Meditsiiniline hinneGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)titaanvardad ja -plaadid nõuavad rangeid tootmis- ja katsetamisprotsesse, et vastata sellistele standarditele naguASTM F136(kirurgiliste implantaatide jaoks) ja ISO 5832-3. Allpool on üksikasjalik jaotus tootmisetappide, nõutavate seadmete, testimisetappide ja vastavate seadmete kohta.
Tootmisprotsessid ja vastavad seadmed
1.1Tooraine ettevalmistamine (tooraine sulatamine ja valuplokid)
Protsessi eesmärk: toota kõrge{0}}puhtusastmegaTi-6Al-4V ELI sulamvaluplokid, millel on eriti madal interstitsiaalne (ELI) element (O väiksem või võrdne 0,13%, C väiksem või võrdne 0,08%, N väiksem või võrdne 0,05%, H väiksem või võrdne 0,0125%).
Peamised sammud:
Pakkimine: segage titaani käsn (99,7% või suurem puhtus), alumiiniumvaluplokid (puhtus 99,95% või rohkem) ja vanaadiumisulam (V-Ti põhisulam)Ti-6Al-4V ELIkoostise suhe.
Vaakumkaare ümbersulatamine (VAR): lisandite (nt gaas, lisandid) eemaldamiseks ja ühtlase koostise tagamiseks sulatage partii 2–3 korda vaakumis.
Nõutav varustus:
Vaakumkaare ümbersulatusahi (VAR-ahi): vaakumastmega 1 × 10⁻³ Pa või sellega võrdne, temperatuuri reguleerimise täpsus ±5 kraadi, et saavutada kõrge puhtusastmega sulatus.
Koostisosade mikser: Ti-, Al- ja V-käsna sulamite täpseks jaotamiseks (viga ±0,1%) või väiksem.
Valuploki vormimisvorm: kuumuskindel grafiidist- või vasest stants, mis on kohandatud valuploki suurusele (nt Φ300–800 mm, pikkus 1000–3000 mm).
1.2Kuumtöötlemine (varraste ja plaatide vormimine)
1.2.1Sepistamine (valuplokist pool{0}}valmistooted)
Protsessi eesmärk: purustada valuploki jämedad terad, parandada materjali tihedust (suhteline tihedus 99,5% või suurem) ja moodustada esialgsed kujundid (varraste/plaatide kangid).
Peamised sammud:
Valuploki kuumutamine: Kuumutage valuplokid temperatuurini 950-1050 kraadi (+ faasipiirkondTi-6Al-4V ELI) ja hoidke ühtlase temperatuuri saavutamiseks 2–4 tundi.
Kuumsepistamine: valuplokkide vormimiseks kasutage presssepistamistbaaritoorikud (Φ50-200mm)võiplaaditoorikud (paksus 20-100mm, laius 300-1000mm).
Nõutav varustus:
Elektrilise takistusega kütteahi: temperatuuri reguleerimisvahemikuga 800-1200 kraadi, sobib suurte valuplokkide soojendamiseks.
Hüdrauliline sepispress: 1000–5000 tonni, täpse asendikontrolliga (viga ±0,5 mm või väiksem) ühtlaseks sepistamiseks.
Sepistamisstantsid: termotöödeldud H13 terasstantsid, millel on jahutussüsteemid, et vältida stantside kulumist.
1.2.2 Rullimine (pooltooted{0}}viimasteks baarideks/plaatideks)
Protsessi eesmärk: täpsustada terad, kontrollida lõplikke mõõtmeid (nt varda läbimõõdu tolerants ±0,1 mm, plaadi paksuse tolerants ±0,05 mm) ja parandada pinna kvaliteeti.
Baaride peamised sammud:
Kuumvaltsimine: rullvarraste toorikud 850-950 kraadi, et vähendada läbimõõtu järk-järgult- (nt Φ100mm → Φ50mm).
Külmtõmbamine (valikuline): suure täpsusega{0}}varraste (nt Φ10–30 mm) puhul tehke mõõtmete täpsuse parandamiseks külmtõmbamist toatemperatuuril.
Peamised sammud plaatide jaoks:
Kuumvaltsimine: rullige plaattoorikuid 850–950 kraadi, et vähendada paksust (nt 50 mm → 10 mm) ja laiendada laiust.
Külmvaltsimine (valikuline): õhukeste plaatide puhul (paksus alla 5 mm või sellega võrdne) külmvaltsimine, et saavutada Ra pinnakaredus, mis on väiksem või võrdne 0,8 μm.
Nõutav varustus:
Kuumvaltspink:
Varraste jaoks: mitme{0}}aluse pidevvaltspink (3–5 alust), rulli läbimõõduga 200–500 mm.
Plaatide jaoks: nelja-kõrge pööratava valtspingi töörulli läbimõõt 150–300 mm ja laius 1000–2000 mm.
Külmtõmbemasin (varrastele): tõmbejõuga 50-200 kN, varustatud stantsimäärimissüsteemiga.
Külmvaltspink (plaatide jaoks): kaks-kõrget või nelja-kõrget valtspinki, täppisrullivahe reguleerimisega (±0,01 mm).
1.3 Kuumtöötlus (jõudluse optimeerimine)
Protsessi eesmärk: reguleerige mehaanilisi omadusi (tõmbetugevus suurem või võrdne 860MPa, voolavuspiir 795 MPa või suurem, pikenemine 10% või suurem%) ja kõrvaldada sisemine pinge.
Peamised sammud:
Lõõmutamine: Kuumutage latid/plaadid 700-750 kraadini, hoidke 1-2 tundi, seejärel jahutage õhu käes (stressi leevendamiseks) või ahjus (pehmemate omaduste saamiseks).
Lahuse töötlemine + vanandamine (valikuline): tugevate rakenduste jaoks kuumutage 920–950 kraadini (lahus), jahutage vesi, seejärel vanandage 500–550 kraadi juures 4–8 tundi.
Nõutav varustus:
Vaakumkuumtöötlusahi: vaakumastmega 5 × 10⁻³ Pa või sellega võrdne, et vältida oksüdatsiooni (meditsiiniline Ti ei vaja pinnaoksiidi skaalat).
Temperatuurikontroller: PID-regulaatoriga, täpsus ±2 kraadi, et tagada ühtlane kuumtöötlus.
Karastuspaak: veega kustutamiseks (lahuse töötlemine), temperatuuri reguleerimisega (20-30 kraadi), et vältida materjali deformatsiooni.
1.4Pinnatöötlus (hügieen ja biosobivus)
Protsessi eesmärk: eemaldada pinnadefektid (nt katlakivi, kriimustused), parandada korrosioonikindlust ja täita meditsiinihügieenistandardeid.
Peamised sammud:
Marineerimine: Kastke segatud happesse (HNO₃ + HF), et eemaldada oksiidkatlakivi ja pinnalisandid (marineerimisaeg 5-15 minutit).
Passiveerimine: korrosioonikindluse tagamiseks töödelda lämmastikhappega (kontsentratsioon 20-30%), et moodustada tihe TiO₂ kile (paksus 5-10 nm).
Poleerimine (valikuline): implantaadi{0}}klassi toodete puhul teostage mehaaniline poleerimine (Ra vähem kui 0,2 μm või sellega võrdne) või elektrokeemiline poleerimine.
Nõutav varustus:
Marineerimispaak: happekindlast-PP- või titaanist paak koos ventilatsioonisüsteemiga happeaurude eemaldamiseks.
Passiveerimispaak: sama materjal nagu peitsimispaak, temperatuuri reguleerimisega (25-40 kraadi).
Poleerimismasin:
Mehaaniline: lintlihvija (varraste jaoks) või plaatpoleerija, abrasiivsete lintidega (800-1200 grit).
Elektrokeemiline: Titaanelektroodide poleerimisseade, pinge juhtimisega (10-30V).
Toodete kirjeldus
2. Testimisprotsessid ja vastavad seadmed
2.1Keemilise koostise testimine
Testi eesmärk: kontrollida vastavust Gr5 ELI koostisele (Al: 5,5–6,75%, V: 3,5–4,5%, interstitsiaalsed elemendid, mis on väiksemad või võrdne piirnormidega) ja tuvastada kahjulikud lisandid (nt Fe vähem kui 0,25%).
Testimismeetodid ja -seadmed:
Optiline emissioonispektromeetria (OES):
Varustus: OES spektromeeter (nt Bruker Q4 TASMAN), testib 20+ elemente 1-2 minutiga, täpsus ±0,01%.
Inertgaasi liitmine (IGF):
Varustus: IGF Analyzer (nt LECO TC600), mõõdab O, N, H sisaldust (tuvastuspiir 0,1ppm).
Süsiniku/väävli analüsaator:
Varustus: CS Analyzer (nt LECO CS844), testib C sisaldust (tuvastuspiir 0,001%).
2.2 Mehaaniliste omaduste testimine
Katse eesmärk: tagada, et tõmbetugevus, voolavuspiir, pikenemine ja kõvadus vastavad ASTM F136 nõuetele.
Testimismeetodid ja -seadmed:
Tõmbekatse:
Varustus: universaalne testimismasin (nt Instron 5982), kandevõimega 100-500 kN, mõõdab pinge-deformatsiooni kõverat ja arvutab tõmbe-/voolavustugevuse, venivuse.
Näidis: hantli{0}}kujulised isendid (standard ASTM E8).
Kõvaduse test:
Varustus: Vickersi kõvaduse tester (nt Wilson VH1102), testib HV kõvadust (koormus 10kgf, ooteaeg 10s), nõue HV 280-340.
Löögikatse (valikuline):
Varustus: Charpy löögitester (nt Instron CEAST 9050), mõõdab löögitugevust (suurem või võrdne 10 J/cm² toatemperatuuril).
2.3 Mikrostruktuuri testimine
Katse eesmärk: kontrollida tera suurust (vähem kui 50 μm või sellega võrdne), faasijaotust (ühtlane + faas) ja defektide (nt kandmised, praod) puudumist.
Testimismeetodid ja -seadmed:
Metallograafiline ettevalmistus:
Varustus: lihvimismasin (proovi lihvimiseks), poleerimismasin (teemantpastaga, 1-0,25 μm), söövituspaak (söövitusaine: Krolli reaktiiv - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Mikrostruktuuri vaatlus:
Varustus: optiline mikroskoop (nt Olympus BX53M), 100-1000× suurendusega; Skaneeriv elektronmikroskoop (SEM, nt Zeiss Sigma 300) kõrge eraldusvõimega jälgimiseks (valikuline).
2.4Mõõtmete ja pinnakvaliteedi testimine
Katse eesmärk: tagada, et mõõtmed vastaksid tolerantsinõuetele ja et pinnal ei oleks defekte (nt kriimustused, lohud).
Testimismeetodid ja -seadmed:
Mõõtmete mõõtmine:
Varraste jaoks: digitaalne nihik (täpsus ±0,01 mm) läbimõõdu jaoks; Laserdiameetri mõõtur (nt Keyence LS-9000) pidevaks mõõtmiseks (kiirus 1000 korda sekundis).
Plaatide jaoks: paksusmõõtur (nt Mitutoyo ID-C112) paksuse mõõtmiseks; Koordinaatide mõõtmismasin (CMM, nt Hexagon Global S) 3D-mõõtmete täpsuse jaoks (viga ±0,005 mm või väiksem).
Pinna kareduse test:
Varustus: Pinna kareduse tester (nt Mitutoyo SJ-210), mõõdab Ra, Rz väärtusi (tuvastusvahemik 0,001-20μm).
Visuaalne kontroll:
Varustus: kõrglahutusega kaamera või mikroskoop, kontrollib pinnadefekte (vea suurus on lubatud kuni 0,1 mm).
2.5 Korrosioonikindluse testimine (oluline meditsiiniliseks kasutamiseks)
Testi eesmärk: kontrollida vastupidavust kehavedelike korrosioonile (simuleerida in{0}}vivo keskkonda).
Testimismeetodid ja -seadmed:
Potentsiodünaamilise polarisatsiooni test:
Varustus: elektrokeemiline tööjaam (nt Gamry Reference 600), testid simuleeritud kehavedelikus (SBF lahus, 37 kraadi), mõõdab korrosioonivoolu tihedust (vähem kui 1 × 10⁻⁶ A/cm² või sellega võrdne).
Neutraalse soola pihustustest (NSS):
Varustus: soolapihustuskamber (nt Q-FOG CRH), pihustab 5% NaCl lahust (35 kraadi), ei vaja korrosiooni üle 200 tunni jooksul.
2.6Mittepurustav testimine (NDT, sisedefektid)
Testi eesmärk: tuvastada sisemised praod, kandmised või poorid (defektid puuduvad Lubatud 0,5 mm või suuremad).
Testimismeetodid ja -seadmed:
Ultraheli testimine (TÜ):
Varustus: Ultraheli veadetektor (nt Olympus EPOCH 650), sondi sagedusega 2-5MHz, testib sisemisi defekte (tuvastuspiir 0,1mm).
Radiograafiline testimine (RT, paksude toodete puhul valikuline):
Seadmed: röntgenradiograafiaaparaat (nt YXLON Cheetah EVO), tuvastab sisemised kandmised (tundlikkus on suurem või võrdne 2% paksusest).
Magnetosakeste testimine (MPT, pinnapragude jaoks):
Varustus: Magnetosakeste tester (nt Eriez 6200), tuvastab ferromagnetiliste osade pinnapraod (pikkus on suurem või võrdne 0,2 mm) (Ti puhul harva, kuid kasutatakse rauaga saastumise kahtluse korral).
Monica
Asukoht:Juht
WhatsApp:+86 182 9270 2722
E--post:Cr-Re@titanmsgp.com
