1.1 超细金属管

超细金属管是指外径，壁厚均非常小的一类金属管材，管材内径从0.01-2mm不等，壁厚一般在1-300μm之间，由于其较小的尺寸用一般的金属管材拉拔制造工艺难以制造出稳定的超细金属管。在形成终端产品之前，必须严格控制金属的加工工艺过程及工艺参数，确保微型管材几何尺寸的高精度化和材料微观形态的高均匀化，这就对金属的加工技术有着很高的要求。目前，加工金属加工管材常用的方法有钻削、热挤压、激光切割等成型方法。在上述加工方法中，超新金属管材无法制备或者不能满足很多使用中的性能需求。

1.2 超细金属管现有制造工艺

现有工艺主要以通过外力塑性变形或者切除多余材料的方法制造超细金属管。从而使得产品的精确度较差并总是伴随着残余内应力。例如现有制备镁合金微型细管的方法，可以制备出外径为1.5-1.8mm，壁厚为150µm的微型管材[3]。然而，其方法需要经过多道次的拉拔工序，而拉拔工艺比较复杂，对模具精度要求高，小孔径拉拔模具加工困难甚至无法加工（特别是管外径小于500µm时，拉拔模具定径部分无法打磨抛光，表面粗糙），对表面粗糙度、拉拔润滑、氧化膜厚度、和产品性能控制等提出了很高的要求。因此一种便捷、精密的加工方法对超细金属管材制作至关重要。

1.2.1 钻削工艺

钻削工艺利用车床将金属材料制作成金属管，但是存在着许多问题。首先是传统车床精度不高，一般车床精度为0.02mm，数控车床0.001mm左右。但是对于壁厚在1-300μm内的薄璧金属管材来说该精度已经很难满足。

同时制作金属管材的过程中考虑到管材可能需要一定长度，车床刀具也需要配合整体上适合车制金属管，但特制的刀具也存在精度和长时间使用过程中寿命的问题。

另外一个不可忽视的问题是，制作金属管材的过程中金属收到来自外界的各种力导致零件变形。装夹过程中压紧力过大或者受力不均匀引起的变形，薄璧金属管材在加工中一般使用三爪或四爪卡盘，在加工过程中工件薄璧易产生如图1.1(a)所示的变形，工件加工后如图1.1(b)所示，在加工结束后去除夹具时工件的弹性变形恢复使工件又产生一次如图1.1(c)所示的变形，会造成内径并不均匀的误差[4]。

图1.1夹具造成的弹性变形[4]

(a)加紧变形(b)工件加工后状态(c)去除夹紧力后的变形切削过程中切削力引起的变形，如图1.2所示，金属管在切削过程中(主要是径向切削分力Py的作用下)容易产生震动变形，影响了金属管的精度，尺寸及其形状还有不易控制的表面粗糙度。

图1.2切削过程中受力变形示意图[4]

超细金属管刚性差但要求加工高度高，内应力造成的变形也对其形状有很大影响。虽然在（中文章指出使用内外芯轴等辅助加工工具、适合的刀具和切削用量可以减少压紧力、切削力引起的变形。切削时使用大量切削液可有效的提高长刀具使用寿命和管材尺寸精度。粗、精加工分开可有效减小变形对加工精度的影响。但是这些工艺上的改变所引导的变形量的减小只是在对金属管内径在10mm以上时的精度有所帮助，很难应用于本文涉及的超细金属管。

1.2.2 热挤压成型

热挤压成型是指将挤压材料加热到再结晶温度以上（即在热锻范围内），使其在强烈的三向不均匀压缩力的作用下，从热挤压模口中流出或流入狭小的模腔中，从而获得热挤压件的一种加工方式[5]。 超细金属管材电沉积成型工艺研究(3):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205121.html