CN111015102B - 一种医用钛板的精整加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种医用钛板的精整加工方法，在对钛板板材进行退火、校平时，采用步进式辊道加热炉，每片板材在退火加热过程中受热均匀一致，确保了板材的金相和力学性能的一致性和稳定性；在蠕变压校平时，在板材配重要求及布料方式上进行了规定，平整度可稳定达到≤1mm/m，且彻底消除板材S型弯；在炉盖板上增装了热交换装置，处理时间缩短50％，提高了校平效率；平磨环节中，改变了传统碱酸洗技术路线，且平磨属于切削加工，生产效率较高，成本低，适合工业化批量生产；在砂光环节中，采用双砂带多组合方式加工，从粗到细，直至最后道次采用最细的2000目砂带，表面可高达Ra≤0.3μm的光亮镜面状态，光洁度效果非常理想。

Description

一种医用钛板的精整加工方法
技术领域
本发明属于医用钛板制备方法技术领域，具体涉及一种医用钛板的精整加工方法。
背景技术
钛及钛合金板材具有低密度、低模量、生物相容性、优异的耐腐蚀性、高的比强度、高强高韧、高疲劳性能，是当前医用接骨板的首选材料。
现有工艺在退火校平中，钛板传统堆垛放置加热带来板材整体受热不均匀；在砂光过程中，采用尼龙轮干式软抛光，抛光过程粉尘大，对环境污染严重，且无法消除粗砂带来的拉丝纹；在平磨过程中，板材厚度尺寸无法定量化精确控制的问题。严重影响制约了后续医用接骨板零件表面厚度尺寸控制精度及表面质量控制水平。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种医用钛板的精整加工方法，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种医用钛板的精整加工方法，包括以下步骤：
获取钛板板材；
对所述钛板板材进行退火、校平，并定尺裁切，得到第一板材；其中，所述定尺裁切的尺寸为1-10mm*1000-1100mm*300-500mm；
蠕变压校平所述第一板材，得到第二板材；
平磨所述第二板材，得到第三板材；
砂光所述第三板材，得到第四板材；
在所述第四板材的表面进行覆膜，得到医用钛板。
可选的，所述钛板板材的材质为纯钛或钛合金。
可选的，对所述钛板板材进行退火、校平包括：
采用步进式电炉，将所述钛板板材逐片放置于辊道后，送进步进式电炉内，进行加热、保温、退火，当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为650-750℃，保温时间为45-60min；当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为750-850℃，保温时间为45-60min；
辊道出炉后，将所述钛板板材逐片放置在多辊校平机内，进行逐片校平。
可选的，所述定尺裁切包括：
当所述钛板板材的厚度不大于5mm时，定尺裁切的设备为剪板机；
当所述钛板板材的厚度大于5mm时，定尺裁切的设备为水切割机。
可选的，所述蠕变压校平包括：
在校平炉底部放置两块底板，将复数片所述第一板材整齐堆放在所述底板上，形成第一板材堆，所述第一板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第一板材堆顶部放置第一中间配重板，在所述第一中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第二板材堆，所述第二板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第二板材堆顶部放置第二中间配重板，在所述第二中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第三板材堆，所述第三板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述校平炉内并排放置两个所述第三板材堆，并盖上校平炉上顶盖，通电加热；
当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为550-650℃，加热时间为4-5小时，之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平；
当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为650-750℃，加热时间为4-5小时；之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平。
可选的，预先将真空吸盘固定于平磨基准平台，并确保真空吸盘的上基准面保持水平，再将真空密封胶条按照接近板材长宽的尺寸，长方形一圈铺设在吸盘上基准面的田字格缝隙带里；
将校所述第二板材，放置于真空吸盘的基准面上，保证全部覆盖密封胶条，四边保持等距离，启动真空吸盘工作抽空至最大吸附力，至所述第二板材与基准面完全吸附紧实；
启动平磨磨床工作，砂轮对所述第二板材的表面进行平磨切削加工，磨削过程根据不同材质消耗速率，采取磨床砂轮进刀的自动补偿，保证所述第二板材每个表面的每遍平磨磨削的实际磨削量一致其中，所述第二板材磨削量为0.3-0.4mm，单次磨削量0.04mm，磨削次数不超过10次，磨削速度1min/次，得到第三板材。
可选的，砂光所述第三板材包括：
预先将砂带机间隙调至所述第三板材的厚度；
依次按照(240目-320目)-(400目-600目)-(800目-1000目)-(1200目-2000目)的顺序进行砂光，对所述第三板材的每个表面采用同一砂带砂光两次，所述砂光标准为：所述第三板材的光洁度达到Ra≤0.3μm。
可选的，在所述得到第四板材之后还包括：
采用便携式喷码机，并加装工装，实现自动喷码打标，最后进行表面覆膜保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的有益效果是：
1.在精整的退火预校平环节，避开了钛板传统堆垛放置加热带来板材整体受热不均匀问题，采用步进式辊道加热炉，每片板材在退火加热过程中受热均匀一致，从而确保了板材的金相和力学性能的一致性和稳定性。
2.本发明采用蠕变校型炉进行板材平整度精确控制，蠕变校型虽是钛板常见的校平方式，但本发明考虑后续平磨和砂光的精整处理对钛板的平整度要求极高，因此在板材配重要求及布料方式等细节上进行了特定规定，配重方式较常规蠕变校型有了完全不同的参数设定，非常适用于医用小板幅钛板的压校型，平整度可稳定达到≤1mm/m，且彻底消除板材S型弯；同时考虑传统压校平炉闭炉状状态下降温极慢的问题，在炉盖板上增装了热交换装置，提高了降温速度，缩短了降温时间，较传统降温方式缩短50％时间，大大提高校平效率。
3.平磨一般作为精密工具量具或厚板零件的表面定尺寸加工，本发明将这一特有的加工方式创新性地应用到薄板的厚度定尺寸上，从根本上解决了行业内板材厚度尺寸无法定量化精确控制的问题，公差精度可达到0.05mm以内；此平磨方式磨削钛板，不受表面状态影响，本发明的平磨坯料板为热处理氧化表面，板材无需碱酸洗，避开了传统钛板加工必须进行碱酸洗，碱酸洗属于工业污染加工，本发明彻底改变传统的碱酸洗技术路线，实现钛板的绿色环保加工；且平磨属于切削加工，生产效率较高，成本可控，适合工业化批量生产。
4.传统方式加工为获得较好的钛板光洁度，采用尼龙轮干式软抛光，抛光过程粉尘大，对环境污染严重，且无法消除粗砂带来的拉丝纹。本发明所用的砂光，是作为钛板高表面质量控制的核心环节，一般砂光处理后多为拉丝纹理表面，光洁度较差，一般在Ra0.6-1.0μm；而钛板不同于不锈钢等其他金属材料，其材质体现出砂光时表面发粘的特质，砂光加工容易出现不均匀深度的拉丝纹，为解决这一问题，而本发明中的砂光需要采用双砂带多组合方式加工，从粗到细，砂光过程不会残留上道次残留的黏粘拉丝纹，直至最后道次采用最细的2000目砂带，表面可高达Ra≤0.3μm的光亮镜面状态，光洁度效果非常理想。
附图说明
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明实施例提供的一种医用钛板的精整加工方法流程图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
请参见图1。本发明实施例提供了一种医用钛板的精整加工方法，包括以下步骤：
S110.获取钛板板材；
S120.对所述钛板板材进行退火、校平，并定尺裁切，得到第一板材；其中，所述定尺裁切的尺寸为1-10mm*1000-1100mm*300-500mm；
S130.蠕变压校平所述第一板材，得到第二板材；
S140.平磨所述第二板材，得到第三板材；
S150.砂光所述第三板材，得到第四板材；
S160.在所述第四板材的表面进行覆膜，得到医用钛板。
进一步的，所述钛板板材的材质为纯钛或钛合金。
进一步的，对所述钛板板材进行退火、校平包括：
采用步进式电炉，将所述钛板板材逐片放置于辊道后，送进步进式电炉内，进行加热、保温、退火，当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为650-750℃，保温时间为45-60min；当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为750-850℃，保温时间为45-60min；
辊道出炉后，将所述钛板板材逐片放置在多辊校平机内，进行逐片校平。
具体的，在精整的退火预校平环节，避开了钛板传统堆垛放置加热带来板材整体受热不均匀问题，采用步进式辊道加热炉，每片板材在退火加热过程中受热均匀一致，从而确保了板材的金相和力学性能的一致性和稳定性。
进一步的，所述定尺裁切包括：
当所述钛板板材的厚度不大于5mm时，定尺裁切的设备为剪板机；
当所述钛板板材的厚度大于5mm时，定尺裁切的设备为水切割机。
进一步的，所述蠕变压校平包括：
在校平炉底部放置两块底板，将复数片所述第一板材整齐堆放在所述底板上，形成第一板材堆，所述第一板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第一板材堆顶部放置第一中间配重板，在所述第一中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第二板材堆，所述第二板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第二板材堆顶部放置第二中间配重板，在所述第二中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第三板材堆，所述第三板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述校平炉内并排放置两个所述第三板材堆，并盖上校平炉上顶盖，通电加热；
当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为550-650℃，加热时间为4-5小时，之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平；
当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为650-750℃，加热时间为4-5小时；之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平。
本发明采用蠕变校型炉进行板材平整度精确控制，蠕变校型虽是钛板常见的校平方式，但本发明考虑后续平磨和砂光的精整处理对钛板的平整度要求极高，因此在板材配重要求及布料方式等细节上进行了特定规定，配重方式较常规蠕变校型有了完全不同的参数设定，非常适用于医用小板幅钛板的压校型，平整度可稳定达到≤1mm/m，且彻底消除板材S型弯；同时考虑传统压校平炉闭炉状状态下降温极慢的问题，在炉盖板上增装了热交换装置，提高了降温速度，缩短了降温时间，较传统降温方式缩短50％时间，大大提高校平效率。
进一步的，预先将真空吸盘固定于平磨基准平台，并确保真空吸盘的上基准面保持水平，再将真空密封胶条按照接近板材长宽的尺寸，长方形一圈铺设在吸盘上基准面的田字格缝隙带里；
将校所述第二板材，放置于真空吸盘的基准面上，保证全部覆盖密封胶条，四边保持等距离，启动真空吸盘工作抽空至最大吸附力，至所述第二板材与基准面完全吸附紧实；
启动平磨磨床工作，砂轮对所述第二板材的表面进行平磨切削加工，磨削过程根据不同材质消耗速率，采取磨床砂轮进刀的自动补偿，保证所述第二板材每个表面的每遍平磨磨削的实际磨削量一致其中，所述第二板材磨削量为0.3-0.4mm，单次磨削量0.04mm，磨削次数不超过10次，磨削速度1min/次，得到第三板材。
平磨一般作为精密工具量具或厚板零件的表面定尺寸加工，本发明将这一特有的加工方式创新性地应用到薄板的厚度定尺寸上，从根本上解决了行业内板材厚度尺寸无法定量化精确控制的问题，公差精度可达到0.05mm以内；此平磨方式磨削钛板，不受表面状态影响，本发明的平磨坯料板为热处理氧化表面，板材无需碱酸洗，避开了传统钛板加工必须进行碱酸洗，碱酸洗属于工业污染加工，本发明彻底改变传统的碱酸洗技术路线，实现钛板的绿色环保加工；且平磨属于切削加工，生产效率较高，成本可控，适合工业化批量生产。
进一步的，砂光所述第三板材包括：
预先将砂带机间隙调至所述第三板材的厚度；
依次按照(240目-320目)-(400目-600目)-(800目-1000目)-(1200目-2000目)的顺序进行砂光，对所述第三板材的每个表面采用同一砂带砂光两次，所述砂光标准为：所述第三板材的光洁度达到Ra≤0.3μm。
传统方式加工为获得较好的钛板光洁度，采用尼龙轮干式软抛光，抛光过程粉尘大，对环境污染严重，且无法消除粗砂带来的拉丝纹。本发明所用的砂光，是作为钛板高表面质量控制的核心环节，一般砂光处理后多为拉丝纹理表面，光洁度较差，一般在Ra0.6-1.0μm；而钛板不同于不锈钢等其他金属材料，其材质体现出砂光时表面发粘的特质，砂光加工容易出现不均匀深度的拉丝纹，为解决这一问题，而本发明中的砂光需要采用双砂带多组合方式加工，从粗到细，砂光过程不会残留上道次残留的黏粘拉丝纹，直至最后道次采用最细的2000目砂带，表面可高达Ra≤0.3μm的光亮镜面状态，光洁度效果非常理想。
进一步的，在所述得到第四板材之后还包括：
采用便携式喷码机，并加装工装，实现自动喷码打标，最后进行表面覆膜保护。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.在精整的退火预校平环节，避开了钛板传统堆垛放置加热带来板材整体受热不均匀问题，采用步进式辊道加热炉，每片板材在退火加热过程中受热均匀一致，从而确保了板材的金相和力学性能的一致性和稳定性。
2.本发明采用蠕变校型炉进行板材平整度精确控制，蠕变校型虽是钛板常见的校平方式，但本发明考虑后续平磨和砂光的精整处理对钛板的平整度要求极高，因此在板材配重要求及布料方式等细节上进行了特定规定，配重方式较常规蠕变校型有了完全不同的参数设定，非常适用于医用小板幅钛板的压校型，平整度可稳定达到≤1mm/m，且彻底消除板材S型弯；同时考虑传统压校平炉闭炉状状态下降温极慢的问题，在炉盖板上增装了热交换装置，提高了降温速度，缩短了降温时间，较传统降温方式缩短50％时间，大大提高校平效率。
3.平磨一般作为精密工具量具或厚板零件的表面定尺寸加工，本发明将这一特有的加工方式创新性地应用到薄板的厚度定尺寸上，从根本上解决了行业内板材厚度尺寸无法定量化精确控制的问题，公差精度可达到0.05mm以内；此平磨方式磨削钛板，不受表面状态影响，本发明的平磨坯料板为热处理氧化表面，板材无需碱酸洗，避开了传统钛板加工必须进行碱酸洗，碱酸洗属于工业污染加工，本发明彻底改变传统的碱酸洗技术路线，实现钛板的绿色环保加工；且平磨属于切削加工，生产效率较高，成本可控，适合工业化批量生产。
4.传统方式加工为获得较好的钛板光洁度，采用尼龙轮干式软抛光，抛光过程粉尘大，对环境污染严重，且无法消除粗砂带来的拉丝纹。本发明所用的砂光，是作为钛板高表面质量控制的核心环节，一般砂光处理后多为拉丝纹理表面，光洁度较差，一般在Ra0.6-1.0μm；而钛板不同于不锈钢等其他金属材料，其材质体现出砂光时表面发粘的特质，砂光加工容易出现不均匀深度的拉丝纹，为解决这一问题，而本发明中的砂光需要采用双砂带多组合方式加工，从粗到细，砂光过程不会残留上道次残留的黏粘拉丝纹，直至最后道次采用最细的2000目砂带，表面可高达Ra≤0.3μm的光亮镜面状态，光洁度效果非常理想。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种医用钛板的精整加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取钛板板材；
对所述钛板板材进行退火、校平，所述钛板板材进行退火、校平包括：采用步进式电炉，将所述钛板板材逐片放置于辊道后，送进步进式电炉内，进行加热、保温、退火，当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为650-750℃，保温时间为45-60min；当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为750-850℃，保温时间为45-60min；
辊道出炉后，将所述钛板板材逐片放置在多辊校平机内，进行逐片校平；
并定尺裁切，得到第一板材；其中，所述定尺裁切的尺寸为1-10mm*1000-1100mm*300-500mm；
蠕变压校平所述第一板材，得到第二板材；
平磨所述第二板材，得到第三板材；
砂光所述第三板材，得到第四板材；
在所述第四板材的表面进行覆膜，得到医用钛板；
其中，所述蠕变压校平包括：
在校平炉底部放置两块底板，将复数片所述第一板材整齐堆放在所述底板上，形成第一板材堆，所述第一板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第一板材堆顶部放置第一中间配重板，在所述第一中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第二板材堆，所述第二板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述第二板材堆顶部放置第二中间配重板，在所述第二中间配重板上继续叠放复数片第一板材，形成第三板材堆，所述第三板材堆的厚度范围为50-100mm；
在所述校平炉内并排放置两个所述第三板材堆，并盖上校平炉上顶盖，通电加热；
当所述钛板板材为纯钛时，所述加热温度为550-650℃，加热时间为4-5小时，之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平；
当所述钛板板材为钛合金时，所述加热温度为650-750℃，加热时间为4-5小时；之后保温3-6小时，开启校平炉内的热循环系统，进行降温，当温度降低至200℃以下时，开启校平炉炉门，进行空冷，直至室温，之后解除第一配重板、第二配重板，以完成蠕变压校平。
2.根据权利要求1所述的医用钛板的精整加工方法，其特征在于，所述钛板板材的材质为纯钛或钛合金。
3.根据权利要求1所述的医用钛板的精整加工方法，其特征在于，所述定尺裁切包括：
当所述钛板板材的厚度不大于5mm时，定尺裁切的设备为剪板机；
当所述钛板板材的厚度大于5mm时，定尺裁切的设备为水切割机。
4.根据权利要求1所述的医用钛板的精整加工方法，其特征在于，预先将真空吸盘固定于平磨基准平台，并确保真空吸盘的上基准面保持水平，再将真空密封胶条按照接近板材长宽的尺寸，长方形一圈铺设在吸盘上基准面的田字格缝隙带里；
将所述第二板材，放置于真空吸盘的基准面上，保证全部覆盖密封胶条，四边保持等距离，启动真空吸盘工作抽空至最大吸附力，至所述第二板材与基准面完全吸附紧实；
启动平磨磨床工作，砂轮对所述第二板材的表面进行平磨切削加工，磨削过程根据不同材质消耗速率，采取磨床砂轮进刀的自动补偿，保证所述第二板材每个表面的每遍平磨磨削的实际磨削量一致，其中，所述第二板材磨削量为0.3-0.4mm，单次磨削量0.04mm，磨削次数不超过10次，磨削速度1min/次，得到第三板材。
5.根据权利要求1所述的医用钛板的精整加工方法，其特征在于，砂光所述第三板材包括：预先将砂带机间隙调至所述第三板材的厚度；
依次按照(240目-320目)、(400目-600目)、(800目-1000目)、(1200目-2000目)的顺序进行砂光，对所述第三板材的每个表面采用同一砂带砂光两次，所述砂光标准为：所述第三板材的光洁度达到Ra≤0.3μm。
6.根据权利要求1所述的医用钛板的精整加工方法，其特征在于，在所述得到第四板材之后还包括：采用便携式喷码机，并加装工装，实现自动喷码打标，最后进行表面覆膜保护。
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