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1、钛及钛合金机械加工2009年第9期(总第227期)vesNews钛及钛合金机械加工宝鸡钛业股份有限公司周友诚※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※#矗—奠}毒舞苇#q葚一.…:%奇臻{罐端蕞嵇毒{;§t*幽钛及钛合金是一种新兴的生物金属工程材料,具有比重小,高比强,耐高温,耐腐蚀,超导性,无磁性,记忆性,生物相容性,不仅是航天航空兵器,舰船等军事工业中不可缺少的结构材料,而且在制药,医疗器械等部门中也广泛应用,特别是制造人工关节,人工股骨头,人工膝关节,人工全肱骨,人工腕关节,人工踝关节,
2、人工椎体,人工骼骨,骨螺栓,骨接板等.口腔修复中有牙冠,冠钉,固定桥,烤瓷桥,粘结桥,义齿卡环,基托连接装置和加强装置义齿,所有金属部件,各医科的钛制手术器械等.以上产品属于生命支持的一类器械,质量检查严格,机械加工较复杂.钛及钛合金是属于难切割加工材料,经过数道工序如人工股骨头生产过程如下:(1)下料一按工艺运用靠模,在砂轮切割机下断料.(2)初锻一采用自由锻,喷油炉加热温度85O℃～980℃,在40kg空气锺上锻打成型.(3)砂磨—选材质为氧化铝磨料,粒度36～6o中硬砂轮加工磨去锋棱,锐角和表面微裂纹,切除氧化皮.(4
3、)模锻一毛坯加湿800~C一960~C,模具加湿2o0cI=～250℃利用300T～400T摩擦压力机械锻加工,产品在模具中模锻成型.(5)红切边一连续作业,工件在750~C～850cI=时把成型毛坯在相应吨位冲床上,立即放人切边模内冲切,切除四周废边.(6)热整形一将锻件加热到600℃一800oC要800T精压机上校正.(7)磨加工一按图加工,磨球头和斜面氧化层,柄部平面,平直,倒锐角.(8)钻削—首先用硬质合金钢,钻氧化层然后用普通高速钢钻(手动)钻出孔,再正反面钻孔,加工时用防锈乳化液冷却.(9)钳加工—锉平,修毛刺整
4、理.(1O)粗车削—选YG8或XG6X车刀车削,粗削外圆,留0.4mm余量用防锈乳化液冷却.(11)精磨一磨蛋形斜面,与颈部平滑过程连接,不能碰球头.(12)精车一应用专用夹具,校准加工件,采用圆球专用车具,精车圆球.(13)抛光一采用无铁介质,按工艺规程加工,达到相应表面粗糙度要求.(14)清洗一去脂,漂洗和干燥,去除抛光后油泥和其他附着物,保持工件光洁干净.(15)打标记—按不同规格,相应打上钢印标记.(16)喷陶瓷一(外加工)在柄部喷陶瓷.(17)精抛一球头抛光,达到镜面精度.(18)检验一表面一般要求,用倍率放大镜检
5、查,表面裂纹采用VCS着色渗透法擦伤,内部质量采用x射线探伤粗糙度,用电测法测定.(19)包装一用精制塑料包装盒包装,内垫绒布海绵.目前应用外科植入用的钛及钛合金材料有:纯钛,金属牌号为TA1,TA2,TA3,TA4钛合金化学成份Ti一6AI一4V牌号为TC4钛合金化学成份Ti一6AI一7ND含铌合金钛合金化学成份Ti一5AI一2.5FE合金加材钛合金化学成份Ti—l5MO在人造骨关节所选的工艺真空熔炼精密锻造,真空精密铸造和粉末冶金等,由钛及钛合金再熔炼,必须在真空或隋性气体保护下进行熔炼和铸造.一般在外科植人用钛及钛合金
6、进行多次熔炼和锻造的产品,必须严格检查外部表面,常常有氧化皮,裂纹,凹坑,折叠等缺陷.根据不同标准规定进行适当的处理以免影响锻造时质量,对于锻造工序结束的锻件如棒材需要锯切掉头尾,还要打磨掉毛刺,有些锻件还要进行扒皮,校正或者酸碱洗以取掉表面氧化皮.由于工艺严格,需要通过精整方法,化学分析,机械性能试验,外观检验,金相分析和x射线探伤等复杂检查,才能判断质量的好坏.精整工艺对于保证锻件质量是不可少的工序?8?2009年第9期(总第227期)根据不同的要求可经如下处理:去氧化皮,酸洗,喷砂化学铣磨削,机/Jn-r,剥皮,抛光.
7、精整方法主要有以下几种:一,打磨打磨的目的主要是为了清理掉各种裂纹,凹坑及折叠,锻件应无开裂,裂纹,裂痕方面的缺陷.打磨的设备有悬式砂轮机,落地式砂轮机,手提砂轮切割机等可在磨棒上进行清理.根据来料选择砂轮,一般对于半成品修磨采用粒度号小的砂轮,对于成品材选用大号60#以上砂轮.材质为氧化铝磨料,磨去锋棱,锐角和表面微裂纹切除氧化皮.修磨裂纹时,砂轮应置于垂直裂纹的方向以免修磨方向与裂纹方向一致时将裂纹掩盖导致修磨不净.在修磨缺陷时砂轮应经常移动,不得在一处停留时问过长,用力过大以防止金属局部热氧化,修磨后的表面不得出现蓝,
8、黑色,不得出现陡阶和凹台.并适当降低砂轮速度,边加工边用防锈液高压冷却,降低切削温度,提高表面质量减少刀具磨损.二,锯切锯切也是钛及钛合金锻造生产件一道重要的辅助工序.锯切主要用于锻造坯料的中棒,成品棒材头尾的去除.锯切所用设备有:圆盘锯,弓型锯,砂轮切割机,车床,线切割机,等离子切割机,
