[发明专利]一种医用钛合金股骨柄锻件锻造成型方法

说明书

本发明提供了一种医用钛合金股骨柄锻件锻造成型方法，其能够有效利用原材料，并且生产得到的钛合金股骨柄锻件尺寸控制在合理范围内，同时具有良好的表面质量。其包括以下步骤：步骤一，下料；利用三维软件建立模型并测量其体积V₁，下料体积V₂=V₁+（1000~1300），根据产品最大截面面积确定下料直径，通过下料体积和下料直径确定下料长度截取相应的棒料；步骤二，顶锻弯曲；步骤三，预锻；步骤四，根据表面情况和尺寸情况对工件表面和尺寸进行修整；步骤五，终锻；步骤六，对终锻件进行切边，然后进行退火处理；步骤七，对工件做化铣处理；步骤八，对工件进行铣飞边并抛修锻件轮廓。

技术领域

本发明涉及锻造方法技术领域，具体为一种医用钛合金股骨柄锻件锻造成型方法。

背景技术

钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率Ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。可应用在航空（喷气机、发动机）、医疗卫生（医疗器械及外科矫形材料、钛制牙、骨关节及固定螺钉、钛骨头等）、工业（机身）、火箭、导弹及宇宙飞船工业、船舶舰艇制造工业、化学工业与石油工业等行业。Ti6Al4V钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，优良的韧性、塑性和高温变形性能，能较好的进行热压力加工，能进行淬火、时效使其合金强化。热处理后温度约比退火状态提高50~100％；高温强度高，可在400~500°C的温度下长期工作，其热稳定性仅次于α钛合金。

纯钛与Ti6Al4V类钛合金是最早应用于医疗器械行业的钛合金，且已在外科植入物领域得到了广泛的应用，且临床经验比较成熟，而纯钛存在强度低耐磨性差等缺点，因此Ti6Al4V类钛合金可作为代替纯钛应用于高强度的外科植入物产品，加上其优良的生物相容性和综合性能，得到了医疗企业行业内的高度认同。Ti6Al4V类钛合金含成分为（重量百分比）：Al：5.5~6.8；V：3.5~4.5；Fe：0.3；O：0.2；Si：0.15；C：0.1；N：0.05；H：0.01；其他：0.5；余量为Ti。

钛合金医疗骨科植入物的制造方法主要有铸造与锻造两种方式。专利CN102764839A（一种钛合金锻造工艺）介绍了一种钛合金工件锻造过程；CN106064225A（TC4合金的锻造工艺）通过对TC4合金进行固态置氮处理及改善锻造参数，有效提高了模锻的锻造速度，提高了钛合金的尺寸精度；CN107552697B（TC4钛合金棒材锻造方法）改进了精锻工艺，得到钛合金锻柸的加工步骤；CN109536777B（一种高温钛合金及其制备方法）研究了原柸料经锻造和热处理后制得高温钛合金的制备方法，分析了其内部各金属成分含量占比，经两火处理得到锻造工件；CN104972031A（一种钛合金锻造工艺）设计一种简易锻造工艺路径，对工件表面涂刷防护剂，加热至1000°C保温0.5h再次加热至1200°C保温2h，而后锻造成型，极大提高了生产效率，也提高了锻件的表面质量；CN104959571A（钛合金的锻造方法）介绍了一种钛合金的锻造方法，通过严格控制加工温度，采用三次加热保温方式提高了钛合金强度。但是实际生产钛合金股骨柄锻件时，往往存在原材料利用率低、锻造成型后表面质量与尺寸不合格等问题。

发明内容

针对钛合金锻造过程中原材料利用率低、锻造成型后表面质量与尺寸不合格的问题，本发明提供了一种医用钛合金股骨柄锻件锻造成型方法，其能够有效利用原材料，并且生产得到的钛合金股骨柄锻件尺寸控制在合理范围内，同时具有良好的表面质量。

其技术方案是这样的：一种医用钛合金股骨柄锻件锻造成型方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，下料；利用三维软件建立产品模型并通过软件测量其体积得到体积V₁，下料体积V₂=V₁+（1000~1300），根据产品最大截面面积确定下料直径，通过下料体积和下料直径确定下料长度，根据下料直径选择相应直径的棒料并根据下料长度截取相应长度的棒料；