CN115976438A - 超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备及退火矫直方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备及退火矫直方法，退火矫直设备包括：电热矫直设备和去应力设备；去应力设备包括：去应力退火炉、料架；料架用于固定电热矫直后的钛合金棒材，并向电热矫直后的钛合金棒材施加沿钛合金棒材轴线方向的张力；去应力退火炉用于对在料架上固定的电热矫直后的钛合金棒材进行退火；本申请在矫直钛合金棒材的过程中同步加热，对钛合金棒材的矫直以及去除应力，去应力过程中，钛合金棒材始终处于竖直且张力状态，热处理过程不会对钛合金棒材的直线度造成破坏；通过采用电热矫直和去应力退火相结合的工艺，彻底去除钛合金热加工过程的残余应力，避免因辊式矫直对钛合金棒材表面的破坏，提高生产成材率。
Description
技术领域
本发明涉及钛及钛合金棒材退火矫直技术领域，尤其涉及一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备及方法。
背景技术
超声手术刀具有切割精度高，手术过程产生的烟雾少，伤口面积小，出血量少，手术后恢复快等一系列优点，它可以使微创手术获得更佳的治疗效果，对外科手术的发展具有十分重要的意义。钛及钛合金作为一种高比强度金属材料，具有良好的综合力学性能，常被用来制作发动机的叶片及医用人体植入器械等，服役期间会承受多周次的应力循环，也是超声手术刀的首选材料。目前超声手术刀的材质为α+β型TC4钛合金，材料属性为密度ρ＝4.45g/cm3，弹性模量E＝100-120GPa，泊松比σ＝0.3，声速c＝5077m/s。
然而，超声手术刀存在一个致命的缺点，临床应用时，超声手术刀工作频率特别高(55KHz)，输出振幅(50-100μm)，短时间内超声手术刀会经历超高周次的载荷循环，极易发生疲劳断裂，造成医疗事故。经研究分析可知，材料产生超高周疲劳断裂的原因与材料内部残余应力的大小与分布有直接的关系，这也与材料的成型加工过程有很大的关系。目前超声手术刀用钛合金棒材在磨削加工前必须进行退火矫直处理，常规的棒材矫直方式为两辊或多辊矫直，其矫直原理都是使金属经过多次反复弯曲以消除曲率的不均匀性，从而使曲率从大变小而使其平直。
但是，这样的矫直方式使棒材承受不同的压下量，内部存在更大的残余应力不能去除，严重影响超声手术刀的疲劳寿命。
发明内容
本发明提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备及方法，用以解决现有技术中，现有的矫直方式使棒材承受不同的压下量，内部存在更大的残余应力不能去除，严重影响超声手术刀的疲劳寿命技术问题。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本申请提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，包括：电热矫直设备和去应力设备；
所述电热矫直设备用于对定尺加工后的钛合金棒材进行加热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材；
所述去应力设备包括：去应力退火炉、料架；
所述料架用于固定电热矫直后的钛合金棒材，并向电热矫直后的钛合金棒材施加沿钛合金棒材轴线方向的张力；
所述去应力退火炉用于对在所述料架上固定的电热矫直后的钛合金棒材进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材的应力。
进一步的，所述电热矫直设备包括：
基座；
加热装置，设置在所述基座上；
矫直装置，设置在所述基座上，用于夹持定尺加工后的钛合金棒材，并沿定尺加工后的钛合金棒材的轴线方向向所述定尺加工后的钛合金棒材的一端施力，以对定尺加工后的钛合金棒材进行矫直；所述加热装置用于对夹持在所述矫直装置上的定尺加工后的钛合金棒材进行加热，以用于去除定尺加工后的钛合金棒材热加工应力；
控制装置，与所述加热装置控制连接，用于控制所述加热装置的加热温度；所述控制装置与所述矫直装置控制连接，所述控制装置还用于控制所述矫直装置向定尺加工后的钛合金棒材的一端施加的力值。
进一步的，所述基座包括：上横梁、下横梁、底板；
所述上横梁、所述下横梁分别设置在所述底板的边沿，所述矫直装置设置在所述上横梁与所述下横梁上，所述控制装置设置在所述底板上。
进一步的，所述矫直装置包括：上底座、下底座、气缸、上夹头、下夹头；
所述下底座固定在所述下横梁上，所述下夹头转动设置在所述下底座上，所述下夹头用于夹持固定定尺加工后的钛合金棒材的一端；
所述气缸固定在所述上横梁上，所述气缸的传动杆与所述上底座固定连接，所述上夹头转动设置在所述上底座上，所述上夹头用于夹持定尺加工后的钛合金棒材的另一端，所述气缸通过驱动传动杆移动，进而带动所述上底座以及转动设置在所述上底座上的上夹头移动，以用于向夹持在上夹头上的定尺加工后的钛合金棒材的另一端施加拉力，以用于对定尺加工后的钛合金棒材进行加热矫直处理。
进一步的，所述加热装置包括：
电源，设置在所述底板上；
连接铜排。其一端与所述电源电连接，另一端与所述矫直装置电连接，用于将电流通过所述矫直装置导送至定尺加工后的钛合金棒材上，以对定尺加工后的钛合金棒材进行加热。
进一步的，所述料架包括：框架、第一固定座、第二固定座、第一夹头、第二夹头、弹簧、加热电阻丝、第一横梁、第二横梁；
所述第一横梁固定在所述框架的内顶部，所述第二横梁固定在所述框架的内底部；所述弹簧的一端固定在所述第一横梁上，另一端固定在所述第一固定座上；所述第一夹头与所述第一固定座固定连接；
所述第二固定座固定在所述第二横梁上，所述第二夹头固定在所述第二固定座上，所述第一夹头用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材的一端，所述第二夹头用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材的另一端，当所述电热矫直后的钛合金棒材被所述第一夹头与所述第二夹头夹持时，所述弹簧被拉伸，所述弹簧沿电热矫直后的钛合金棒材的轴线方向向电热矫直后的钛合金棒材施加张力。
进一步的，去应力退火炉包括：炉体、炉门；所述炉体用于对在所述料架上固定的电热矫直后的钛合金棒材进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材的应力，所述炉门用于开启或闭合所述炉体。
进一步的，还包括驱动装置，所述驱动装置设置在所述去应力退火炉的一侧；所述驱动装置用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材的料架推送至所述炉体内，或者用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材的料架从所述炉体内拉出。
进一步的，所述驱动装置包括：驱动电机、轨道、牵引链条；
所述轨道架设在所述炉体的一侧，且所述轨道的端部延伸至所述炉体内；所述牵引链条位于所述轨道内，且可相对所述轨道移动，所述驱动电机驱动连接所述牵引链条在所述轨道上移动；所述牵引链条与所述料架可拆卸固定连接，所述牵引链条用于带动所述料架进入或移出所述炉体；
当固定有电热矫直后的钛合金棒材的料架进入所述炉体内时，电热矫直后的钛合金棒材处于竖直状态。
第二方面，本申请提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直方法，采用上述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备实现，所述方法包括：
钛合金棒坯经过熔炼、锻造、轧制、拉拔及定尺下断，得到定尺加工后的钛合金棒材；
利用电热矫直设备对定尺加工后的钛合金棒材进行电热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材；
取直线度符合预定标准的电热矫直后的钛合金棒材，使用料架对选取的电热矫直后的钛合金棒材进行固定，并将料架与电热矫直后的钛合金棒材一同置于去应力退火炉中进行去应力退火；制得超声手术刀用钛合金棒材。
本申请提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备及方法，其中，退火矫直设备包括：电热矫直设备和去应力设备；所述电热矫直设备用于对定尺加工后的钛合金棒材进行加热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材；所述去应力设备包括：去应力退火炉、料架；所述料架用于固定电热矫直后的钛合金棒材，并向电热矫直后的钛合金棒材施加沿钛合金棒材轴线方向的张力；所述去应力退火炉用于对在所述料架上固定的电热矫直后的钛合金棒材进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材的应力；本申请摒弃了现有的通过对金属进行多次反复弯曲以消除曲率的不均匀性，从而使曲率从大变小而使其平直的方式，通过配置电热矫直设备，可以通过在矫直过程中同步加热，以实现对钛合金棒材的矫直以及部分应力的去除，去应力热处理过程，钛合金棒材始终处于竖直且张力状态，热处理过程不会对钛合金棒材的直线度造成破坏；通过采用电热矫直和去应力退火相结合的工艺，彻底去除钛合金热加工过程的残余应力，同时避免因辊式矫直对钛合金棒材表面的破坏，提高了生产成材率。
附图说明
图1为本申请提供的一种退火矫直设备的结构示意图。
图2为本申请提供的一种料架的结构示意图。
图3为本申请提供的一种去应力设备的结构示意图。
图4为本申请提供的一种超声刀用钛合金棒材的金相组织图。
图5为本申请提供的一种超声刀用钛合金棒材横向的扫描电镜组织图。
图6为本申请提供的一种超声刀用钛合金棒材纵向的扫描电镜组织图。
图7为本申请提供的一种超声刀用钛合金棒材检测报告。
附图标记：1.控制装置；2.上横梁；3.下横梁；4.底板；5.上底座；6.下底座；7.气缸；8.上夹头；9.下夹头；10.电源；11.连接铜排；12.框架；13.第一固定座；14.第二固定座；15.第一夹头；16.第二夹头；17.弹簧；18.加热电阻丝；19.第一横梁；20.第二横梁；21.炉体；22.炉门；23.驱动电机；24.轨道；25.牵引链条；26.钛合金棒材；27.料架。
具体实施方式
超声手术刀具有切割精度高，手术过程产生的烟雾少，伤口面积小，出血量少，手术后恢复快等一系列优点，它可以使微创手术获得更佳的治疗效果，对外科手术的发展具有十分重要的意义。钛及钛合金作为一种高比强度金属材料，具有良好的综合力学性能，常被用来制作发动机的叶片及医用人体植入器械等，服役期间会承受多周次的应力循环，也是超声手术刀的首选材料。目前超声手术刀的材质为α+β型TC4钛合金，材料属性为密度ρ＝4.45g/cm3，弹性模量E＝100-120GPa，泊松比σ＝0.3，声速c＝5077m/s。
然而，超声手术刀存在一个致命的缺点，临床应用时，超声手术刀工作频率特别高55KHz，输出振幅50-100μm，短时间内超声手术刀会经历超高周次的载荷循环，极易发生疲劳断裂，造成医疗事故。经研究分析可知，材料产生超高周疲劳断裂的原因与材料内部残余应力的大小与分布有直接的关系，这也与材料的成型加工过程有很大的关系。目前超声手术刀用钛合金棒材26在磨削加工前必须进行退火矫直处理，常规的棒材矫直方式为两辊或多辊矫直，其矫直原理都是使金属经过多次反复弯曲以消除曲率的不均匀性，从而使曲率从大变小而使其平直。这样的矫直方式使棒材承受不同的压下量，内部存在更大的残余应力不能去除，严重影响超声手术刀的疲劳寿命。
目前超声手术刀用钛合金棒材26在磨削加工前必须进行退火矫直处理，常规的棒材矫直方式为两辊或多辊矫直，其矫直原理都是使金属经过多次反复弯曲以消除曲率的不均匀性，从而使曲率从大变小而使其平直。首先，这样的矫直方式使棒材承受不同的压下量，内部存在更大的残余应力不能去除，严重影响超声手术刀的疲劳寿命。其次，这样的矫直方式棒材坯料必须保留0.5-0.8mm的磨削量，才能去除辊式矫直给棒坯表面制造的缺陷，不仅生产效率低，而且成材率也不高。
针对以上超声手术刀用钛合金棒材26退火矫直存在内应力大和磨削量多的问题，本发明采用电热-张力矫直和去应力退火同时进行的矫直方式，不仅彻底去除了棒材加工过程的残余应力，同时组织和性能可以得到在一种具体实施方式中提升。与此同时，棒坯只需要保留0.2-0.25mm的磨削量，大大提高了生产效率和成材率。
以下结合附图1-附图7对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
如图1所示，第一方面，本申请提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，包括：电热矫直设备和去应力设备；所述电热矫直设备用于对定尺加工后的钛合金棒材26进行加热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材26；所述去应力设备包括：去应力退火炉、料架27；所述料架27用于固定电热矫直后的钛合金棒材26，并向电热矫直后的钛合金棒材26施加沿钛合金棒材26轴线方向的张力；所述去应力退火炉用于对在所述料架27上固定的电热矫直后的钛合金棒材26进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材26的应力。
本示例实施方式中，参见图1所示，上述电热矫直设备可以包括：基座；加热装置，设置在所述基座上；矫直装置，设置在所述基座上，用于夹持定尺加工后的钛合金棒材26，并沿定尺加工后的钛合金棒材26的轴线方向向所述定尺加工后的钛合金棒材26的一端施力，以对定尺加工后的钛合金棒材26进行矫直；所述加热装置用于对夹持在所述矫直装置上的定尺加工后的钛合金棒材26进行加热，以用于去除定尺加工后的钛合金棒材26热加工应力；控制装置1，与所述加热装置控制连接，用于控制所述加热装置的加热温度；所述控制装置1与所述矫直装置控制连接，所述控制装置1还用于控制所述矫直装置向定尺加工后的钛合金棒材26的一端施加的力值。
本示例实施方式中，所述基座包括：上横梁2、下横梁3、底板4；所述上横梁2、所述下横梁3分别设置在所述底板4的边沿，所述矫直装置设置在所述上横梁2与所述下横梁3上，所述控制装置1设置在所述底板4上。
本示例实施方式中，所述矫直装置包括：上底座5、下底座6、气缸7、上夹头8、下夹头9；所述下底座6固定在所述下横梁3上，所述下夹头9转动设置在所述下底座6上，所述下夹头9用于夹持固定定尺加工后的钛合金棒材26的一端；所述气缸7固定在所述上横梁2上，所述气缸7的传动杆与所述上底座5固定连接，所述上夹头8转动设置在所述上底座5上，所述上夹头8用于夹持定尺加工后的钛合金棒材26的另一端，所述气缸7通过驱动传动杆移动，进而带动所述上底座5以及转动设置在所述上底座5上的上夹头8移动，以用于向夹持在上夹头8上的定尺加工后的钛合金棒材26的另一端施加拉力，以用于对定尺加工后的钛合金棒材26进行加热矫直处理。
本示例实施方式中，所述加热装置包括：电源10，设置在所述底板4上；连接铜排11。其一端与所述电源10电连接，另一端与所述矫直装置电连接，用于将电流通过所述矫直装置导送至定尺加工后的钛合金棒材26上，以对定尺加工后的钛合金棒材26进行加热。
本示例实施方式中，参见图1所示，在使用过程中，将一定长度的钛合金棒材26经过电热矫直设备的上夹头8和下夹头9进行夹持；其中，一定长度可以根据具体实际加工过程中，钛合金棒材26成品的尺寸来确定，例如，可以是100cm，也可以是110cm，本申请不做限定。上夹头8固定在上底座5上，下夹头9固定在下底座6上，上、下夹头均可以上下底座6上自由旋转；上底座5顶部连接的气缸7固定在上横梁2上，气缸7可以带动上底座5移动，进而可以带动固定在上底座5上的上夹头8上下移动；下底座6直接固定在下横梁3上，下夹头9可以在下底座6上转动；上、下夹头的两侧分别布置了连接铜排11，使电流可以从上夹头8经过钛合金棒材26传导至下夹头9，起到加热钛合金棒材26的作用；电源10接通后，每个工位上的钛合金棒材26开始加热，同时气缸7带动上底座5向上移动，从而使得连接在上底座5上的上夹头8带动钛合金棒材26的顶端向上移动，使钛合金棒材26达到工艺所设定的张力后保持张力不变，随后断电冷却至室温。钛合金棒材26在纵向张力作用下达到所需的直线度；控制装置1可以根据工艺要求调整钛合金棒材26的加热时间和张力大小，调整钛合金棒材26的直线度。
在一种具体实施方式中，参见图2所示，所述料架27包括：框架12、第一固定座13、第二固定座14、第一夹头15、第二夹头16、弹簧17、加热电阻丝18、第一横梁19、第二横梁20；所述第一横梁19固定在所述框架12的内顶部，所述第二横梁20固定在所述框架12的内底部；所述弹簧17的一端固定在所述第一横梁19上，另一端固定在所述第一固定座13上；所述第一夹头15与所述第一固定座13固定连接；所述第二固定座14固定在所述第二横梁20上，所述第二夹头16固定在所述第二固定座14上，所述第一夹头15用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材26的一端，所述第二夹头16用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材26的另一端，当所述电热矫直后的钛合金棒材26被所述第一夹头15与所述第二夹头16夹持时，所述弹簧17被拉伸，所述弹簧17沿电热矫直后的钛合金棒材26的轴线方向向电热矫直后的钛合金棒材26施加张力。
在一种具体实施方式中，参见图3所示，去应力退火炉包括：炉体21、炉门22；所述炉体21用于对在所述料架27上固定的电热矫直后的钛合金棒材26进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材26的应力，所述炉门22用于开启或闭合所述炉体21。
本示例实施方式中，参见图3所示，还包括驱动装置，所述驱动装置设置在所述去应力退火炉的一侧；所述驱动装置用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材26的料架27推送至所述炉体21内，或者用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材26的料架27从所述炉体21内拉出。
进一步的，参见图3所示，所述驱动装置包括：驱动电机23、轨道24、牵引链条25；所述轨道24架设在所述炉体21的一侧，且所述轨道24的端部延伸至所述炉体21内；所述牵引链条25位于所述轨道24内，且可相对所述轨道24移动，所述驱动电机23驱动连接所述牵引链条25在所述轨道24上移动；所述牵引链条25与所述料架27可拆卸固定连接，所述牵引链条25用于带动所述料架27进入或移出所述炉体21；当固定有电热矫直后的钛合金棒材26的料架27进入所述炉体21内时，电热矫直后的钛合金棒材26处于竖直状态。
具体而言，牵引链条25上可以设置多个固定件，固定件的作用是对料架27进行固定，可以理解的是，料架27在进入炉体21内之前，将料架27固定在牵引链条25上，固定件上可以设置三脚架，用于稳定料架27，三脚架可以贴合设置在框架12的侧边，需要说明的是，为了确保牵引链条25在带动料架27移动的过程中料架27的稳定性，可以将牵引链条25贴合设置在轨道24上，轨道24起到了对牵引链条25的支撑作用。
需要说明的是，料架27被传送到炉体21内后，料架27上的钛合金棒材26处于竖直状态，因此，牵引链条25在带动料架27移动的过程中，牵引链条25的移动速度要慢，避免料架27倒下；如此设置，可以使钛合金棒材26在去应力热处理过程中，始终处于竖直且张力状态，热处理过程不会对钛合金棒材26的直线度造成破坏。
在实际使用过程中，矫直后的钛合金棒材26自然冷却后，经直线度检测满足工艺要求后布置在如图2所示的去应力设备中，钛合金棒材26被第一夹头15和第二夹头16夹持，第二夹头16通过第二固定座14固定在第二横梁20上，第一夹头15通过第一固定座13与第一横梁19通过弹簧17进行连接，始终使钛合金棒材26有一定的纵向张力。料架27布置满钛合金棒材26后，由驱动电机23带动牵引链条25在轨道24上水平移动，进而将料架27推入炉体21内，关闭炉门22。炉体21开始升温，达到工艺温度保温一定时间后，炉冷至室温。打开炉门22，再由驱动电机23带动牵引链条25，将料架27从炉内拉出来，卸下钛合金棒材26。
第二方面，本申请提供了一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直方法，采用上述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备实现，所述方法包括：步骤S410-步骤S430。
步骤S410.钛合金棒坯经过熔炼、锻造、轧制、拉拔及定尺下断，得到定尺加工后的钛合金棒材26。
步骤S420.利用电热矫直设备对定尺加工后的钛合金棒材26进行电热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材26。
步骤S430.取直线度符合预定标准的电热矫直后的钛合金棒材26，使用料架27对选取的电热矫直后的钛合金棒材26进行固定，并将料架27与电热矫直后的钛合金棒材26一同置于去应力退火炉中进行去应力退火；制得超声手术刀用钛合金棒材26。
本示例实施方式中，将将料架27与电热矫直后的钛合金棒材26一同置于去应力退火炉中进行去应力退火的过程中，可以采用人工放置的手段，也可以采用机械自动放置的手段，本申请不做限定，人工放置时，作业者可以采用辅助工具将其放置在炉体21内，辅助工具可以是手动叉车，也可以是电动叉车或者是其他便于将料架27放置在炉体21内的工具，本申请不做限定。
本示例实施方式中，本发明的电热矫直过程，上、下夹头可以在底座上自由旋转，矫直过程也可以对钛合金棒材26的热加工应力进行消除，矫直效果好；本发明去应力热处理过程，钛合金棒材26始终处于竖直且张力状态，热处理过程不会对钛合金棒材26的直线度造成破坏；本发明采用电热矫直和去应力退火相结合的工艺，彻底去除钛合金热加工过程的残余应力，同时避免因辊式矫直对钛合金棒材26表面的破坏，提高了生产成材率。
本示例实施方式中，本发明采用钛合金棒材电热矫直和去应力热处理相结合的工艺及设备彻底去除钛合金棒材26的残余应力，相比传统的辊式矫直和热处理，具有以下优点：
1.电热矫直加去应力热处理的方式减少了辊式矫直对钛合金棒材26反复弯曲时产生的加工应力，可以彻底消除钛合金棒材26加工过程的残余应力。
2.电热矫直加去应力热处理的方式可以保证矫直后的钛合金棒材26在去应力热处理过程不破坏直线度，满足后续磨削工序对直线度的要求。
3.电热矫直加去应力热处理的方式减少了辊式矫直对钛合金棒材26表面缺陷的产生，减少后续磨削量，提高钛合金加工过程的成材率。
4.电热矫直加去应力热处理的方式可以对钛合金棒材26的组织和性能进行调控，使α相细小且均匀分布，提高了屈服强度和疲劳强度，减少超声手术过程断刀的概率。
实施例2
以加工Φ5.0mm成品超声刀用TC4钛合金棒材为例，对本申请的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直方法进行详细说明，具体包括如下步骤：
步骤1.Φ5.25mm的TC4钛合金棒坯经过前端的熔炼、锻造、轧制、拉拔及定尺下断等加工制备完成。
步骤2.Φ5.25mm的棒坯首先在热张力矫直设备上进行矫直，上、下夹头同时夹持住钛合金棒材26的两端，接通电源10开始加热，通电60秒，测温系统显示750℃，保持30kg的张力，空冷至室温。
步骤3.冷却结束后，打开上、下夹头将棒坯取下来检测直线度，直线度满足要求进行下一步去应力退火处理。
步骤4.将直线度检测合格的棒坯布置在去应力矫直料架27上，使棒坯固定在第一、二夹头之间，带有一定的张力。
步骤5.料架27布满物料之后，打开炉门22，由电机驱动牵引链条25，将整个料架27推入去应力退火炉内，关闭炉门22。
步骤6.按工艺设置加热温度600℃，保温2小时后，关闭电源10，随炉冷却至室温。
步骤7.打开炉门22，电机再次驱动，将料架27从炉内拉出，松开上、下夹头，卸下棒坯，矫直、去应力处理结束。
将制得的Φ5.0mm成品超声刀用TC4钛合金棒材进行显微组织和力学性能检测：
显微组织的检测结果参见图4、图5、图6所示，图4为超声刀用钛合金棒材的金相组织图，图5为超声刀用钛合金棒材横向的扫描电镜组织图，图6为超声刀用钛合金棒材纵向的扫描电镜组织。
力学性能检测的结果参见图7所示的检测报告，其结果数据如下表1所示：
| Rm/MPa | Rp0.2/MPa | A/％ | Z/％ | E/GPa | |
| 数据一 | 1112 | 1024 | 20 | 54 | 102 |
| 数据二 | 1097 | 1008 | 21 | 55 | 102 |
| 数据二 | 1108 | 1015 | 20 | 54 | 102 |
结论：经检测，经矫直、去应力处理可获得如下的显微组织和力学性能，完全满足超声手术刀用钛合金棒材的组织和性能。
本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，包括：电热矫直设备和去应力设备；
所述电热矫直设备用于对定尺加工后的钛合金棒材(26)进行加热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材(26)；
所述去应力设备包括：去应力退火炉、料架(27)；
所述料架(27)用于固定电热矫直后的钛合金棒材(26)，并向电热矫直后的钛合金棒材(26)施加沿钛合金棒材(26)轴线方向的张力；
所述去应力退火炉用于对在所述料架(27)上固定的电热矫直后的钛合金棒材(26)进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材(26)的应力。
2.根据权利要求1所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述电热矫直设备包括：
基座；
加热装置，设置在所述基座上；
矫直装置，设置在所述基座上，用于夹持定尺加工后的钛合金棒材(26)，并沿定尺加工后的钛合金棒材(26)的轴线方向向所述定尺加工后的钛合金棒材(26)的一端施力，以对定尺加工后的钛合金棒材(26)进行矫直；所述加热装置用于对夹持在所述矫直装置上的定尺加工后的钛合金棒材(26)进行加热，以用于去除定尺加工后的钛合金棒材(26)热加工应力；
控制装置(1)，与所述加热装置控制连接，用于控制所述加热装置的加热温度；所述控制装置(1)与所述矫直装置控制连接，所述控制装置(1)还用于控制所述矫直装置向定尺加工后的钛合金棒材(26)的一端施加的力值。
3.根据权利要求2所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述基座包括：上横梁(2)、下横梁(3)、底板(4)；
所述上横梁(2)、所述下横梁(3)分别设置在所述底板(4)的边沿，所述矫直装置设置在所述上横梁(2)与所述下横梁(3)上，所述控制装置(1)设置在所述底板(4)上。
4.根据权利要求3所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述矫直装置包括：上底座(5)、下底座(6)、气缸(7)、上夹头(8)、下夹头(9)；
所述下底座(6)固定在所述下横梁(3)上，所述下夹头(9)转动设置在所述下底座(6)上，所述下夹头(9)用于夹持固定定尺加工后的钛合金棒材(26)的一端；
所述气缸(7)固定在所述上横梁(2)上，所述气缸(7)的传动杆与所述上底座(5)固定连接，所述上夹头(8)转动设置在所述上底座(5)上，所述上夹头(8)用于夹持定尺加工后的钛合金棒材(26)的另一端，所述气缸(7)通过驱动传动杆移动，进而带动所述上底座(5)以及转动设置在所述上底座(5)上的上夹头(8)移动，以用于向夹持在上夹头(8)上的定尺加工后的钛合金棒材(26)的另一端施加拉力，以用于对定尺加工后的钛合金棒材(26)进行加热矫直处理。
5.根据权利要求4所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述加热装置包括：
电源(10)，设置在所述底板(4)上；
连接铜排(11)，其一端与所述电源(10)电连接，另一端与所述矫直装置电连接，用于将电流通过所述矫直装置导送至定尺加工后的钛合金棒材(26)上，以对定尺加工后的钛合金棒材(26)进行加热。
6.根据权利要求1所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述料架(27)包括：框架(12)、第一固定座(13)、第二固定座(14)、第一夹头(15)、第二夹头(16)、弹簧(17)、加热电阻丝(18)、第一横梁(19)、第二横梁(20)；
所述第一横梁(19)固定在所述框架(12)的内顶部，所述第二横梁(20)固定在所述框架(12)的内底部；所述弹簧(17)的一端固定在所述第一横梁(19)上，另一端固定在所述第一固定座(13)上；所述第一夹头(15)与所述第一固定座(13)固定连接；
所述第二固定座(14)固定在所述第二横梁(20)上，所述第二夹头(16)固定在所述第二固定座(14)上，所述第一夹头(15)用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材(26)的一端，所述第二夹头(16)用于夹持固定电热矫直后的钛合金棒材(26)的另一端，当所述电热矫直后的钛合金棒材(26)被所述第一夹头(15)与所述第二夹头(16)夹持时，所述弹簧(17)被拉伸，所述弹簧(17)沿电热矫直后的钛合金棒材(26)的轴线方向向电热矫直后的钛合金棒材(26)施加张力。
7.根据权利要求1所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，去应力退火炉包括：炉体(21)、炉门(22)；所述炉体(21)用于对在所述料架(27)上固定的电热矫直后的钛合金棒材(26)进行退火，以去除电热矫直后的钛合金棒材(26)的应力，所述炉门(22)用于开启或闭合所述炉体(21)。
8.根据权利要求7所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置设置在所述去应力退火炉的一侧；所述驱动装置用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材(26)的料架(27)推送至所述炉体(21)内，或者用于将固定有电热矫直后的钛合金棒材(26)的料架(27)从所述炉体(21)内拉出。
9.根据权利要求8所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备，其特征在于，所述驱动装置包括：驱动电机(23)、轨道(24)、牵引链条(25)；
所述轨道(24)架设在所述炉体(21)的一侧，且所述轨道(24)的端部延伸至所述炉体(21)内；所述牵引链条(25)位于所述轨道(24)内，且可相对所述轨道(24)移动，所述驱动电机(23)驱动连接所述牵引链条(25)在所述轨道(24)上移动；所述牵引链条(25)与所述料架(27)可拆卸固定连接，所述牵引链条(25)用于带动所述料架(27)进入或移出所述炉体(21)；
当固定有电热矫直后的钛合金棒材(26)的料架(27)进入所述炉体(21)内时，电热矫直后的钛合金棒材(26)处于竖直状态。
10.一种超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的超声手术刀用钛合金棒材的退火矫直设备实现，所述方法包括：
钛合金棒坯经过熔炼、锻造、轧制、拉拔及定尺下断，得到定尺加工后的钛合金棒材(26)；
利用电热矫直设备对定尺加工后的钛合金棒材(26)进行电热矫直处理，得到电热矫直后的钛合金棒材(26)；
取直线度符合预定标准的电热矫直后的钛合金棒材(26)，使用料架(27)对选取的电热矫直后的钛合金棒材(26)进行固定，并将料架(27)与电热矫直后的钛合金棒材(26)一同置于去应力退火炉中进行去应力退火；制得超声手术刀用钛合金棒材(26)。
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