專利名稱：利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置及其制造方法，尤其是一種利用非晶態(tài)合金，不采用拉模鑄造方法，而是通過沖壓成型方法，在內周面或外周面上形成螺紋的植體的制造裝置及其制造方法。
背景技術：
近來，隨著非晶態(tài)合金材料技術的迅速發(fā)展，開發(fā)出多種多樣的非晶態(tài)合金材料。非晶態(tài)合金具有高強度、高硬度、高耐磨性及高耐腐蝕性，被廣泛應用于生物機體。上述非晶態(tài)合金的成型工程目前主要是通過拉模鑄造來進行的，這是一種使合金升溫，在高溫下將其溶為液狀，然后注入模具，通過凝固過程而進行成型的成型方法。
這種利用非晶態(tài)合金的拉模鑄造成型方法，根據(jù)非晶態(tài)材質的特性，在溶解及成型工序中需對其環(huán)境進行必要的控制。也就是說，需要在氬等非活性氣體環(huán)境或真空環(huán)境下進行。由此可見，利用拉模鑄造方法對非晶態(tài)合金進行成型時，為了滿足上述的環(huán)境條件，需要另外備有用于溶解和成型工程的環(huán)境腔，為了安全穩(wěn)定地進行成型，需要使用垂直式的拉模鑄造裝置。但是，垂直式的拉模鑄造裝置的體積較大，與容量相比，高度過高，存在裝置的尺寸較大以及構筑費用過高等缺點。另外，在拉模鑄造的特征上，包括需要在約1000攝氏度的溫度下對鑄塊進行加熱的工程、使其再溶解為液狀的工程及將溶解的液體注入的工程，因此存在裝置較大，工程復雜繁多，工程時間較長等問題。不僅如此，非晶態(tài)合金在常溫下，受到機械性重壓時幾乎不發(fā)生塑性變形，整體上具有彈性。因此，被靈活使用在一般的常用材質(鐵材、鋁材等)的螺絲加工上的螺絲加工技術(滾絲加工或攻絲加工)在加工螺絲的同時，螺絲表面會發(fā)生塑性變形，在沒有塑性變性的非晶態(tài)合金上，采取上述的滾絲或攻絲等常用的螺絲加工技術進行加工時，很難形成螺紋。若要在非晶態(tài)合金上，通過滾絲或攻絲加工形成螺紋時，會導致材料破損，并損壞工具，從而使加工失敗。另外，用在人體內的金屬植體材料必須是不會因輸液液體而被腐蝕的安全材料，優(yōu)選為具有高耐磨性、高強度的材料，目前主要使用鈦合金或Co-Cr合金。這種鈦合金或Co-Cr合金具有卓越的機械及電氣特性，溶點較高，難以用在拉模鑄造等成型工程上，須采用三維機械加工制成。但是，上述材料因其自身所具有的卓越的機械特性，難以對其進行加工，須采用三維成型進行加工制造時，其制造具有生產效率較低，成本高等缺點。非晶態(tài)合金中的Zr-Ti合金或Pd合金等可用于人體。一般來說，牙科用或外科用植體，其內外周面上須形成螺紋，采用上述的方法進行生產時，存在以下的問題利用鈦合金或Co-Cr合金時，材料自身的高強度及高硬度特性，使植體的內外周面上不易形成螺紋，其成本較高；另外，利用非晶態(tài)合金時，因非晶態(tài)合金的特性，采用滾絲或攻絲加工無法形成螺紋，必須使用拉模鑄造的方法進行成型，這時需要對溶液注入通道進行設定，成型工程設計具有難度，同時難以 確保螺絲部位的表面品質，拉模鑄造的裝置價格較高，需要將鑄塊在高溫下再溶解為液狀注入，成型壽命較短，工程時間較長。

發(fā)明內容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種利用非晶態(tài)合金，在內周面或外周面上形成螺紋的植體的制造裝置，以及一種不采用拉模鑄造成型法的成本相對較低，并可迅速生產的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，其特征在于，所述利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，由將非晶態(tài)合金的預成型件加熱成半固體狀態(tài)的加熱部、利用沖壓成型在被加熱的所述預成型件上形成螺紋的成型部，及冷卻形成螺紋的所述預成型件的冷卻部構成。所述成型部由內側面凹陷且形成第一螺紋的第一外部成型部、使所述第一外部成型部移動的第一汽缸、結合在所述第一外部成型部上，內側面凹陷方向與所述第一外部成型部的凹陷方向相反，且形成第二螺紋的第二外部成型部、使所述第二外部成型部移動的第二汽缸構成；在所述第一外部成型部和所述第二外部成型部之間，配置有被加熱成半固體狀態(tài)的所述預成型件，在所述預成型件的外周面上，形成與所述第一螺紋及所述第二螺紋相對應的外部螺紋；所述第一外部成型部及所述第二外部成型部的熱膨脹系數(shù)大于所述預成型件的熱膨脹系數(shù)。所述成型部還包括配置在所述第一外部成型部及所述第二外部成型部之間，夕卜周面上形成第三螺紋的型芯部；及使所述型芯部升降的第三汽缸；所述型芯部插入配置在所述第一外部成型部及所述第二外部成型部之間的所述預成型件的內鑄槽內，在所述預成型件的內周面上形成與所述第三螺紋對應的內部螺紋。所述第三汽缸使所述型芯部旋轉，所述第三汽缸使插入所述預成型件的內鑄槽的所述型芯部旋轉，并從所述預成型件中取出。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，在外周面或內周面上形成螺紋的所述植體的制造方法，包括將非晶態(tài)合金制成鑄塊狀態(tài)的預成型件的預成型件制造工序；將所述預成型件加熱成半固體狀態(tài)的加熱工序；為加工螺紋，將加熱成半固體狀態(tài)的所述預成型件配置在沖壓成型模具上的配置工序；利用沖壓成型模具，在被加熱的所述預成型件上形成螺紋的加工工序；冷卻并從所述沖壓成型模具上分離出形成螺紋的所述預成型件的冷卻分離工序；在所述加熱工序中，加熱溫度要高于所述預成型件的玻璃化溫度(Tg:Glass temperature),且低于非晶態(tài)合金的結晶化溫度(Tn:Nosetemperature);在所述冷卻分離工序中，要以低于玻璃化溫度的溫度對所述預成型件進行冷卻。在所述冷卻分離工序中，利用所述沖壓成型模具和所述預成型件的熱膨脹系數(shù)，使所述沖壓成型模具和所述預成型件分離。
在所述加工工序中，利用由包住所述預成型件外部的外部成型部和插入所述預成型件內部的型芯部構成的沖壓成型模具，在被加熱的所述預成型件的外周面或內周面分別形成螺紋；在所述冷卻分離工序中，使插入所述預成型件內部的所述型芯部旋轉，并從所述預成型件中分離出來。本發(fā)明的有益效果是依據(jù)上述本發(fā)明的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置及其制造方法，不采用拉模鑄造的方式，可通過沖壓成型的方式對非晶態(tài)合金進行加工，制成在內周面及/或外周面上形成螺紋的植體，并以相對較低的費用，迅速生產出對人體無害的植體，可大大提高經濟性及生產性。


圖I是本發(fā)明實施方式的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置的結構圖；圖2是本發(fā)明實施方式的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法的順序圖；
圖3是利用本發(fā)明實施方式的制造裝置，制造在外周面上形成螺紋的植體的制造工程說明圖；圖4是利用本發(fā)明實施方式的制造裝置，制造在內外周面上形成螺紋的植體的制造工程說明圖；圖5是圖示本發(fā)明實施方式的熱可塑性成型工程的圖。
具體實施例方式圖I是本發(fā)明實施方式的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置的結構圖；圖2是本發(fā)明實施方式的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法的順序圖；圖3是利用本發(fā)明實施方式的制造裝置，制造在外周面上形成螺紋的植體的制造工程說明圖；圖4是利用本發(fā)明實施方式的制造裝置，制造在內外周面上形成螺紋的植體的制造工程說明圖；圖5是圖示本發(fā)明實施方式的熱可塑性成型工程的圖。在本發(fā)明提供一種對非晶態(tài)合金的預成型件(Pre-form)，無需進行液狀的溶解，在半固體狀態(tài)下進行加熱制成植體的裝置及其方法。如圖I所示，本發(fā)明的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，由加熱部20、成型部
30、冷卻部40構成。在圖I中，雖對上述的加熱部20、成型部30及冷卻部40分開進行了標記，但是其也可以設置在同一裝置上。也就是說，可在同一裝置上進行加熱、成型及冷卻。加熱部20用于將非晶態(tài)合金的預成型件10加熱成半固體狀態(tài)。在加熱部20中，對預成型件10加熱時的加熱溫度，如圖5所示，要高于所述預成型件的玻璃化溫度(Tg:Glass temperature),且低于非晶態(tài)合金的結晶化溫度(Tn:Nosetemperature),使預成型件10成為半固體狀態(tài)，即類似膠狀的狀態(tài)，而非液態(tài)。加熱部20可通過高頻加熱或發(fā)熱體加熱等方法對預成型件10進行預熱。成型部30用于利用沖壓成型模具，在被加熱的預成型件10上形成螺紋。成型部30在預成型件10的外周面上形成螺紋時，如圖3所示，由第一外部成型部
31、第一汽缸37及第二外部成型部33和第二汽缸38構成。第一外部成型部31的內側面凹陷，可形成第一螺紋32 ;第二外部成型部33與第一外部成型部31結合，其內側面的凹陷方向與第一外部成型部31的凹陷方向相反，可形成第二螺紋34。第一汽缸37和第二汽缸38分別用于使第一外部成型部31和第二外部成型部33移動。在上述第一外部成型部31和第二外部成型部33之間配置有被加熱成半固體狀的預成型件10，在預成型件10的外周面上，形成與第一螺紋32和第二螺紋347相對應的外部螺紋。此外，成型部30在預成型件10的內周面及外周面上形成螺紋時，如圖4所示，還包括型芯部35和第三汽缸39。型芯部35配置在第一外部成型部31和第二外部成型部33之間，外周面上形成第三螺紋36。·第三汽缸39用于使型芯部35旋轉及上下升降。型芯部35插入配置在第一外部成型部31和第二外部成型部33之間的預成型件10的內鑄槽內，預成型件10的內周面上形成與第三螺紋36相對應的內部螺紋。冷卻部40用于冷卻在成型部30上形成螺紋的預成型件10，并將其從沖壓成型模具中分離出來。上述第一外部成型部31及第二外部成型部33的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選為大于預成型件10的熱膨脹系數(shù)。也就是說，在向第一外部成型部31和第二外部成型部33及預成型件10加熱或是冷卻時，第一外部成型部31和第二外部成型部33的變形要多于預成型件10的變形。插入預成型件10的內鑄槽的型芯部35因第三汽缸39而旋轉，并從預成型件10中取出。接下來，就具有上述結構的本發(fā)明的植體的制造方法進行詳細說明。本發(fā)明的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法包括預成型件制造工序S10、加熱工序S20、配置工序S30、加工工序S40及冷卻分離工序S50。預成型件制造工序SlO是將非晶態(tài)合金制成具有一定大小及形態(tài)的鑄塊狀預成型件10的工序。如圖5所示，可通過非晶態(tài)合金的急速冷卻進行制造。加熱工序S20是利用加熱部20，將預成型件10加熱成半固體狀的工序。在加熱工序S20中，如圖5所示，預成型件10的加熱溫度要高于所述預成型件的玻璃化溫度(Tg:Glass temperature),且低于非晶態(tài)合金的結晶化溫度(Tn:Nosetemperature)。由此以來，將非晶態(tài)合金的預成型件10加工成可進行塑性加工的狀態(tài)。配置工序S30是為加工螺紋，將被加熱成半固體狀的預成型件10配置在成型部30上的工序。更進一步，如圖3(a)及圖4(a)所示，在第一外部成型部31和第二外部成型部33之間配置被加熱成半固體狀的預成型件10。在本發(fā)明的實施方式中，可在加熱預成型件10后配置至成型部30上，也可以是先將預成型件10配置在成型部30上后進行加熱。加工工序S40是將通過配置工序S30配置在第一外部成型部31和第二外部成型部33之間的預成型件10，利用成型部30即沖壓成型模具，在預成型件10上形成螺紋的工序。在上述加工工序S40中，如圖3(b)所示，僅在預成型件10的外周面上形成螺紋，或是如圖4(b)所示，在預成型件10的外周面及內周面上均形成螺紋。僅在預成型件10的外周面上形成螺紋時，如圖3(b)所示，利用第一汽缸37及第二汽缸38，使第一外部成型部31和第二外部成型部33移動，向配置在其間的預成型件10施壓。由此以來，在預成型件10的外周面上形成與第一螺紋32及第二螺紋34相對應的外部螺紋。
另外，在預成型件10的內周面及外周面上均形成螺紋時，如圖4(b)所示，利用第三汽缸39，將型芯部35插入預成型件10的內周槽后，利用第一汽缸37暨第二汽缸38，使第一外部成型部31和第二外部成型部33移動，向配置在其間的預成型件10施壓。由此以來，在預成型件10的外周面上形成與第一螺紋32及第二螺紋34相對應的外部螺紋，在內周面上形成與第三螺紋36相對應的內部螺紋。此時，加工工序S40如圖5所示，預成型件10的加熱溫度要高于玻璃化溫度，低于結晶化溫度，由此以來，預成型件10發(fā)生塑性變形，形成外部螺紋及/或內部螺紋。冷卻分離工序S50如圖5所示，對形成螺紋的預成型件10進行低于玻璃化溫度的冷卻，并將其從沖壓成型模具即成型部30中分離出來。在冷卻分離工序S50中，利用沖壓成型模具和預成型件10的熱膨脹系數(shù)，對沖壓成型模具和預成型件10進行分離。也就是說，第一外部成型部31、第二外部成型部33及型芯部35的熱膨脹系數(shù)要大于非晶態(tài)合金的預成型件10的熱膨脹系數(shù)。由此以來，在冷卻分離工序S50中，同時對第一外部成型部31、第二外部成型部33、型芯部35及預成型件10進行冷卻時，第一外部成型部31、第二外部成型部33、型芯部35的收縮要多于預成型件10的收縮，預成型件10自然而然地從第一外部成型部31、第二外部成型部33及型芯部35分離出來。此后，第一外部成型部31和第二外部成型部33如圖3(c)及圖4(c)所示，利用第一汽缸37及第二汽缸38，使第一外部成型部31和第二外部成型部33移動，取出預成型件10即植體。另外，如圖4所示，利用型芯部35在預成型件10的內周面上形成螺紋時，如圖4(c)所示，利用第三汽缸39，使型芯部35旋轉，并使其從預成型件10內分離出來，然后使第一外部成型部31和第二外部成型部33移動，取出形成內部螺紋及外部螺紋的預成型件10即植體。綜上所述，本發(fā)明的制造裝置及其制造方法，不利用拉模鑄造的方式，可通過沖壓成型的方式，制造內周面及/或外周面上形成螺紋的植體。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，用于說明及理解本發(fā)明的內容，但本發(fā)明并不局限于此，凡在本發(fā)明的技術思想及精神原則內所做的多種替換、變更、變形等，均屬于本發(fā)明的保護范圍內。產業(yè)上應用的可能性
本發(fā)明不利用拉模鑄造的方式，可通過沖壓成型的方式，制造內周面或外 周面上形成螺紋的植體。
權利要求
1.一種利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，其特征在于，所述利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，由將非晶態(tài)合金的預成型件加熱成半固體狀態(tài)的加熱部、利用沖壓成型在被加熱的所述預成型件上形成螺紋的成型部，及冷卻形成螺紋的所述預成型件的冷卻部構成。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置，其特征在于，所述成型部由內側面凹陷且形成第一螺紋的第一外部成型部、使所述第一外部成型部移動的第一汽缸、結合在所述第一外部成型部上，內側面的凹陷方向與所述第一外部成型部的凹陷方向相反，且形成第二螺紋的第二外部成型部、使所述第二外部成型部移動的第二汽缸構成； 在所述第一外部成型部和所述第二外部成型部之間，配置有被加熱成半固體狀態(tài)的所述預成型件，在所述預成型件的外周面上，形成與所述第一螺紋及所述第二螺紋相對應的外部螺紋； 所述第一外部成型部及所述第二外部成型部的熱膨脹系數(shù)大于所述預成型件的熱膨脹系數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，所述成型部還包括配置在所述第一外部成型部及所述第二外部成型部之間，外周面上形成第三螺紋的型芯部；及使所述型芯部升降的第三汽缸； 所述型芯部插入配置在所述第一外部成型部及所述第二外部成型部之間的所述預成型件的內鑄槽內，在所述預成型件的內周面上形成與所述第三螺紋對應的內部螺紋。
4.根據(jù)權利要求3所述的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，所述第三汽缸使所述型芯部旋轉，所述第三汽缸使插入所述預成型件的內鑄槽的所述型芯部旋轉，并從所述預成型件中取出。
5.一種利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，在外周面或內周面上形成螺紋的所述植體的制造方法，包括將非晶態(tài)合金制成鑄塊狀態(tài)的預成型件的預成型件制造工序；將所述預成型件加熱成半固體狀態(tài)的加熱工序；為加工螺紋，將加熱成半固體狀態(tài)的所述預成型件配置在沖壓成型模具上的配置工序；利用沖壓成型模具，在被加熱的所述預成型件上形成螺紋的加工工序；冷卻并從所述沖壓成型模具上分離出形成螺紋的所述預成型件的冷卻分離工序； 在所述加熱工序中，加熱溫度要高于所述預成型件的玻璃化溫度(Tg:Glasstemperature),且低于非晶態(tài)合金的結晶化溫度(Tn:Nose temperature)； 在所述冷卻分離工序中，要以低于玻璃化溫度的溫度對所述預成型件進行冷卻。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，在所述冷卻分離工序中，利用所述沖壓成型模具和所述預成型件的熱膨脹系數(shù)，使所述沖壓成型模具和所述預成型件分離。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的利用非晶態(tài)合金的植體的制造方法，其特征在于，在所述加工工序中，利用由包住所述預成型件外部的外部成型部和插入所述預成型件內部的型芯部構成的沖壓成型模具，在被加熱的所述預成型件的外周面或內周面分別形成螺紋； 在所述冷卻分離工序中，使插入所述預成型件內部的所述型芯部旋轉，并從所述預成型件中分離出來。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用非晶態(tài)合金的植體的制造裝置及其制造方法，尤其是一種利用非晶態(tài)合金，不采用拉模鑄造方法，而是通過沖壓成型方法，在內周面或外周面上形成螺紋的植體的制造裝置及其制造方法。本發(fā)明的利用非晶態(tài)合金的植體制造裝置由將非晶態(tài)合金的預成型件加熱成半固體狀態(tài)的加熱部、利用沖壓成型在被加熱的所述預成型件上形成螺紋的成型部，及冷卻形成螺紋的所述預成型件的冷卻部構成。
文檔編號A61C13/01GK102946821SQ201180030551
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權日2010年6月23日
發(fā)明者李昊度 申請人:李昊度