CN103386612B - 一种高精度钛毛细管件的加工方法及用于该方法的磨管组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产高精度钛毛细管件的加工方法，包括采用激光测径仪和涡流探伤仪优选管坯、采用特定工艺拉拔钛毛细管、采用超声波清洗毛细管、采用特制的紧固夹具对毛细管成捆下料、制备磨管组件及在磨床上精磨毛细管端面等工艺生产精细钛毛细管件，其工艺特点是产品质量好，成品率高，生产效率较高，设备投资少，适于批量生产。

Description

一种高精度钛毛细管件的加工方法及用于该方法的磨管组件

技术领域

本发明涉及金属材料加工领域，具体涉及一种钛毛细管件的加工方法及用于该方法的磨管组件。

背景技术

钛金属具有质轻、耐蚀、无毒性，人体生物相容性好的优点，作为一种新型医用材料，钛已广泛用做人体介入手术治疗器件。例如，钛毛细管件用做治疗恶性肿瘤的放射源籽源囊，储存放射性碘。放射线透过钛毛细管壁，作用于肿瘤细胞，可获得良好的治疗效果。然而，这种医用毛细管件是十分精细的产品，尺寸很小，直径小于1毫米，壁厚小于0.1毫米，每个管件的重量仅3.5毫克，对管件的精度，包括尺寸公差、椭圆度、表面光洁度及管件两端口与管柱的垂直度等要求很高，采用常规的方法很难生产，成品率仅约10%左右。因此，研究开发钛毛细管件的生产方法势在必行。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种高精度钛毛细管件的加工方法，解决钛毛细管件的尺寸及形状控制的难题，可精确地控制钛毛细管件的长度，并保证钛毛细管两端口与管柱的垂直度符合设计要求，可使钛毛细管件的成品率大幅提高到80％以上，适于钛毛细管的批量生产，并且所需设备投资少，成本低。包括采用特定工艺拉技钛毛细管、采用激光测径仪和涡流探伤仪优选毛细管坯、采用超声波清洗毛细管、采用特制的紧固夹具对毛细管成梱下料、制备磨管组件及在磨床上精磨毛细管端面等。本发明综合运用多种先进技术和特制工模具生产精细钛毛细管件，其工艺特点是产品质量好，成品率高，生产效率较高，设备投资少，适于批量生产。

本发明的技术方案是：

一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）预制优质管坯：对纯钛小管进行测径和探伤，选定内径误差±0.01、外径误差±0.01、经探测无伤的纯钛小管作为管坯；所述测径仪为激光测径仪；所述探伤用仪器为涡流探伤仪；

（2）拉拔毛细管：釆用空拉与带芯拉拔相结合的拉抜方式，将所述管坯拉抜成φ0.8×0.05mm的钛毛细管，盘圆；所述拉拔用装置为液压拉床或链式拉丝机；拉拔同时采用小量程的激光测径，在线动态监测钛毛细管的尺寸，并采用小量程的涡流探伤仪监测钛毛细管的內、外表面质量；

（3）一次下料：采用剪切机或手工剪，将盘圆钛毛细管切成长约140mm～150mm的条形钛毛细管，每1000根所述钛毛细管包装成一条形捆，所述条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒，所述铁芯棒的一端与所述条形钛毛细管的一端对齐，所述铁芯棒的另一端伸出所述条形捆外；所述条形捆外顺次用包装纸、胶带纸和橡皮条捆绑结实；

（4）二次下料：采用线切割机，将所述条形捆切割成长7mm的短管组件；切割时，从所述条形捆中伸出的铁芯棒的另一端被夹持在所述线切割机的钳口上；

（5）制备磨管组件：将φ25×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25×2×7mm的夹具短管，并在所述夹具短管的管壁上开设沿所述夹具短管的径向延伸的条形缺口，形成一个有径向弹性的夹具环；将所述夹具环套设在所述短管组件外，使所述短管组件填满、塞紧所述夹具环的内腔，使所述短管组件的两端分别与所述夹具环的两个端面对齐；所述夹具环外再套一锁紧装置；所述夹具环上的条形缺口对准所述锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接所述锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现所述锁紧装置的锁紧，并因而收紧夹具环，将所述短管组件牢固地固定在所述夹具环内，所述短管组件与所述夹具环形成磨管组件；

（6）磨管处理：利用平面磨床磨削所述磨管组件的上、下两端面，使所述磨管组件的高度和两端面的表面精度达到钛毛细管件所需的尺寸精度要求；

（7）毛细管件后处理：拆卸所述锁紧装置，取出所述短管组件，并拆除外包装，对每根钛毛细管进行超声波清洗和探伤检测后，即获得高精度钛毛细管。

进一步地，

所述步骤（1）中的纯钛小管的尺寸为φ6～φ3×1.0×1000～3000mm。

所述步骤（2）中，对管坯进行拉抜时，先空芯拉拔，快速减径；当外径达到1.5mm后，采用带芯拉抜，拉至成φ0.8×0.05×Lmm毛细管。

所述步骤（2）中，拉抜过程中进行一次中间退火和一次成品退火，道次变形量为12%，火次变形量小于60%，拉拔速度5-8m/min；所述中间退火在真空退火炉中进行，退火温度680℃，保温1小时，真空度0.06Pa。

所述步骤（5）中，所述锁紧装置锁紧而收紧夹具环后，用氩弧焊点焊所述夹具环上的条形缺口，使所述夹具环形成一封闭的环状截面。

所述磨管组件呈饼状。

本发明还提供用于上述方法的磨管组件，其技术方案是：磨管组件，包括夹具环和短管组件，其特征在于：

所述短管组件是将φ0.8×0.05mm的钛毛细管切成长约140mm～150mm的条形钛毛细管，每1000根所述钛毛细管包装成一条形捆，所述条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒，所述铁芯棒的一端与所述条形钛毛细管的一端对齐，所述铁芯棒的另一端伸出所述条形捆外；所述条形捆外顺次用包装纸、胶带纸和橡皮条捆绑结实；所述条形捆被切割成长7mm的短管组件；

将φ25×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25×2×7mm的夹具短管，并在所述夹具短管的管壁上开设沿所述夹具短管的径向延伸的条形缺口，形成一个有径向弹性的夹具环；

所述夹具环套设在所述短管组件外，使所述短管组件填满、塞紧所述夹具环的内腔，使所述短管组件的两端分别与所述夹具环的两个端面对齐；

所述夹具环外再套一锁紧装置；所述夹具环上的条形缺口对准所述锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接所述锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现所述锁紧装置的锁紧，并因而收紧夹具环，将所述短管组件牢固地固定在所述夹具环内。

本发明的有益效果是：

1、钛毛细管生产过程中，综合运用激光测径、涡流探伤、超声波清洗等先进技术，优化了管坯质量，为制备高精度毛细管件奠定了良好基础，减少了因坯料不良而造成的大量废品，有利于提高终端环节的产品成品率，降低综合成本；

2、采用所述的铁芯棒做夹具，在线切割机上对条形钛毛细管成捆下料，不会损伤毛细管，短管组件的长度一致性好，下料工作效率高；

3、采用所述的磨管组件及其磨削工艺，解决了钛毛细管件尺寸及形状控制的一大难题，可精确地控制钛毛细管件的长度，并保证毛细管两端口与管柱的垂直度符合设计要求，可使钛毛细管的成品率大幅提高，达80％以上；

4、适于钛毛细管的批量生产，并且所需设备投资少，成本低。

附图说明

图1为本发明的钛毛细管的条形捆的捆绑结构的示意图。

图2为图1的A-A向的剖视结构示意图。

图3为本发明的夹具环的主视结构示意图。

图4为本发明的夹具环的俯视结构示意图。

图5为本发明的磨管组件的主视结构示意图。

图6为本发明的磨管组件的俯视结构示意图。

附图标记说明

1、铁芯棒2、包装纸3、胶带纸4、橡皮条

5、夹具环6、短管组件7、锁紧装置8、缺口

9、钛毛细管

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-6所示，本发明的磨管组件，包括夹具环5和短管组件6，其中，短管组件是将φ0.8×0.05mm的钛毛细管切成长约140mm-150mm的条形钛毛细管，每1000根钛毛细管9包装成一条形捆，条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒1，铁芯棒的一端与条形钛毛细管的一端对齐，铁芯棒的另一端伸出条形捆外；条形捆外顺次用包装纸2、胶带纸3和橡皮条4捆绑结实；条形捆被切割成长7mm的短管组件。

将φ25×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25×2×7mm的夹具短管，并在夹具短管的管壁上开设沿夹具短管的径向延伸的条形缺口8，形成一个有径向弹性的夹具环5.

夹具环套设在短管组件外，使短管组件填满、塞紧夹具环的内腔，使短管组件的两端分别与夹具环的两个端面对齐；

夹具环外再套一锁紧装置7；夹具环上的条形缺口对准锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现锁紧装置的锁紧，并因而收紧夹具环，将短管组件牢固地固定在夹具环内。

本发明的高精度钛毛细管件的加工方法，包括以下步骤：

（1）预制优质管坯：对φ3.0×1.0×1000～3000mm的纯钛小管进行测径和探伤，选定内径误差±0.01mm、外径误差±0.01mm、经探测无伤的纯钛小管作为管坯；所述测径仪为激光测径仪；所述探伤用仪器为涡流探伤仪。

本例中，选取φ3.0×1.0×1000mm的工业纯钛小管做原始坯料，剔除质量不高的坯料，筛选出内径与外径尺寸稳定、表面质量好的钛毛细管做管坯。

（2）拉拔毛细管：采用硬质合金模具和特种润滑剂，釆用空拉与带芯拉拔相结合的拉抜方式，将所述管坯拉抜成φ0.8×0.05mm的钛毛细管；空拉有利于快速减径，带芯拉有利于控制内径、壁厚与內表面光洁度。所述拉拔用装置为液压拉床或链式拉丝机；拉抜时，要严格控制变形量和变形速度，监测毛细管的尺寸及内外表面质量。为提高检测精度和生产效率，除采用尖头千分尺外，拉拔同时采用小量程的激光测径，在线动态监测钛毛细管的尺寸，并采用小量程的涡流探伤仪监测钛毛细管的內、外表面质量。

本例中，用石墨粉、石腊、机油和石灰水的混合物做润滑剂，采用1吨的链式拉拔机和硬质合金模具，对步骤1的管坯进行拉抜：先空芯拉拔，快速减径；当外径达到1.5mm后，采用带芯拉抜，拉至成φ0.8×0.05×Lmm毛细管。拉抜过程中进行一次中间退火和一次成品退火，道次变形量为12%，火次变形量小于60%，拉拔速度5-8m/min。中间退火在真空退火炉中进行，退火温度680℃，保温1小时，真空度0.06Pa；成品退火在真空炉中进行，退火温度650-680，保温1小时，真空度小于0.06Pa。然后，将光洁的毛细管盘条进行严格的质量检验。

退火前要超声波清洗与轻度酸洗钛毛细管。酸洗采用30%硝酸硝酸、2%氢氟酸水溶液。

拉拔同时采用如LDM-10AXY型小量程的激光测径仪在线动态监测钛毛细管的尺寸。采用小量程的涡流探伤仪在线监测毛细管的內、外表面质量。

（3）一次下料：采用剪切机或手工剪，在不损伤管端的情况下将盘圆钛毛细管切成长约150mm的条形短钛毛细管9，每1000根为一组，将该组钛毛细管包装成一如图1-2所示的条形捆，条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒1，铁芯棒的一端与条形钛毛细管的一端对齐，所述铁芯棒的另一端伸出所述条形捆外；所述条形捆外顺次用包装纸2、胶带纸3和橡皮条4捆绑结实，这种方式保护了最外部的钛毛细管，使其表面不被损伤。

（4）二次下料：采用线切割机，将所述条形捆切割成长L=7mm的短管组件6；切割时，从所述条形捆中伸出的铁芯棒的另一端被夹持在所述线切割机的钳口上；

（5）制备磨管组件：将φ25×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25×2×7mm的夹具短管，并在所述夹具短管的管壁上开设沿所述夹具短管的径向延伸的微小的条形缺口8，形成一个有径向弹性的夹具环5；将所述夹具环套设在所述短管组件6外，使所述短管组件填满、塞紧所述夹具环的内腔，使所述短管组件的两端分别与所述夹具环的两个端面对齐；所述夹具环外再套一锁紧装置7；所述夹具环上的条形缺口对准所述锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接所述锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现锁紧，收紧夹具环，并用氩弧焊点焊所述夹具环上的条形缺口8，使所述夹具环形成一封闭的环状截面，将所述短管组件牢固地固定在所述夹具环内，这样，短管组件与夹具环就形成一个形成呈饼状的磨管组件；

（6）磨管处理：利用平面磨床磨削所述磨管组件的上、下两端面，使所述磨管组件的高度和两端面的表面精度达到钛毛细管件所需的尺寸精度要求。

磨削管端要采用锋利刀具，慢速磨削，并在磨削的同时使用冷却液冷却被磨削处，防止管端过热、氧化和变形。

（7）毛细管件后处理：拆卸所述锁紧装置，取出所述短管组件，并拆除外包装，对每根钛毛细管进行超声波清洗槽对钛毛细管清洗8-10分钟，凉干优选对钛毛细管进行探伤检测，即获得高精度钛毛细管，其尺寸为φ0.8^－0.01×0.05～0.055×6.2^－0.05mm，不圆度≦0.03mm，两端口与管柱垂直度T≦0.01⁰。钛毛细管的表面粗糙度≦0.008μm。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)预制优质管坯：对纯钛小管进行测径和探伤，选定内径误差±0.01mm、外径误差±0.01mm、经探测无伤的纯钛小管作为管坯；

(2)拉拔毛细管：采用空拉与带芯拉拔相结合的拉拔方式，将所述管坯拉拔成φ0.8mm×0.05mm的钛毛细管，盘圆；所述拉拔用装置为液压拉床或链式拉丝机；拉拔同时采用小量程的激光测径，在线动态监测钛毛细管的尺寸，并采用小量程的涡流探伤仪监测钛毛细管的內、外表面质量；

(3)一次下料：采用剪切机或手工剪，将盘圆钛毛细管切成长140mm～150mm的条形钛毛细管，每1000根所述钛毛细管包装成一条形捆，所述条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒，所述铁芯棒的一端与所述条形钛毛细管的一端对齐，所述铁芯棒的另一端伸出所述条形捆外；所述条形捆外顺次用包装纸、胶带纸和橡皮条捆绑结实；

(4)二次下料：采用线切割机，将所述条形捆切割成长7mm的短管组件；切割时，从所述条形捆中伸出的铁芯棒的另一端被夹持在所述线切割机的钳口上；

(5)制备磨管组件：将φ25mm×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25mm×2mm×7mm的夹具短管，并在所述夹具短管的管壁上开设沿所述夹具短管的径向延伸的条形缺口，形成一个有径向弹性的夹具环；将所述夹具环套设在所述短管组件外，使所述短管组件填满、塞紧所述夹具环的内腔，使所述短管组件的两端分别与所述夹具环的两个端面对齐；所述夹具环外再套一锁紧装置；所述夹具环上的条形缺口对准所述锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接所述锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现所述锁紧装置的锁紧，并因而收紧夹具环，将所述短管组件牢固地固定在所述夹具环内，所述短管组件与所述夹具环形成磨管组件；

(6)磨管处理：利用平面磨床磨削所述磨管组件的上、下两端面，使所述磨管组件的高度和两端面的表面精度达到钛毛细管件所需的尺寸精度要求；

(7)毛细管件后处理：拆卸所述锁紧装置，取出所述短管组件，并拆除外包装，对每根钛毛细管进行超声波清洗和探伤检测后，即获得高精度钛毛细管。

2.根据权利要求1所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：所述步骤(1)中的纯钛小管的尺寸为φ6mm～φ3mm×1.0mm×1000mm～3000mm。

3.根据权利要求2所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对管坯进行拉拔时，先空芯拉拔，快速减径；当外径达到1.5mm后，采用带芯拉拔，拉至成φ0.8mm×0.05mm×Lmm毛细管。

4.根据权利要求3所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中，拉拔过程中进行一次中间退火和一次成品退火，道次变形量为12％，火次变形量小于60％，拉拔速度5-8m/min；所述中间退火在真空退火炉中进行，退火温度680℃，保温1小时，真空度0.06Pa。

5.根据权利要求4所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述锁紧装置锁紧而收紧夹具环后，用氩弧焊点焊所述夹具环上的条形缺口，使所述夹具环形成一封闭的环状截面。

6.根据权利要求5所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：所述磨管组件呈饼状。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种高精度钛毛细管件的加工方法，其特征在于：测径仪为激光测径仪；探伤用仪器为涡流探伤仪。

8.磨管组件，包括夹具环和短管组件，其特征在于：

所述短管组件是将φ0.8mm×0.05mm的钛毛细管切成长140mm～150mm的条形钛毛细管，每1000根所述钛毛细管包装成一条形捆，所述条形捆的中心夹持一φ10mm×250mm的铁芯棒，所述铁芯棒的一端与所述条形钛毛细管的一端对齐，所述铁芯棒的另一端伸出所述条形捆外；所述条形捆外顺次用包装纸、胶带纸和橡皮条捆绑结实；所述条形捆被切割成长7mm的短管组件；

将φ25mm×2mm的钢管或钛管，线切割成φ25mm×2mm×7mm的夹具短管，并在所述夹具短管的管壁上开设沿所述夹具短管的径向延伸的条形缺口，形成一个有径向弹性的夹具环；

所述夹具环套设在所述短管组件外，使所述短管组件填满、塞紧所述夹具环的内腔，使所述短管组件的两端分别与所述夹具环的两个端面对齐；

所述夹具环外再套一锁紧装置；所述夹具环上的条形缺口对准所述锁紧装置的两端之间形成的开口；通过螺栓连接所述锁紧装置的两端，并通过螺栓和螺母的配合实现所述锁紧装置的锁紧，并因而收紧夹具环，将所述短管组件牢固地固定在所述夹具环内。