金刚线(金刚石线锯)是借助电镀工艺或者树脂结合的方法,将金刚石磨粒固定在金属细丝表面得到的一种新型切割工具,主要用途是在光伏行业中将硅锭切割成一定厚度的若干硅片。然而由于其超细的母线材料难加工、易破断,已经成为制约太阳能发电行业发展的主要技术瓶颈之一,因此探索一种新的母线加工工艺已经迫在眉睫。有研究表明,在丝材拉制时叠加超声波可以显著减小拉拔力、优化拉拔工艺并提高成品表面品质,所以将这种方法应用到金刚线母线拉制过程可能会产生较好的效果。因此,本文参考超声钻探采样的思路,提出并设计了一种冲击式超声振动拉拔的加工方法,即模具在换能器端面的冲击下使丝材发生塑性变形,并对拉丝过程进行了宏观和微观的分析。从宏观上,本文首先对特细钢丝的冲击式超声振动拉拔进行了显式动力学分析,模拟了模具与变幅杆的碰撞过程以及特细丝与模具的接触行为。利用ANSYS LS-DYNA软件建立了特细钢丝、模具和部分变幅杆的四分之一有限元模型,然后借助LS-PREPOST软件完成后处理,得到了丝材拉拔力以及不同振幅下模具与变幅杆冲击力的数据,并且绘制出特细钢丝塑性变形的应力云图。从微观上,在原子角度对特细钢丝的成形过程做出了模拟。借助LAMMPS分子动力学软件,选择合适的势函数、边界条件和系综等,然后建立了模具与丝材部分接触的原子模型。再经过后处理得到了弛豫和挤压两个过程系统总势能和温度的变化情况,挤压过程中丝材原子的运动行为,以及材料接触位置位错演变和原子动能分布规律。从原子角度解释了特细钢丝表面成形过程的机理。最后,设计和测试了冲击式换能器,并搭建起特细钢丝的冲击式超声振动拉拔实验平台,然后利用扫描电镜对成品丝的表面形貌做出观测与对比。实验结果表明:冲击式超声振动方法可以大幅降低特细钢丝的拉拔力,最大能减小约60%,并且振幅越大、拉拔速度越低,拉拔力减小效果越显著。与未施加超声振动相比,该方法能有效改善成品丝表面质量,随着振幅和拉拔速度的逐渐增加,作用效果先提升再下降。