Titanyum esaslı vidalı kemik implantlarının enjeksiyon kalıplama süreçlerinin araştırılması
Investigation of injection molding process of titanium based screw bone implants
Yazar: ANIL TAŞKIN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LEVENT URTEKİN
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ortopedik implantlar = Orthopedic implants ; Toz enjeksiyon kalıplama = Powder injection molding ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımından toz enjeksiyon kalıplama yöntemiyle vidalı kemik implantı üretilmiştir. Dört farklı besleme stoku (PW/CW/SA, PW/PE/SA, PEG8000/PP/SA, Naftalin/PE/SA) kılcal reometre ile reoloji çalışması deneysel olarak yapılmıştır. Tüm besleme stokları için viskozite ve erime akış indeksi değerleri hesaplanmıştır. PW/PE/SA ve PEG8000/PP/SA besleme stokları ideal özellikler göstermiştir. Moldflow simülasyon çalışması vidalı parça üzerinde gerçekleştirilmiştir. Simülasyon analizlerinde PEG8000/PP/SA besleme stoku için (viskozite: 72:1001 Pa.s, erime akış indeksi: 261-1888g/10dk. en yüksek toz oranı hacimce %60) en uygun yolluk tasarımı yapılmıştır. Kalıp, talaşlı imalat, elektro erozyon ve ısıl işlemden geçirilerek elde edilmiştir. Farklı enjeksiyon (800-1500 bar), ütüleme basınçlarında     (0-1000 bar), debi (10-25cm3/s) ve sıcaklıklarda (150-215 C) denemeler yapılmıştır ve optimum kriterler bulunmuştur. TGA/DSC/DTA ısıl analizleri ile çözücü bağlayıcı giderme sıcaklığı        60-63 C  olarak ısıl bağlayıcı giderme hızı 1 C/dk. olarak tespit edilmiştir. Ham parçaya çözücü bağlayıcı giderme (24saat) ve ısıl bağlayıcı giderme (25saat) uygulanmıştır. Sinterleme önce vakum sonra argon yüklenmiş ortamda 1250 C'de korunaklı ve korunaksız 2 saat sinterlenmesi ve farklı soğutma (vakumda, argonda) uygulanarak en uygun üretim parametresi belirlenmiştir. 1250 C'de 2 saat korunaklı olarak sinterlenmesi ve argon ortamında soğutmanın en uygun olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study, screw bone implant which is consist of Ti-6Al-4V producted by the method of Powder Injection Molding. The rheology process was experimental completed by using capillary reometer for four different feedstocks. Feedstocks which contains PW/PE/SA and PEG8000/PP/SA displayed ideal features, also bone implant screws were simulated by Moldflow Analysis Programme. PEG8000/PP/SA showed high quality features (viscosity: 72:1001 Pa·s, melt flow index: 261-1888g/10min, maximum powder volume 60%). Mold production were obtained via machining and heat treatment. Having been practiced various injection pressures (800-1500bar), pack and hold pressures (0-1000 bar), flow rate (10-25 cm3/sec), and temperatures (150-215 C), optimum injection criteria were found out. Solvent debinding temperatures(60-63 C) and thermal debinding speed (1 C/min) were determinated for moulded samples though TGA/DSC/DTA heat analysis. All sample was debinding by solvent (24hour) and thermal (25hour) debinding methods. Firstly, sintering was applied under vacuum and argon atmospheric for 2 hour to 1250 C by covered-uncovered conditions. Also this samples were cooled to room temperature, by argon and vacuum cooling. The best result was found for sintering at 1250 C for 2 hours as a covered conditions and argon cooling.