一种挤—锻复合成形工艺制造技术

本发明专利技术是一种新的挤－锻复合成型工艺，在加工前，在毛坯工件的表面涂覆一层由ＧＬ０８玻璃粉、ＧＬ０９玻璃粉和ＦＲＳ１树脂粘结剂组成的防护润滑剂，然后将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用快速压力成形方法时，毛坯工件的加热温度为：８００℃～９６０℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式：Ｔ↓［模］＝０．１～０．３Ｔ↓［毛坯］。当采用慢速压力成形方法时，工件的变形速率为：ε＜１ｓ↑［－１］时，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在的关系式为：Ｔ↓［模］＝０．６～１．１Ｔ↓［毛坯］。该项工艺可以在不提高加工费用的同时，生产出符合国际标准要求的、高质量的钛合金人工膝关节锻件产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种新的挤一锻复合成型工艺，同时具有挤压和锻造工艺的成形特点，适用于金属或合金人工膝关节的平台和股骨髁的锻件的加工，属于医疗器械制造
，它涉及到现有产品性能和品质的改进与提高，并可明显降低该类产品的制造成本。目前所使用的人工膝关节一般是钴合金和钛合金铸件，而高档的锻质钛合金人工膝关节要采用加工中心生产。铸件的机械性能全面低于锻件。铸件中的空洞会将一些气体或杂质带入人体，并且慢慢地扩散出来，对人体产生一些不良的影响。而且采用加工中心生产锻质人工膝关节，设备投入大，加工费用高，不适应国内市场。。另外，在国际标准中，已禁止使用钛合金铸件植入人体，以提高患者的术后生活质量，减少术后并发症的发生。所以，钛合金人工膝关节锻造技术的发展是一必然趋势。据统计，仅在美国，1990年，钛合金人工膝关节置换术就有20多万例，并在其后以10％以上的速度递增；在国内，每年的膝关节置换病例亦在20万例以上，市场前景诱人。本专利技术的目的正是针对目前该项产品的特点和现有技术中存在的不足而设计提供了一种新型的挤一锻复合成型工艺，它与已有的复合成型技术相比具有比较鲜明的特点。现有的挤一锻复合成型工艺中，挤压和锻造成型是依次进行的，而本专利技术技术方案所述工艺方法的挤压和锻造成型是同时在一次压机行程内完成的。该项技术工艺又有别于镦-挤复合成型技术，因为其锻造工艺部分不是一个简单的圆柱体镦粗的过程，而要锻造出较复杂的型面。该项技术工工艺解决了目前困扰国内、国际该项产品加工中的难点，特别是针对国内的实际情况，可以在不提高加工费用的同时，生产出符合国际标准要求的、高质量的钛合金人工膝关节锻件产品，打破了国外该项产品的市场垄断地位。本专利技术的目的是通过以下技术措施来实现的该种挤一锻复合成形工艺，尤指用于加工金属或合金人工膝关节的平台和股骨髁的锻件，在加工过程中，需将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用快速压力成形方法时，工件的变形速率为ε＞10-1s-1时，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一层由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1树脂粘结剂组成的防护润滑剂，其配比份数为3～7∶7～3∶10，涂层的厚度应小于0.2mm，如果毛坯工件的加热温度选择的越高，该配比中GL08玻璃粉的份数也越多，毛坯工件的加热温度为800℃～960℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式T模＝0.1～0.3T毛坯。当采用慢速压力成形方法时，工件的变形速率为ε＜1s-1时，上述技术措施中，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在的关系式为T模＝0.6～1.1T毛坯，而其它措施相同。本专利技术上述的技术方案鲜明的特点是挤一锻复合成型工艺，即同时具有挤压和锻造工艺的成形特点。该项工艺在保持锻件的机加工余量的前题下，采用有效的成形用防护润滑剂配方，并探索出合理的模具和毛坯加热温度范围及两都之间的相互匹配关系，形成了一套完整的加工工艺技术方案。可以在不提高加工费用的同时，生产出符合国际标准要求的、高质量的钛合金人工膝关节锻件产品，附图的图面说明如下附图说明图1为实施例中所加工工件的形状结构示意中1-杆顶部，2-杆部，3-定位肋板，4-平台，5-平台凹槽，6-内端面，7-平台外缘，8-外端面图2为实施例中所加工工件的形状照片示意图以下将结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述实施例产品是TC4钛合金人工膝关节平台锻件的加工过程。锻件平台外端面8为平面，也可为凸曲面、凹曲面或复杂曲面。定位肋板3为三个，且没有几何形状约束。在进行挤一锻复合成形工艺前，对所下料棒(φ40×45mm)的表面涂覆一层由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1树脂粘结剂组成的防护润滑剂，其配比为GL08∶GL09∶FRS1树脂∶水＝3∶7∶10∶20，涂层的厚度应小于0.2mm，如果毛坯工件的加热温度选择的越高，该配比中GL08玻璃粉的份数也越多，之后对坯料及模具进行加热，毛坯工件的加热温度为850℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式T模＝0.1～0.3T毛坯。在本实施例中，复合模具的加热温度为250℃，将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，采用快速压力成形方法，工件的变形速率为ε＞10-1s-1，设备型号为1600T曲柄热模锻压力机，选择的压力可以根据锻件的变形抗力与所选择的变形速率通过现有的经验公式计算得出。机加工设计余量的确定为杆部径向及其附属部位为非加工面，杆部长度加工余量不低于3mm；锻件平台内端面、外端面与平台外缘机加工余量不低于0.5mm。确保锻件在后机加工时省工省时。在加工过程中，加压后一次成形。当采用慢速压力成形方法时，工件的变形速率为ε＜1s-1时，设备选择型号为200T等温锻液压机。上述技术措施中，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在的关系式为T模＝0.6～1.1T毛坯，而其它措施相同。此时，毛坯工件的加热温度为930～960℃，复合模具的加热温度为850～930℃，在加工过程中，加压后一次成形。权利要求1.一种挤一锻复合成形工艺，尤指用于加工金属或合金人工膝关节的平台和股骨髁的锻件，在加工过程中，需将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用快速压力成形方法时，工件的变形速率为ε＞10-1s-1时，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一层由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1树脂粘结剂组成的防护润滑剂，其配比份数为3～7∶7～3∶10，涂层的厚度应小于0.2mm，如果毛坯工件的加热温度选择的越高，该配比中GL08玻璃粉的份数也越多，毛坯工件的加热温度为800℃～960℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式T模＝0.1～0.3T毛坯。2.一种挤一锻复合成形工艺，尤指用于加工金属或合金人工膝关节的平台和股骨髁的锻件，在加工过程中，需将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用慢速压力成形方法时，工件的变形速率为ε＜1s-1时，其特征在于在毛坯工件的表面涂覆一层由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1树脂粘结剂组成的防护润滑剂，其配比份数为3～7∶7～3∶10，涂层的厚度应小于0.2mm，如果毛坯工件的加热温度选择的越高，该配比中GL08玻璃粉的份数也越多，毛坯工件的加热温度为800℃～960℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式T模＝0.6～1.1T毛坯。全文摘要本专利技术是一种新的挤—锻复合成型工艺，在加工前，在毛坯工件的表面涂覆一层由GL08玻璃粉、GL09玻璃粉和FRS1树脂粘结剂组成的防护润滑剂，然后将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用快速压力成形方法时，毛坯工件的加热温度为800℃～960℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式T文档编号B23P23/02GK1618566SQ20041009086公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月16日 优先权日2004年11月16日专利技术者冯朝辉, 孙刚, 张显峰, 李园春, 林海, 薛治中, 代贵生 申请人:北京百慕航材高科技股份有限公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤－锻复合成形工艺，尤指用于加工金属或合金人工膝关节的平台和股骨髁的锻件，在加工过程中，需将加热后的坯料放入同样经过加热后的复合模具中，并施加一定的压力成形，当采用快速压力成形方法时，工件的变形速率为：ε＞１０↑［－１］ｓ↑［－１］时，其特征在于：在毛坯工件的表面涂覆一层由ＧＬ０８玻璃粉、ＧＬ０９玻璃粉和ＦＲＳ１树脂粘结剂组成的防护润滑剂，其配比份数为３～７∶７～３∶１０，涂层的厚度应小于０．２ｍｍ，如果毛坯工件的加热温度选择的越高，该配比中ＧＬ０８玻璃粉的份数也越多，毛坯工件的加热温度为：８００℃～９６０℃，复合模具的加热温度与毛坯工件的加热温度之间存在以下关系式：Ｔ↓［模］＝０．１～０．３Ｔ↓［毛坯］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯朝辉，孙刚，张显峰，李园春，林海，薛治中，代贵生，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]