Orvosi fokozatGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)A titán rudak és lemezek szigorú gyártási és tesztelési folyamatokat igényelnek, hogy megfeleljenek az olyan szabványoknak, mint plASTM F136(sebészeti implantátumokhoz) és az ISO 5832-3. Az alábbiakban a gyártási lépések, a szükséges berendezések, a tesztelési szakaszok és a megfelelő berendezések részletes lebontása található.
Gyártási folyamatok és megfelelő berendezések
1.1Nyersanyag-előkészítés (nyersanyag olvasztás és öntvények)
A folyamat célja: Nagy{0}}tisztaságú előállításTi-6Al-4V ELI ötvözetextra alacsony intersticiális (ELI) elemekkel rendelkező tuskók (O legfeljebb 0,13%, C legfeljebb 0,08%, N legfeljebb 0,05%, H kisebb vagy egyenlő, mint 0,0125%).
Főbb lépések:
Adagolás: keverje össze a titán szivacsot (99,7%-os vagy annál nagyobb tisztaságú), alumínium tömbök (99,95%-os vagy annál nagyobb tisztaság) és vanádiumötvözet (V-Ti mesterötvözet) perTi-6Al-4V ELIösszetételi arány.
Vákuumos íves újraolvasztás (VAR): Olvassa fel a tételt 2-3 alkalommal vákuumban a szennyeződések (pl. gáz, zárványok) eltávolítása és az egyenletes összetétel biztosítása érdekében.
Szükséges felszerelés:
Vákuumos íves újraolvasztó kemence (VAR kemence): 1 × 10⁻3 Pa vagy annál kisebb vákuumfokkal, a hőmérséklet-szabályozás pontossága ±5 fok, a nagy tisztaságú olvasztás elérése érdekében.
Összetevők keverő: A szivacs Ti, Al és V ötvözetek pontos arányosításához (hiba: ±0,1% vagy annál kisebb).
Rúdformázó szerszám: Hőálló -grafit vagy réz matrica, a tuskó méretéhez igazítva (pl. Φ300-800mm, hossz 1000-3000mm).
1.2Melegmunka (rudak és lemezek alakítása)
1.2.1Kovácsolás (öntvényből{0}}félkész termékek)
A folyamat célja: Törje le a tuskó durva szemcséit, javítsa az anyagsűrűséget (99,5% vagy annál nagyobb relatív sűrűség), és kezdeti formákat alakítson ki (rudak/lemezek tuskója).
Főbb lépések:
Rúdfűtés: Melegítse fel a tuskót 950-1050 fokra (+ fázistartományTi-6Al-4V ELI) és tartsa 2-4 órán át az egyenletes hőmérséklet érdekében.
Meleg kovácsolás: Használjon préskovácsolást a bugák formálásáhozrúdtuskó (Φ50-200mm)vagylemezes tuskó (vastagság 20-100mm, szélesség 300-1000mm).
Szükséges felszerelés:
Elektromos ellenállású fűtő kemence: 800-1200 fokos hőmérséklet-szabályozási tartománnyal, nagy tömbfűtéshez alkalmas.
Hidraulikus kovácsolóprés: 1000-5000 tonna, precíziós helyzetszabályozással (±0,5 mm vagy annál kisebb hiba) az egyenletes kovácsolás érdekében.
Kovácsoló szerszámok: Hőkezelt{0}}H13-as acél szerszámok hűtőrendszerrel a szerszám kopásának megakadályozására.
1.2.2 Hengerlés (félkész{0}}termékek végső rudakká/lemezekké)
A folyamat célja: A szemcsék finomítása, a végső méretek ellenőrzése (pl. rúdátmérő tűrése ±0,1 mm, lemezvastagság tűrés ±0,05 mm), és javítja a felület minőségét.
A bárok legfontosabb lépései:
Meleghengerlés: 850{1}}950 fokos görgős rudak az átmérő lépésről lépésre történő csökkentése érdekében (pl. Φ100mm → Φ50mm).
Hideghúzás (opcionális): Nagy{0}}pontosságú rudak (pl. Φ10-30 mm) esetén végezzen hideghúzást szobahőmérsékleten a méretpontosság javítása érdekében.
A lemezek legfontosabb lépései:
Meleghengerlés: A vastagság csökkentése (pl. 50 mm → 10 mm) és a szélesség növelése érdekében 850-950 fokban hengerelje a tuskólapokat.
Hideghengerlés (opcionális): Vékony lemezeknél (vastagság 5 mm vagy egyenlő), hidegen hengerelve érd el a Ra értéket, amely legfeljebb 0,8 μm felületi érdesség érhető el.
Szükséges felszerelés:
Meleghengermű:
Rudakhoz: Több{0}}állványos folyamatos hengermű (3-5 állvány), 200-500 mm hengerátmérővel.
Lemezekhez: Négy-magas, megfordítható hengermű, 150-300 mm átmérőjű munkahengerrel és 1000-2000 mm szélességgel.
Hideghúzó gép (rudakhoz): 50-200 kN húzóerővel, szerszám-kenőrendszerrel felszerelve.
Hideghengermű (lemezekhez): két-magas vagy négy-magas malom, precíziós hengerrés szabályozással (±0,01 mm).
1.3 Hőkezelés (teljesítményoptimalizálás)
A folyamat célja: Állítsa be a mechanikai tulajdonságokat (szakítószilárdság nagyobb vagy egyenlő, mint 860MPa, folyási szilárdság legfeljebb 795 MPa, nyúlás nagyobb vagy egyenlő, mint 10%), és megszünteti a belső feszültséget.
Főbb lépések:
Lágyítás: Melegítse fel a rudakat/lemezeket 700-750 fokra, tartsa 1-2 órán át, majd hűtse le levegőn (a feszültség enyhítésére) vagy kemencében hűtse (puhább tulajdonságokért).
Oldatos kezelés + öregítés (opcionális): Nagy -szilárdságú alkalmazásokhoz melegítse fel 920-950 fokra (oldat), hűtse le vízzel, majd öregítse 500-550 fokon 4-8 órán keresztül.
Szükséges felszerelés:
Vákuumos hőkezelő kemence: 5 × 10⁻3 Pa vagy annál kisebb vákuumfokozattal, az oxidáció elkerülése érdekében (az orvosi Ti nem igényel felületi oxidréteget).
Hőmérséklet-szabályozó: PID szabályozással, ±2 fokos pontossággal, az egyenletes hőkezelés érdekében.
Edzőtartály: Vízhűtéshez (oldatkezelés), hőmérséklet-szabályozással (20-30 fok) az anyag deformációjának megakadályozására.
1.4Felületkezelés (higiéniai és biokompatibilitás)
A folyamat célja: A felületi hibák (pl. vízkő, karcolások) eltávolítása, a korrózióállóság javítása és az orvosi higiéniai előírások betartása.
Főbb lépések:
Pácolás: Merítse kevert savba (HNO₃ + HF), hogy eltávolítsa az oxidréteget és a felületi szennyeződéseket (pácolási idő 5-15 perc).
Passziválás: Kezelje salétromsavval (20-30%-os koncentráció), hogy sűrű TiO₂ filmet képezzen (vastagság 5-10 nm) a korrózióállóság érdekében.
Polírozás (opcionális): Implantált{0}}minőségű termékek esetén végezzen mechanikus polírozást (Ra kisebb vagy egyenlő, mint 0,2 μm) vagy elektrokémiai polírozást.
Szükséges felszerelés:
Pácolótartály: Saválló{0}}PP vagy titán tartály, szellőzőrendszerrel a savas gőzök eltávolítására.
Passziváló tartály: Ugyanaz az anyag, mint a pácoló tartály, hőmérséklet-szabályozással (25-40 fok).
Polírozó gép:
Mechanikus: Szalagcsiszoló (rudakhoz) vagy lemezpolírozó, csiszolószalagokkal (800-1200 szemcse).
Elektrokémiai: Titán elektróda polírozó berendezés, feszültségszabályozással (10-30V).
Termékleírás
2. Tesztelési eljárások és megfelelő berendezések
2.1Kémiai összetétel vizsgálata
Teszt célja: A Gr5 ELI összetételének való megfelelés ellenőrzése (Al: 5,5-6,75%, V: 3,5-4,5%, intersticiális elemek A határértékeknél kisebb vagy egyenlő), és észlelje a káros szennyeződéseket (pl. Fe, legfeljebb 0,25%).
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Optikai emissziós spektrometria (OES):
Felszerelés: OES spektrométer (pl. Bruker Q4 TASMAN), 1-2 perc alatt teszteli a 20+ elemeket, pontosság ±0,01%.
Inert gáz fúzió (IGF):
Felszerelés: IGF Analyzer (pl. LECO TC600), O, N, H tartalmat mér (detektálási határ 0,1ppm).
Szén/kén analizátor:
Felszereltség: CS Analyzer (pl. LECO CS844), C-tartalom vizsgálata (kimutatási határ 0,001%).
2.2 Mechanikai tulajdonságvizsgálat
A vizsgálat célja: Biztosítsa, hogy a szakítószilárdság, a folyáshatár, a nyúlás és a keménység megfeleljen az ASTM F136 követelményeinek.
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Szakítóvizsgálat:
Felszereltség: Univerzális vizsgálógép (pl. Instron 5982), 100-500 kN teherbírással, feszültség-nyúlás görbét mér, és kiszámítja a szakítószilárdságot, a nyúlást.
Minta: Súlyzó{0}}alakú minták (ASTM E8 szabvány).
Keménységi teszt:
Felszereltség: Vickers keménységmérő (pl. Wilson VH1102), HV keménységet vizsgál (terhelés 10kgf, tartózkodási idő 10s), követelmény HV 280-340.
Ütésvizsgálat (opcionális):
Felszerelés: Charpy ütésmérő (pl. Instron CEAST 9050), méri az ütésállóságot (szobahőmérsékleten 10 J/cm² vagy annál nagyobb).
2.3 Mikrostruktúra vizsgálat
A vizsgálat célja: Ellenőrizze a szemcseméretet (50 μm vagy annál kisebb), a fáziseloszlást (egyenletes + fázis) és a hibák (pl. zárványok, repedések) hiányát.
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Metallográfiai előkészítés:
Felszerelés: Csiszológép (mintacsiszoláshoz), Polírozógép (gyémántpasztával, 1-0,25μm), Maratótartály (marató: Kroll-reagens - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Mikrostruktúra megfigyelés:
Felszereltség: optikai mikroszkóp (pl. Olympus BX53M), 100-1000×-es nagyítással; Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM, pl. Zeiss Sigma 300) nagy felbontású megfigyeléshez (opcionális).
2.4Méret- és felületminőségi vizsgálat
Teszt célja: Győződjön meg arról, hogy a méretek megfelelnek a tűréskövetelményeknek, és a felület mentes a hibáktól (pl. karcolásoktól, gödröktől).
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Méretmérés:
Rudakhoz: Digitális tolómérő (pontosság ±0,01 mm) az átmérőhöz; Lézeres átmérőmérő (pl. Keyence LS-9000) folyamatos méréshez (sebesség 1000-szer/másodperc).
Lemezekhez: Vastagságmérő (pl. Mitutoyo ID-C112) a vastagsághoz; Koordinátamérő gép (CMM, pl. Hexagon Global S) a 3D méretpontossághoz (hiba: ±0,005 mm vagy annál kisebb).
Felületi érdesség teszt:
Felszerelés: Felületi érdességvizsgáló (pl. Mitutoyo SJ-210), Ra, Rz értékeket mér (észlelési tartomány 0,001-20μm).
Szemrevételezés:
Felszerelés: Nagy{0}}felbontású kamera vagy mikroszkóp, ellenőrzi a felületi hibákat (a hiba mérete 0,1 mm-nél kisebb vagy egyenlő).
2.5 Korrózióállósági vizsgálat (orvosi felhasználás szempontjából kritikus)
Teszt célja: A testfolyadék-korrózióval szembeni ellenállás ellenőrzése (in vivo környezet szimulálása).
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Potenciodinamikai polarizációs teszt:
Berendezés: Elektrokémiai munkaállomás (pl. Gamry Reference 600), szimulált testfolyadékban tesztel (SBF oldat, 37 fok), méri a korróziós áramsűrűséget (Kisebb vagy egyenlő, mint 1×10⁻⁶ A/cm²).
Semleges sószóró teszt (NSS):
Felszereltség: Sópermetező kamra (pl. Q-FOG CRH), 5%-os NaCl-oldatot (35 fokos) szór, nem igényel korróziót 200 óránál hosszabb ideig.
2.6Nem{0}}roncsolásmentes tesztelés (NDT, belső hibák esetén)
Teszt célja: Belső repedések, zárványok vagy pórusok észlelése (nincs hiba 0,5 mm-nél nagyobb vagy egyenlő).
Vizsgálati módszerek és berendezések:
Ultrahangos tesztelés (UT):
Felszerelés: Ultrahangos hibaérzékelő (pl. Olympus EPOCH 650), 2-5MHz-es szondafrekvenciával, belső hibákat tesztel (észlelési határ 0,1mm).
Radiográfiai vizsgálat (RT, opcionális vastag termékekhez):
Berendezés: röntgensugár-radiográfia (pl. YXLON Cheetah EVO), érzékeli a belső zárványokat (érzékenység A vastagság 2%-a vagy annál nagyobb).
Mágneses részecskék vizsgálata (MPT, felületi repedések esetén):
Felszerelés: Mágneses részecskevizsgáló (pl. Eriez 6200), érzékeli a felületi repedéseket (hosszabb, mint 0,2 mm) a ferromágneses részeken (ritka a Ti esetében, de vasszennyeződés gyanúja esetén használják).
Monica
Pozíció:Menedzser
WhatsApp:+86 182 9270 2722
E{0}}mail:Cr-Re@titanmsgp.com
