[发明专利]一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的锻造方法

说明书

本发明提供了一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的锻造方法，其能解决现有钛合金胫骨平台人工关节植入物采用模锻加工，存在寿命低、材料利用率低、制造周期长、生产成本较高的问题。其包括下料、喷涂、闭式镦粗成型、去除涂层、喷涂、闭式正挤压预锻成型、去除涂层、开式正挤压终锻成型、去除氧化皮、真空退火、化学铣加工和CNC加工。

技术领域

本发明涉及人工关节锻造加工领域，具体为一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的锻造方法。

背景技术

钛合金胫骨平台人工关节植入物为人体膝关节中胫骨平台损伤后的替代物，可以通过手术进行植入从而恢复关节功能，提高患者生活质量。

图1和图2为一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的结构示意图，其包括杆部1、翼部2和底板3，杆部包括自上而下同轴设置的细圆柱段4和粗圆柱段5，杆部与底板上平面6垂直，底板上平面有若干个凸点7，底板的侧面开有U形槽8，其杆部的粗圆柱段5、翼部2以及底板上平面6为主要承力部位。

目前该钛合金胫骨平台人工关节植入物均为模锻件，其锻造过程包括下料、制坯、预锻、终锻和后期机械加工，模锻一般是杆部及翼部的脱模角比较大，一般为3°或以上，脱模角越大，形成的余料越多，且工件整体留有1mm~2mm的余量，最后需通过数控机械加工、抛光等方法将产品加工到符合设计要求。这种方法加工的胫骨平台，由于主要承力部位需要经过后期机械加工，故破坏了锻造金属流线的完整性，导致其抗拉强度、屈服强度等力学性能降低，使用寿命降低，并且，此种加工方式材料利用率低，制造周期长，生产成本较高。

精密锻造是指零件锻造成型后，只需少量加工或不再加工就符合零件要求的成型技术。随着人们对于人工关节植入物手术效果期望值的不断提高，传统模锻件钛合金胫骨平台将必然会被精锻件钛合金胫骨平台所替代，而目前尚未有关于钛合金胫骨平台人工关节植入物的精密锻造方法的报道。

发明内容

针对现有钛合金胫骨平台人工关节植入物采用模锻加工，存在寿命低、材料利用率低、制造周期长、生产成本较高的技术问题，本发明提供了一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的锻造方法，其能实现钛合金胫骨平台人工关节植入物的精密锻造加工，保证锻造金属流线沿工件轮廓完整顺畅的分布，提高工件寿命，同时还具有原材料消耗少、制造周期短、生产成本低的优点。

其技术方案是这样的：一种钛合金胫骨平台人工关节植入物的锻造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、下料，根据胫骨平台的体积确定所需棒料长度和直径，将医用Ti6Al4V合金棒料下料，并将棒料上下两端倒圆角，且其圆角半径为5mm；

步骤2、喷涂，在棒料表面喷涂防氧化涂层；

步骤3、闭式镦粗成型，将步骤2中的棒料进行闭式镦粗成型获得镦头件，使镦头件的底板轮廓尺寸较预锻件的底板轮廓尺寸小1mm~2mm，底板厚度大于预锻件的底板厚度，底板侧面U形槽的单侧开口角为100°~120°；镦头件的杆部末端留有余料，杆部直径较预锻件的圆柱段一的直径小0.1mm~0.2mm，杆部长度与预锻件的锥面段一的长度相等；镦头件的杆部与底板转接一周倒圆角，且其圆角半径为5mm~8mm；底板上平面与侧面倒圆角，且其圆角半径为3mm~5mm；锻造方向沿杆部轴线向下；

步骤4、去除镦头件表面的防氧化涂层；

步骤5、喷涂，在镦头件表面喷涂防氧化涂层；