锻压技术

钛合金球形头骨钉镦锻加工工艺流程及性能研究

英文标题：Study on upsetting process and property for titanium alloy spherical bone screws

作者：刘健光刘风雷刘华东王玉凤王立东

分类号：TG316

出版年,卷(期):页码：2016,41(12):8-13

摘要：

研究了国际上先进的医用骨钉的镦锻加工工艺。采用不等径活阴模技术，克服了球形头骨钉头部镦锻成形时冲头脱模困难的问题，成形了骨钉驱动槽和头部基本轮廓，然后采用专用机床进行头部轮廓修整和尾部螺纹引导加工，最后进行螺纹成形等工序。与采用传统棒料直接进行车制工艺相比，采用镦锻加工工艺可使材料利用率提高1倍以上，生产效率提升2倍以上。对镦锻成形的Ti6Al4V ELI 和Ti6Al7Nb材料骨钉进行了金相组织、硬度和扭转性能检测，其试件的金相组织和硬度均满足相应标准的要求，最大扭矩和断裂扭转角与车制加工骨钉基本相当，因此证明了镦锻工艺可替代现有棒料的直接车制工艺。

An advanced upsetting process for spherical bone screws was studied, and the difficulty to strip the punch was solved by the unequal diameter die, so the drive groove and the head primary profile of the bone screw were formed. Then, the head contour was amended, and the tail thread was processed by special machine. Finally, the threat forming was conducted. Comparing with the traditional turning process, the material utilization ratio was increased by double, and the production efficiency was increased by two times. Furthermore, the bone screws formed by upsetting for Ti6Al4V ELI and Ti6Al7Nb were tested microstructure, hardness and torsion properties. The microstructure and hardness met the standard requirements. The maximum torque and fracture torsion angle of the developed screws were essentially consistent with those made by turning process. Therefore, the upsetting process can substitute for the traditional turning process.

基金项目：

刘健光（1983-），男，硕士，工程师 E-mail：jianguangyouxiang@163.com

参考文献：

［1］刘福，吴树建，王立强. 新型医用钛合金的特点及发展现状
［J］. 材料热处理技术，2008，37（6）：100-103.

Liu F，Wu S J，Wang L Q. Characteristic and development of newly biomedical titanium alloy
［J］. Hot Working Technology，2008，37（6）：100-103.

［2］于振涛，余森，张明华，等. 外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及研究进展
［J］. 中国材料进展2010，29（12）：35-51.

Yu Z T，Yu S，Zhang M H，et al. Design，development and application of novel biomedical titanium alloy material applied in surgical implants
［J］. Materials China，2010，29（12）：35-51.

［3］王运峰，何蕾，郭薇. 医用钛合金的研究及应用现状
［J］. 钛工业进展，2015，32（1）：1-6.

Wang Y F，He L，Guo W. research and application of medical titanium alloy
［J］. Titanium，2015，32（1）：1-6.

［4］谢雷，顾茂众，彭树庆，等. 无切削加工工艺制备骨钉的工艺及骨钉性能的研究
［J］. 稀有金属材料与工程，2015，44（8）：2007-2010.

Xie L，Gu M Z，Peng S Q，et al. Non-cutting preparation and properties of bone screws
［J］. Rare Metal Material Engineering，2015，44（8）：2007-2010.

［5］李尚波，李景龙. 骨钉接骨螺纹的数控车削
［J］. 现代制造技术与装备，2015，229（6）：102-103.

Li S B，Li J L. Bone stitch thread CNC turning
［J］. Modern Manufacturing Technology and Equipment，2015，229（6）：102-103.

［6］Liu J G, Liu F L, Liu H D, et al. The heat upsetting process for the titanium alloy spherical bone screws
［J］. Advanced Material Research, 2014, 1021：15-19.

［7］钱九红. 外科植入物用纯钛及其合金
［J］. 稀有金属，2001，25（4）：303-306.

Qian J H. Pure Ti and Ti alloy for surgical implant application
［J］. Chinese Journal of Rare Metals，2001，25（4）：303-306.

［8］王桂生，许国栋，魏寿庸，等. 外科植入物用钛合金Ti-6Al-7Nb的研究
［J］. 稀有金属，2011,25（5）：395-397.

Wang G S，Xu G D，Wei S Y，et al. Study on surgical implant materials of Ti-6Al-7Nb titanium alloy
［J］. Chinese Journal of Rare Metals，2001,25（5）：395-397.

［9］王卫民，林邵华，李雷，等. 外科植入物用Ti6Al4V（ELI）合金棒材的成分、组织和力学性能
［J］. 中国有色金属学报，2010，20（1）：555-559.

Wang W M，Lin S H，Li L，et al. Composition，microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V(ELI) alloy bars for surgical implants
［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Material，2010，20（1）：555-559.

［10］魏芬绒，樊亚军，王海，等. 脊柱顶丝用Ti6Al4V ELI钛合金性能的研究
［J］. 热加工工艺，2014，43（4）：98-102.

Wei F R，Fan Y J，Wang H，et al. Study on mechanical properties of biomedical Ti6Al4V ELI titanium alloy for spine
［J］. Hot Working Technology，2014，43（4）：98-102.

［11］ISO 5835—1991，六角头传动连接球形下表面、不对称螺纹金属连接骨钉尺寸
［S］.

ISO 5835—1991，Implants for surgery-metal bone screws with hexagonal drive connection, spherical under-surface of head, asymmetrical thread-dimensions
［S］.

［12］GB/T 13810，外科植入物用钛及钛合金加工材
［S］.

GB/T 13810，Wrought titanium and titanium alloy for surgical implants
［S］.

［13］YY—0018，骨接合植入物金属接骨螺钉
［S］.

YY—0018,Implants—for osteosynthesis-metallic bone screws
［S］.

服务与反馈：

【本网站尚未开通全文下载服务】【加入收藏】