本发明涉及一种生物医用钛合金球化粉末真空烧结炉及使用方法,属于烧结炉。
背景技术:
1、钛合金因其生物相容性、高比强度、低弹性模量、无毒副作用、耐磨耐蚀等优异特性,一般被用于例如肩、踝、肘、膝、髋等人工关节,螺钉、钢板、髓内钉等骨创伤产品,牙种植体,介入性心血管支架等生物医用植入产品的理想材料,是目前应用最多、研究最广泛的生物医用金属植入材料。
2、传统非球形钛粉的制备工艺(如氢化脱氢工艺(hdh)等)难以满足金属增材制造对球形度、流动性的要求,一般生物医用钛合金球化粉末常采用真空烧结法来制备。
3、真空烧结炉是一种在高温下,使陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的炉具。在授权公告号为cn202209871u、授权公告日为2012.05.02的中国实用新型专利中公开了一种立式真空烧结炉,其包括炉体、炉架、炉盖、升降机构、真空系统、冷却系统、以及电控系统,用于控制炉盖打开或闭合的升降机构、真空系统、冷却系统、以及电控系统,其中的升降机构包括设置在炉架外围用于控制炉盖上升或下降运动的多根丝杆、分别与丝杆相配合的定位件,定位件沿着丝杆长度方向上下运动,该专利虽然解决了加工质量的问题,但是该专利在实际操作中还存在以下问题:
4、1.烧结机在工作时由于内部温度过高导致机体外壁受热变形,以及加热方式过于单一;
5、2.在对烧结炉内部进行抽空处理时,只是单纯的将烧结炉内部的氧气进行抽取,抽取后并没有将烧结炉内部重新输送别的气体,从而导致烧结炉在加热时,烧结炉内的物料发生反应而爆炸;
6、3.在对烧结炉内进行氧气进行抽取时,烧结炉内的污垢被吸入至抽取机,导致抽取管道堵塞;
7、4.加热的方式采用不恰当,导致加热的熔点达不到效果,以及在加热时受热不均匀,从而导致烧结效果不佳。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种生物医用钛合金球化粉末真空烧结炉及使用方法,本发明中的环形水管可以有效的防止烧结机内部温度过高导致的烧结机外壁受热变形,也可以通过汽水凝结换热方式将热量输出至烧结机内部,可以有效的过滤烧结机内氧气中的污垢,有效的保障抽取装置不会堵塞受损,利用这个集肤效应,可使钛合金球化粉末表面迅速加热,内管转动后可以让钛合金球化粉末在进行烧结时,进行不停的转动,可以有效的防止钛合金球化粉末静止不动时出现受热不均匀,可以解决现有技术中的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、生物医用钛合金球化粉末真空烧结炉,包括安装块、中频控制箱、烧结机和气体抽送箱,所述烧结机底端卡入安装块上端,中频控制箱一侧设置有多组中频外电管,中频外电管一端与烧结机上端连接,烧结机的一侧固连有入料管,入料管的外侧端设置有顶盖,顶盖与入料管通过螺纹可进行旋转开合;所述烧结机一端外壁固连有电机支撑板,电机支撑板上固连有电机;
4、所述气体抽送箱上端连接有输气管和抽气管,抽气管的中段安装有过滤装置,输气管和抽气管上分别安装有控制阀,气体抽送箱包括氦气箱和抽气箱,氦气箱一侧与抽气箱一侧连接,并且氦气箱和抽气箱为一体式结构。
5、优选的,所述安装块上沿其长度方向开设有半圆形凹槽,烧结机外壁卡入半圆形凹槽内,半圆形凹槽内开设有与其形状相适应的安装块内槽,安装块内槽中安装有与其形状相适应的弧形板,弧形板通过固定螺栓安装在安装块内槽中,弧形板内安装环形水管,环形水管一端穿过安装块外壁与进水箱连接,环形水管另一端穿过安装块外壁与污水箱连接。
6、优选的,所述氦气箱和抽气箱上端分别安装管道固定板,管道固定板上开设有固定板孔洞,氦气箱和抽气箱中位于管道固定板前端的位置分别贯穿固定有管道卡圈,氦气箱和抽气箱的外侧分别固连有把手,抽气箱一侧开设有散热孔,氦气箱和抽气箱前端均设置有前门,前门与氦气箱和抽气箱前端通过铰链连接。
7、优选的,所述氦气箱内开设有氦气箱内腔,氦气箱内腔中安装氦气瓶,输气管一端与氦气瓶上端连接,并且输气管另一端穿过管道卡圈和固定板孔洞与烧结机一端连接。
8、优选的,所述抽气箱内开设有抽气箱内腔,抽气箱内腔中安装气泵,抽气管一端与气泵连接,并且抽气管另一端穿过管道卡圈和固定板孔洞与烧结机一端连接。
9、优选的,所述过滤装置包括过滤块和管套,过滤块安装在管套内,管套上端安装上衔接环,管套下端安装下衔接块,并且上衔接环和下衔接块与抽气管连接,抽气管内部与管套相通。
10、优选的,所述烧结机包括外管,外管内部为外管内腔,外管内腔中安装有内管。
11、优选的,所述外管内腔内壁一周设置有加热管,所述电机的输出端固连有连接轴,所述连接轴一端穿过外管延伸至外管内部并与内管一端固连,内管内开设有内管内腔。
12、优选的,所述外管中与连接轴相对的一端固定安装有两个旋转接头,两个旋转接头的固定壳体端部分别与输气管和抽气管的端部连通,两个旋转接头的旋转芯轴端部分别固连有内输送管和内抽取管,内输送管和内抽取管中远离旋转芯轴的一端与内管内腔连通,输气管通过旋转接头和内输送管与内管内腔实现连通,抽气管通过旋转接头和内抽取管与内管内腔实现连通。
13、本发明提供另一种技术方案,生物医用钛合金球化粉末真空烧结炉的使用方法,包括以下步骤:
14、第一步:通过抽气箱上的控制按键启动抽气箱,抽气箱启动后抽气箱内腔内的气泵使抽气管对内管内腔中的氧气进行抽取,可以通过控制阀控制抽氧的速度和频率,同时控制阀可以监控内管内腔中的氧气压力的情况;
15、第二步:当内管内腔中达到真空状态时,气泵停止工作,内管内腔中的氧气抽取完成,再通过氦气箱上的控制按键启动氦气箱,氦气箱启动后,输气管可以抽取氦气瓶中的氦气,氦气抽取后输送至内管内腔中,控制阀控制氦气输送的速度、频率和输送开关,同时控制阀可以监控内管内腔中的氦气的输送情况,当内管内腔内的氦气量达到设定值时,控制阀控制输气管停止输送;
16、第三步:当内管内腔中的氦气输送完成后,通过入料管将钛合金球化粉末输送至内管内腔中;
17、第四步:钛合金球化粉末输送完成后,通过中频控制箱上的控制按键启动中频控制箱,中频控制箱启动后,中频外电管产生的电流可以使加热管进行加热,从而可以使内管内腔中的钛合金球化粉末进行烧结;
18、第五步:钛合金球化粉末进行烧结时,启动电机,电机驱动连接轴进行转动并带动内管进行转动,使钛合金球化粉末在进行烧结的同时还不停地转动;
19、第六步:同时在烧结时,环形水管通过外部的水箱进行进水,进入的水体通过环形水管流入后,再进行排出。
20、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
21、1.现有的烧结机在工作时,会出现内部温度过高导致机体外壁受热变形和加热方式单一的问题,而本发明环形水管穿过安装块外壁与水箱连接一端向环形水管内输送水体,水箱内可以放入冷凝液,环形水管内的水体可以对烧结机外壁进行冷却,冷却后可以有效的防止烧结机内部温度过高导致的烧结机外壁受热变形,同时在烧结机在受到环形水管中水体冷却后,烧结机内部高温受到环形水管的低温会产生蒸汽,可以通过汽水凝结换热方式将热量输出至烧结机内部,在中频控制箱加热方式上再增加一种加热方式,使加热方式更佳。
22、2.现有的烧结炉在进行真空抽取时候,只是单纯的将烧结炉内部的氧气进行抽取,抽取后并没有将烧结炉内部重新输送别的气体,而本发明,抽气箱启动后抽气箱内腔内的气泵使抽气管对烧结机内的氧气进行抽取,烧结机内的氧气抽取完成后,烧结机内属于真空状态,再通过氦气箱上的控制按键启动氦气箱,输气管可以抽取氦气瓶中的氦气,氦气抽取后输送至烧结机内,氦气为惰性气体,在填充氦气后可以防止烧结机在高温工作时产生爆炸,同时氦气的分子量小,扩散性强、渗透率高,可以有效的防止,在入料时外部的气体进入烧结机内。
23、3.目前的技术在真空抽取时,没有对烧结炉中的污垢进行过滤,同时烧结炉内的熔点温度达不到最佳,以及受热不均匀,而本发明抽气管对烧结机内的氧气进行抽取时,烧结机内的氧气会通过过滤块,过滤块为活性炭棉,可以有效的过滤烧结机内氧气中的污垢,有效的保障抽取装置不会堵塞受损,中频外电管产生的交流电为300-300000hz或更高,产生交变磁场在钛合金球化粉末中产生出同频率的感应电流,这种感应电流在钛合金球化粉末的分布是不均匀的,在钛合金球化粉末的表面强,而在内部很弱,到心部接近于0°,利用这个集肤效应,可使钛合金球化粉末表面迅速加热,在几秒钟内表面温度上升到800-1000°,而心部温度升高很小,使加热效果更佳,同时电机驱动连接轴进行转动并带动内管进行转动,使钛合金球化粉末在进行烧结的同时还不停地转动,可以有效的防止钛合金球化粉末静止不动时出现受热不均匀的问题。