大作业-镁合金血管支架制作工艺.doc

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1、材料成形工艺大作业设计说明书课程名称：材料成形工艺设计题目：镁合金血管支架制作工艺设计院系：机电工程学院班级：0908101设计者：邱成波学号：1090810115指导老师：王少纯设计时间：2011年12月5日哈尔滨工业大学镁合金血管支架制作工艺设计哈尔滨工业大学机电工程学院0908101班1090810115邱成波摘要：本文着重地对镁合金血管支架的制造工艺、市场预测、批量生产、成本及价格分析做了深入研究。由于镁合金血管支架外形小，精度要求较高，需采用激光成型技术。在这个外国垄断的行业中，我们要抓科技，改良激光切割血管支架技术，大批量生产，大大降低市场价格和生

2、产成本。关键词：镁合金；血管支架；激光切割；大批量；成本；价格；工艺性；市场1.1镁合金材料应用现状分析镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、医学、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。这些工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。研究和实践表明，塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同

3、时，很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产，所以，变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。但是，由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用，变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门，没有普及到一般民用领域。在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需

4、加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。本文着重分析镁合金在医学领域血管支架上的应用。1.2激光加工镁合金血管支架可靠性分析血管支架是指在管腔球囊扩张成形的基础上，在病变段置入内支架以达到支撑狭窄闭塞段血管，减少血管弹性回缩及再塑形，保持管腔血流通畅的目的。部分内支架还具有预防再狭窄的作用。主要分为冠脉支架、脑血管支架、肾动脉支架、大动脉支架等。血管支架是镁合金按一定图案切割而成，通常在圆周方向分布5-8组单元花形，筋宽为0.1mm左右，具体结构如图（1）所示。激光加工精度高，激光束斑直径可达到1μm以下，是非接触加工，受力和热变形小，能保

5、证加工精度，在医疗仪器等方面获得了广泛应用。若采用其他加工方法，极易存在筋宽不均匀的现象，这将导致支架在撑开的过程中，出现花形变化不均匀，甚至发生局部变形和应力集中，加剧病变部位血管内壁和内皮细胞损伤，术后再狭窄几率增大。1.3镁合金血管支架制造工艺分析加工采用激光切割技术中的汽化切割，工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为1000MW/cm2左右，是无熔化材料的切割方式。1.3.1激光设备激光设备采用trumpt公司激光冲裁复合加工中心。1.3.2激光束参数激光系统一般由激光

6、器、激光传输系统、控制系统、运动系统、传感与检测系统组成，其核心是激光器。激光器为CO2气体脉冲式激光器。光束横街面上光强分布接近高斯分布，具有极好的光束质量。主要性能指标如下：激光波长：10.6μm脉冲功率：2.4kW；脉冲宽度：约10ms功率密度：1000MW/㎝2激光发散角：1mrad激光功率稳定度：2%激光束胶点直径：Φ0.15-Φ0.30激光冲裁复合加工中心CO2激光切割加工血管支架的工艺特点及相关参数是：切口宽度窄（一般为0.15-0.30mm）差为0.01-0.05mm；轮廓尺寸误差为0.05-0.2mm）；切口表面粗糙度好（一般Rz为1.6-6

7、.4μm）；1.3.3工艺过程(1)绘图及图形类型的转换；(2)确定尺寸(3)使用激光切割：自动载入气体类型、切割速度，并设置退料；(4)加工程序优化，生成数控加工程序，传输程序；切割镁合金使用高压氮气作为辅助气体，由于镁合金对激光的反射率较高，只能对较薄的镁合金材料进行切割。而血管支架属于小型部件，复合加工条件，通常能获得较好的质量。1.4镁合金血管支架市场预测镁合金血管支架是用于治疗冠心病等血管性疾病的一种植入血管狭窄性病变区的金属丝网管状器械。支架在技术上要求非常高，临床对支架的材质要求非常严格，不但非常薄，同时要相当坚固。而国内的材质和工艺一直难达到相

8、应的要求，使得国内的企业生产的产品不被