一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺的制作方法

本发明涉及熔铸装置，具体涉及一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺。

背景技术：

1、医用高纯镁是一种高纯度的镁材料，具有很高的生物相容性和生物可降解性，被广泛应用于医疗领域，医用高纯镁的应用包括骨科、心血管、神经和口腔等领域。

2、熔铸炉作为一种可用于生产高纯镁铸棒的装置使用较为普遍，现有的出现了一种高纯镁的熔铸炉，其包括上盖、炉体、坩埚、阀体控制机构、模具箱、模具升降机构、真空系统、惰性气体保护系统，模具箱内设置有模具，模具的下方设置冷却盘，在生产的过程中，通过冷却盘冷却液镁，使其形成高纯镁铸棒，仅通过冷却盘冷却的方式，由于高纯镁铸棒较高，其中、上部区段温度高，无法快速凝固，不但冷却效果差，熔铸效率低，而且所生产的高纯镁棒晶粒粗大，后续挤压时会导致质量变差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高纯生物医用材料熔铸装备，以解决现有技术中存在的现有熔铸炉生产高纯镁铸棒效率低，质量差的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果；详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种高纯生物医用材料熔铸装备，包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，其中：所述炉体装置包括外坩埚和设置在所述外坩埚内部的内坩埚，所述内坩埚内设置有过滤机构，所述过滤机构的下方设置有出料口；所述冷却装置包括冷却套和冷却盘，所述冷却套连接设置在所述外坩埚底侧，所述冷却盘设置在所述冷却套的下侧；所述模具装置包括成型模具，所述成型模具设置在所述冷却盘上，所述成型模具的顶端穿过所述冷却套，并置于所述出料口的下方；所述升降装置与所述冷却盘相连，且能带动所述冷却盘升降。

4、优选地，所述炉体装置包括分体式炉体，所述分体式炉体包括左炉体、右炉体和移动驱动机构，其中：所述左炉体和所述右炉体可移动夹设在所述外坩埚的两侧；所述移动驱动机构与所述左炉体和/或所述右炉体传动相连，且能带动所述左炉体和/或所述右炉体移动。

5、优选地，所述外坩埚包括外坩埚盖、外坩埚体和密封圈，其中：所述外坩埚盖可开合设置在所述外坩埚体的顶部，所述外坩埚盖上设置有真空接口，所述外坩埚盖上设置有安全阀、第一排气阀和爆破片装置；所述外坩埚体设置在所述左炉体和所述右炉体之间，所述外坩埚体的外壁、所述左炉体的内壁和所述右炉体的内壁之间围成由上至下依次分布的第一加热腔和第二加热腔；所述密封圈设置在外坩埚盖与所述外坩埚体之间，所述外坩埚盖对应所述密封圈的位置设置有上环形冷却流道，所述外坩埚体对应所述密封圈的位置设置有下环形冷却流道，所述上环形冷却流道和所述下环形冷却流道用于所述密封圈的冷却。

6、优选地，所述内坩埚包括内坩埚盖和内坩埚体，其中：所述内坩埚盖可开合设置在所述内坩埚体的顶部；所述内坩埚体内由上至下依次设置有第一容置腔和第二容置腔，所述过滤机构设置在所述第一容置腔和所述第二容置腔之间，所述第一容置腔用于盛放待熔铸镁锭，所述第二容置腔用于盛放过滤后的高纯净镁液，所述出料口连通设置在所述第二容置腔底部，所述出料口的位置设置有锥体阀门机构，所述锥体阀门机构与所述升降装置联动。

7、优选地，所述炉体装置包括分流器，所述分流器设置在所述出料口的底侧，并位于所述成型模具的上方；所述分流器包括分流器本体，所述分流器本体内设置有锥形导流柱，所述锥形导流柱与所述出料口同轴设置，所述分流器本体内相对于所述锥形导流柱周向均匀设置有多个分流口，所述成型模具的数量与所述分流口的数量相同，每个所述分流口与对应所述成型模具相连通。

8、优选地，所述冷却套内设置有第一冷却腔和导向腔，其中：所述第一冷却腔连通设置有第一进液管和第一出液管，所述第一进液管位于所述第一出液管的下方；所述导向腔沿所述冷却套轴向贯通设置，所述成型模具穿过所述导向腔，且与所述导向腔滑动配合。

9、优选地，所述冷却盘的内部设置有第二冷却腔，所述冷却盘上与所述第二冷却腔连通设置有第二进液管和第二出液管，其中：所述第二冷却腔的内顶壁连接设置有换热齿片，所述换热齿片设置为环形，所述换热齿片的数量设置为多个，所有所述换热齿片由内至外依次间隔设置；所述第二出液管的进液端设置在所述第二冷却腔内部，且靠近所述第二冷却腔内顶壁的位置，所述第二进液管的出液端设置在所述第二冷却腔的内底壁上；最外层所述换热齿片的底端设置有外倒角，所述第二出液管的进液端设置在最外层所述换热齿片的外侧。

10、优选地，所述模具装置包括模具箱，所述模具箱连接设置在所述冷却套的底侧，所述冷却盘能在所述模具箱内部升降；所述模具箱设置有用于取放所述成型模具的箱门；所述模具箱连接设置有第二排气阀、压力表和真空阀。

11、优选地，所述升降装置包括升降管、升降驱动机构和导向机构，其中：所述升降管的顶端与所述冷却盘相连，所述升降管的底端穿过所述模具箱，所述升降管通过动密封机构与所述模具箱相连；所述升降驱动机构与所述升降管相连，且能驱动所述升降管升降；所述导向机构包括竖直设置的导向件和可移动设置在所述导向件上的移动件，所述升降管与所述移动件相连，且同步升降。

12、本发明提供一种高纯生物医用材料熔铸工艺，包括至少以下步骤：

13、步骤(i)，将待熔铸镁锭放置在内坩埚内，密封外坩埚；

14、步骤(ii)，对炉体装置进行抽真空处理，并通入惰性保护气体；

15、步骤(iii)，待熔铸镁锭在内坩埚内融化，并形成待过滤镁液；

16、步骤(iv)，待过滤镁液经过滤机构过滤氧化物夹渣、金属杂质后，形成高纯净镁液；

17、步骤(v)，高纯净镁液经出料口的锥体阀门机构注入至成型模具，冷却套和冷却盘分别由成型模具圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，使高纯净镁液成型为高纯镁铸棒；

18、步骤(vi)，当高纯镁铸棒达到成型量后，升降装置启动，带动冷却盘和成型模具向下移动，移动到位后，将高纯镁铸棒由成型模具中取出，熔铸完成。

19、本发明提供的一种高纯生物医用材料熔铸装备及工艺至少具有以下有益效果：

20、所述高纯生物医用材料熔铸装备包括炉体装置、冷却装置、模具装置和升降装置，所述炉体装置包括外坩埚和设置在所述外坩埚内部的内坩埚，所述内坩埚内设置有过滤机构，所述过滤机构的下方设置有出料口，外坩埚和内坩埚相互配合，在惰性保护气体下熔铸镁锭，能够有效避免熔铸过程中的氧化，过滤机构能够有效过滤融化后的镁液，滤去金属杂质和氧化物夹渣，从而形成高纯净镁液。

21、所述冷却装置包括冷却套和冷却盘，所述冷却套连接设置在外坩埚底侧，所述冷却盘设置在所述冷却套的下侧，所述模具装置包括成型模具，所述成型模具设置在所述冷却盘上，所述成型模具的顶端穿过所述冷却套，并置于所述出料口的下方，在成型的过程中，冷却套和冷却盘分别沿成型模具圆周方向和底面对高纯净镁液进行冷却，从而形成净密的高纯镁铸棒，采用冷却套和冷却盘结合冷却方式能够有效减小铸锭晶粒尺寸，使组织均匀化，减少偏析，提高力学性能，保证高纯镁铸棒的品质。

22、所述升降装置与所述冷却盘相连，且能带动所述冷却盘升降，出料时，升降装置带动冷却盘下降，从而实现后续高纯镁锭的出料。

23、本发明在惰性气体保护下进行待熔铸镁锭的融化、浇筑及成型，能够有效杜绝氧化；通过过滤机构能够有效去除金属杂质及氧化物夹渣，从而形成净密的高纯镁铸棒；采用冷却套和冷却盘结合冷却的方式有效减小铸锭晶粒尺寸，使组织均匀化，减少偏析，提高力学性能，保证高纯镁铸棒的品质；同时，还可一次同时浇筑多个模具，显著提高生产效率。