y escalada. Las sierras de hilo de tipo continuo se utilizan para cortar paredes y otras construcciones grandes. Las sierras de tipo continuo se utilizan para cortar obleas de silicio para la industria fotovoltaica y de semiconductores . Las sierras de hilo impregnadas de diamante se utilizan en talleres mecánicos para cortar piezas metálicas.
Las sierras de alambre de precisión se utilizan en laboratorios para cortar cristales, sustratos y otros materiales frágiles. 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 del plasma de Princeton: “Basado en la demostración en PPPL sobre el sustituto TFTR, la tecnología de corte con hilo de diamante es superior a la tecnología básica. tanto por consideraciones de coste como de seguridad. La combinación del relleno de huecos con esta tecnología de corte reducirá significativamente la exposición del personal a la radiación mediante blindaje, operación remota (aplicación normal de esta tecnología) y estabilización con radionúclidos”. [2] Tanto las sierras continuas como las oscilantes se utilizan para cortar formas intrincadas en vidrieras .
Las industrias de minería y canteras suelen utilizar una sierra de alambre para cortar piedra dura en grandes bloques que luego pueden enviarse a plantas de procesamiento para su posterior refinamiento (en el caso del procesamiento de minerales ) o enviarse a distribuidores (en el caso de granito o mármol para la construcción). ). Estas sierras de hilo son máquinas grandes que utilizan perlas impregnadas de diamante en un cable. Las sierras permiten cortar la parte inferior de una losa de cantera (después de pasar el cable a través de los orificios de acceso); con el corte inferior, las cargas traseras y laterales ( explosivos ) pueden dividir limpiamente la losa. Las sierras de cantera basadas en este principio se remontan a siglos atrás; Antes de la era de los cables de acero con cortadores de diamante, había cuerdas de fibra que arrastraban arena a través del corte . La arena (lavada con agua) cortaba la piedra (aunque más lentamente que el diamante hoy en día).
Los fabricantes de espuma suelen utilizar una sierra de hilo abrasivo, ya sea manual o automática, para cortar espuma en ciertos tamaños o ciertos perfiles (formas). Las sierras de espuma se utilizan en muchas industrias, incluida la vivienda (aislamiento, aislamiento de tuberías), muebles (sofás, cojines de sofá, cojines de sillas) y entretenimiento (dedos de espuma, accesorios de espuma). El corte con alambre abrasivo a menudo se realiza 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 rígida o de alta densidad, como el vidrio celular (p. ej., Foamglas®). Las sierras oscilantes se utilizan para cortar gomaespuma .
En la industria de los semiconductores, las sierras de varios hilos se utilizan para cortar lingotes cilíndricos de bolas de silicio en finas obleas . Se utiliza alambre fino para minimizar la pérdida de material. Por ejemplo, la Peter Wolters DW 291 tiene un diámetro de alambre mínimo de 40 µm y puede cortar una pieza de trabajo de 860 mm en obleas de 100 µm. [3] [4]
Una ventaja importante de las sierras de alambre es su corte más pequeño, en comparación con una hoja. Otra es la precisión del corte. Su principal desventaja es la menor velocidad. Otras desventajas incluyen una mayor probabilidad de que el cable se rompa y cualquier imperfección de la superficie puede provocar errores en el corte.
El corte con hilo de diamante (DWC) es el proceso de utilizar alambre 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. DWC también es práctico y menos costoso que otras técnicas de corte; por ejemplo, el alambre fino de diamante costaba entre 10 y 20 centavos por pie (0,7 dólares/m) en 2005 para un alambre de 140 a 500 micrómetros de diámetro, y se vende alrededor de 1,25 dólares por pie. ($4,10/m) o más, en comparación con cortadores de hoja sólida impregnada de diamante que cuestan miles de dólares. Por lo tanto, fabricar un carrete de alambre de diamante de 300 m (1000 pies) cuesta alrededor de $ 200 y se vende por alrededor de $ 1250. El costo de venta puede variar debido al grado del alambre y la demanda. Otros cortes con hilo de diamante pueden utilizar anillos de diamantes con formas ensartados a través de cables. Estos cables más grandes se utilizan para cortar hormigón y otros proyectos grandes.
DWC produce menos cortes y materiales desperdiciados en comparación con las hojas sólidas (el alambre para lechada puede ser similar). En el caso de materiales muy caros, esto podría ahorrar cientos o miles de dólares en residuos. A diferencia de las sierras de lechada que usan alambre desnudo y contienen el material de corte en el fluido de corte, la DWC usa solo agua o algo de fluido para lubricar, enfriar el corte y eliminar los residuos. En algunos materiales, es posible que DWC no necesite agua ni líquido de corte, lo que deja un corte limpio y seco.
El uso de alambre 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 más peligroso porque cuando el alambre se rompe puede latir. Debido a la naturaleza única del DWC, la mayoría de las sierras son caras y están hechas a medida para manipular hilo de diamante. Las sierras comerciales que utilizan hojas sólidas se pueden complementar con hojas de diamante para polvo y, por lo tanto, pueden ser más económicas de operar en algunas áreas. Otro problema es cuando el hilo de diamante se rompe, digamos, en la mitad de un carrete de 910 m (3000 pies), dejando dos carretes de alambre de 460 m (1,500 pies), lo que requiere hasta el doble de ciclos de cambio de dirección de la sierra para hacer el mismo corte y desgastando más rápidamente la sierra de hilo y los restos de hilo de diamante. Si el hilo de diamante se rompe más hacia un extremo, estos trozos más cortos (500 pies (150 m) o menos) de alambre son prácticamente inutilizables y comúnmente se desechan debido a los cientos de pies necesarios para enhebrar la sierra, dejando poco alambre para usar. para proceso de corte. Debido a que el abrasivo de diamante está unido mecánicamente al alambre, el alambre pierde efectividad de corte después de algunos cortes porque la mayor parte del abrasivo se desgasta del alambre. 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 del número de rodajas por corte. El control de calidad del alambre de diamante de diámetro más pequeño también afecta en gran medida la vida útil del alambre y no es desconocido obtener un lote defectuoso.
La calidad de la superficie en el proceso de corte con hilo es importante para las industrias de semiconductores y fotovoltaicas, donde la pérdida de material no es deseable. La calidad de la superficie también es importante al cortar piedra y hormigón para la industria de la construcción. El proceso de sierra de alambre desarrolla rugosidad en la superficie de corte. En la literatura se analizó la relación entre los parámetros del proceso (velocidad del alambre, velocidad de avance y tensión del alambre) y la rugosidad de la superficie. [5]
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