金属微丝拉拔模具精密线抛光机理研究

金属微丝是高新技术的产物，是国家重点新产品,在汽车、电子、军事、航空、航天等领域应用广泛。现代科技的发展促使金属微丝向精、微的方向拓展。对金属微丝拉拔模具的精度提出了更高的要求。国外生产的模具尺寸公差已经达到0.5微米，产品合格率已达到70％；国内生产厂家成品率不足20％，尺寸公差只能达到1微米。日本、德国是该类模具的主要生产国，但其技术对外严格保密。本项目拟在本单位前期研究的基础上对金属微丝拉拔模具关键技术-线抛光技术进行研究。研究不同工艺参数对模具表面形貌和孔型精度的影响规律；对磨料的微观尺度流场结构、磨料颗粒的运动力平衡、磨粒的运动轨迹进行仿真；建立抛光区磨粒的耕犁深度数学模型，提出获得超光滑表面的基本条件；结合Griffith断裂力学理论揭示线抛光加工材料蚀除机理。最终使金属微丝拉拔模具的精度和产品合格率达到发达国家的水平。因此，本项目具有重要的科学意义和广泛的应用前景。

本课题对金刚石微丝拉拔模具微细超声加工技术进行了研究，分析了超声加工在金刚石微丝拉拔模具加工工艺中的重要作用；对金刚石磨料粒度对模具加工表面粗糙度的影响规律进行了研究，并分析了金刚石微丝拉拔模具微细超声加工技术的机理；本课题建立了微细超声加工工具在线监控系统，实现了工具损耗的在线检测；采用激光测径仪对金刚石磨料的粒度分布进行测试，并对测试的结果进行了分析；研究了电化学加工参数(电解液的温度、电解电压和电解时间)对钨丝腐蚀的影响规律；对金属微丝拉拔模具线抛光过程中的磨粒状态及受力分析进行了研究。研究表明，在超声加工中，磨料粒度的大小很大程度上影响着加工效率，更重要的是对加工精度及表面粗糙度的影响更加显著。通过构建微细超声加工工具在线监控系统，可以及时了解孔型压缩区的角度，及时调整工具针的角度；激光粒度分布仪测定结果与超声分散时间、试样浓度、分散介质和分散剂都有密切关系；随着电解液温度的升高，钨丝的腐蚀速度有所升高，但影响不大；电解液浓度越高，钨丝腐蚀速度越快，当电解液浓度大于10%时，钨丝腐蚀速度的变化不明显；电解电压越高，钨丝的腐蚀速度越快。