锻造型人工关节及金属制品的生产工艺及用途制造技术

本发明专利技术涉及一种锻造型人工关节及金属制品的生产工艺；直接采用细晶铸造制造锻造毛坯进行锻造生产，包括：步骤1.采用细晶铸造炉铸造出用于锻造的细晶锻造毛坯；步骤2.将制得的细晶锻造毛坯清理干净；步骤3.将步骤2得到的细晶锻造毛坯置于热处理炉中加热；步骤4.将步骤3加热好的细晶锻造毛坯置于锻造模具中锻造；步骤5.从锻造模具中取出锻好的产品进行切边、抛光，即得到成品。本发明专利技术的有益效果为：能够使最终产品的强度、硬度更高、耐磨性更好、耐腐蚀性更好；与现有锻造型金属制品生产工艺相比，工艺流程短，省去了传统的锻造型金属制品生产工艺的开坯、轧制、拉拔等多道工序因此原料消耗少，能源消耗少，环境污染少，产品合格率高。

New production process and application of forged artificial joint and metal product

The new production process of the present invention relates to a forging plastic artificial joints and metal products; the manufacture of fine grain casting forging blank forging production, which comprises the following steps: 1. using fine grain casting furnace casting fine forging blank for forging; fine grain forging step 2. prepared to clean up; step 3. step 2 get fine grain in forging blank heat treatment furnace in heating forging; step 4. step 3 heating fine crystal in forging die forging blank; 5. steps from forging die out Forging good product for cutting, polishing, obtain the product. The invention has the advantages that can make the strength and hardness of the final product is higher, better wear resistance, better corrosion resistance; compared with the existing forging plastic metal products production process, short process, forging plastic metal products production process eliminates traditional cogging, rolling, drawing and other processes so that the consumption of raw materials less, less energy consumption, less environmental pollution, high rate of qualified products.

【技术实现步骤摘要】
锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺及用途
本专利技术涉及锻造型金属制品
，尤其涉及一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺及用途。
技术介绍
衡量人工关节的质量优劣有三项指标是非常重要的，这就是强度、耐磨性和耐腐蚀性。对于金属人工关节，在相同的合金成分情况下，人工关节的强度越高，就要求其金属组织的晶粒尺寸越细小，越均匀；人工关节的耐磨性越好，就要求其金属力学性能的硬度越高；人工关节的耐腐蚀性越好，就要求其金属材质的致密度越高。因此研发出金属组织的晶粒尺寸越细小，越均匀、金属力学性能的硬度越高、金属材质的致密度越高是金属人工关节生产工艺的关键。实际上，不仅是金属人工关节，大部分金属制品其实也是如此。本专利申请要求专利保护的就是这样一种新型生产工艺。该新型生产工艺目前所获得的产品在强度、耐磨性和耐腐蚀性方面，在同类产品中是性能较高的。但也不排除有少数同类产品在某个方面或这三个方面都高于该新型生产工艺目前所获得的产品。但是现有的传统生产工艺已经丧失了进一步提高产品质量的空间，业内开始研究陶瓷人工关节的使用就是一个例证。然而，由于陶瓷人工关节的脆性难关难以突破而未能投入实用。目前仍在大量商业应用的仍是金属人工关节。而该新型生产工艺从原理上突破了传统生产工艺的致命局限，展现出具有难以想象的提高产品质量的潜力。有一点必须指出，不同行业的工业生产只能举出自己行业产品的真实生产步骤和生产实例，然而对于金属制品来说普遍要求强度高、耐磨性好、耐腐蚀性好。所以，该新型生产工艺其实是为整个锻造行业提供了一种新的工艺选择。通过以下各章节的阐述，不难看出，本新型生产工艺的启迪作用并不局限于金属人工关节的生产，除了人工关节之外的一切金属型医用植入物都可借鉴这一新型生产工艺。而且其他非医用植入物的锻造型金属制品、机械零部件等也可以采用新型生产工艺。即；不通过传统的铸造钢锭开坯、轧制以及拉拔等先期工序制造锻造毛坯，而是直接采用细晶铸造，制造锻造毛坯进行锻造产品生产的生产工艺。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺及用途，通过采用深过冷细晶铸造炉直接铸造出锻造毛坯的方法，用以解决现有铸造中晶粒尺寸不均匀的问题，有效提高了产品质量。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺，直接采用细晶铸造制造锻造毛坯进行锻造生产，具体包括以下步骤：步骤1.采用深过冷细晶铸造炉铸造出用于锻造的细晶毛坯；步骤2.对铸出的整组细晶毛坯进行切割、打磨处理，制得细晶锻造毛坯，然后将制得的细晶锻造毛坯清理干净；步骤3.将步骤2得到的细晶锻造毛坯置于热处理炉中加热；步骤4.将步骤3加热好的细晶锻造毛坯置于锻造模具中锻造；步骤5.从锻造模具中取出锻好的产品进行切边、抛光，即得到成品。进一步的，所述步骤1中，所述深过冷细晶铸造炉主要包括：熔化坩埚、铸型、稳恒磁场磁极、铸型承载转盘，所述熔化坩埚位于所述铸型的上方，所述稳恒磁场磁极位于所述铸型的周围，所述铸型承载转盘位于所述铸型的下端，并与所述铸型固定连接；所述熔化坩埚上设有交变电流感应圈和直流电稳恒磁场；所述熔化坩埚、稳恒磁场磁极、铸型承载转盘位于铸造炉内，所述铸型通过设备从炉门外放入所述铸型承载转盘上。进一步的，所述稳恒磁场磁极分为稳恒磁场N极和稳恒磁场S极，所述稳恒磁场N极和稳恒磁场S极相对放置，所述铸型位于所述稳恒磁场N极和稳恒磁场S极中间。进一步的，所述铸型承载转盘在炉外以手动或电动方式慢速转动，所述铸型承载转盘由直径不小于25毫米不大于65毫米的慢速旋转轴输入，所述铸型承载转盘由棘轮带动旋转。进一步的，所述步骤2中，对铸造毛坯的处理是清砂、切割、打磨、抛光。进一步的，所述步骤3中，热处理炉的加热温度范围是900℃～1200℃。进一步的，所述步骤4中，使用2～5吨锻锤对锻造毛坯进行模锻。进一步的，所述新型生产工艺能够应用于人工关节、除人工关节之外的一切金属型医用植入物及非医用植入物的锻造型金属制品、机械零部件。一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺所制备产品的用途，所制备出的锻造毛坯用于锻造医用植入物。进一步的，使用本专利技术生产工艺所锻造的人工关节直接用于临床。人工关节生产工艺可分为两种类型，一种是铸造型，一种是锻造型。目前公认的是铸造型人工关节与锻造型人工关节相比，而铸造型人工关节的晶粒尺寸粗大，而且不均匀，致密度也差；因此锻造型人工关节是生产优质人工关节的首选工艺。但是传统的锻造型人工关节的生产工艺的工序是比较多的，具体过程是：首先铸造出大的钢锭，然后再将大钢锭开坯、轧制、拉拔成为一定直径的细棒，然后再将细棒切成小段，然后再将小段细棒进行局部镦粗，然后再将小段细棒镦粗的局部压弯制成锻造型人工关节的锻造毛坯，然后才能将此毛坯拿去锻造。因此制得锻造毛坯就需要大量的高耗能工序，而且，开坯、轧制、拉拔需要多次的掐头去尾，浪费大量的昂贵的人工关节金属材料。如果铸造小钢锭，虽然开坯、轧制、拉拔和掐头去尾的量会少一些，但是小钢锭制成的锻造毛坯又会由于变形量不够大，而使得锻造毛坯的晶粒尺寸不够细小，而使得最终产品的晶粒尺寸不够细小。而且，铸造出大的钢锭，然后再将大钢锭开坯、轧制、拉拔成为一定直径的细棒，然后再将细棒切成小段，然后再将小段细棒进行局部镦粗，然后再将小段细棒镦粗的局部压弯制成锻造型人工关节的锻造毛坯的晶粒尺寸虽然细小，但是变形储存能比较高，而且是变形织构型细晶组织，有很强的方向性，这就造成如果退火处理温度不够，就晶粒组织不稳定，力学性能各向异性，通俗地说就是产品的强度有方向性，比如说，纵向的强度很高，但横向的强度并不高。而如果退火处理温度过高，就会引起由变形储存能驱动的晶粒尺寸长大，而使强度下降。而本专利技术新型生产工艺则是直接铸造出晶粒尺寸非常细小均匀的锻造毛坯，用此毛坯锻造出的最终产品不仅是晶粒尺寸更加细小，而且由于其使用的锻造毛坯的细晶粒属于平衡凝固的等轴晶粒，因此没有变形产生的储存能和织构方向性，所以金属组织是稳定的。另外，与传统锻造工艺相比，此新型工艺是直接铸造毛坯就拿去锻造，因此工序少、耗能少、省材料。此外还有一点非常值得注意，就是这种锻造工艺可以以很小的锻造变形量来保证最终产品的很细小的晶粒组织。因为它的锻造毛坯原始晶粒尺寸就很细小；由于细晶铸造的凝固收缩是弥散型的，因此锻造之后金属组织也会很致密；这样一来，由于可以变形量小，因此就可以采用化学成分设计上强度、硬度很高的合金，这样就能够使最终产品的强度、硬度更高。而传统工艺需要大钢锭开坯、轧制、拉拔那样大的变形量从原理上是不可以采用化学成分设计上强度、硬度很高的合金的。本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术工艺方法不仅适用于金属人工关节的生产，同时适用于人工关节之外的一切金属型医用植入物和其他非医用植入物的锻造型金属制品、机械零部件，具有潜在的应用价值；(2)本专利技术工艺方法直接采用细晶铸造制造锻造毛坯进行锻造生产，能够使最终产品的强度、硬度更高、耐磨性好；(3)本专利技术工艺方法与同类产品相比，原料消耗少，能源消耗少，产品合格率高，适用于工业生产。附图说明图1为本专利技术深过冷细晶铸造炉核心部位构造示意图；图2为传统工艺铸造毛坯的晶粒组织；图3为本专利技术深过冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺，其特征在于，直接采用细晶铸造制造锻造毛坯进行锻造生产，具体包括以下步骤：步骤1.采用深过冷细晶铸造炉铸造出用于锻造的细晶毛坯；步骤2.对铸出的整组细晶毛坯进行切割、打磨处理，制得细晶锻造毛坯，然后将制得的细晶锻造毛坯清理干净；步骤3.将步骤2得到的细晶锻造毛坯置于热处理炉中加热；步骤4.将步骤3加热好的细晶锻造毛坯置于锻造模具中锻造；步骤5.从锻造模具中取出锻好的产品进行切边、抛光，即得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺，其特征在于，直接采用细晶铸造制造锻造毛坯进行锻造生产，具体包括以下步骤：步骤1.采用深过冷细晶铸造炉铸造出用于锻造的细晶毛坯；步骤2.对铸出的整组细晶毛坯进行切割、打磨处理，制得细晶锻造毛坯，然后将制得的细晶锻造毛坯清理干净；步骤3.将步骤2得到的细晶锻造毛坯置于热处理炉中加热；步骤4.将步骤3加热好的细晶锻造毛坯置于锻造模具中锻造；步骤5.从锻造模具中取出锻好的产品进行切边、抛光，即得到成品。2.根据权利要求1所述的一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述深过冷细晶铸造炉主要包括：熔化坩埚、铸型、稳恒磁场磁极、铸型承载转盘，所述熔化坩埚位于所述铸型的上方，所述稳恒磁场磁极位于所述铸型的周围，所述铸型承载转盘位于所述铸型的下端，并与所述铸型固定连接；所述熔化坩埚上设有交变电流感应圈和直流电稳恒磁场；所述熔化坩埚、稳恒磁场磁极、铸型承载转盘位于铸造炉内，所述铸型通过设备从炉门外放入所述铸型承载转盘上。3.根据权利要求2所述的一种锻造型人工关节及金属制品的新型生产工艺，其特征在于，所述稳恒磁场磁极分为稳恒磁场N极和稳恒磁场S极，所述稳恒磁场N极和稳恒磁场S极相对放置，所述铸型位于所述稳恒磁场N极和稳恒磁场S极中间。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵京晨，王开国，
申请(专利权)人：涿州新卓立航空精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13