TOSEN通过锻造工艺改善医用环形回旋加速器的生产

越来越多的医疗诊断系统和相关设备导致对医疗行业中锻造部件的需求不断增加，例如用于MRI扫描仪，PET扫描仪，回旋加速器和其他设备的大环和集线器。应用要求要求这些部件具有最高质量，而预算继续要求具有成本效益的生产。MEDICELL与TOSEN共同努力，最近通过将铸造部件转换为生产锻造环形回旋加速器来满足这两项要求。

MEDICELL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1990年，凭借其在分子成像方面的进步赢得了无数奖项。MEDICELL通过其集成的扫描仪，回旋加速器，分子探针，检测器材料和支持服务系列为PET行业提供整体解决方案——所有这些都旨在帮助医生比传统成像技术更早，更准确地诊断疾病。回旋加速器基本上是用于生产18F的粒子加速器，18F是放射性同位素，其被注射到经历PET扫描以进行早期癌症检测的患者中。

回旋加速器的主要部件是钢环，镀有镍和铜，以传输射频能量，并优化系统正常运行所需的高真空环境。环和集线器包括电磁铁的磁通路径，并且必须具有严格控制的碳含量。但是铸件中的孔隙率问题导致在加工和电镀过程中造成昂贵的返工。TOSEN机械设计工程师孙秦（Sun Chin）阐述道。“表面光洁度通常太多孔，无法在没有特殊返工的情况下正确密封，”他说。而且，表面上的针孔会引起不需要的污染物。

Sun Chin说，使铸造环达到规格要求“过度填充孔和焊接”。“在加工和电镀操作过程中，返工是必要的，导致成本问题和延迟。我们需要另一种解决方案。”

为了用替代金属加工工艺替代铸件，TOSEN对使用锻件进行了广泛的研究。锻造正在成为大型医疗部件生产中铸造的一种越来越理想的替代方式。锻造过程，无论截面尺寸如何，都能保证内部的完好，而铸件的内部结构在较大尺寸的部件中会减弱，从而产生多孔性。随着锻造技术和方法的进步，锻造零件现在可以提供各种形状，与铸造零件形状相媲美，成本低于过去。TOSEN借鉴了几家锻造公司的零件，论证了这些优势。Sun Chin说，“我们得出的结论是，采用电镀锻造和机加工零件的总成本比我们为铸造，机加工和电镀零件支付的成本低15％。”

与铸件相比，开放式模具和轧制环锻造金属部件可提供：

·定向晶粒流动和优越的最终部件强度

·结构完整性和产品可靠性

·减少过程控制和检查要求

·对热处理的响应更可预测

在MEDICELL采购经理Carl Williams访问TOSEN的工厂后，MEDICELL选择TOSEN供应锻造零件。“TOSEN迄今为止生产锻造零件的能力非常强大，”Carl Williams说。拥有30年历史的ISO 9001:2008认证锻造公司使用数百种工具，火焰切割，锯切，加工和压力机，这些工具由他们自己的工程师定制设计，以具有竞争力的价格生产独特形状，可重复的零件。

TOSEN的技术销售和服务经理岳万峻（Yueh Wann-Chun）表示，“我们的锻造专业知识，广泛的能力以及与MEDICELL积极主动的方法来了解他们的要求和期望，有助于成本有效地将铸件转换为锻件，同时提供更好的锻件产品”。TOSEN通过在1500吨液压机上将锻造坯料锻造成粗糙的圆环，然后在环件轧机上轧制零件，创造出具有非常理想的机械性能和冶金健全性的无缝轧制环，将每个环形回旋加速器制成近净形状。

通过该锻造工艺防止了孔隙，因为在锻造加热的铸锭时，铸锭被固结，提供了良好的中心部件。粗晶铸造结构被破碎并由细晶锻造结构代替，从而提供具有优异结构完整性的完美中心产品。

在锻造和轧制过程之后，每个环在TOSEN进行粗加工，零件锻造成近净形状，以确保具有高尺寸稳定性的均匀微观结构，用于精加工。

TOSEN遇到的另一个重要问题是零件生产所需的低碳材料。“为了保持回旋加速器饱和磁感应强度，钢材需要良好的磁导率，因此必须具有非常低的碳含量，”Sun Chin指出。MEDICELL规范要求碳含量不超过0.1％的钢。“TOSEN的冶金工程师与我们合作，以满足这一规范，”Carl Williams说。“事实上，他们超出了规范要求，为我们提供了一种优质的SAE 1008超低碳钢材料。”

MEDICELL现已对锻造环和轮毂原型进行了测试，结果非常好，零件已经过认证。电镀已应用于精加工表面，没有密封问题。根据这些结果，MEDICELL最近与TOSEN签订了5份生产订单。

“仅仅三年前，我们没有考虑锻件，因为铸件价格较低，可以容纳更多配置功能，”Carl Williams说。现在，像TOSEN这样的公司提供比以往更复杂的锻造零件，总体生产成本更低。因此，MEDICELL将在其所有未来的回旋加速器中使用锻造生产工艺。