本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域的單晶連鑄技術(shù)，尤其涉及一種利用連續(xù)微熔滴液固輥軋制備單晶化金屬線的方法與裝置。

背景技術(shù)：

隨著電子信息工業(yè)的迅猛發(fā)展，在微電子器件、遠程通訊和高保真音頻設(shè)備等領(lǐng)域?qū)尉Ы饘倬€材的需求越來越多，單晶金屬線材由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能及低信號傳輸衰減性，可用于制備超大集成電路中的銅鍵合線、高保真通訊設(shè)備以及高質(zhì)量的傳輸電纜，具有廣闊的市場前景。如何制備出超細、無線長的單晶金屬線材已經(jīng)成為國內(nèi)外研究學(xué)者爭相研究的制備技術(shù)熱點。

目前制備單晶金屬線材常用的技術(shù)方法是單晶連鑄技術(shù)，如：美國專利4515204《Continuous Metal Casting》和文獻《單晶連鑄技術(shù)研究》（范新會,李建國,傅恒志.材料研究學(xué)報,1996 (3)）均對其技術(shù)原理進行詳細的報道。其原理是將一定量的金屬材料熔化于坩堝內(nèi)，采用加熱鑄型替代傳統(tǒng)的冷鑄型，在壓力作用下將熔融金屬液從鑄型中擠出，并通過冷卻器強制冷卻作用，使熱流沿著拉鑄方向單項傳導(dǎo)，從而形成定向凝固的條件，進而制備出單晶金屬線材。雖然這種傳統(tǒng)的單晶連鑄技術(shù)能夠避免鑄型內(nèi)壁形核的出現(xiàn)和較好的消除摩擦力，但制備過程需要精確控制固液界面高度，設(shè)備復(fù)雜控制難度較大，另外由于坩堝和導(dǎo)流管的分體設(shè)計，一方面受坩堝容積的限制，拉制金屬線材的長度受限，另一方面會存在金屬熔液斷流的現(xiàn)象，導(dǎo)致超細絲拉絲中斷等問題的出現(xiàn)。針對傳統(tǒng)單晶連鑄技術(shù)存在的上述問題，中國專利02145540.6提出了一種改進的單晶連鑄技術(shù)制備單晶金屬線材，如圖1所示：該制備方法將坩堝（11-1）和導(dǎo)流管（11-2）合為一體（固液轉(zhuǎn)化器11），通過加設(shè)送料系統(tǒng)10以局部熔化代替整體熔化，解決了單晶線材長度受限的技術(shù)問題。但該制備方法由于采用局部熔化代替整體熔化，導(dǎo)致線材送絲速度較慢，拉絲成形效率低；另一方面由于將坩堝和導(dǎo)流管合成為固液轉(zhuǎn)化器，使得拉絲直徑受限不能隨意改變；在防氧化處理方面，其采用的局部低氧環(huán)境防氧化處理技術(shù)，會存在單晶金屬線材局部氧化的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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針對目前超細、無線長單晶金屬線材制備存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種利用連續(xù)微熔滴液固輥軋制備單晶化金屬線的新方法和裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種液固輥軋柔性制備單晶化金屬線的方法，包括以下步驟：

步驟1：依據(jù)成形單晶線材的材料和尺寸要求，選擇金屬線材和對應(yīng)微型噴嘴的直徑，將選擇的金屬線材料盤安裝到料盤電機上面，并將金屬線材的一端穿過線材輸送導(dǎo)輪，經(jīng)過金屬線材輸送管道，放入熔煉坩堝中；.

步驟2：打開惰性氣體壓力儲蓄瓶和高分子循環(huán)泵，對手套箱進行低氧環(huán)境處理，使得手套箱內(nèi)的壓強與外界大氣壓保持基本一致，經(jīng)過3～ 5h 的除氧處理后，確保手套箱內(nèi)的氧含量低于1PPM；

步驟3：啟動制冷器，通過冷氣輸送管道將產(chǎn)生的冷氣輸送到冷氣儲存腔中，依據(jù)熱電偶的反饋溫度設(shè)置冷氣排氣孔的開后大小，保證冷氣強制對流冷卻作用滿足定向凝固的條件；

步驟4：啟動計算機控制系統(tǒng)和多軸運動控制器，分別對左旋轉(zhuǎn)電機、右旋轉(zhuǎn)電機、平移軸伺服電機4、旋轉(zhuǎn)軸伺服電機、料盤電機和導(dǎo)輪電機進行伺服上電；

步驟5：打開觸屏人機界面，對每個電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進行設(shè)置，多軸運動控制器依據(jù)設(shè)置的參數(shù)對各個電機進行精確控制；

步驟6：啟動溫度控制器，并根據(jù)步驟一中選取的材料，設(shè)定環(huán)形加熱爐的加熱溫度，使得環(huán)形加熱爐將進入到坩堝中的金屬線材熔化成金屬熔液，并通過熱電偶將溫度信號反饋到溫度控制器中，實現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制；

步驟7：啟動料盤電機和導(dǎo)輪電機的轉(zhuǎn)動，將金屬線材精確定量輸送到熔煉坩堝內(nèi)部，控制坩堝內(nèi)金屬熔液在噴射過程中的液面高度保持不變；

步驟8：啟動脈沖信號發(fā)生器，將產(chǎn)生的高頻脈沖信號輸入到高頻電磁閥中，高頻電磁閥依據(jù)脈沖信號進行開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液，迫使金屬熔液微型噴嘴中噴射出來，形成連續(xù)均勻的金屬熔滴；

步驟9：啟動旋轉(zhuǎn)電機，保證均勻連續(xù)的金屬熔滴沉積到軋制模具內(nèi)部，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥的相對轉(zhuǎn)動，完成輥軋成形出單晶線材；

步驟10：啟動旋轉(zhuǎn)軸伺服電機和平移軸伺服電機，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機帶動繞線輪旋轉(zhuǎn)，平移軸伺服電機帶動直線滑臺在水平方向上往復(fù)運動，進而將成形出的單晶線材纏繞在繞線輪上面；

步驟11：當成形出單晶線材纏滿繞線輪時，取下繞線輪，安裝另外一個繞線輪，繼續(xù)完成單晶線材的制備。

一種單晶化金屬線液固輥軋柔性制備裝置，包括：壓力儲氣瓶、制冷器、伺服電機、氣體分流閥、手套箱、線材料盤、線材輸送導(dǎo)論、脈沖信號發(fā)生器、溫度控制器、熱電偶、多軸運動控制器、高分子循環(huán)泵、計算機控制系統(tǒng)、環(huán)形加熱爐、熔煉坩堝、旋轉(zhuǎn)水冷軋輥、微型噴嘴、繞線輪、直線滑臺和軋制模具；

所述壓力儲存瓶內(nèi)部存儲氬氣，氣體分流閥一端與壓力儲氣瓶相連，另一端與氣體輸送管道相連，氣體輸送管道與手套箱相連，另一氣體輸送管道與高頻電磁閥相連；

所述高分子循環(huán)泵位于手套箱的底部，啟動循環(huán)泵，并將高純氬氣通過氣體輸送管道流入手套箱內(nèi)，確保手套箱內(nèi)低氧環(huán)境,手套箱操作窗口位于手套箱前端；

所述線材料盤安裝在手套箱的上面，料盤電機與線材料盤相連，控制料盤電機的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)金屬線材的精確輸送；

所述線材輸送導(dǎo)輪安裝在手套箱的內(nèi)部，導(dǎo)輪電機安裝在線材輸送導(dǎo)輪的兩端，當金屬線材輸送到線材輸送導(dǎo)輪兩輪中間時，控制導(dǎo)輪電機的轉(zhuǎn)動，保證金屬線材精確定量輸送到熔煉坩堝內(nèi)部；

所述熔煉坩堝位于環(huán)形加熱爐的內(nèi)側(cè)，金屬線材輸送管道位于坩堝上端，可將金屬線材輸送到坩堝內(nèi)熔化，通過控制料盤電機和導(dǎo)輪電機的轉(zhuǎn)速，控制坩堝內(nèi)金屬熔液的液面高度保持不變；

所述微型噴嘴位于熔煉坩堝的底部，過濾片放置于坩堝內(nèi)部，對金屬熔液進行過濾，脈沖氣壓腔位于熔煉坩堝的內(nèi)部中心位置，其上端與高頻電磁閥相連，脈沖信號發(fā)生器與電磁閥相連，通過輸出的脈沖信號控制電磁閥的開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液，迫使金屬熔液微型噴嘴中噴射出來形成連續(xù)均勻的金屬熔滴；

所述左旋轉(zhuǎn)水冷軋輥和右旋轉(zhuǎn)水冷軋輥通過安裝板固定在手套箱內(nèi)部，其兩者位置可以調(diào)整；所述左旋轉(zhuǎn)電機與左旋轉(zhuǎn)水冷軋輥相連，右旋轉(zhuǎn)電機與右旋轉(zhuǎn)水冷軋輥相連，控制旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)水冷軋輥的相對轉(zhuǎn)動；

所述軋制模具分布在旋轉(zhuǎn)水冷軋輥的表面，有左右兩個半圓凹模配合而成，可以依據(jù)成形單晶金屬絲的尺寸要求加工成不同的尺寸，當均勻連續(xù)的金屬熔滴沉積到軋制模具內(nèi)部時，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥的相對轉(zhuǎn)動，就可以完成輥軋，成形出單晶線材；

所述繞線輪安裝在繞線輪支架上面，繞線輪可以隨意的安裝和取下，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機與繞線輪相連，控制伺服電機的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)繞線輪的旋轉(zhuǎn)纏絲；

所述冷氣儲存腔位于繞線輪支架的下面，且通過連接板安裝在直線滑臺上面，制冷器通過冷氣輸送管道與冷氣儲存腔相通，冷氣儲存腔上面分布多個冷氣排氣孔，其氣孔的大小可以調(diào)節(jié)進而控制冷氣的流量；

所述平移軸伺服電機與直線滑臺相連，控制平移軸伺服電機的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)直線滑臺在水平方向上的往復(fù)運動，進而控制繞線輪在纏絲過程中的往返直線運動，實現(xiàn)纏絲復(fù)合運動控制要求；

所述熱電偶位于熔煉坩堝內(nèi)部，熱電偶放置在繞線輪下方，熱電偶將采集到的溫度信號傳送到溫度加熱控制器，實現(xiàn)對環(huán)形加熱爐和冷氣排氣孔的反饋控制，進而精確控制熔煉坩堝內(nèi)部的溫度和強制對流冷卻溫度；

所述多軸運動控制器通過控制總線分別左旋轉(zhuǎn)電機、右旋轉(zhuǎn)電機、平移軸伺服電機、旋轉(zhuǎn)軸伺服電機、料盤電機和導(dǎo)輪電機相連，在觸屏人機界面上可對每個電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進行設(shè)置，多軸運動控制器依據(jù)設(shè)置的參數(shù)對各個電機進行精確控制；

所述計算機控制系統(tǒng)通過CAN總線與多軸運動控制器、脈沖信號發(fā)生器、溫度加熱控制器相連，實現(xiàn)對各個模塊的總體控制。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

1.本發(fā)明采用熔滴氣動噴射技術(shù)，以脈沖氣壓作為驅(qū)動源，可對金屬微滴的噴射頻率、速度、溫度和尺寸進行準確調(diào)控，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，可大大降低資金投入。

2.本發(fā)明采用線材精準連續(xù)送料和坩堝整體熔化技術(shù)，將線材熔化和輥扎成形單獨控制，解決了單晶線材長度受限和拉絲成形效率低的技術(shù)問題，具有控制簡單、高效率和低成本的特點。

3.本發(fā)明中的坩堝噴嘴直徑和軋制模具尺寸可以根據(jù)單晶金屬線絲的直徑要求，進行精確調(diào)整和改變，使用一組旋轉(zhuǎn)水冷軋輥就可以完成幾種尺寸單晶金屬線絲的輥扎成形，具有柔性化的生產(chǎn)特點。

4.本發(fā)明采用手套箱整體惰性氣體防氧化處理技術(shù)解決了單晶金屬線材成形過程中的局部氧化問題，并采用旋轉(zhuǎn)水冷軋輥和強制對流冷卻技術(shù)實現(xiàn)了輥軋成形過程中單晶定向凝固的控制問題，有效避免缺陷的存在。

附圖說明

圖1為背景技術(shù)中的一種改進的單晶連鑄技術(shù)示意圖；

圖2為本發(fā)明方法中采用的液固模鍛單晶化金屬線柔性制造系統(tǒng)示意圖；

圖3為本發(fā)明方法中模鍛擠壓模具示意圖；

圖中：1-惰性氣體壓力儲存瓶、2-制冷器、3-冷氣輸送管道、4-平移軸伺服電機、5-旋轉(zhuǎn)軸伺服電機、6-手套箱操作窗口、7-氣體分流閥、8-輸送管道、9-輸送管道、10-手套箱、11-料盤電機、12-線材料盤、13-金屬線材、14-導(dǎo)輪電機、15-線材輸送導(dǎo)輪、16-高頻電磁閥、17-脈沖信號發(fā)生器、18-溫度控制器、19-繞線輪支架、20-熱電偶、21-多軸運動控制器、22-高分子循環(huán)泵、23-觸屏人機界面、24-計算機控制系統(tǒng)、25-環(huán)形加熱爐、26-熔煉坩堝、27-左旋轉(zhuǎn)水冷軋輥、28-脈沖氣壓腔、29-熱電偶、30-金屬熔液、31-過濾片、32-微型噴嘴、33-金屬熔滴、34-右旋轉(zhuǎn)水冷軋輥、35-成形單晶線材、36-繞線輪、37-連接板、38-直線滑臺、39-冷氣儲存腔、40-冷氣排氣孔、41-安裝板、42-左旋轉(zhuǎn)電機、43-右旋轉(zhuǎn)電機、44-軋制模具、45-金屬線材輸送管道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明，下面的實施例可以組合使用，并且，本發(fā)明可利用各種形式來實現(xiàn)，不限于本說明書所描述各個具體的實施例，提供這些實施例的目的是對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面地便于理解。進一步需要說明的是，當某一結(jié)構(gòu)固定于另一個結(jié)構(gòu)，包括將該結(jié)構(gòu)直接或間接固定于該另一個結(jié)構(gòu)，或者將該結(jié)構(gòu)通過一個或多個其它中間結(jié)構(gòu)固定于該另一個結(jié)構(gòu)。當一個結(jié)構(gòu)連接另一個結(jié)構(gòu)，包括將該結(jié)構(gòu)直接或間接連接到該另一個結(jié)構(gòu)，或者將該結(jié)構(gòu)通過一個或多個其它中間結(jié)構(gòu)連接到該另一個結(jié)構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出將金屬微滴噴射技術(shù)和液固輥軋技術(shù)相結(jié)合來實現(xiàn)單晶金屬線材制備的新思想。該方法利用無限長、直徑較粗的多晶金屬線作為原材料，經(jīng)高溫坩堝熔化后在脈沖壓力作用下，迫使金屬熔液以連續(xù)均勻微滴的形式從噴嘴中噴射出來，并基于離散堆積和輥軋的原理，以金屬滴為沉積單元，通過控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥的速度和金屬熔滴的尺寸和溫度，在軋制模具的作用下實現(xiàn)金屬線材的軋制成形，在水冷和強制對流冷卻作用下定向凝固，直接轉(zhuǎn)化成無限長、超細單晶金屬線。該方法制造工序簡單，成形效率高，可以制備出不同材質(zhì)的單晶金屬線材。

參考圖2和圖3，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種液固輥軋柔性制備單晶化金屬線的方法，其特點是包括以下步驟：

步驟1：依據(jù)成形單晶線材35的材料和尺寸要求，選擇金屬線材13和對應(yīng)微型噴嘴32的直徑，將選擇的金屬線材料盤12安裝到料盤電機11上面，并將金屬線材13的一端穿過線材輸送導(dǎo)輪15，經(jīng)過金屬線材輸送管道15，放入熔煉坩堝26中；.

步驟2：打開惰性氣體壓力儲蓄瓶1和高分子循環(huán)泵22，對手套箱10進行低氧環(huán)境處理，使得手套箱10 內(nèi)的壓強與外界大氣壓保持基本一致，經(jīng)過3～ 5h 的除氧處理后，確保手套箱10內(nèi)的氧含量低于1PPM；

步驟3：啟動制冷器2，通過冷氣輸送管道3將產(chǎn)生的冷氣輸送到冷氣儲存腔39中，依據(jù)熱電偶20的反饋溫度設(shè)置冷氣排氣孔40的開后大小，保證冷氣強制對流冷卻作用滿足定向凝固的條件；

步驟4：啟動計算機控制系統(tǒng)24和多軸運動控制器21，分別對左旋轉(zhuǎn)電機42、右旋轉(zhuǎn)電機43、平移軸伺服電機4、旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5、料盤電機11和導(dǎo)輪電機14進行伺服上電；

步驟5：打開觸屏人機界面23，對每個電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進行設(shè)置，多軸運動控制器21依據(jù)設(shè)置的參數(shù)對各個電機進行精確控制；

步驟6：啟動溫度控制器18，并根據(jù)步驟一中選取的材料，設(shè)定環(huán)形加熱爐25的加熱溫度，使得環(huán)形加熱爐25將進入到坩堝26中的金屬線材13熔化成金屬熔液30，并通過熱電偶29將溫度信號反饋到溫度控制器18中，實現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制；

步驟7：啟動料盤電機11和導(dǎo)輪電機14的轉(zhuǎn)動，將金屬線材13精確定量輸送到熔煉坩堝26內(nèi)部，控制坩堝10內(nèi)金屬熔液30在噴射過程中的液面高度保持不變；

步驟8：啟動脈沖信號發(fā)生器17，將產(chǎn)生的高頻脈沖信號輸入到高頻電磁閥16中，高頻電磁閥16依據(jù)脈沖信號進行開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔28內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液30，迫使金屬熔液30微型噴嘴32中噴射出來，形成連續(xù)均勻的金屬熔滴33；

步驟9：啟動旋轉(zhuǎn)電機42和43，保證均勻連續(xù)的金屬熔滴33沉積到軋制模具44內(nèi)部，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的相對轉(zhuǎn)動，完成輥軋成形出單晶線材35；

步驟10：啟動旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5和平移軸伺服電機4，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5帶動繞線輪36旋轉(zhuǎn)，平移軸伺服電機4帶動直線滑臺38在水平方向上往復(fù)運動，進而將成形出的單晶線材35纏繞在繞線輪36上面；

步驟11：當成形出單晶線材35纏滿繞線輪36時，可以取下繞線輪36，安裝另外一個繞線輪，繼續(xù)完成單晶線材的制備。

參考圖2和3，本發(fā)明的一種液固輥軋單晶化金屬線柔性制備裝置，主要包括：壓力儲氣瓶1、制冷器2、伺服電機4和5、氣體分流閥7、手套箱10、線材料盤12、線材輸送導(dǎo)論15、脈沖信號發(fā)生器17、溫度控制器18、熱電偶20、多軸運動控制器21、高分子循環(huán)泵22、計算機控制系統(tǒng)24、環(huán)形加熱爐25、熔煉坩堝26、旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34、微型噴嘴32、繞線輪36、直線滑臺38和軋制模具44。

其特點在于所述惰性氣體壓力儲存瓶1內(nèi)部存儲99.999%高純氬氣，氣體分流閥7一端與壓力儲氣瓶1相連，另一端與氣體輸送管道8和9相連，氣體輸送管道8與手套箱10相連，氣體輸送管道9與高頻電磁閥16相連；

所述高分子循環(huán)泵22位于手套箱10的底部，啟動循環(huán)泵22，并將高純氬氣通過氣體輸送管道8流入手套箱10內(nèi)，確保手套箱10內(nèi)低氧環(huán)境,手套箱操作窗口6位于手套箱10前端，可以伸進雙手對箱體內(nèi)的裝置進行安裝和調(diào)整；

所述線材料盤12安裝在手套箱10的上面，料盤電機11與線材料盤12相連，控制料盤電機11的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)金屬線材13的精確輸送；

所述線材輸送導(dǎo)輪15安裝在手套箱10的內(nèi)部，導(dǎo)輪電機14安裝在線材輸送導(dǎo)輪15的兩端，當金屬線材13輸送到線材輸送導(dǎo)輪15兩輪中間時，控制導(dǎo)輪電機14的轉(zhuǎn)動，可以保證金屬線材13精確定量輸送到熔煉坩堝26內(nèi)部；

所述熔煉坩堝26位于環(huán)形加熱爐25的內(nèi)側(cè)，金屬線材輸送管道45位于坩堝26上端，可將金屬線材輸送到坩堝26內(nèi)熔化，通過控制料盤電機11和導(dǎo)輪電機14的轉(zhuǎn)速，能夠控制坩堝10內(nèi)金屬熔液30的液面高度保持不變；

所述微型噴嘴32位于熔煉坩堝10的底部，過濾片31放置于坩堝10內(nèi)部，對金屬熔液30進行過濾，脈沖氣壓腔28位于熔煉坩堝10的內(nèi)部中心位置，其上端與高頻電磁閥16相連，脈沖信號發(fā)生器17與電磁閥相連16，通過輸出的脈沖信號控制電磁閥16的開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔28內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液30，迫使金屬熔液30微型噴嘴32中噴射出來形成連續(xù)均勻的金屬熔滴33；

所述左旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和右旋轉(zhuǎn)水冷軋輥34通過安裝板42固定在手套箱10內(nèi)部，其兩者位置可以調(diào)整；所述左旋轉(zhuǎn)電機42與左旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27相連，右旋轉(zhuǎn)電機43與右旋轉(zhuǎn)水冷軋輥34相連，控制旋轉(zhuǎn)電機42和43的轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的相對轉(zhuǎn)動；

所述軋制模具44分布在旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的表面，有左右兩個半圓凹模配合而成，可以依據(jù)成形單晶金屬絲35的尺寸要求加工成不同的尺寸，當均勻連續(xù)的金屬熔滴33沉積到軋制模具44內(nèi)部時，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的相對轉(zhuǎn)動，就可以完成輥軋，成形出單晶線材35；

所述繞線輪36安裝在繞線輪支架19上面，繞線輪36可以隨意的安裝和取下，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5與繞線輪36相連，控制伺服電機5的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)繞線輪36的旋轉(zhuǎn)纏絲；

所述冷氣儲存腔39位于繞線輪支架19的下面，且通過連接板37安裝在直線滑臺38上面，制冷器2通過冷氣輸送管道3與冷氣儲存腔39相通，冷氣儲存腔39上面分布多個冷氣排氣孔40，其氣孔的大小可以調(diào)節(jié)進而控制冷氣的流量；

所述平移軸伺服電機4與直線滑臺38相連，控制平移軸伺服電機4的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)直線滑臺38在水平方向上的往復(fù)運動，進而控制繞線輪36在纏絲過程中的往返直線運動，實現(xiàn)纏絲復(fù)合運動控制要求；

所述熱電偶29位于熔煉坩堝26內(nèi)部，熱電偶20放置在繞線輪36下方，熱電偶20和29將采集到的溫度信號傳送到溫度加熱控制器18，實現(xiàn)對環(huán)形加熱爐25和冷氣排氣孔40的反饋控制，進而精確控制熔煉坩堝26內(nèi)部的溫度和強制對流冷卻溫度；

所述多軸運動控制器21通過控制總線分別左旋轉(zhuǎn)電機42、右旋轉(zhuǎn)電機43、平移軸伺服電機4、旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5、料盤電機11和導(dǎo)輪電機14相連，在觸屏人機界面23上可對每個電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進行設(shè)置，多軸運動控制器21依據(jù)設(shè)置的參數(shù)對各個電機進行精確控制；

所述計算機控制系統(tǒng)24通過CAN總線與多軸運動控制器21、脈沖信號發(fā)生器17、溫度加熱控制器18相連，實現(xiàn)對各個模塊的總體控制；

實施例1：0.3mm單晶銅線材的制備

選取直徑3mm的普通銅線作為原材料，選取噴嘴直徑為0.15mm，軋制模具的凹模直徑為0.3mm，將選擇的3mm普通銅線料盤12安裝到料盤電機11上面，并將銅線的一端穿過線材輸送導(dǎo)輪15，經(jīng)過金屬線材輸送管道15，放入熔煉坩堝26中；打開惰性氣體壓力儲蓄瓶1和高分子循環(huán)泵22，對手套箱10進行低氧環(huán)境處理，確保手套箱10內(nèi)的氧含量低于1PPM；啟動制冷器2，通過冷氣輸送管道3將產(chǎn)生的冷氣輸送到冷氣儲存腔39中，設(shè)置冷氣排氣孔40的開后為60%，保證繞線輪36附近的溫度達到零度以下，滿足定向凝固的條件；啟動計算機控制系統(tǒng)24和多軸運動控制器21，打開觸屏人機界面23，設(shè)置料盤電機11轉(zhuǎn)速約為1轉(zhuǎn)/分鐘，順時旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪電機14轉(zhuǎn)速約為5轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)電機42和43的轉(zhuǎn)速為約50轉(zhuǎn)/分鐘，兩電機轉(zhuǎn)向相反，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5的轉(zhuǎn)速為約24轉(zhuǎn)/分鐘，平移軸伺服電機4的轉(zhuǎn)速為約30轉(zhuǎn)/分鐘；啟動溫度控制器18，設(shè)定環(huán)形加熱爐25的加熱溫度為1200°，將熔煉坩堝26中的3mm的普通銅線熔化成金屬熔液30；啟動料盤電機11和導(dǎo)輪電機14的轉(zhuǎn)動，將金屬線材13精確定量輸送到熔煉坩堝26內(nèi)部，控制坩堝10內(nèi)金屬熔液30在噴射過程中的液面高度保持不變；啟動脈沖信號發(fā)生器17，將脈沖信號頻率設(shè)定為100HZ，氣體壓力設(shè)定為5MP，高頻電磁閥16依據(jù)脈沖信號開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔28內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液30，迫使金屬熔液30從微型噴嘴32中噴射出來，形成連續(xù)均勻的銅熔滴33；啟動旋轉(zhuǎn)電機42和43，保證均勻連續(xù)的銅熔滴33沉積到0.3mm軋制模具內(nèi)部，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的相對轉(zhuǎn)動，完成輥軋成形出0.3mm的單晶線材；啟動旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5和平移軸伺服電機4，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5帶動繞線輪36旋轉(zhuǎn)，平移軸伺服電機4帶動直線滑臺38在水平方向上往復(fù)運動，進而將成形出的單晶線材35纏繞在繞線輪36上面；當成形出單晶線材35纏滿繞線輪36時，可以取下繞線輪36，安裝另外一個繞線輪，繼續(xù)進行完成0.3mm單晶銅線材的制備。通過檢測，本發(fā)明制備的出的銅單晶線材內(nèi)部無雜晶，表面光滑，于原材相比電阻率降低顯著，傳輸信號的失真度明顯降低。

實施例2: 0.5mm單晶鋁線材的制備

選取直徑5mm的普通鋁線材作為原材料，選取噴嘴直徑為0.25mm，軋制模具的凹模直徑為0.5mm，將選擇的5mm普通鋁線材料盤12安裝到料盤電機11上面，并將鋁線的一端穿過線材輸送導(dǎo)輪15，經(jīng)過金屬線材輸送管道15，放入熔煉坩堝26中；打開惰性氣體壓力儲蓄瓶1和高分子循環(huán)泵22，對手套箱10進行低氧環(huán)境處理，確保手套箱10內(nèi)的氧含量低于1PPM；啟動制冷器2，通過冷氣輸送管道3將產(chǎn)生的冷氣輸送到冷氣儲存腔39中，設(shè)置冷氣排氣孔40的開后為50%，保證繞線輪36附近的溫度達到零度以下，滿足定向凝固的條件；啟動計算機控制系統(tǒng)24和多軸運動控制器21，打開觸屏人機界面23，設(shè)置料盤電機11轉(zhuǎn)速約為2轉(zhuǎn)/分鐘，順時旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪電機14轉(zhuǎn)速約為10轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)電機42和43的轉(zhuǎn)速約為60轉(zhuǎn)/分鐘，兩電機轉(zhuǎn)向相反，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5的轉(zhuǎn)速約為30轉(zhuǎn)/分鐘，平移軸伺服電機4的轉(zhuǎn)速約為36轉(zhuǎn)/分鐘；啟動溫度控制器18，設(shè)定環(huán)形加熱爐25的加熱溫度為750°，將熔煉坩堝26中的5mm的普通鋁線材熔化成金屬熔液30；啟動料盤電機11和導(dǎo)輪電機14的轉(zhuǎn)動，將金屬線材13精確定量輸送到熔煉坩堝26內(nèi)部，控制坩堝10內(nèi)金屬熔液30在噴射過程中的液面高度保持不變；啟動脈沖信號發(fā)生器17，將脈沖信號頻率設(shè)定為100HZ，氣體壓力設(shè)定為5MP，高頻電磁閥16依據(jù)脈沖信號開啟/關(guān)閉，使脈沖氣壓腔28內(nèi)部產(chǎn)生高頻脈沖氣壓，沖擊底部的金屬熔液30，迫使金屬熔液30從微型噴嘴32中噴射出來，形成連續(xù)均勻的鋁熔滴33；啟動旋轉(zhuǎn)電機42和43，保證均勻連續(xù)的鋁熔滴33沉積到0.5mm軋制模具內(nèi)部，控制旋轉(zhuǎn)水冷軋輥27和34的相對轉(zhuǎn)動，完成輥軋成形出0.5mm的單晶線材；啟動旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5和平移軸伺服電機4，旋轉(zhuǎn)軸伺服電機5帶動繞線輪36旋轉(zhuǎn)，平移軸伺服電機4帶動直線滑臺38在水平方向上往復(fù)運動，進而將成形出的單晶線材35纏繞在繞線輪36上面；當成形出單晶線材35纏滿繞線輪36時，可以取下繞線輪36，安裝另外一個繞線輪，繼續(xù)進行完成0.5mm單晶鋁線材的制備。通過檢測，本發(fā)明制備的出的鋁單晶線材內(nèi)部無雜晶，表面光滑，于原材相比電阻率降低顯著，傳輸信號的失真度明顯降低。

上述實施方式只是本發(fā)明專利的優(yōu)選實例，并不是用來限制本發(fā)明專利的實施與權(quán)利范圍的，凡依據(jù)本發(fā)明專利申請專利保護范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明專利申請專利范圍內(nèi)。