Titaanisulami pulbri kasutamine MIM-i metallide survevalu valdkonnas

Titaanisulami pulbri kasutamine MIM-i metallide survevalu valdkonnas

1: Zhongwei ja Kesk-Lõuna ülikooli uuring titaani survevalu kohta

Titaani ja titaanisulamite eelisteks on madal tihedus, kõrge eritugevus, mittemagnetism, korrosioonikindlus ja hea biosobivus. Need on kvaliteetsed metallkonstruktsioonimaterjalid ja funktsionaalsed materjalid. Neid on laialdaselt kasutatud lennunduses, autotööstuses, elektritootmises, biomeditsiinis ja muudes valdkondades ning neid tuntakse arenduses pärast terast ja alumiiniumi "kolmanda metalli" ja "strateegilise metallina". Titaani ja titaanisulamite sulamistemperatuur ja kõvadus on aga kõrged ning nende töötlemis-, vormimis- ja lõikamisomadused kehvad. Seetõttu on traditsioonilisi töötlemismeetodeid kasutavad seadmed kallid, ebaefektiivsed, kulukad ja materjalijäätmed suured, mis piirab oluliselt nende rakendusala. Metalli survevalu (mim) on peaaegu võrguvormimisprotsess, mis moodustub pulbermetallurgia tehnoloogia kombineerimisel plasti survevalutehnoloogiaga. selle eelised on tooraine kõrge kasutusmäär, paindlik koostise reguleerimine ja partii tootmise madalad kulud. see suudab toota suuremõõtmelisi ja ülitäpseid osi ning on ideaalne meetod titaani ja titaanisulamite valmistamiseks. Titaanisulamite kõige levinum ti-6a1-4v sulam kuulub pluss kahefaasilisele martensiitsesulamile. See sisaldab 6 protsenti Stabiilne element alumiinium Faasi tugevus on paranenud. Stabilisaatori vanaadiumina, vähendatud pluss ja üleminekutemperatuur. Ti-6a1-4v sulam töötati esmakordselt välja Ameerika Ühendriikides 1954. aastal. Seda kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses ja see on Ameerika titaanisulami põhisammas. Hiljem arenes ti-6a1-4v sulamist järk-järgult rahvusvaheline titaanisulam. titaanisulamite tootmisel ja rakendamisel Hiinas mängis suurt rolli ka ti-6a1-4v sulam, mis sai nimeks tc4.

Titaanmetalli survevalutehnoloogia muudele tootmismeetoditele:

Tc4 titaanisulami mim-protsess hõlmab peamiselt pulbri valmistamist, segamist, survevalu, rasvaärastusi, paagutamist ja vajalikku järeltöötlust. Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd. uuris 2004. aastal Kesk-Lõuna ülikoolis ja leidis, et tc4 titaanisulamist survevaludetailide omadusi mõjutasid peamiselt suhteline tihedus, süsiniku- ja hapnikusisaldus ning mikrostruktuur. Paagutamine kui metalli survevalu viimane protsess on toodete lõpliku toimimise seisukohalt väga oluline. Paagutamisprotsessi parameetrid (nagu temperatuur, aeg, atmosfäär, temperatuuri tõusu ja languse kiirus jne) mõjutavad otseselt toodete jõudlust ja mõõtmete täpsust ning realiseerivad toodete kvantitatiivset tootmist.

2: Titaani survevalu kasutamine erinevates valdkondades

1: Titaanist survevalu kasutamine kellades

Käekellad on üldiselt valmistatud erinevatest väärismetallidest ja rafineeritud terasest. Väärismetalle kasutatakse tavaliselt kõrgekvaliteediliste kaubamärkide keerukate kellade jaoks, nagu kuld, plaatina, loteriikuld jne; Rafineeritud teras on peamiselt 316L teras ja Rolexi patenteeritud 904L teras.

Teaduse ja tehnoloogia arenguga on aga kellade valmistamisel kasutatud üha rohkem kõrgtehnoloogilisi materjale, sealhulgas suure tihedusega keraamikat, süsinikkiudu, safiir ja titaanmetall. Täna räägin titaani kasutamisest kellades.

Teraskellade üldise hinnatõusu tõttu soovivad inimesed kiiresti leida uut tüüpi materjali, mis asendaks rafineeritud terasest materjali. Paljud sulamid pole kas nii kõvad ja plastilised kui rafineeritud teras või on nende maksumus liiga kõrge. Pärast sulamite partiide kõrvaldamist hakkasid kellassepad keskenduma spetsiaalsele lennundusmaterjalile "titaanmetall".

Mis on titaan? Titaan on maakoores leiduv metalliline element. See on läikiv ja läikiv metallist või hõbehalli või tumehalli pulber. Selle ühendeid võib leida peaaegu kõigist tardkivimitest ja titaani ladestustest. Toorainet on külluses, mistõttu on hind palju odavam kui väärismetallidel, mida kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses, meditsiinis ja tööstuses.

Titaani paljud omadused muudavad selle tööstuses ja kaubanduses väga väärtuslikuks:

1. kõvadus: titaani kõvadus on 30 protsenti kõrgem kui terasel;

2. Kerge tekstuur: titaan kaalub 47,90 aatomikaalu, mis on peaaegu 50 protsenti kergem kui teras;

3. Korrosioonikindlus: kui titaan puutub kokku õhuga, moodustab selle pind tiheda ja tugeva oksiidkile, mis talub teiste metallide korrosiooni erinevate ainete poolt. See on eriti tõhus soolase vee erosiooni korral.

Titaanil kui kellamaterjalil on väga head eelised, näiteks:

1. Titaanisulamist kellasid on mugav kanda, sest need on üllatavalt kerged;

2. Titaan on allergiavastane, see ei sisalda niklit ja seda on väga mugav kanda isegi siis, kui nahk higistab;

3. Kuna titaan on terasest kõvem, on titaanist kellad vastupidavamad;

4. Korrosioonikindlus muudab titaani eriti sobivaks sukeldumiskellade jaoks;

Omega Haima on turule toonud mitmesuguseid titaanist sukeldumiskellasid ning selle topeltsaavutused veekindluse ja korrosioonikindluse vallas tõestavad samuti, et titaani kasutamine veekindlates kellades on suur edu.

Titaanmetalli edasiste uuringute käigus võivad üha enam kellabrände tulevikus turule tuua titaanmetallist valmistatud kellasid. On ebaselge, kas need suudavad kellamaterjalide esimese valikuna terast asendada.

2: Titaanmetalli survevalu kasutamine püstoli täppistarvikutes

Titaanpüstoli päästik: metallist survevalatud titaankomponente kasutatakse praegu suure jõudlusega rakendustes, näiteks püstoli päästiku tootmisel (väsimusvõime ja kerge kaalu osas), milles titaan tagab suurepärase jõudluse. Materjalide kõrge hinna tõttu on selle kasutamine endiselt piiratud. Kuna titaanipulbri hind langeb, peaks kaitseväe MIM-komponentide turg kiiresti kasvama.

"Turvalised ja relvastatud" rootorid: sõjalisi "ohutus- ja relvastatud" rootoreid kasutatakse USA kaitseministeeriumis kasutatavate lõhkeseadmete jaoks. 316L roostevabast terasest komponendid on valmistatud metallist survevalust, tihedusega 7,6 g/cm3. Selle maksimaalne tõmbetugevus on 75 000 psi, voolavuspiir 25 000 psi, pikenemine 50 protsenti ja kõvadus 67 HRB.

Püstoli ülaosa pühkimiskäepideme turvaosa: Colt, USA

Manufacturing Company, LLC toodetud 45-kaliibrilises käsirelvas kasutatud püstoli turvaosad. neil on erinevad funktsioonid, nagu näiteks päästiklaskmise vältimine, vasara kaitsmine laskuri käe vigastamise eest, kui püstoli liigutatakse, ja mugavuse huvides suhtlemine laskuri peopesaga. See keeruline osa on valmistatud MIM17-4PH roostevabast terasest tihedusega 7,6 gcm3

See on valmistatud traditsioonilise investeerimisvalamise teel ja sisaldab turvaosi, mis nõuavad palju teisest töötlemist. Lisaks tootlikkuse parandamisele ja ühtlasemate detailide tootmisele säästab metalli survevaluprotsess ka kulusid ja lühendab kliendi tarneaega. Colt on seda osa kvalifitseerimiseks 10 000 tsükliga tõestanud.

3: Ortodontiline klamber

Titaanisulamist metallist survevalu ortodontiline klamber, mida toodab Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.

MIM-i osade tehnoloogiat kasutati esmakordselt meditsiinilises ravis teatud hambaortopeediliste seadmete valmistamiseks. Need täppistooted on väga väikese suurusega ning neil on hea biosobivus ja korrosioonikindlus. Peamiseks kasutatud materjaliks on 316L roostevaba teras. Nüüd liiguvad paljud ettevõtted titaanisulamite väljale. Titaanisulami eelisteks on hea tihedus, kergem kaal ja parem bioloogiline ühilduvus. Ortodontilised klambrid on endiselt MIM-tööstuse peamised tooted.

Forestadent Company of Germany on tootnud kahesuunalise konksuga ortodontilise kronsteini MIM-tehnoloogiaga. Mehaanilist hoidejõudu saab suurendada 30 protsenti. MIM-iga poleerimine pärast ühekordset vormimist võib oluliselt vähendada kronsteini ja kaare traadi vahelist hõõrdumist. BjornLudwig on kinnitanud, et sellel tootel on ortodontilises kirurgias positiivne roll.

4: põlveimplantaadi osad

Titaanisulamist metallist survevalu põlveimplantaadi osad, mida toodab Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd

MIM-osade tehnoloogia areng inimese implanteerimise valdkonnas on suhteliselt aeglane, peamiselt seetõttu, et toodete sertifitseerimine ja aktsepteerimine vajavad pikka aega.

Praegu saab MIM-tehnoloogia abil toota osi, mis osaliselt asendavad luid ja liigeseid ning metallimaterjalideks kasutatakse peamiselt Ti-sulameid.

Biosobivuse osas valmistati 60-protsendilise poorsusega poorne titaan MIM-tehnoloogia abil ja želatiini püsivalt vabastavad mikrosfäärid valmistati täiustatud kondensatsioonipolümerisatsiooni ristsidumise meetodil ja kaeti poorse titaani pinnale.

Tulemused näitasid, et poorse titaaniga kaetud želatiini toimeainet prolongeeritult vabastavatel mikrosfääridel ei olnud tsütotoksilisust ja neid saab kasutada meditsiiniliste implantaatide jaoks hea materjalina.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. on edukalt kasutanud Ti{0}}Al-4V inimimplantaadi põlveproovide osade tootmiseks. Implantaat avaldab survet peamiselt pärast inimkehasse sisenemist ja sellel on hea biosobivus. Pärast MIM-i vormimist teostatakse kuumisostaatiline pressimine, millele järgneb haavlitamine, poleerimine ja anodeerimine, et saavutada parem pinna jõudlus, vähendada hõõrdumist inimkehaga ning parandada ühilduvust ja kasutusiga.

5: õmbluskruvi ankur

Metallist mikropritsevalu, μ MIM) on Saksamaal IFAM-i uurimisinstituudi poolt välja töötatud vormimistehnoloogia, mille eesmärk on orgaaniliselt rakendada MIM-tehnoloogiat kuni mikromeetriliste mõõtmetega detailide valmistamisel.

Üldiselt saab μ MIM-i kasutada kahte tüüpi toodete valmistamiseks:

① Mikromeetri suuruse ja mitme milligrammi massiga osad;

② Osa välimuse suurus on sarnane traditsioonilise survevaluosa suurusega, kuid kohaliku struktuuri suurus on kuni mikromeetri tasemeni.

Viimastel aastatel on mikropritsevormimisest saanud survevalu valdkonna uurimistöö koht. Kaasaegsete masinate arenedes miniaturiseerimise suunas muutub mikrosurvevalu rakendamine üha ulatuslikumaks.

Praegu on Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. ja Kesk-Lõuna ülikooli uurimiskeskuses μ MIM-tehnoloogiat edukalt rakendatud meditsiiniseadmete mikroosade, näiteks spektromeetri, tiitrimisplaadi jne tootmisel. Struktuuri suurus tootest on jõudnud mikronitasemeni ja minimaalne seinapaksus on 50 μm.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ Kirurgiliseks operatsiooniks mõeldud MIM-tehnoloogia abil toodetud õmblusankur on ainult tikupea suurune.

6: Golfipea

Üksikasjade vaatamiseks klõpsake ettevõtte veebisaiti:https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: kuuldeaparaadi akustiline toru

MIM-tehnoloogiat saab kasutada ka erinevate meditsiiniseadmete osade tootmiseks.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. kasutab Saksa ettevõttele kuuldeaparaadi helitoru tootmiseks MIM-tehnoloogiat, mis parandab helisagedust ja parandab kuulmist.

Sellist keeruka kujuga kuuldeaparaadi helitoru saab pärast MIM-i moodustamist paagutades. Helitoru pinna siledaks muutmiseks on vaja ainult hiljem läbida klaashelmestega liivapritsi protsess.

Akustilise toru tihedus on suurem kui 7,65 g / cm3, maksimaalne tõmbetugevus võib ulatuda 480 MPa, voolavuspiir 150 MPa, pikenemine 45 protsenti ja maksimaalne pinna kõvadus 100 HRB. MIM-tehnoloogia võib kulusid vähendada 20 protsenti võrreldes varasema traditsioonilise tootmisprotsessiga.

MIM-tehnoloogiat saab kasutada ka paljude meditsiinitoodete tootmiseks, sealhulgas sekkumisravi stendid, volframist suure tihedusega sulamist süstalde kiirguskaitse, mikrokirurgilised manipulaatorid, mikropumba endoskoobi osad, ravimiinhalaatorid jne.

8: Kirurgilised tööriistad

Kirurgilistel tööriistadel peab olema kõrge tugevus, madal veresaaste ja need peavad olema võimelised saavutama agressiivseid desinfitseerimisprotseduure. MIM-tehnoloogia disaini paindlikkus vastab enamiku kirurgiliste tööriistade kasutamisele. Samal ajal on sellel ka tehnoloogia eelised. See suudab madala hinnaga valmistada mitmesuguseid metalltooteid. See asendab järk-järgult traditsioonilise tootmistehnoloogia peamise tootmismeetodina.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. on MIM-tehnoloogia abil välja töötanud titaanisulamist küünise. Seda toodetakse titaanisulami survevaluprotsessiga, tihedusega üle 8,5 g/cm3. Seda saab kasutada inimkehas olevate esemete haaramiseks operatsiooni ajal ja sellel on pintsettide funktsioon. Selle disain on üsna keeruline ja nõuab suurt tootmistäpsust.

Paagutamine pärast MIM-tehnoloogiaga vormimist võib saavutada kõrge tolerantsitaseme ega nõua suurt hulka järgnevaid töötlemisprotsesse, et vältida küünise lineaarse ja geomeetrilise kuju kahjustamist.

Sellist keeruka kujuga roostevabast terasest küünist on raske toota valamise või mehaanilise töötlemise teel, mis nõuab pikka tootmistsüklit ja kõrgeid kulusid. MIM-tehnoloogia kasutamine selle tootmiseks võib säästa 60 protsenti kuludest.

Ühekordsed kirurgilised tööriistad peavad välja töötama protsessi, mida saab väikeste kuludega masstootmiseks. Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. kasutab MIM-tehnoloogiat võlli koostu tootmiseks, mida kasutatakse uut tüüpi ühekordselt kasutatavates kirurgiainstrumentides. Maksumus on vaid 1/4–1/5 Šveitsi CNC-tööpinkide omast, tihedus on 7,5 g/cm3, maksimaalne tõmbetugevus on 119{10}}MPa, voolavuspiir on 1090 MPa, pikenemine on 6,0 protsenti ja maksimaalne kõvadus on 33 HRC.

Selle toote tootmisprotsess on järgmine: esiteks moodustatakse kaks 178 mm pikkust võlliosa MIM-tehnoloogia abil, seejärel kaks detaili laserkeevitatakse ning seejärel teostatakse töötlemine ja kuumtöötlus. Hea taluvuse nõuete täitmiseks on vajalik ka haavlitamine ja passiveerimine.

Lõppsõna

Metalli survevalu (Co MIM), mis sai alguse 1990ndatel, on sandwich-tüüpi pulbri survevalutehnoloogia.

See protsess seisneb kahe erinevate omadustega materjali samaaegse või partiidena süstimises komposiitsurvevaluvormi jaoks. See võib ühes osas kombineerida metallmaterjale ja täiesti erinevate omadustega materjali.

Selle meetodi abil on võimalik saada funktsionaalsuse ja keeruka kujuga südamiku/kesta struktuuri ning järgnevaid protsesse, nagu katmine, kuumtöötlus ja toodete kokkupanek, pole vaja. Lõpuks saab teostada protsessi funktsionaalselt gradientmaterjalide valmistamiseks, mis vähendab oluliselt protsessi ja vähendab kulusid.

Co MIM tehnoloogia annab uue idee funktsionaalsete osade arendamiseks ja kujundamiseks. Zhongwei Precision on välja pakkunud uue bioloogilise implantaadi struktuuri, kasutades Co MIM-tehnoloogiat, mida kasutatakse laialdaselt tihedates kortikaalsetes luustruktuurides ning välispooride ja sisepooridega käsnjas luustruktuurides.

See struktuur soodustab liidese pinge ülekandmist implantaadi luu ja ümbritseva luu struktuuri vahel. Välise poorse struktuuri poorsuse mahu suhe on 5% ~ 60% ja suurim poor on 400 μm.

Tulevikus hakkab rahvamajanduse arenedes ja inimeste elatustaseme paranedes üha enam esile kerkima rahvastiku vananemistrend, aasta-aastalt sagenevad haigused ja õnnetusjuhtumid. Biomeditsiinilistel titaanisulamist materjalidel kui inimkudede ja elundite regenereerimise ja parandamise materjalide olulisel harul on tohutu turuväljavaade ja tööstuse areng.

Ülaltoodu puudutab titaanisulami pulbri kasutamist metalli survevalu MIM-valdkonnas

Loodame, et saame teid nende näpunäidete tutvustamisega aidata. Kui teil on muid küsimusi, tulge meie täppistehnoloogia meeskonnaga nõu pidama!