Medicinski stupanjGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)šipke i ploče od titana zahtijevaju stroge procese proizvodnje i testiranja kako bi se zadovoljili standardi poputASTM F136(za kirurške implantate) i ISO 5832-3. Ispod je detaljna raščlamba proizvodnih koraka, potrebne opreme, faza testiranja i odgovarajuće opreme.
Proizvodni procesi i odgovarajuća oprema
1.1Priprema sirovina (taljenje sirovina i ingoti)
Cilj procesa: proizvodnja visoke-čistoćeTi-6Al-4V ELI leguraingoti s ekstra niskim intersticijskim (ELI) elementima (O Manje ili jednako 0,13%, C Manje ili jednako 0,08%, N Manje ili jednako 0,05%, H Manje ili jednako 0,0125%).
Ključni koraci:
Doziranje: Pomiješajte spužvasti titan (Veća ili jednaka 99,7% čistoće), aluminijske poluge (veća ili jednaka 99,95% čistoće) i legura vanadija (V-Ti glavna legura) poTi-6Al-4V ELIomjer sastava.
Vakuumsko lučno pretaljivanje (VAR): Rastopite šaržu 2-3 puta u vakuumu kako biste uklonili nečistoće (npr. plin, inkluzije) i osigurali jednoličan sastav.
Potrebna oprema:
Vakuumska elektrolučna peć za pretaljivanje (VAR peć): sa stupnjem vakuuma manjim ili jednakim 1×10⁻³ Pa, točnost kontrole temperature ±5 stupnjeva, kako bi se postiglo taljenje visoke -čistoće.
Miješalica sastojaka: Za precizno određivanje spužvastih Ti, Al i V legura (pogreška manja ili jednaka ±0,1%).
Matrica za oblikovanje ingota: grafitna-otporna na toplinu ili bakrena matrica, prilagođena veličini ingota (npr. Φ300-800 mm, duljina 1000-3000 mm).
1.2Vruća obrada (oblikovanje šipki i ploča)
1.2.1Kovanje (od ingota do polu{0}}proizvoda)
Cilj procesa: razbiti gruba zrna ingota, poboljšati gustoću materijala (relativna gustoća veća od ili jednaka 99,5%) i oblikovati početne oblike (gredice za šipke/ploče).
Ključni koraci:
Zagrijavanje ingota: Zagrijte ingote na 950-1050 stupnjeva ( + fazno područjeTi-6Al-4V ELI) i držite 2-4 sata za ujednačenu temperaturu.
Vruće kovanje: Koristite kovanje za oblikovanje ingotašipke (Φ50-200mm)ilipločaste gredice (debljina 20-100 mm, širina 300-1000 mm).
Potrebna oprema:
Peć za grijanje s električnim otporom: s rasponom kontrole temperature 800-1200 stupnjeva, pogodna za zagrijavanje velikih ingota.
Hidraulična preša za kovanje: 1000-5000 tona, s preciznom kontrolom položaja (pogreška manja ili jednaka ±0,5 mm) za ravnomjerno kovanje.
Matrice za kovanje: kalupi od toplinski-obrađenog čelika H13, sa sustavima za hlađenje koji sprječavaju trošenje kalupa.
1.2.2 Valjanje (polu{0}}gotovih proizvoda do završnih šipki/ploča)
Cilj procesa: pročišćavanje zrna, kontrola konačnih dimenzija (npr. tolerancija promjera šipke ±0,1 mm, tolerancija debljine ploče ±0,05 mm) i poboljšanje kvalitete površine.
Ključni koraci za barove:
Vruće valjanje: Roll bar gredice na 850-950 stupnjeva za smanjenje promjera korak-po-korak (npr. Φ100mm → Φ50mm).
Hladno izvlačenje (opcionalno): za visoko{0}}precizne šipke (npr. Φ10-30 mm), izvedite hladno izvlačenje na sobnoj temperaturi kako biste poboljšali točnost dimenzija.
Ključni koraci za ploče:
Vruće valjanje: valjajte gredice ploče na 850-950 stupnjeva kako biste smanjili debljinu (npr. 50 mm → 10 mm) i proširili širinu.
Hladno valjanje (opcionalno): Za tanke ploče (debljine manje od ili jednake 5 mm), hladno valjajte kako biste postigli Ra Manje od ili jednako hrapavosti površine od 0,8 μm.
Potrebna oprema:
Vruća valjaonica:
Za šipke: kontinuirana valjaonica s više{0}}stanova (3-5 postolja), s promjerom valjka 200-500 mm.
Za ploče: četiri-visoka reverzibilna valjaonica, s promjerom radnog valjka 150-300 mm i širinom 1000-2000 mm.
Stroj za hladno izvlačenje (za šipke): sa silom izvlačenja 50-200 kN, opremljen sustavom podmazivanja matrice.
Valjaonica za hladno valjanje (za ploče): mlin visine dvije- ili četiri-visoke, s preciznom kontrolom razmaka valjaka (±0,01 mm).
1.3 Toplinska obrada (optimizacija performansi)
Cilj procesa: Podešavanje mehaničkih svojstava (vlačna čvrstoća veća ili jednaka 860MPa, granica razvlačenja veća ili jednaka 795MPa, rastezanje veće ili jednako 10%) i eliminirati unutarnje naprezanje.
Ključni koraci:
Žarenje: Zagrijte šipke/ploče na 700-750 stupnjeva, držite 1-2 sata, zatim ohladite na zraku (za smanjenje stresa) ili u peći (za mekša svojstva).
Tretman otopinom + odležavanje (izborno): Za aplikacije visoke -čvrstoće, zagrijte na 920-950 stupnjeva (otopina), ohladite vodom, zatim odležite na 500-550 stupnjeva 4-8 sati.
Potrebna oprema:
Vakuumska peć za toplinsku obradu: Sa stupnjem vakuuma manjim ili jednakim 5×10⁻³ Pa, kako bi se izbjegla oksidacija (medicinski Ti ne zahtijeva kamenac površinskog oksida).
Regulator temperature: S PID kontrolom, točnost ±2 stupnja, kako bi se osigurala jednolika toplinska obrada.
Spremnik za kaljenje: Za kaljenje vodom (tretman otopinom), s kontrolom temperature (20-30 stupnjeva) kako bi se spriječila deformacija materijala.
1.4Površinska obrada (higijena i biokompatibilnost)
Cilj procesa: Ukloniti površinske nedostatke (npr. kamenac, ogrebotine), poboljšati otpornost na koroziju i ispuniti standarde medicinske higijene.
Ključni koraci:
Dekapiranje: uronite u miješanu kiselinu (HNO₃ + HF) kako biste uklonili kamenac od oksida i površinske nečistoće (vrijeme dekapiranje 5-15 minuta).
Pasivacija: Tretirajte dušičnom kiselinom (koncentracija 20-30%) da se formira gusti TiO₂ film (debljine 5-10nm) za otpornost na koroziju.
Poliranje (izborno): za proizvode kvalitete implantata, izvršite mehaničko poliranje (Ra manje od ili jednako 0,2 μm) ili elektrokemijsko poliranje.
Potrebna oprema:
Spremnik za kiseljenje: PP-otporan na kiseline ili spremnik od titana, s ventilacijskim sustavom za uklanjanje kiselih para.
Spremnik za pasiviranje: Isti materijal kao i spremnik za kiseljenje, s kontrolom temperature (25-40 stupnjeva).
Stroj za poliranje:
Mehanički: trakasta brusilica (za šipke) ili mašina za poliranje ploča, s abrazivnim trakama (800-1200 granulacija).
Elektrokemija: oprema za poliranje titanske elektrode, s kontrolom napona (10-30V).
Opis proizvoda
2. Procesi testiranja i odgovarajuća oprema
2.1Ispitivanje kemijskog sastava
Cilj ispitivanja: Provjera sukladnosti sa sastavom Gr5 ELI (Al:5,5-6,75%, V:3,5-4,5%, međuprostorni elementi manji od ili jednak granicama) i otkrivanje štetnih nečistoća (npr. Fe manje od ili jednako 0,25%).
Metode testiranja i oprema:
Spektrometrija optičke emisije (OES):
Oprema: OES spektrometar (npr. Bruker Q4 TASMAN), testira 20+ elemente u 1-2 minute, točnost ±0,01%.
Fuzija inertnog plina (IGF):
Oprema: IGF analizator (npr. LECO TC600), mjeri sadržaj O, N, H (granica detekcije 0,1 ppm).
Analizator ugljika/sumpora:
Oprema: CS analizator (npr. LECO CS844), ispituje sadržaj C (granica detekcije 0,001%).
2.2 Ispitivanje mehaničkih svojstava
Cilj ispitivanja: Osigurati da vlačna čvrstoća, granica tečenja, istezanje i tvrdoća zadovoljavaju zahtjeve ASTM F136.
Metode testiranja i oprema:
Ispitivanje zatezanjem:
Oprema: Univerzalni ispitni stroj (npr. Instron 5982), nosivosti 100-500kN, mjeri krivulju naprezanje-deformacija i izračunava vlačnu granicu/granicu tečenja, istezanje.
Uzorak: Uzorci-u obliku bučice (standard ASTM E8).
Test tvrdoće:
Oprema: Vickersov ispitivač tvrdoće (npr. Wilson VH1102), ispituje HV tvrdoću (opterećenje 10 kgf, vrijeme zadržavanja 10 s), zahtjev HV 280-340.
Ispitivanje udarom (opcionalno):
Oprema: Charpy Impact Tester (npr. Instron CEAST 9050), mjeri udarnu žilavost (Veće ili jednako 10J/cm² na sobnoj temperaturi).
2.3 Ispitivanje mikrostrukture
Cilj ispitivanja: Provjerite veličinu zrna (Manje od ili jednako 50 μm), raspodjelu faza (jednolika + faza) i odsutnost nedostataka (npr. inkluzije, pukotine).
Metode testiranja i oprema:
Metalografska priprema:
Oprema: Stroj za brušenje (za mljevenje uzoraka), Stroj za poliranje (s dijamantnom pastom, 1-0,25 μm), Spremnik za jetkanje (sredstvo za jetkanje: Krollov reagens - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Promatranje mikrostrukture:
Oprema: optički mikroskop (npr. Olympus BX53M), sa 100-1000x povećanjem; Skenirajući elektronski mikroskop (SEM, npr. Zeiss Sigma 300) za promatranje visoke razlučivosti (opcija).
2.4Ispitivanje kvalitete dimenzija i površine
Cilj ispitivanja: Osigurati da dimenzije zadovoljavaju zahtjeve tolerancije i da na površini nema nedostataka (npr. ogrebotina, rupa).
Metode testiranja i oprema:
Mjerenje dimenzija:
Za šipke: digitalno mjerilo (preciznost ±0,01 mm) za promjer; Laserski mjerač promjera (npr. Keyence LS-9000) za kontinuirano mjerenje (brzina 1000 puta/sekundi).
Za ploče: mjerač debljine (npr. Mitutoyo ID-C112) za debljinu; Koordinatni mjerni stroj (CMM, npr. Hexagon Global S) za 3D dimenzijsku točnost (pogreška manja ili jednaka ±0,005 mm).
Ispitivanje hrapavosti površine:
Oprema: Ispitivač hrapavosti površine (npr. Mitutoyo SJ-210), mjeri vrijednosti Ra, Rz (raspon detekcije 0,001-20μm).
Vizualni pregled:
Oprema: kamera ili mikroskop visoke{0}}definicije, provjerava površinske nedostatke (prihvatljiva je veličina defekta manja ili jednaka 0,1 mm).
2.5 Ispitivanje otpornosti na koroziju (kritično za medicinsku upotrebu)
Cilj ispitivanja: Provjera otpornosti na koroziju tjelesnih tekućina (simulirajte in-vivo okoliš).
Metode testiranja i oprema:
Potenciodinamički test polarizacije:
Oprema: Elektrokemijska radna stanica (npr. Gamry Reference 600), testovi u simuliranoj tjelesnoj tekućini (SBF otopina, 37 stupnjeva), mjerenje gustoće struje korozije (manje ili jednako 1×10⁻⁶ A/cm²).
Test neutralne soli u spreju (NSS):
Oprema: Komora za raspršivanje soli (npr. Q-FOG CRH), raspršuje 5% otopinu NaCl (35 stupnjeva), ne zahtijeva korozivno djelovanje više od ili jednako 200 sati.
2.6Ne{0}}ispitivanje bez razaranja (NDT, za unutarnje nedostatke)
Cilj ispitivanja: Otkrivanje unutarnjih pukotina, inkluzija ili pora (bez dopuštenih nedostataka veći od ili jednak 0,5 mm).
Metode testiranja i oprema:
Ultrazvučno ispitivanje (UT):
Oprema: Ultrazvučni detektor grešaka (npr. Olympus EPOCH 650), s frekvencijom sonde 2-5MHz, testira unutarnje nedostatke (granica detekcije 0,1 mm).
Radiografsko ispitivanje (RT, izborno za debele proizvode):
Oprema: rendgenski radiografski uređaj (npr. YXLON Cheetah EVO), otkriva unutarnje inkluzije (osjetljivost veća ili jednaka 2% debljine).
Ispitivanje magnetskim česticama (MPT, za površinske pukotine):
Oprema: Tester magnetskih čestica (npr. Eriez 6200), otkriva površinske pukotine (dužine veće od ili jednake 0,2 mm) na feromagnetskim dijelovima (rijetko za Ti, ali koristi se ako se sumnja na kontaminaciju željezom).
Monika
Položaj:Menadžer
WhatsApp:+86 182 9270 2722
E-pošta:Cr-Re@titanmsgp.com
