ציון רפואיGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)ברים וצלחות טיטניום דורשים תהליכי ייצור ובדיקה קפדניים כדי לעמוד בסטנדרטים כמוASTM F136(עבור שתלים כירורגיים) ו-ISO 5832-3. להלן פירוט מפורט של שלבי הייצור, הציוד הנדרש, שלבי הבדיקה והציוד המתאים.
תהליכי ייצור וציוד מקביל
1.1הכנת חומרי גלם (התכת חומרי גלם ומטילים)
מטרת התהליך: הפקת טוהר- גבוהסגסוגת Ti-6Al-4V ELIמטילים עם רכיבי ביניים (ELI) נמוכים במיוחד (O פחות או שווה ל-0.13%, C פחות או שווה ל-0.08%, N פחות או שווה ל-0.05%, H פחות או שווה ל-0.0125%).
שלבים מרכזיים:
אצווה: לערבב טיטניום ספוג (גדול או שווה ל-99.7% טוהר), מטילי אלומיניום (גדול מ-99.95% טוהר או שווה לו), וסגסוגת ונדיום (V-מאסטר סגסוגת Ti) לכלTi-6Al-4V ELIיחס הרכב.
התכה מחדש של קשת ואקום (VAR): המיס את המנה 2-3 פעמים בוואקום כדי לסלק זיהומים (למשל, גז, תכלילים) ולהבטיח הרכב אחיד.
ציוד נדרש:
תנור היתוך קשת ואקום (VAR Furnace): עם דרגת ואקום קטנה או שווה ל-1×10⁻³ Pa, דיוק בקרת טמפרטורה ±5 מעלות, להשגת התכה של -טוהר גבוה.
מיקסר מרכיבים: ליחס מדויק של סגסוגות Ti, Al ו-V של ספוג (שגיאה פחות או שווה ל-±0.1%).
תבנית יציקת מטיל: תבנית גרפיט או נחושת עמידה בחום{{0}, מותאמת אישית לגודל המטיל (למשל, Φ300-800 מ"מ, אורך 1000-3000 מ"מ).
1.2עבודה חמה (יצירת ברים וצלחות)
1.2.1פרזול (מטיל למוצרים-למחצה)
מטרת התהליך: לשבור גרגירים גסים של מטיל, לשפר את צפיפות החומר (צפיפות יחסית גדולה או שווה ל-99.5%), וליצור צורות ראשוניות (בלטים לסורגים/צלחות).
שלבים מרכזיים:
חימום מטיל: מחממים מטיל ל-950-1050 מעלות (+ אזור פאזה שלTi-6Al-4V ELI) והחזק למשך 2-4 שעות לטמפרטורה אחידה.
פרזול חם: השתמשו בחישול לחיצה כדי לעצב מטיליםבר בילט (Φ50-200 מ"מ)אוֹלוחות צלחת (עובי 20-100 מ"מ, רוחב 300-1000 מ"מ).
ציוד נדרש:
תנור חימום התנגדות חשמלי: עם טווח בקרת טמפרטורה 800-1200 מעלות, מתאים לחימום מטיל גדול.
מכבש חישול הידראולי: 1000-5000 טון, עם בקרת מיקום מדויקת (שגיאה פחות או שווה ל-±0.5 מ"מ) עבור פרזול אחיד.
מתכות פרזול: מתבניות פלדה H13 שטופלו בחום, עם מערכות קירור למניעת שחיקה של המות.
1.2.2 גלגול (חצי-מוצרים מוגמרים לברים/צלחות סופיים)
מטרת התהליך: עידון גרגירים, לשלוט במידות סופיות (למשל, סובלנות קוטר מוט ±0.1 מ"מ, סובלנות עובי צלחת ±0.05 מ"מ), ולשפר את איכות פני השטח.
שלבי מפתח עבור ברים:
גלגול חם: גלגול מוטות ב-850-950 מעלות כדי להפחית את הקוטר צעד-צעד (למשל, Φ100 מ"מ → Φ50 מ"מ).
שרטוט קר (אופציונלי): עבור פסי דיוק- גבוהים (למשל, Φ10-30 מ"מ), בצע שרטוט קר בטמפרטורת החדר כדי לשפר את דיוק הממדים.
שלבי מפתח עבור צלחות:
גלגול חם: גלגל כרטיסיות צלחת ב-850-950 מעלות כדי להפחית את העובי (למשל, 50 מ"מ → 10 מ"מ) ולהרחיב את הרוחב.
גלגול קר (אופציונלי): עבור צלחות דקות (עובי קטן מ-5 מ"מ או שווה ל-5 מ"מ), גלגול קר כדי להשיג חספוס משטח Ra פחות או שווה ל-0.8מיקרומטר.
ציוד נדרש:
מכבש חם:
עבור ברים: טחנת גלגול רציפה מרובת-(3-5 סטנדים), עם קוטר גליל 200-500 מ"מ.
לצלחות: ארבע-מכבש מתגלגל גבוה הפיך, עם קוטר גליל עבודה 150-300 מ"מ ורוחב 1000-2000 מ"מ.
מכונת ציור קרה (עבור סורגים): עם כוח משיכה 50-200kN, מצוידת במערכת שימון למות.
טחנת גלגול קרה (לצלחות): טחנת -גבוהה או ארבע- גבוהה, עם בקרת מרווח גלגול מדויק (±0.01 מ"מ).
1.3 טיפול בחום (אופטימיזציה של ביצועים)
מטרת התהליך: התאם את המאפיינים המכניים (חוזק מתיחה גדול או שווה ל-860MPa, חוזק תפוקה גדול מ-795MPa או שווה ל-795MPa, התארכות גדולה או שווה ל-10%) ולבטל מתח פנימי.
שלבים מרכזיים:
חישול: מחממים את הסורגים/צלחות ל-700-750 מעלות, החזיקו למשך 1-2 שעות, ולאחר מכן צננו באוויר (לשחרור מתח) או בקירור תנור (למאפיינים רכים יותר).
טיפול בתמיסה + יישון (אופציונלי): ליישומים בעלי חוזק- גבוה, חום ל-920-950 מעלות (תמיסה), מרווה מים, ולאחר מכן יישון ב-500-550 מעלות למשך 4-8 שעות.
ציוד נדרש:
תנור טיפול בחום ואקום: עם דרגת ואקום קטנה או שווה ל-5×10⁻³ Pa, כדי למנוע חמצון (Ti רפואי אינו דורש אבנית תחמוצת פני השטח).
בקר טמפרטורה: עם בקרת PID, דיוק ±2 מעלות, כדי להבטיח טיפול חום אחיד.
מיכל כיבוי: לכיבוי מים (טיפול בתמיסה), עם בקרת טמפרטורה (20-30 מעלות) למניעת עיוות חומר.
1.4טיפול פני השטח (היגיינה ותאימות ביולוגית)
מטרת התהליך: הסרת פגמים במשטח (למשל אבנית, שריטות), שיפור עמידות בפני קורוזיה ועמידה בתקני היגיינה רפואית.
שלבים מרכזיים:
כבישה: לטבול בחומצה מעורבת (HNO₃ + HF) כדי להסיר אבנית תחמוצת וזיהומים פני השטח (זמן כבישה 5-15 דקות).
פסיביות: טפל בחומצה חנקתית (ריכוז של 20-30%) ליצירת סרט TiO₂ צפוף (עובי 5-10 ננומטר) לעמידות בפני קורוזיה.
ליטוש (אופציונלי): למוצרים ברמת השתלה-, בצע ליטוש מכני (Ra פחות או שווה ל-0.2μm) או ליטוש אלקטרוכימי.
ציוד נדרש:
מיכל כבישה: מיכל PP או טיטניום עמיד לחומצה-, עם מערכת אוורור להסרת אדי חומצה.
מיכל פסיבציה: אותו חומר כמו מיכל כבישה, עם בקרת טמפרטורה (25-40 מעלות).
מכונת פוליש:
מכאני: מטחנת חגורות (לסורגים) או מלטשת צלחות, עם חגורות שוחקות (800-1200 גריט).
אלקטרוכימי: ציוד ליטוש אלקטרודות טיטניום, עם בקרת מתח (10-30V).
תיאור מוצרים
2. בדיקות תהליכים וציוד מקביל
2.1בדיקת הרכב כימי
מטרת הבדיקה: ודא עמידה בהרכב Gr5 ELI (Al:5.5-6.75%, V:3.5-4.5%, אלמנטים ביניים פחות או שווה לגבולות) וזיהוי זיהומים מזיקים (למשל, Fe פחות או שווה ל-0.25%).
שיטות וציוד בדיקה:
ספקטרומטריית פליטה אופטית (OES):
ציוד: ספקטרומטר OES (למשל, Bruker Q4 TASMAN), בודק אלמנטים של 20+ תוך 1-2 דקות, דיוק ±0.01%.
היתוך גז אינרטי (IGF):
ציוד: מנתח IGF (למשל, LECO TC600), מודד תכולת O, N, H (מגבלת זיהוי 0.1ppm).
מנתח פחמן/גופרית:
ציוד: CS Analyzer (למשל, LECO CS844), בודק תוכן C (מגבלת זיהוי 0.001%).
2.2 בדיקת תכונה מכנית
מטרת הבדיקה: להבטיח חוזק מתיחה, חוזק תפוקה, התארכות וקשיות עומדים בדרישות ASTM F136.
שיטות וציוד בדיקה:
בדיקת מתיחה:
ציוד: מכונת בדיקה אוניברסלית (לדוגמה, Instron 5982), עם קיבולת עומס של 100-500kN, מודדת עקומת מתח-מתח ומחשבת חוזק מתיחה/תנובה, התארכות.
דוגמה: דגימות בצורת משקולת- (תקן ASTM E8).
מבחן קשיות:
ציוד: Vickers Hardness Tester (למשל, Wilson VH1102), בודק קשיות HV (עומס 10kgf, זמן שהייה 10s), דרישה HV 280-340.
מבחן השפעה (אופציונלי):
ציוד: Charpy Impact Tester (למשל, Instron CEAST 9050), מודד את קשיחות ההשפעה (גדול או שווה ל-10J/cm² בטמפרטורת החדר).
2.3 בדיקת מיקרו-מבנה
מטרת הבדיקה: בדיקת גודל גרגר (פחות או שווה ל-50μm), התפלגות פאזה (אחידה + פאזה), והיעדר פגמים (למשל, תכלילים, סדקים).
שיטות וציוד בדיקה:
הכנה מטאלוגרפית:
ציוד: מכונת גריסה (לטחינה לדוגמא), מכונת ליטוש (עם משחת יהלומים, 1-0.25 מיקרומטר), מיכל תחריט (תצריף: מגיב של קרול - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
תצפית מיקרו-מבנה:
ציוד: מיקרוסקופ אופטי (למשל, Olympus BX53M), עם הגדלה של 100-1000×; מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM, למשל, Zeiss Sigma 300) לתצפית ברזולוציה גבוהה (אופציונלי).
2.4בדיקת איכות ממד ואיכות פני השטח
מטרת הבדיקה: לוודא שהמידות עומדות בדרישות הסבילות והמשטח נקי מפגמים (למשל, שריטות, בורות).
שיטות וציוד בדיקה:
מדידת מימד:
עבור ברים: קליפר דיגיטלי (דיוק ±0.01 מ"מ) לקוטר; מד קוטר לייזר (למשל, Keyence LS-9000) למדידה רציפה (מהירות 1000 פעמים/שנייה).
עבור צלחות: מד עובי (למשל, Mitutoyo ID-C112) עבור עובי; מכונת מדידת קואורדינטות (CMM, למשל, Hexagon Global S) לדיוק מימדי תלת-ממדי (שגיאה קטנה או שווה ל-±0.005 מ"מ).
בדיקת חספוס פני השטח:
ציוד: בודק חספוס פני השטח (למשל, Mitutoyo SJ-210), מודד ערכי Ra, Rz (טווח זיהוי 0.001-20μm).
בדיקה חזותית:
ציוד: מצלמה או מיקרוסקופ בהבחנה גבוהה-, בודקת פגמים על פני השטח (גודל פגם קטן או שווה ל-0.1 מ"מ מקובל).
2.5 בדיקת עמידות בפני קורוזיה (קריטית לשימוש רפואי)
מטרת הבדיקה: אימות עמידות בפני קורוזיה של נוזל גוף (לדמות ב-סביבה vivo).
שיטות וציוד בדיקה:
בדיקת קיטוב פוטנציודינמית:
ציוד: תחנת עבודה אלקטרוכימית (למשל, Gamry Reference 600), בדיקות בנוזל גוף מדומה (תמיסת SBF, 37 מעלות), מודדת צפיפות זרם קורוזיה (פחות או שווה ל-1×10⁻⁶ A/cm²).
בדיקת ריסוס מלח ניטרלי (NSS):
ציוד: תא ריסוס מלח (למשל, Q-FOG CRH), מרסס תמיסת NaCl של 5% (35 מעלות), אינו דורש קורוזיה במשך יותר מ- או שווה ל-200 שעות.
2.6בדיקות לא-הרסניות (NDT, עבור פגמים פנימיים)
מטרת הבדיקה: זיהוי סדקים פנימיים, תכלילים או נקבוביות (אין פגמים גדולים מ-0.5 מ"מ או שווה ל-0.5 מ"מ).
שיטות וציוד בדיקה:
בדיקות אולטרסאונד (UT):
ציוד: גלאי פגמים אולטראסוני (למשל, Olympus EPOCH 650), עם תדר בדיקה 2-5MHz, בודק פגמים פנימיים (מגבלת זיהוי 0.1 מ"מ).
בדיקות רנטגן (RT, אופציונלי עבור מוצרים עבים):
ציוד: מכשיר רנטגן רנטגן (לדוגמה, YXLON Cheetah EVO), מזהה תכלילים פנימיים (רגישות גדולה או שווה ל-2% מהעובי).
בדיקת חלקיקים מגנטיים (MPT, עבור סדקים על פני השטח):
ציוד: בודק חלקיקים מגנטי (למשל, Eriez 6200), מזהה סדקים על פני השטח (אורך גדול מ-0.2 מ"מ או שווה ל-0.2 מ"מ) בחלקים פרומגנטיים (נדיר עבור Ti, אך משמש אם יש חשד לזיהום ברזל).
מוניקה
מַצָב:מְנַהֵל
WhatsApp:+86 182 9270 2722
דוא"ל-:Cr-Re@titanmsgp.com
