Lääketieteellinen luokkaGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)Titaanitangot ja -levyt vaativat tiukkoja tuotanto- ja testausprosesseja täyttääkseen standardit, kutenASTM F136(kirurgisille implanteille) ja ISO 5832-3. Alla on yksityiskohtainen erittely tuotantovaiheista, tarvittavista laitteista, testausvaiheista ja vastaavista laitteista.
Tuotantoprosessit ja vastaavat laitteet
1.1Raaka-aineen valmistelu (raaka-aineiden sulatus ja harkot)
Prosessin tavoite: Tuottaa korkea{0}}puhtausTi-6Al-4V ELI seosharkot, joissa on erittäin vähän interstitiaalisia (ELI) elementtejä (O pienempi tai yhtä suuri kuin 0,13%, C pienempi tai yhtä suuri kuin 0,08%, N pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05%, H pienempi tai yhtä suuri kuin 0,0125 %).
Tärkeimmät vaiheet:
Annostelu: Sekoita sieni-titaania (Puhtaus on suurempi tai yhtä suuri kuin 99,7 %), alumiiniharkot (puhtaus on suurempi tai yhtä suuri kuin 99,95 %) ja vanadiinilejeeringit (V-Ti-pääseos) perTi-6Al-4V ELIkoostumussuhde.
Tyhjiökaarisulatus (VAR): Sulata erä 2-3 kertaa tyhjiössä epäpuhtauksien (esim. kaasun, sulkeumien) poistamiseksi ja tasaisen koostumuksen varmistamiseksi.
Tarvittavat varusteet:
Tyhjiökaarisulatusuuni (VAR Furnace): Tyhjiöasteella enintään 1 × 10⁻3 Pa, lämpötilan säätötarkkuus ±5 astetta korkean -puhtaussulamisen saavuttamiseksi.
Ainesosien sekoitin: Sienen Ti-, Al- ja V-seosten tarkkaan annosteluun (virhe pienempi tai yhtä suuri kuin ±0,1 %).
Valanteen muotti: Lämmönkestävä-grafiitti- tai kuparimuotti, joka on räätälöity harkon koon mukaan (esim. Φ300-800mm, pituus 1000-3000mm).
1.2Kuumatyöstö (tankojen ja levyjen muotoilu)
1.2.1Takominen (harkista puolivalmiiksi{0}}tuotteiksi)
Prosessin tavoite: Murtaa harkon karkeat rakeet, parantaa materiaalin tiheyttä (suhteellinen tiheys suurempi tai yhtä suuri kuin 99,5 %) ja muodostaa alkumuotoja (aihiot tankoja/levyjä varten).
Tärkeimmät vaiheet:
Harkon lämmitys: Kuumenna harkot 950-1050 asteeseen (+ vaihealueTi-6Al-4V ELI) ja pidä 2-4 tuntia tasaisen lämpötilan saavuttamiseksi.
Kuumatakominen: Muovaa harkot puristamallatangon aihiot (Φ50-200mm)tailevyaihiot (paksuus 20-100mm, leveys 300-1000mm).
Tarvittavat varusteet:
Sähkövastuslämmitysuuni: Lämpötilan säätöalueella 800-1200 astetta, sopii suuriin harkon lämmitykseen.
Hydraulinen taontapuristin: 1000-5000 tonnia, tarkalla asennonsäädöllä (virhe pienempi tai yhtä suuri kuin ±0,5 mm) tasaista taontaa varten.
Takomuotit: Lämpökäsitellyt{0}}H13-teräsmuotit, joissa on jäähdytysjärjestelmät, jotka estävät muottien kulumisen.
1.2.2 Rullaus (puolivalmiit tuotteet{0}}viimeisiksi tankoiksi/levyiksi)
Prosessin tavoite: Jalostaa rakeita, hallita lopullisia mittoja (esim. tangon halkaisijatoleranssi ±0,1 mm, levyn paksuustoleranssi ±0,05 mm) ja parantaa pinnan laatua.
Tärkeimmät askeleet baareille:
Kuumavalssaus: Pyöritä aihiot 850-950 astetta halkaisijan pienentämiseksi vaiheittain- (esim. Φ100mm → Φ50mm).
Kylmäveto (valinnainen): Suorita korkean{0}}tarkkuustankojen (esim. Φ10-30 mm) kylmäveto huoneenlämmössä mittatarkkuuden parantamiseksi.
Levyjen tärkeimmät vaiheet:
Kuumavalssaus: Rullaa levyaihiot 850-950 astetta paksuuden pienentämiseksi (esim. 50 mm → 10 mm) ja leveyden lisäämiseksi.
Kylmävalssaus (valinnainen): Ohuille levyille (paksuus enintään 5 mm), kylmävalssaa, jotta pinnan karheus on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,8 μm.
Tarvittavat varusteet:
Kuumavalssaamo:
Tangot: Moni{0}}jalusta jatkuva valssaus (3-5 jalustaa), telan halkaisija 200-500 mm.
Levyille: neljä{0}}korkeaa kääntövalssainta, työtelan halkaisija 150-300 mm ja leveys 1000-2000 mm.
Kylmävetokone (tankoille): Vetovoimalla 50-200 kN, varustettu muotin voitelujärjestelmällä.
Kylmävalssaus (levyille): Kaksi-korkeaa tai neljä-korkeaa jyrsintä, jossa on tarkka telavälin säätö (±0,01 mm).
1.3 Lämpökäsittely (suorituskyvyn optimointi)
Prosessin tavoite: Säädä mekaanisia ominaisuuksia (vetolujuus suurempi tai yhtä suuri kuin 860MPa, myötöraja suurempi tai yhtä suuri kuin 795 MPa, venymä suurempi tai yhtä suuri kuin 10 %) ja poista sisäinen jännitys.
Tärkeimmät vaiheet:
Hehkutus: Kuumenna tangot/levyt 700-750 asteeseen, pidä 1-2 tuntia, jäähdytä sitten ilmassa (rasitus lievittää) tai uunijäähdytystä (pehmeämmät ominaisuudet).
Liuoskäsittely + vanhentaminen (valinnainen): Vahvissa sovelluksissa lämmitä 920-950 asteeseen (liuos), sammuta vesi ja vanhenna 500-550 asteessa 4-8 tuntia.
Tarvittavat varusteet:
Tyhjiölämpökäsittelyuuni: Tyhjiöasteella Vähemmän tai yhtä suuri kuin 5 × 10⁻3 Pa hapettumisen välttämiseksi (lääketieteellinen Ti ei vaadi pintaoksidihilsettä).
Lämpötilan säädin: PID-säädöllä, tarkkuus ±2 astetta tasaisen lämpökäsittelyn varmistamiseksi.
Karkaisusäiliö: Vesisammutukseen (liuoskäsittely), lämpötilan säädöllä (20-30 astetta) materiaalin muodonmuutosten estämiseksi.
1.4Pintakäsittely (hygienia ja bioyhteensopivuus)
Prosessin tavoite: Poista pintavirheet (esim. hilseily, naarmut), parantaa korroosionkestävyyttä ja täyttää lääketieteelliset hygieniastandardit.
Tärkeimmät vaiheet:
Peittaus: Upota sekoitettuun happoon (HNO₃ + HF) poistaaksesi oksidihilse ja pinnan epäpuhtaudet (peittausaika 5-15 minuuttia).
Passivointi: Käsittele typpihapolla (20-30 % pitoisuus), jolloin muodostuu tiheä TiO₂-kalvo (paksuus 5-10 nm) korroosionkestävyyttä varten.
Kiillotus (valinnainen): suorita implantti{0}}laatuisille tuotteille mekaaninen kiillotus (Ra pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 μm) tai sähkökemiallinen kiillotus.
Tarvittavat varusteet:
Peittaussäiliö: Haponkestävä-PP- tai titaanisäiliö, jossa on tuuletusjärjestelmä happamien höyryjen poistamiseksi.
Passivointisäiliö: Sama materiaali kuin peittaussäiliö, lämpötilan säätö (25-40 astetta).
Kiillotuskone:
Mekaaninen: Nahkahiomakone (tankoille) tai levykiillotuskone, jossa hiomahihnoja (800-1200 karkeus).
Sähkökemiallinen: Titaanielektrodien kiillotuslaitteisto, jännitteensäädöllä (10-30V).
Tuotteen kuvaus
2. Testausprosessit ja vastaavat laitteet
2.1Kemiallisen koostumuksen testaus
Testin tarkoitus: Tarkista yhteensopivuus Gr5 ELI -koostumuksen kanssa (Al: 5,5-6,75%, V: 3,5 - 4,5%, interstitiaaliset elementit Alle tai yhtä suuri kuin rajat) ja havaita haitalliset epäpuhtaudet (esim. Fe vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,25 %).
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Optinen emissiospektrometria (OES):
Laitteet: OES-spektrometri (esim. Bruker Q4 TASMAN), testaa 20+ elementtejä 1-2 minuutissa, tarkkuus ±0,01%.
Inerttikaasufuusio (IGF):
Laitteet: IGF-analysaattori (esim. LECO TC600), mittaa O-, N-, H-pitoisuuksia (tunnistusraja 0,1ppm).
Hiili/rikki-analysaattori:
Laitteet: CS Analyzer (esim. LECO CS844), testaa C-pitoisuutta (havaintoraja 0,001 %).
2.2 Mekaanisten ominaisuuksien testaus
Testin tarkoitus: Varmista, että vetolujuus, myötöraja, venymä ja kovuus täyttävät ASTM F136 -vaatimukset.
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Vetotesti:
Laitteet: Universal Testing Machine (esim. Instron 5982), kantavuus 100-500kN, mittaa jännitys-venymäkäyrän ja laskee veto-/myötölujuuden, venymän.
Näyte: Käsipainon{0}}muotoiset näytteet (ASTM E8 -standardi).
Kovuustesti:
Varustus: Vickers Hardness Tester (esim. Wilson VH1102), testaa HV-kovuutta (kuorma 10kgf, viipymäaika 10s), vaatimus HV 280-340.
Iskutesti (valinnainen):
Varusteet: Charpy-iskutesteri (esim. Instron CEAST 9050), mittaa iskunkestävyyttä (suurempi tai yhtä suuri kuin 10 J/cm² huoneenlämpötilassa).
2.3 Mikrorakenteen testaus
Testin tarkoitus: Tarkista raekoko (pienempi tai yhtä suuri kuin 50 μm), vaihejakauma (tasainen + vaihe) ja vikojen (esim. sulkeumat, halkeamat) puuttuminen.
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Metallografinen valmistelu:
Varusteet: Hiomakone (näytteen hiontaan), kiillotuskone (timanttitahnalla, 1-0,25 μm), etsaussäiliö (etsausaine: Krollin reagenssi - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Mikrorakenteen havainnointi:
Varustus: Optinen mikroskooppi (esim. Olympus BX53M), 100-1000-kertainen suurennus; Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM, esim. Zeiss Sigma 300) korkean resoluution havainnointiin (valinnainen).
2.4Mitta- ja pintalaadun testaus
Testin tarkoitus: Varmista, että mitat täyttävät toleranssivaatimukset ja että pinnalla ei ole vikoja (esim. naarmuja, kuoppia).
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Mittaus:
Tangoille: Digitaalinen paksuus (tarkkuus ±0,01 mm) halkaisijalle; Laserhalkaisijamittari (esim. Keyence LS-9000) jatkuvaan mittaukseen (nopeus 1000 kertaa sekunnissa).
Levyille: paksuusmittari (esim. Mitutoyo ID-C112) paksuutta varten; Koordinaattimittauskone (CMM, esim. Hexagon Global S) 3D-mittatarkkuutta varten (virhe pienempi tai yhtä suuri kuin ±0,005 mm).
Pinnan karheustesti:
Laitteet: Pinnankarheusmittari (esim. Mitutoyo SJ-210), mittaa Ra-, Rz-arvot (tunnistusalue 0,001-20μm).
Silmämääräinen tarkastus:
Laitteet: terävä{0}}tarkkuuden kamera tai mikroskooppi, tarkistaa pintavirheiden varalta (vian koko Alle tai yhtä suuri kuin 0,1 mm on hyväksyttävä).
2.5 Korroosionkestävyystestaus (kriittinen lääketieteellisessä käytössä)
Testin tarkoitus: Varmista kehon nesteiden korroosionkestävyys (simuloi in{0}}vivo-ympäristöä).
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Potentiodynaaminen polarisaatiotesti:
Laitteet: Sähkökemiallinen työasema (esim. Gamry Reference 600), testaa simuloidussa kehon nesteessä (SBF-liuos, 37 astetta), mittaa korroosion virrantiheyden (pienempi tai yhtä suuri kuin 1 × 10⁻⁶ A/cm²).
Neutraali suolasuihkutesti (NSS):
Varustus: Suolasumutuskammio (esim. Q-FOG CRH), suihkuttaa 5 % NaCl-liuosta (35 astetta), ei vaadi korroosiota yli 200 tunnin ajan.
2.6-Tuhoamaton testaus (NDT, sisäisiä vikoja varten)
Testin tarkoitus: Havaitse sisäiset halkeamat, sulkeumat tai huokoset (ei vikoja, jotka ovat suurempia tai yhtä suuria kuin 0,5 mm).
Testausmenetelmät ja -laitteet:
Ultraäänitestaus (UT):
Varustus: Ultraäänivirheentunnistin (esim. Olympus EPOCH 650), anturin taajuudella 2-5MHz, testaa sisäisiä vikoja (tunnistusraja 0,1mm).
Radiografinen testaus (RT, valinnainen paksuille tuotteille):
Laitteet: Röntgenradiografialaite (esim. YXLON Cheetah EVO), havaitsee sisäiset sulkeumat (herkkyys suurempi tai yhtä suuri kuin 2 % paksuudesta).
Magneettisten hiukkasten testaus (MPT, pintahalkeamia):
Laitteet: Magneettinen hiukkasten testaaja (esim. Eriez 6200), havaitsee pinnan halkeamat (pituus suurempi tai yhtä suuri kuin 0,2 mm) ferromagneettisissa osissa (harvinainen Ti, mutta käytetään, jos epäillään raudan kontaminaatiota).
Monica
Asema:Manager
WhatsApp:+86 182 9270 2722
Sähköposti-:Cr-Re@titanmsgp.com
