Medical GradeGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)titanijumske šipke i ploče zahtevaju stroge procese proizvodnje i testiranja kako bi se ispunili standardi kao što suASTM F136(za hirurške implantate) i ISO 5832-3. Ispod je detaljan pregled koraka proizvodnje, potrebne opreme, faza testiranja i pripadajuće opreme.
Proizvodni procesi i odgovarajuća oprema
1.1Priprema sirovina (topljenje sirovina i ingoti)
Cilj procesa: Proizvesti visoku-čistoćuTi-6Al-4V ELI leguraingoti sa 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), aluminijumske ingote (veća ili jednaka 99,95% čistoće) i legura vanadijuma (V-Ti master legura) poTi-6Al-4V ELIomjer sastava.
Pretapanje u vakuumu (VAR): Otopite šaržu 2-3 puta u vakuumu kako bi se eliminisale nečistoće (npr. gas, inkluzije) i osigurao ujednačen sastav.
Potrebna oprema:
Vakuumska lučna peć za pretapanje (VAR peć): Sa stepenom vakuuma manjim ili jednakim 1×10⁻³ Pa, preciznost kontrole temperature ±5 stepeni, za postizanje topljenja visoke{3}} čistoće.
Mikser sastojaka: Za precizno određivanje proporcija sunđera Ti, Al i V legura (greška manja ili jednaka ±0,1%).
Maska za kalupljenje ingota: matrica od grafita ili bakra otporna na toplotu{0}}, prilagođena veličini ingota (npr. Φ300-800 mm, dužina 1000-3000 mm).
1.2Vruća obrada (formiranje šipki i ploča)
1.2.1Kovanje (ingoti u{0}}polugotovi proizvodi)
Cilj procesa: Razbiti krupna zrna ingota, poboljšati gustinu materijala (relativna gustina veća ili jednaka 99,5%) i formirati početne oblike (komad za šipke/ploče).
Ključni koraci:
Grejanje ingota: Zagrejte ingote na 950-1050 stepeni (+ fazno područje odTi-6Al-4V ELI) i držite 2-4 sata za ujednačenu temperaturu.
Vruće kovanje: Koristite presovanje za oblikovanje ingotašipke (Φ50-200mm)ilipločaste gredice (debljine 20-100mm, širine 300-1000mm).
Potrebna oprema:
Električna otporna peć za grijanje: Sa opsegom kontrole temperature 800-1200 stepeni, pogodna za zagrijavanje velikih ingota.
Hidraulična presa za kovanje: 1000-5000 tona, sa preciznom kontrolom položaja (greška manja ili jednaka ±0,5 mm) za ravnomerno kovanje.
Matrice za kovanje: termički{0}}obrađene matrice od H13 čelika, sa sistemima za hlađenje kako bi se spriječilo habanje kalupa.
1.2.2 Valjanje (Polugotovi proizvodi do završnih šipki/ploča)
Cilj procesa: Rafiniranje zrna, kontrola konačnih dimenzija (npr. tolerancija prečnika šipke ±0,1 mm, tolerancija debljine ploče ±0,05 mm) i poboljšanje kvaliteta površine.
Ključni koraci za barove:
Vruće valjanje: Kotrljajte gredice na 850-950 stepeni da smanjite prečnik korak-po-korak (npr. Φ100mm → Φ50mm).
Hladno izvlačenje (opciono): Za šipke visoke{0}}preciznosti (npr. Φ10-30 mm), izvedite hladno izvlačenje na sobnoj temperaturi da biste poboljšali tačnost dimenzija.
Ključni koraci za ploče:
Vruće valjanje: Kotrljajte ploče na 850-950 stepeni da biste smanjili debljinu (npr. 50 mm → 10 mm) i proširili širinu.
Hladno valjanje (opciono): Za tanke ploče (debljine manje od ili jednake 5 mm), hladno valjanje da se postigne Ra hrapavost površine manja ili jednaka 0,8 μm.
Potrebna oprema:
Vruća valjaonica:
Za šipke: Više-kontinuirana valjaonica (3-5 štanda), prečnika valjaka 200-500 mm.
Za ploče: Četiri-visoka reverzibilna valjaonica, sa prečnikom radne role 150-300 mm i širinom 1000-2000 mm.
Mašina za hladno izvlačenje (za šipke): Sa silom izvlačenja 50-200kN, opremljena sistemom za podmazivanje kalupa.
Mlin za hladno valjanje (za ploče): Dvo-visoki ili četiri-visoki mlin, sa preciznom kontrolom razmaka valjaka (±0,01 mm).
1.3 Toplinska obrada (optimizacija performansi)
Cilj procesa: Podešavanje mehaničkih svojstava (zatezna čvrstoća veća od ili jednaka 860MPa, granica tečenja veća od ili jednaka 795MPa, izduženje veće ili jednako 10%) i eliminisanje unutrašnjeg naprezanja.
Ključni koraci:
Žarenje: Zagrijati šipke/ploče na 700-750 stepeni, držati 1-2 sata, a zatim ohladiti na zraku (za smanjenje stresa) ili u peći (za mekša svojstva).
Tretman rastvorom + starenje (opciono): Za aplikacije visoke{1}}vrste, zagrejte na 920-950 stepeni (rastvor), gasite vodom, a zatim odležajte na 500-550 stepeni 4-8 sati.
Potrebna oprema:
Peć za vakuumsku termičku obradu: Sa stepenom vakuuma manjim ili jednakim 5×10⁻³ Pa, da bi se izbjegla oksidacija (medicinski Ti ne zahtijeva površinski oksidni kamenac).
Regulator temperature: Sa PID kontrolom, tačnost ±2 stepena, kako bi se osigurala ujednačena toplotna obrada.
Spremnik za gašenje: Za gašenje vodom (tretman rastvorom), sa kontrolom temperature (20-30 stepeni) kako bi se sprečila deformacija materijala.
1.4Površinska obrada (higijena i biokompatibilnost)
Cilj procesa: Ukloniti površinske defekte (npr. kamenac, ogrebotine), poboljšati otpornost na koroziju i ispuniti standarde medicinske higijene.
Ključni koraci:
Kiseljenje: Potopite u miješanu kiselinu (HNO₃ + HF) kako biste uklonili oksidni kamenac i površinske nečistoće (vrijeme kiseljenja 5-15 minuta).
Pasivacija: Tretirajte dušičnom kiselinom (20-30% koncentracije) kako biste formirali gust TiO₂ film (debljine 5-10 nm) za otpornost na koroziju.
Poliranje (opciono): Za proizvode za implant-izvršite mehaničko poliranje (Ra manji od ili jednak 0,2 μm) ili elektrohemijsko poliranje.
Potrebna oprema:
Rezervoar za kiseljenje: PP ili titanijumski rezervoar otporan na kiselinu-, sa sistemom ventilacije za uklanjanje kiselih para.
Rezervoar za pasiviranje: Isti materijal kao rezervoar za kiseljenje, sa kontrolom temperature (25-40 stepeni).
Mašina za poliranje:
Mehanički: Tračna brusilica (za šipke) ili mašina za poliranje ploča, sa abrazivnim trakama (800-1200 grit).
Elektrohemija: Oprema za poliranje titanijumskih elektroda, sa kontrolom napona (10-30V).
Opis proizvoda
2. Procesi testiranja i odgovarajuća oprema
2.1Ispitivanje hemijskog sastava
Cilj testa: Proveriti usklađenost sa Gr5 ELI sastavom (Al:5,5-6,75%, V:3,5-4,5%, međuprostorni elementi manji ili jednaki granicama) i otkriti štetne nečistoće (npr. Fe manje od ili jednako 0,25%).
Metode testiranja i oprema:
Optička emisiona spektrometrija (OES):
Oprema: OES spektrometar (npr. Bruker Q4 TASMAN), testira 20+ elemente za 1-2 minuta, tačnost ±0,01%.
Fuzija inertnog plina (IGF):
Oprema: IGF analizator (npr. LECO TC600), mjeri sadržaj O, N, H (granica detekcije 0,1ppm).
Analizator ugljika/sumpora:
Oprema: CS analizator (npr. LECO CS844), testovi sadržaja C (granica detekcije 0,001%).
2.2 Ispitivanje mehaničkih svojstava
Cilj ispitivanja: Osigurati da zatezna čvrstoća, granica popuštanja, istezanje i tvrdoća ispunjavaju zahtjeve ASTM F136.
Metode testiranja i oprema:
Test zatezanja:
Oprema: Univerzalna mašina za ispitivanje (npr. Instron 5982), nosivosti 100-500kN, mjeri krivu naprezanja-deformacije i izračunava vlačnu/čvrstoću tečenja, izduženje.
Uzorak: uzorci u obliku bućice (standard ASTM E8).
Test tvrdoće:
Oprema: Vickers tester tvrdoće (npr. Wilson VH1102), ispituje HV tvrdoću (opterećenje 10 kgf, vrijeme zadržavanja 10 s), zahtjev HV 280-340.
Test udara (opciono):
Oprema: Charpy Impact Tester (npr. Instron CEAST 9050), mjeri udarnu žilavost (veća ili jednaka 10J/cm² na sobnoj temperaturi).
2.3 Ispitivanje mikrostrukture
Cilj testa: Provjerite veličinu zrna (manja ili jednaka 50 μm), distribuciju faza (ujednačena + faza) i odsustvo defekata (npr. inkluzije, pukotine).
Metode testiranja i oprema:
Metalografska priprema:
Oprema: mašina za brušenje (za brušenje uzoraka), mašina za poliranje (sa dijamantskom pastom, 1-0,25 μm), rezervoar za nagrizanje (sredstvo za nagrizanje: Krollov reagens - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Zapažanje mikrostrukture:
Oprema: optički mikroskop (npr. Olympus BX53M), sa povećanjem od 100-1000×; Skenirajući elektronski mikroskop (SEM, npr. Zeiss Sigma 300) za posmatranje visoke rezolucije (opciono).
2.4Ispitivanje kvaliteta i kvaliteta površine
Cilj testa: Osigurati da dimenzije zadovoljavaju zahtjeve tolerancije i da površina nema nedostataka (npr. ogrebotina, udubljenja).
Metode testiranja i oprema:
Mjerenje dimenzija:
Za šipke: Digitalna čeljust (preciznost ±0,01 mm) za prečnik; Laserski mjerač prečnika (npr. Keyence LS-9000) za kontinuirano mjerenje (brzina 1000 puta u sekundi).
Za ploče: mjerač debljine (npr. Mitutoyo ID-C112) za debljinu; Mašina za merenje koordinata (CMM, npr. Hexagon Global S) za 3D dimenzijsku tačnost (greška manja ili jednaka ±0,005 mm).
Test hrapavosti površine:
Oprema: Tester hrapavosti površine (npr. Mitutoyo SJ-210), mjeri vrijednosti Ra, Rz (opseg detekcije 0,001-20 μm).
Vizuelni pregled:
Oprema: kamera ili mikroskop visoke{0}}definicije, provjerava površinske defekte (prihvatljiva je veličina defekta manja ili jednaka 0,1 mm).
2.5 Ispitivanje otpornosti na koroziju (kritično za medicinsku upotrebu)
Cilj testa: Provjeriti otpornost na koroziju tjelesne tečnosti (simulirati in{0}}okruženje).
Metode testiranja i oprema:
Potenciodinamički test polarizacije:
Oprema: Elektrohemijska radna stanica (npr. Gamry Reference 600), testovi u simuliranoj tjelesnoj tečnosti (SBF rastvor, 37 stepeni), mere gustine struje korozije (manje ili jednako 1×10⁻⁶ A/cm²).
Test neutralnog slanog spreja (NSS):
Oprema: Komora za slani sprej (npr. Q-FOG CRH), raspršuje 5% rastvor NaCl (35 stepeni), ne zahteva koroziju veću ili jednaku 200 sati.
2.6Ne-testiranje bez razaranja (NDT, za unutrašnje defekte)
Cilj testa: Otkrivanje unutrašnjih pukotina, inkluzija ili pora (nema defekta većih ili jednakih 0,5 mm).
Metode testiranja i oprema:
Ultrazvučno testiranje (UT):
Oprema: Ultrazvučni detektor grešaka (npr. Olympus EPOCH 650), sa frekvencijom sonde 2-5MHz, testira unutrašnje defekte (granica detekcije 0,1mm).
Radiografsko ispitivanje (RT, opciono za debele proizvode):
Oprema: Mašina za rendgensku radiografiju (npr. YXLON Cheetah EVO), detektuje unutrašnje inkluzije (osjetljivost veća ili jednaka 2% debljine).
Ispitivanje magnetnim česticama (MPT, za površinske pukotine):
Oprema: Tester magnetnih čestica (npr. Eriez 6200), detektuje površinske pukotine (dužine veće od ili jednake 0,2 mm) na feromagnetnim delovima (retko za Ti, ali se koristi ako se sumnja na kontaminaciju gvožđem).
Monika
pozicija:Menadžer
WhatsApp:+86 182 9270 2722
E-pošta:Cr-Re@titanmsgp.com
