[发明专利]一种医用钛合金棒材矫直内应力快速消除方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，涉及一种医用钛合金棒材矫直内应力快速消除方法。

背景技术

钛及钛合金具有较低的弹性模量、耐腐蚀，生物及力学相容性优异，广泛应用于外科植入物，钛合金由于具有高强度、高韧性等优异的机械性能，是一种理想的外科植入物材料。此类加工材料大多采用自动化纵切加工，因此对棒材直线度及尺寸精度要求高。小规格金属棒材一般采用两辊矫直方式加工，这种加工方式能有效地矫直棒材，但矫直前棒材需要进行加热，矫直过程中棒材处于扭转应力状态，随着矫直呈现螺旋前进，导致矫直后棒材内部存在较大的内应力，尤其在棒材的近表层，后续加工成某些需要开口(“U型槽口”)的外科植入物零件时，会因表层内应力的存在导致明显的缩口问题。而目前对两辊矫直的棒材，一般没有较为合理的应力消除措施，仅通过提高矫直温度或者矫直辊子的调整来降低应力的大小，但并没有从根本上消除内应力。

发明内容

本发明的目的是提出了一种医用钛合金棒材矫直内应力快速消除方法，从根本上消除棒材的矫直内应力，解决了因棒材矫直内应力导致后续加工零件的缩口问题。该方法具有快速、便捷的特点，设备简单，操作方便，完全满足批量化生产要求。

本发明所采用的技术方案是，医用钛合金棒材矫直内应力快速消除方法，具体按照以下步骤进行：

采用附图的电加热装置，将两辊矫直的Φ13mm～Φ14mm钛合金棒材采用夹头夹紧，并加上合适的配重(40kg～50kg)，避免在通电加热过程中，因材料软化而破坏棒材直线度。通电后，通过调节电控功率大小，棒材将持续升温，采用红外测温仪测量棒材的实时温度，棒材加热最高温度(即断电前的最大功率，通电功率根据实测棒材的温度来控制)范围为720℃～780℃，整个加热时间在5s～10s，冷却20s后卸料。

采用棒材线切割开“U型槽口”模拟的方法，通过计算U型槽口缩口量的大小，评定棒材内应力的消除情况。U型槽口缩口量控制在0.05mm以内，便满足零件的使用要求。

附图说明

附图为医用钛合金棒材矫直内应力快速消除的电加热装置示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的医用钛合金棒材矫直内应力快速消除方法的过程为，装夹料、通电加热、同步红外测温、断电、冷却、卸料，其具体按以下步骤进行：

采用附图的电加热装置，将两辊矫直的Φ13mm～Φ14mm钛合金棒材采用夹头夹紧，并加上合适的配重(40kg～50kg)，避免在通电加热过程中，因材料软化而破坏棒材直线度。通电后，通过调节电控功率大小，棒材将持续升温，采用红外测温仪测量棒材的实时温度，棒材加热最高温度(即断电前的最大功率，通电功率根据实测棒材的温度来控制)范围为720℃～780℃，整个加热时间在5s～10s，冷却20s后卸料。

实施例1：

采用两辊矫直Φ13mm Ti-6Al-4V钛合金棒材，夹紧并配重40kg，通电加热，加热8s后断电，红外测温仪测定实时温度772℃，冷却20s后卸料。

该医用钛合金棒材经快速消除应力并U型开槽，槽口缩口量为0.021mm。

实施例2：

采用两辊矫直Φ13mm Ti-6Al-4V钛合金棒材，夹紧并配重50kg，通电加热，加热6s后断电，红外测温仪测定实时温度728℃，冷却20s后卸料。

该医用钛合金棒材经快速消除应力并U型开槽，槽口缩口量为0.035mm。

实施例3：

采用两辊矫直Φ14mm Ti-6Al-4V钛合金棒材，夹紧并配重45kg，通电加热，加热10s后断电，红外测温仪测定实时温度778℃，冷却20s后卸料。

该医用钛合金棒材经快速消除应力并U型开槽，槽口缩口量为0.012mm。

实施例4：

采用两辊矫直Φ14mm Ti-6Al-4V钛合金棒材，夹紧并配重50kg，通电加热，加热5s后断电，红外测温仪测定实时温度722℃，冷却20s后卸料。

该医用钛合金棒材经快速消除应力并U型开槽，槽口缩口量为0.040mm。