Kako se proizvodi nitinol štap s memorijom oblika?

Priprema sirovina i topljenje

Izbor nikla i titanijuma visoke čistoće

Proces proizvodnje nitinol šipki počinje pažljivim odabirom sirovina. Nikal i titan visoke čistoće su bitne komponente za stvaranje nitinolnih legura s optimalnim svojstvima memorije oblika. Čistoća ovih elemenata direktno utiče na performanse i pouzdanost finalnog proizvoda. Proizvođači obično nabavljaju nikl i titanijum farmaceutskog kvaliteta kako bi osigurali da su ispunjeni najviši standardi kvaliteta.

Precizna kontrola kompozicije

Postizanje željenog efekta memorije oblika u Nitinol štapići sa memorijom oblika zahtijeva preciznu kontrolu nad sastavom legure. Odnos nikla i titanijuma je kritičan, obično se kreće od 54.5% do 57% nikla po težini. Čak i mala odstupanja od optimalnog sastava mogu značajno uticati na temperaturu transformacije legure i mehanička svojstva. Napredne analitičke tehnike, kao što je rendgenska fluorescentna spektroskopija, koriste se za provjeru elementarnog sastava prije nego što se pređe na fazu topljenja.

Proces vakuumskog lučnog ponovnog topljenja (VAR).

Topljenje nikla i titana da bi se dobio nitinol izvodi se pomoću procesa vakuumskog lučnog ponovnog topljenja (VAR). Ova sofisticirana tehnika osigurava proizvodnju visokokvalitetnih, homogenih ingota uz minimiziranje kontaminacije. VAR proces uključuje topljenje sirovina u vakuumskoj komori pomoću električnog luka. Rastopljena legura se zatim polako stvrdnjava u vodi hlađenom bakrenom lončiću, što rezultira ujednačenom mikrostrukturom i dosljednim hemijskim sastavom u cijelom ingotu.

Obrada ingota i formiranje oblika

Vruća obrada i kovanje

Jednom kada se nitinol ingot očvrsne, on prolazi kroz niz procesa vruće obrade kako bi se razbila njegova livena struktura i poboljšala mehanička svojstva. Vruće kovanje je uobičajena tehnika koja se koristi za preoblikovanje ingota u lakše upravljive oblike, kao što su gredice ili šipke. Ovaj proces uključuje zagrijavanje ingota na temperature iznad tačke rekristalizacije (obično oko 800°C do 1000°C) i primjenu kontrolirane deformacije pomoću hidrauličnih presa ili čekića. Vruća obrada pomaže u poboljšanju strukture zrna, poboljšanju duktilnosti i eliminaciji bilo kakve preostale poroznosti u materijalu.

Hladno izvlačenje i srednje žarenje

Za proizvodnju nitinol štapići sa memorijom oblika sa specifičnim prečnikima i mehaničkim svojstvima, toplo obrađeni materijal se podvrgava hladnom izvlačenju. Ovaj proces uključuje provlačenje nitinola kroz niz progresivno manjih kalupa kako bi se smanjio njegov poprečni presjek i povećala njegova dužina. Hladno izvlačenje daje značajno radno očvršćavanje materijala, što zahtijeva međukorake žarenja kako bi se povratila duktilnost i spriječilo pucanje. Proces žarenja pažljivo se kontrolira kako bi se održala željena mikrostruktura i transformacijske karakteristike legure nitinola.

 Završno oblikovanje i površinska obrada

Završna faza formiranja oblika uključuje precizno brušenje ili brušenje bez centra kako bi se postigao željeni promjer šipke i završna obrada površine. Ovaj korak je ključan za osiguravanje točnosti dimenzija i uklanjanje svih površinskih nedostataka unesenih tokom procesa crtanja. Dodatno, mogu se primijeniti različiti površinski tretmani kako bi se poboljšala otpornost na koroziju i biokompatibilnost nitinol šipki, posebno za medicinske primjene. Ovi tretmani mogu uključivati ​​elektropoliranje, pasiviranje ili primjenu specijaliziranih premaza za optimizaciju performansi štapa u namjeravanoj primjeni.

Toplinska obrada i štampanje memorije oblika

Podešavanje temperature završne obrade austenita

Jedan od najkritičnijih koraka u proizvodnji sHape memory nitinol štapići je proces toplinske obrade, koji određuje temperaturu transformacije legure i ponašanje memorije oblika. Završna temperatura austenita (Af) je posebno važna, jer definira temperaturu na kojoj materijal završava svoju transformaciju u austenitnu fazu i vraća svoj unaprijed postavljeni oblik. Proizvođači pažljivo prilagođavaju Af temperaturu kroz precizne protokole termičke obrade, koji obično uključuju zagrijavanje nitinolnih štapova na temperature između 400°C i 550°C za određeno trajanje, nakon čega slijedi brzo hlađenje.

Podešavanje oblika i memorisanje

Da bi se postigao željeni efekat memorije oblika, nitinol štapovi prolaze kroz proces postavljanja oblika. Ovo uključuje ograničavanje šipke u željeni konačni oblik pomoću učvršćenja ili trna i podvrgavanje je visokotemperaturnoj toplinskoj obradi, obično između 450°C i 550°C. Trajanje ovog tretmana može biti od nekoliko minuta do nekoliko sati, ovisno o složenosti oblika i specifičnom sastavu legure. Tokom ovog procesa, kristalna struktura nitinola se ponovo poravnava, efektivno "pamti" novi oblik. Nakon hlađenja, štap zadržava ovaj oblik i može se deformirati na nižim temperaturama, da bi se vratio u memorisan oblik kada se zagrije iznad svoje temperature transformacije.

Trening višestrukog pamćenja oblika

Napredne aplikacije mogu zahtijevati nitinol štapove s višestrukim efektima memorije oblika ili složenim transformacijskim ponašanjima. U takvim slučajevima, proizvođači koriste sofisticirane tehnike obuke za programiranje materijala s višestrukim pamćenjem oblika. Ovaj proces uključuje podvrgavanje nitinolnog štapa nizu termomehaničkih ciklusa, naizmjenično između različitih oblika i temperatura. Kroz pažljivu kontrolu parametara naprezanja, deformacije i temperature, moguće je stvoriti nitinol štapove koji pokazuju dvosmjerne efekte memorije oblika ili sekvencijalne promjene oblika kao odgovor na različite temperature ili stresne uvjete.

zaključak

Proizvodnja nitinol štapići sa memorijom oblika je složen proces koji kombinuje metaluršku ekspertizu sa naprednom naukom o materijalima. Od odabira sirovina do konačnog utiskivanja u memoriju oblika, svaki korak zahtijeva preciznost i pažljivu kontrolu za proizvodnju štapova s ​​optimalnim karakteristikama performansi. Kako istraživanja u ovoj oblasti nastavljaju da napreduju, možemo očekivati ​​još sofisticiranije tehnike proizvodnje i primjene za ove izvanredne materijale. Ako želite dobiti više informacija o ovom proizvodu, možete nas kontaktirati na: baojihanz-niti@hanztech.cn.