一种高韧性弯折子针的成型方法与流程

本发明涉及一种焊接方法，尤其是涉及一种高韧性弯折子针的成型方法。

背景技术：

医用子针，广泛应用于医用微创手术行业内，多使用不锈钢，钛，镍钛等材料，产品主要结构包括导电连接用的子针丝和手术主体部分顶端子针头。但由于不锈钢、钛等材料的耐高温型不佳，在术中实际操作时发现，通电加热后经常会出现粘连组织等现象，影响效果，所以目前开始使用符合生物相容性的钨、钼等材质来做为子针的材料进行加工生产，后续装配过程中弯折使用。

现有的子针弯折方法有两种，一种为采用用常规的微电弧焊技术将尖端主球体部分直接在子针丝上一次成型，后续再根据实际需要再进行不同角度的弯折加工加工；该方法采用机加工方式生产子针，加工工艺复杂，加工精度要求高，效率低下，成本很高，并且分体式结构的连接强度无法保证，在连接处无法确保其垂直度，容易偏移，加工质量难以保证。

另一种为使用机加工等机械方式将子针头单独成型，并在子针头球形底部位置开小孔，再通过焊接等方式将其与子针丝进行连接，后续再根据实际需要再进行不同角度的弯折加工。但是使用常规微电弧焊工艺生产的钨、钼类弯折子针，在加工过程中发现，由于钨、钼等材料本身较脆，微电弧焊接时温度很高，在微电弧熔融位置附近，材料内部晶格发生变化，出现结晶，造成子针后道在弯折过程中出现脆断，废品率高达70％，基本无法使用。因此，需要进一步优化调节焊接工艺，避免弯折过程中出现脆断，提高产品质量和性能。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高韧性弯折子针的成型方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高韧性弯折子针的成型方法，所述子针包括子针头和子针丝，所述子针头和子针丝为一体成型的结构，利用微电弧焊在所述子针丝的顶部直接成型得到子针头；所述微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为40～50度，尖端的弧度为0.1-0.3；所述微电弧焊工艺采用的脉冲宽度为1150ms-1400ms，焊接电流为1.4a-1.8a。

更优选地，所述微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为40～45度，尖端的弧度为0.1-0.15；所述微电弧焊工艺采用的脉冲宽度为1200～1300ms，焊接电流为1.5～1.6w。

所述微电弧焊工艺中采用的相邻脉冲间隔为5～10ms。

所述微电弧焊工艺中采用惰性气体作为保护气体，所述惰性气体压力为0.8～2.5mpa，流量为0.2～2l/min，惰性气体纯度为99.99～99.999％。

所述微电弧焊工艺中采用黄铜材料制作的夹具，并且所述夹具为空心结构；该空心结构与水冷循环装置连接。

所述水冷循环装置中冷却水的流量为300l/小时-600l/小时。

所述空心结构的内径为3～5mm。

所述水冷循环装置包括循环泵，该循环泵通过循环水管道与空心结构的夹具连接，所述循环泵的扬程控制为0.6m-0.9m。

所述微电弧焊工艺中采用的焊接电极为纯钨或者活化钨棒状。

本发明进一步优选选择了微电弧焊的焊接电极，现有技术中采用的放电电极的尖端角度一般从12度—25度，发射参数为：脉宽600ms-800ms，功率2.2w～2.7w，由于尖端较尖，中心距发射位置对应热量急剧，且中心距易对不准引起侧偏放电，容易造成产品熔融及接触点附近晶格变化，脆断，球体不均匀，位置偏移，不符合加工要求；本发明将电极尖端角度更新到40度～50度，且尖端做成圆弧型，弧度范围r0.1～r0.3，让其自适应放电，与产品表面的发射面积增大，降低单位面积的集中热量，避免子针材料内部晶格的再结晶。另外，本发明还调整了焊接过程的参数，将脉宽调整为1150ms-1400ms，功率为1.4w-1.8w，保证产品形状满足要求；目前的微电弧焊使用紫铜夹钳，接触子针材料，一旦发射热量高，夹持部分无法快速散热，会将热量在很短时间内直接传递到产品中，改变材料内部晶格，弯折脆断。本发明将夹持机构改为较容易散热的黄铜材料，同时，将夹持机构做成空心状，加装水冷循环装置，扬程控制在0.6m-0.9m，流量控制在300l/小时-600l/小时。改进后的夹持结构的热量会快速散发，热量不会集中传递到夹持位置附件的材料内部，内部晶格无变化，使得产品弯折不发生脆断，韧性好。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)相较于常规微电弧焊生产工艺，该方案针对钨钼等特殊材料设计的夹持机构和发射头结构，大大加强了弯折子针的韧性，解决了弯折脆断的质量问题。产品合格率达99％以上。

(2)相较于常规机加工生产工艺，该方案大大简化了成型方式，提高了生产效率，降低了成本。

(3)使用该工艺生产的弯折子针，外观质量好，球体圆滑，无划痕、碰伤，表面光洁。

附图说明

图1为本发明中子针的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种高韧性弯折子针的成型方法，本实施例中的子针包括子针头和子针丝，如图1所示，子针头和子针丝为一体成型的结构，利用微电弧焊在子针丝的顶部直接成型得到子针头。

微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为40度，尖端的弧度为0.1；微电弧焊工艺采用的脉冲宽度为1150ms，焊接电流为1.4w；微电弧焊工艺中采用的相邻脉冲间隔为5ms。微电弧焊工艺中采用惰性气体作为保护气体，惰性气体压力为0.8mpa，流量为0.2l/min，惰性气体纯度为99.99％；微电弧焊工艺中采用的焊接电极为纯钨或者活化钨棒状。本发明通过精确控制波形，电压电流，时间和惰性保护气体位置，确保产品的中心准直度，单边偏移度可控制在0.01mm。

为了进一步防止子针受热后内部晶格发生变化，本发明在微电弧焊工艺中采用水冷循环装置对子针材料进行降温。微电弧焊工艺中采用黄铜材料制作的夹具，并且夹具为空心结构；该空心结构与水冷循环装置连接；水冷循环装置中冷却水的流量为300l/小时；空心结构的内径为3mm。水冷循环装置包括循环泵，该循环泵通过循环水管道与空心结构的夹具连接，循环泵的扬程控制为0.6m。

本实施例中的焊接工艺进一步优选选择了微电弧焊的焊接电极，本发明将电极尖端角度更新到40度～50度，且尖端做成圆弧型，弧度范围r0.1～r0.3，让其自适应放电，与产品表面的发射面积增大，降低单位面积的集中热量，避免子针材料内部晶格的再结晶。另外，本实施例的工艺还调整了焊接过程的参数，将脉宽调整为1150ms-1400ms，功率为1.4w-1.8w，保证产品形状满足要求；本实施例还将夹持机构改为较容易散热的黄铜材料，同时，将夹持机构做成空心状，加装水冷循环装置，扬程控制在0.6mm，流量控制在300l/小时。改进后的夹持结构的热量会快速散发，热量不会集中传递到夹持位置附件的材料内部，内部晶格无变化，使得产品弯折不发生脆断，韧性好。

实施例2

一种高韧性弯折子针的成型方法，本实施例中的子针包括子针头和子针丝，如图1所示，子针头和子针丝为一体成型的结构，利用微电弧焊在子针丝的顶部直接成型得到子针头。

微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为50度，尖端的弧度为0.3；微电弧焊工艺采用的脉冲宽度1400ms，焊接电流为1.8a；微电弧焊工艺中采用的相邻脉冲间隔为10ms。微电弧焊工艺中采用惰性气体作为保护气体，惰性气体压力为2.5mpa，流量为2l/min，惰性气体纯度为99.999％；微电弧焊工艺中采用的焊接电极为纯钨或者活化钨棒状。本发明通过精确控制波形，电压电流，时间和惰性保护气体位置，确保产品的中心准直度，单边偏移度可控制在0.01mm。

为了进一步防止子针受热后内部晶格发生变化，本发明在微电弧焊工艺中采用水冷循环装置对子针材料进行降温。微电弧焊工艺中采用黄铜材料制作的夹具，并且夹具为空心结构；该空心结构与水冷循环装置连接；水冷循环装置中冷却水的流量为600l/小时；空心结构的内径为5mm。水冷循环装置包括循环泵，该循环泵通过循环水管道与空心结构的夹具连接，循环泵的扬程控制为0.9m。

实施例3

一种高韧性弯折子针的成型方法，本实施例中的子针包括子针头和子针丝，如图1所示，子针头和子针丝为一体成型的结构，利用微电弧焊在子针丝的顶部直接成型得到子针头。

微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为45度，尖端的弧度为0.15；微电弧焊工艺采用的脉冲宽度1200ms，焊接电流为1.5a；微电弧焊工艺中采用的相邻脉冲间隔为6ms。微电弧焊工艺中采用惰性气体作为保护气体，惰性气体压力为1.5mpa，流量为1l/min，惰性气体纯度为99.999％；微电弧焊工艺中采用的焊接电极为纯钨或者活化钨棒状。本发明通过精确控制波形，电压电流，时间和惰性保护气体位置，确保产品的中心准直度，单边偏移度可控制在0.01mm。

为了进一步防止子针受热后内部晶格发生变化，本发明在微电弧焊工艺中采用水冷循环装置对子针材料进行降温。微电弧焊工艺中采用黄铜材料制作的夹具，并且夹具为空心结构；该空心结构与水冷循环装置连接；水冷循环装置中冷却水的流量为500l/小时；空心结构的内径为5mm。水冷循环装置包括循环泵，该循环泵通过循环水管道与空心结构的夹具连接，循环泵的扬程控制为0.9m。

实施例4

一种高韧性弯折子针的成型方法，本实施例中的子针包括子针头和子针丝，如图1所示，子针头和子针丝为一体成型的结构，利用微电弧焊在子针丝的顶部直接成型得到子针头。

微电弧焊工艺中焊接电极的尖端为圆弧型，其尖端的角度为42度，尖端的弧度为0.12；微电弧焊工艺采用的脉冲宽度1300ms，焊接电流为1.6a；微电弧焊工艺中采用的相邻脉冲间隔为8ms。微电弧焊工艺中采用惰性气体作为保护气体，惰性气体压力为1.5mpa，流量为1l/min，惰性气体纯度为99.999％；微电弧焊工艺中采用的焊接电极为纯钨或者活化钨棒状。本发明通过精确控制波形，电压电流，时间和惰性保护气体位置，确保产品的中心准直度，单边偏移度可控制在0.01mm。

为了进一步防止子针受热后内部晶格发生变化，本发明在微电弧焊工艺中采用水冷循环装置对子针材料进行降温。微电弧焊工艺中采用黄铜材料制作的夹具，并且夹具为空心结构；该空心结构与水冷循环装置连接；水冷循环装置中冷却水的流量为500l/小时；空心结构的内径为5mm。水冷循环装置包括循环泵，该循环泵通过循环水管道与空心结构的夹具连接，循环泵的扬程控制为0.9m。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。