随着微电子/光电子芯片热流密度急剧增加及有效散热空间日益狭小,具有高导热率、高可靠性、热响应快、无需额外电力驱动等特点的沟槽式微热管已成为光电子领域普遍使用的理想导热元件。研究表明,高深宽比的沟槽式微热管具有更好的传热性能,但如何加工出微热管内壁高深宽比轴向微齿槽就成为亟待解决的难题。本文在游动芯头钢球高速旋压加工内螺纹管的工艺基础上,提出利用固定多齿芯头在满充液条件下的钢球高速旋压加工方法,用于加工微热管内壁高深宽比轴向微齿槽。 在分析微热管工作原理与传热性能的基础上,运用Matlab软件计算出微热管内壁轴向齿槽结构的优化参数：齿数58、齿宽0.1017mm、槽深0.2999mm、槽宽0.1854mm;提出采用微细铣削工艺在普通数控机床上加工多齿芯头的制造方法,该方法具有高效率低成本的特点,用该方法加工出外径为φ5.6mm的多齿芯头,齿数分别为55个、60个,齿形截面为矩形；通过芯头的寿命试验,确定具有高强度、良好红硬性和耐磨性能的高速钢(W18Gr4V)作为芯头材料。结合微热管内壁轴向齿槽的结构特点,设计制造了充液钢球高速旋压成形系统；对旋压钢球直径的选择进行了分析计算。 运用能量法原理,建立了纯铜的变形抗力模型和轴向齿槽成形的旋压力计算模型,确定了拉拔力和扭矩与当量直径、钢球直径、拉拔速度、芯头直径和旋压速度等加工参数的关系。并通过实验验证了所建立理论模型的正确性。 在分析大变形弹塑性有限元数值模拟基本理论的基础上,以MSC.MARC为平台,分别建立了微热管内壁轴向齿槽钢球旋压成形二维和三维有限元分析模型,对数值模拟的关键技术进行了探讨。对四钢球旋压下铜管内壁轴向齿槽成形过程中的应力应变分布规律、金属流动规律及管壁与芯头间的接触状况、芯头的受力状况进行了模拟。 通过大量旋压工艺参数对比实验,确定影响高深宽比齿槽质量的主要因素有芯头的位置、钢球下压量和拉拔速度。当芯头位置在l=2.1mm,当量直径值在5.9～6.0mm时,不仅能获得理想微沟槽形貌,而且能保证加工质量,在拉拔速度为7mm/s时,齿槽深宽比能达到最大,且拉拔速度与电机转速呈现出一定的正比例关系。同时,旋压后的轴向沟槽管的微观结构组织发生了很大变化,晶粒有明显的拉长、变形,晶粒已接近纤维状；横向截面有明显的沿凸齿分布的流线型组织,而且晶粒变细,有利于增强管的耐腐蚀性能,提高管的硬度、抗拉强度和屈服极限。