CN106967867A - 一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，涉及一种钢材的加工处理工艺，包括如下步骤：（1）表面除杂、（2）干燥处理、（3）脉冲电流处理、（4）退火处理。本发明处理工艺有效的实现了对碳素钢板的塑性恢复，同时又能有效保证其强度和硬度，有很好的推广价值。

Description

一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺
技术领域
本发明涉及一种钢材的加工处理工艺，具体涉及一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺。
背景技术
现有的医疗器械，如医用光学器具、医用冷藏器具、医用基础设备器具等，其多数组成构件均由碳素钢板制成，碳素钢板的性能影响着医疗器械的使用特性和寿命。在对碳素钢板加工时通常会有冷作强化处理工艺，具体是对板材进行塑性变形处理，以增强其硬度和强度，但此处理通常又会造成塑性和韧性的较大程度的下降，为了增强其综合性能，缓解冷作强化处理带来的副作用，还需进行塑性恢复处理，通常采用退火处理工艺改善其综合特性，虽然起到了一定的效果，但恢复程度有限，随着人们加工要求的提高，仍需改善现有的处理方法以达到更好的处理效果。
发明内容
本发明旨在提供一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面除杂：
先用去离子水去除待加工碳素钢板表面的污渍、金属屑杂质，然后再用除油液去除其表面的油污，最后再用去离子水冲洗备用；
（2）干燥处理：
将步骤（1）清洗后的碳素钢板放入干燥室内进行干燥处理，期间保持干燥的温度为75~85℃，空气相对湿度控制为40~45%，干燥处理40~60min后取出备用；
（3）脉冲电流处理：
a.对步骤（2）处理后的碳素钢板施加脉冲电流处理，控制脉冲电流的周期为90~ 100μs，控制脉冲电流处理的总持续时间为950~1000μs，并控制电流的密度为3.20~3.60×103A/mm2；
b.在对碳素钢板施加脉冲电流处理的同时，保证其处于超声波场内，控制超声波的频率为27~30kHz；
（4）退火处理：
将步骤（3）处理后的碳素钢板放入退火炉中，以40~43℃/min的升温速度将退火炉内的温度升至550~600℃，然后在此温度下保温处理18~22min，完成后将碳素钢板取出放入自然条件下冷却至室温即可。
进一步的，步骤（1）中所述的除油液中各成分及含量为：氢氧化钠 35~45 g/L、无水碳酸钠 18~22 g/L、六偏磷酸钠 30~40 g/L、硅酸钠 2~6 g/L，余量为水；在使用时加热控制其温度为65~75℃。
进一步的，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的脉冲电流波形是阻尼衰减波包，由电容器放电产生。
进一步的，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的电流密度为3.40~3.50×103A/mm2。
本发明具有如下有益效果：
本发明针对现有塑性恢复处理方法的不足进行了改进处理，在传统的退火处理工艺前增加了脉冲电流处理，其中施加的脉冲电流处理是利用了脉冲电流的绕流效应所产生的马赛克温度场和压缩应力等，以改善和治愈板材中的显微裂纹、孔洞等缺陷，在显微缺陷内形成大量的金属凝固柱状组织，而在此期间施加的超声波处理有助于此类组织均匀、致密、快速的分布，可进一步增强脉冲电流的处理效果，但若钢板的塑性变形程度较大，脉冲电流操作则无法完全有效的应对较为随机细小的缺陷，而此类缺陷若不能被有效改进，在钢板日常使用时，此类裂纹、孔洞则会不断扩展影响钢板的使用安全性能，对此本发明在后续进行了退火处理，控制合理的升温速度和加热温度有助于金属原子获得适当的热能，并开始以脉冲电流处理形成的金属凝固柱状组织为核心，形成附着更为细小的晶粒，填充改善了为解决的显微缺陷，进而提升了钢板的塑性和韧性，此退火处理与脉冲电流处理起到了良好的协同作用效果。最终在各步骤的共同配合作用下，本发明处理工艺有效的实现了对碳素钢板的塑性恢复，同时又能有效保证其强度和硬度，有很好的推广价值。
具体实施方式
实施例1
一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面除杂：
先用去离子水去除待加工碳素钢板表面的污渍、金属屑杂质，然后再用除油液去除其表面的油污，最后再用去离子水冲洗备用；
（2）干燥处理：
将步骤（1）清洗后的碳素钢板放入干燥室内进行干燥处理，期间保持干燥的温度为75~80℃，空气相对湿度控制为40~43%，干燥处理40~50min后取出备用；
（3）脉冲电流处理：
a.对步骤（2）处理后的碳素钢板施加脉冲电流处理，控制脉冲电流的周期为90μs，控制脉冲电流处理的总持续时间为950μs，并控制电流的密度为3.20~3.30×103A/mm2；
b.在对碳素钢板施加脉冲电流处理的同时，保证其处于超声波场内，控制超声波的频率为27~28kHz；
（4）退火处理：
将步骤（3）处理后的碳素钢板放入退火炉中，以40℃/min的升温速度将退火炉内的温度升至550~570℃，然后在此温度下保温处理18min，完成后将碳素钢板取出放入自然条件下冷却至室温即可。
进一步的，步骤（1）中所述的除油液中各成分及含量为：氢氧化钠 35g/L、无水碳酸钠 18g/L、六偏磷酸钠 30g/L、硅酸钠 2g/L，余量为水；在使用时加热控制其温度为65~70℃。
进一步的，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的脉冲电流波形是阻尼衰减波包，由电容器放电产生。
实施例2
一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面除杂：
先用去离子水去除待加工碳素钢板表面的污渍、金属屑杂质，然后再用除油液去除其表面的油污，最后再用去离子水冲洗备用；
（2）干燥处理：
将步骤（1）清洗后的碳素钢板放入干燥室内进行干燥处理，期间保持干燥的温度为80~85℃，空气相对湿度控制为43~45%，干燥处理50~60min后取出备用；
（3）脉冲电流处理：
a.对步骤（2）处理后的碳素钢板施加脉冲电流处理，控制脉冲电流的周期为100μs，控制脉冲电流处理的总持续时间为1000μs，并控制电流的密度为3.50~3.60×103A/mm2；
b.在对碳素钢板施加脉冲电流处理的同时，保证其处于超声波场内，控制超声波的频率为29~30kHz；
（4）退火处理：
将步骤（3）处理后的碳素钢板放入退火炉中，以43℃/min的升温速度将退火炉内的温度升至580~600℃，然后在此温度下保温处理22min，完成后将碳素钢板取出放入自然条件下冷却至室温即可。
进一步的，步骤（1）中所述的除油液中各成分及含量为：氢氧化钠45 g/L、无水碳酸钠22 g/L、六偏磷酸钠40 g/L、硅酸钠6 g/L，余量为水；在使用时加热控制其温度为70~75℃。
进一步的，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的脉冲电流波形是阻尼衰减波包，由电容器放电产生。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，省去步骤（3）脉冲电流处理操作b所述的超声波处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（3）脉冲电流处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，将步骤（3）脉冲电流处理和步骤（4）退火处理的工艺顺序进行调换，即先进行步骤（4）退火处理，再进行步骤（3）脉冲电流处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的碳素钢板塑性恢复处理方法。
为了对比本发明效果，选取同一批经过冷作强化处理后的Q235钢板作为实验对象，随机分为七组，其中六组分别用上述六种方法进行处理，剩余一组作为空白对照组，然后对处理后的钢板进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
ReL（MPa） Rm（MPa） 屈强比
实施例1 580 620 0.63
实施例2 590 615 0.62
对比实施例1 570 590 0.64
对比实施例2 600 610 0.75
对比实施例3 550 600 0.68
对照组 460 510 0.65
空白对照组 680 690 0.86
注：上表1中实施例1~对照组所述的参数数据为处理后的钢板的性能，空白对照组的参数数据为钢板冷作强化处理后的初始性能；所述的ReL为屈服强度，所述的Rm为抗拉强度，所述的屈强比是指钢板的屈服点与抗拉强度的比值，Q235钢板的屈强比一般要求控制为0.60~0.65。
由上表1可以看出，本发明加工工艺对钢板的综合特性改善较佳，有效的改善恢复了其塑性性能，并保证了使用的强度，实用价值高。

Claims (4)

1.一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面除杂：
先用去离子水去除待加工碳素钢板表面的污渍、金属屑杂质，然后再用除油液去除其表面的油污，最后再用去离子水冲洗备用；
（2）干燥处理：
将步骤（1）清洗后的碳素钢板放入干燥室内进行干燥处理，期间保持干燥的温度为75~85℃，空气相对湿度控制为40~45%，干燥处理40~60min后取出备用；
（3）脉冲电流处理：
a.对步骤（2）处理后的碳素钢板施加脉冲电流处理，控制脉冲电流的周期为90~ 100μs，控制脉冲电流处理的总持续时间为950~1000μs，并控制电流的密度为3.20~3.60×103A/mm2；
b.在对碳素钢板施加脉冲电流处理的同时，保证其处于超声波场内，控制超声波的频率为27~30kHz；
（4）退火处理：
将步骤（3）处理后的碳素钢板放入退火炉中，以40~43℃/min的升温速度将退火炉内的温度升至550~600℃，然后在此温度下保温处理18~22min，完成后将碳素钢板取出放入自然条件下冷却至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，其特征在于，步骤（1）中所述的除油液中各成分及含量为：氢氧化钠 35~45 g/L、无水碳酸钠18~22 g/L、六偏磷酸钠 30~40 g/L、硅酸钠 2~6 g/L，余量为水；在使用时加热控制其温度为65~75℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，其特征在于，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的脉冲电流波形是阻尼衰减波包，由电容器放电产生。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备医疗器械的碳素钢板的塑性恢复加工工艺，其特征在于，步骤（3）脉冲电流处理操作a中所述的电流密度为3.40~3.50×103A/mm2。
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