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CTI采用锻造工艺改进回旋环生产

医疗诊断系统和相关设备的日益多样化,导致医疗行业对锻件的需求不断增加, 比如用于核磁共振扫描仪的大环和轮毂, PET扫描仪, 回旋加速器, 和其他设备. 应用要求要求这些部件具有最高的质量, 而预算继续要求生产具有成本效益. 分子成像(诺克斯维尔), TN), 在与苏格兰人打造最近的联合努力中,通过将铸造组件转换为锻造,为其Eclipse回旋加速器的钢环和轮毂的生产,满足了这两个要求.

CTI是正电子发射断层扫描(PET)扫描仪和回旋加速器的领先供应商. 该公司成立于1983年,因其在分子成像方面的进步获得了众多奖项. CTI为PET行业提供全方位的解决方案, 回旋加速器, 分子探针, 探测器材料, 支持服务——所有这些服务都旨在帮助医生比传统的成像技术更早、更准确地诊断疾病. 回旋加速器本质上是用于生产F-18的粒子加速器, 这种放射性生物标记物被注射到接受PET扫描的患者体内,用于早期癌症检测.

回旋加速器的一个主要部件是一个钢环, 提供了一个圆形的空间,质子粒子在其中高速加速,以产生F-18生产所必需的11兆电子伏质子束. 每个57”外径x 47”内径, 12“厚环镀镍和铜传输射频能量,以及优化高真空环境所需的适当的系统操作. 两个钢制轮毂,57”外径,17”长,也有助于提供真空密封环境. 环和轮毂组成电磁铁的磁通路径,必须严格控制碳含量.

直到最近, CTI回旋加速器的金属环和轮毂是铸造的, 但铸件的气孔问题在加工和电镀过程中造成了昂贵的返工. Andy Williamson, CTI机械设计经理解释道. “表面光洁度往往太多孔,电镀不经过特殊的返工就无法正确密封,”他说. 此外,表面上的针孔会带来不必要的污染物.

要使铸造环达到规格要求,需要“过度填充孔洞和焊接”,”威廉森说. “在机械加工和电镀过程中,返工是必要的, 造成成本问题和延误. 我们需要另一种解决方案."

寻求用另一种金属加工工艺代替铸造, CTI对锻件的使用做了广泛的研究. 在大型医疗部件的生产中,锻件正日益成为一种替代铸造的理想选择. 锻造过程, 无论截面大小, 保证内部质量, 而铸件的内部结构在较大尺寸的铸件中较弱, 导致孔隙度. 随着锻造技术和方法的进步, 锻造零件现在有多种形状,与铸造零件形状相媲美,而且成本比过去低. CTI引用了几家锻造公司的零件,这进一步证实了这些发现. 威廉森说, “我们的结论是,使用电镀的锻造和机加工零件的总成本将比我们购买铸件的成本低10%, 机加工和镀件."

比较分析

与铸件开模和辗压环锻金属件相比:

  • 定向晶粒流动和优异的最终零件强度
  • 结构完整性和产品可靠性
  • 减少过程控制和检验要求
  • 更可预测的热处理反应

CTI选择了苏格兰人打造, 春天的树林, 伊利诺斯州, 在威廉姆森和采购经理Juel Hensley参观了苏格兰人打造的工厂后,供应锻造零件. 威廉姆森说:“到目前为止,苏格兰人打造生产环和轮毂的能力是最好的。. 拥有100年历史的iso9001:2000认证的锻造公司使用了数千种工具, 气割, 锯, 加工, 以及由他们自己的工程师定制设计的印刷机,以生产独特的形状, 可重复的部件,具有竞争力的价格.

小汤姆Schwingbeck., 苏格兰人打造的技术销售和服务总监, 声明“我们的锻造专业知识, 广泛的功能, 并主动与CTI沟通,了解他们的需求和期望, 在提供优质产品的同时,帮助成本有效地将铸件转化为锻件。”. 斯科特Forge制作每个月蚀回旋加速器环接近净形状锻造成一个粗糙的甜甜圈在1,250吨液压机, 然后在瓦格纳环形轧机上轧制该零件,以制造出具有非常理想的机械性能和冶金性能的无缝轧制环.

通过这个锻造过程可以防止气孔,因为, 在加热铸锭的锻造过程中, 钢锭凝固了, 提供一个声音中心组件. 粗晶铸造结构被粉碎,取而代之的是细晶锻造结构,提供具有优良结构完整性的良好中心产品.

遵循锻造和轧制工艺, 每个环是粗加工在苏格兰Forge到57-1/2“外径, 46-3/4英寸内径,12-1/4英寸厚. 轮毂锻造接近净形上的3,000吨液压机, 然后粗加工到59“外径x 10-3/4”长, 下降到40-1/2”外径x 9-7/8”长. 最后, 环和轮毂被归一化,以确保均匀的微观结构和高尺寸稳定性的精加工.

苏格兰人打造满足的另一个重要规格是环和轮毂所需的低碳材料. “为了保持回旋磁能量低, 这种钢需要有良好的导磁能力, 所以它的碳含量一定很低,”威廉森指出. CTI规范要求碳钢的含碳量不超过这个标准 .10%. “苏格兰人打造的冶金工程师与我们一起工作,以满足这个规格,”威廉姆森说. “事实上,他们超过了规格,给了我们一个特别配方的1008 (.08-.10个碳)材料."

目前,CTI已对锻造环和轮毂原型进行了测试,取得了良好的效果, 并且零件都是合格的. 电镀已应用于精加工表面,没有密封问题. 基于这些结果,CTI最近向苏格兰人打造下了8个生产订单.

“就在六年前, 我们没有考虑锻件,因为铸件更便宜,可以适应更多的配置特征,”威廉森说. 现在, 像苏格兰人打造这样的公司正在提供比以往任何时候都更复杂的锻造部件, 以较低的总生产成本. 因此,CTI未来所有的回旋加速器都将使用锻造环和轮毂.