專利名稱：一種擠—鍛復(fù)合成形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新的擠一鍛復(fù)合成型工藝，同時(shí)具有擠壓和鍛造工藝的成形特點(diǎn)，適用于金屬或合金人工膝關(guān)節(jié)的平臺和股骨髁的鍛件的加工，屬于醫(yī)療器械制造技術(shù)領(lǐng)域，它涉及到現(xiàn)有產(chǎn)品性能和品質(zhì)的改進(jìn)與提高，并可明顯降低該類產(chǎn)品的制造成本。
目前所使用的人工膝關(guān)節(jié)一般是鈷合金和鈦合金鑄件，而高檔的鍛質(zhì)鈦合金人工膝關(guān)節(jié)要采用加工中心生產(chǎn)。鑄件的機(jī)械性能全面低于鍛件。鑄件中的空洞會(huì)將一些氣體或雜質(zhì)帶入人體，并且慢慢地?cái)U(kuò)散出來，對人體產(chǎn)生一些不良的影響。而且采用加工中心生產(chǎn)鍛質(zhì)人工膝關(guān)節(jié)，設(shè)備投入大，加工費(fèi)用高，不適應(yīng)國內(nèi)市場。。另外，在國際標(biāo)準(zhǔn)中，已禁止使用鈦合金鑄件植入人體，以提高患者的術(shù)后生活質(zhì)量，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。所以，鈦合金人工膝關(guān)節(jié)鍛造技術(shù)的發(fā)展是一必然趨勢。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅在美國，1990年，鈦合金人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)就有20多萬例，并在其后以10％以上的速度遞增；在國內(nèi)，每年的膝關(guān)節(jié)置換病例亦在20萬例以上，市場前景誘人。
本發(fā)明的目的正是針對目前該項(xiàng)產(chǎn)品的特點(diǎn)和現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種新型的擠一鍛復(fù)合成型工藝，它與已有的復(fù)合成型技術(shù)相比具有比較鮮明的特點(diǎn)?，F(xiàn)有的擠一鍛復(fù)合成型工藝中，擠壓和鍛造成型是依次進(jìn)行的，而本發(fā)明技術(shù)方案所述工藝方法的擠壓和鍛造成型是同時(shí)在一次壓機(jī)行程內(nèi)完成的。該項(xiàng)技術(shù)工藝又有別于鐓-擠復(fù)合成型技術(shù)，因?yàn)槠溴懺旃に嚥糠植皇且粋€(gè)簡單的圓柱體鐓粗的過程，而要鍛造出較復(fù)雜的型面。該項(xiàng)技術(shù)工工藝解決了目前困擾國內(nèi)、國際該項(xiàng)產(chǎn)品加工中的難點(diǎn)，特別是針對國內(nèi)的實(shí)際情況，可以在不提高加工費(fèi)用的同時(shí)，生產(chǎn)出符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求的、高質(zhì)量的鈦合金人工膝關(guān)節(jié)鍛件產(chǎn)品，打破了國外該項(xiàng)產(chǎn)品的市場壟斷地位。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的該種擠一鍛復(fù)合成形工藝，尤指用于加工金屬或合金人工膝關(guān)節(jié)的平臺和股骨髁的鍛件，在加工過程中，需將加熱后的坯料放入同樣經(jīng)過加熱后的復(fù)合模具中，并施加一定的壓力成形，當(dāng)采用快速壓力成形方法時(shí)，工件的變形速率為ε＞10-1s-1時(shí)，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一層由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1樹脂粘結(jié)劑組成的防護(hù)潤滑劑，其配比份數(shù)為3～7∶7～3∶10，涂層的厚度應(yīng)小于0.2mm，如果毛坯工件的加熱溫度選擇的越高，該配比中GL08玻璃粉的份數(shù)也越多，毛坯工件的加熱溫度為800℃～960℃，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在以下關(guān)系式T模＝0.1～0.3T毛坯。當(dāng)采用慢速壓力成形方法時(shí)，工件的變形速率為ε＜1s-1時(shí)，上述技術(shù)措施中，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在的關(guān)系式為T模＝0.6～1.1T毛坯，而其它措施相同。
本發(fā)明上述的技術(shù)方案鮮明的特點(diǎn)是擠一鍛復(fù)合成型工藝，即同時(shí)具有擠壓和鍛造工藝的成形特點(diǎn)。該項(xiàng)工藝在保持鍛件的機(jī)加工余量的前題下，采用有效的成形用防護(hù)潤滑劑配方，并探索出合理的模具和毛坯加熱溫度范圍及兩都之間的相互匹配關(guān)系，形成了一套完整的加工工藝技術(shù)方案。可以在不提高加工費(fèi)用的同時(shí)，生產(chǎn)出符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求的、高質(zhì)量的鈦合金人工膝關(guān)節(jié)鍛件產(chǎn)品，附圖的圖面說明如下

圖1為實(shí)施例中所加工工件的形狀結(jié)構(gòu)示意中1-桿頂部，2-桿部，3-定位肋板，4-平臺，5-平臺凹槽，6-內(nèi)端面，7-平臺外緣，8-外端面圖2為實(shí)施例中所加工工件的形狀照片示意圖以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述實(shí)施例產(chǎn)品是TC4鈦合金人工膝關(guān)節(jié)平臺鍛件的加工過程。
鍛件平臺外端面8為平面，也可為凸曲面、凹曲面或復(fù)雜曲面。定位肋板3為三個(gè)，且沒有幾何形狀約束。
在進(jìn)行擠一鍛復(fù)合成形工藝前，對所下料棒(φ40×45mm)的表面涂覆一層由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1樹脂粘結(jié)劑組成的防護(hù)潤滑劑，其配比為GL08∶GL09∶FRS1樹脂∶水＝3∶7∶10∶20，涂層的厚度應(yīng)小于0.2mm，如果毛坯工件的加熱溫度選擇的越高，該配比中GL08玻璃粉的份數(shù)也越多，之后對坯料及模具進(jìn)行加熱，毛坯工件的加熱溫度為850℃，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在以下關(guān)系式T模＝0.1～0.3T毛坯。在本實(shí)施例中，復(fù)合模具的加熱溫度為250℃，將加熱后的坯料放入同樣經(jīng)過加熱后的復(fù)合模具中，采用快速壓力成形方法，工件的變形速率為ε＞10-1s-1，設(shè)備型號為1600T曲柄熱模鍛壓力機(jī)，選擇的壓力可以根據(jù)鍛件的變形抗力與所選擇的變形速率通過現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出。機(jī)加工設(shè)計(jì)余量的確定為桿部徑向及其附屬部位為非加工面，桿部長度加工余量不低于3mm；鍛件平臺內(nèi)端面、外端面與平臺外緣機(jī)加工余量不低于0.5mm。確保鍛件在后機(jī)加工時(shí)省工省時(shí)。在加工過程中，加壓后一次成形。
當(dāng)采用慢速壓力成形方法時(shí)，工件的變形速率為ε＜1s-1時(shí)，設(shè)備選擇型號為200T等溫鍛液壓機(jī)。上述技術(shù)措施中，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在的關(guān)系式為T模＝0.6～1.1T毛坯，而其它措施相同。此時(shí)，毛坯工件的加熱溫度為930～960℃，復(fù)合模具的加熱溫度為850～930℃，在加工過程中，加壓后一次成形。
權(quán)利要求
1.一種擠一鍛復(fù)合成形工藝，尤指用于加工金屬或合金人工膝關(guān)節(jié)的平臺和股骨髁的鍛件，在加工過程中，需將加熱后的坯料放入同樣經(jīng)過加熱后的復(fù)合模具中，并施加一定的壓力成形，當(dāng)采用快速壓力成形方法時(shí)，工件的變形速率為ε＞10-1s-1時(shí)，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一層由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1樹脂粘結(jié)劑組成的防護(hù)潤滑劑，其配比份數(shù)為3～7∶7～3∶10，涂層的厚度應(yīng)小于0.2mm，如果毛坯工件的加熱溫度選擇的越高，該配比中GL08玻璃粉的份數(shù)也越多，毛坯工件的加熱溫度為800℃～960℃，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在以下關(guān)系式T模＝0.1～0.3T毛坯。
2.一種擠一鍛復(fù)合成形工藝，尤指用于加工金屬或合金人工膝關(guān)節(jié)的平臺和股骨髁的鍛件，在加工過程中，需將加熱后的坯料放入同樣經(jīng)過加熱后的復(fù)合模具中，并施加一定的壓力成形，當(dāng)采用慢速壓力成形方法時(shí)，工件的變形速率為ε＜1s-1時(shí)，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一層由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1樹脂粘結(jié)劑組成的防護(hù)潤滑劑，其配比份數(shù)為3～7∶7～3∶10，涂層的厚度應(yīng)小于0.2mm，如果毛坯工件的加熱溫度選擇的越高，該配比中GL08玻璃粉的份數(shù)也越多，毛坯工件的加熱溫度為800℃～960℃，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在以下關(guān)系式T模＝0.6～1.1T毛坯。
全文摘要
本發(fā)明是一種新的擠—鍛復(fù)合成型工藝，在加工前，在毛坯工件的表面涂覆一層由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1樹脂粘結(jié)劑組成的防護(hù)潤滑劑，然后將加熱后的坯料放入同樣經(jīng)過加熱后的復(fù)合模具中，并施加一定的壓力成形，當(dāng)采用快速壓力成形方法時(shí)，毛坯工件的加熱溫度為800℃～960℃，復(fù)合模具的加熱溫度與毛坯工件的加熱溫度之間存在以下關(guān)系式T
文檔編號B23P23/02GK1618566SQ20041009086
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者馮朝輝, 孫剛, 張顯峰, 李園春, 林海, 薛治中, 代貴生 申請人:北京百慕航材高科技股份有限公司