单缸推滚方法及相关装置和如此制造的产品的制作方法

专利名称：单缸推滚方法及相关装置和如此制造的产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精密器材、如镊子的生产方法。
背景技术：
精密器材由一端彼此连接的两条腿组成，连接方式包括点焊。两条腿的另一端为 自由端，两者之间具有一定间隔，在压力作用下可弹性合拢。对于镊子而言，两条腿的自由 端可设计为细小的尖端外形，两者必须密切配合，让镊子能妥善完成其既定功能。由于两条 腿的另一端彼此连接，因此，自由端完成生产后，必须通过手工方式对镊子进行后处理，以 确保其尖端密切配合。众所周知，铁轨、型材、线材等连续金属部件均采用双缸轧机生产。通过这一方式， 会在金属上产生对称的压力。基于新型层次化结构的晶格轴采用星形取向，在轧制方向上， 由中间朝向两端；在轧辊前部形成“轧辊脊部”。在此基础上，轧制材料沿宽度和长度方向展 开。通过在轧辊内配备侧向限位装置或开口，无法防止轧制材料在宽度方向展开。原因在 于，展开材料中存在的侧向力会导致爆炸效应，形成毛边。因此，可能导致轧辊破裂，或者导 致整个机械发生故障或堵塞。为了预防两套双辊轧机中的轧制材料侧向展开，必须在轧辊 后面配备牵引装置，用以提供足够的拉力，确保将轧制材料侧向展开降低到最低限度。在EP 1 275 472 A第5段中所述，采用单辊机具轧制，轧制过程发生于轧辊和机 具表面之间的有效点位，可轧制复杂轮廓。WO 01/13756 A披露了一种由轻质金属单部件制成、无焊点的镊子。制作方式是将 挤出型轻质金属型材切分为多个镊子，不需要轧制过程。

发明内容
本发明的第一目的是提供呈金属带材形状的中间产品，该产品具有新材料特性， 适用于生产所述的各类仪器和器材。本发明的另一目的是提供所述金属带材的制造方法及 相关装置，该方法特别适用于用金属带材生产所述仪器和器材的腿的弹性部件。本发明的 第三目的是提供含有弹力区域或具有复杂外形结构的其它金属制品的生产方法。本发明中，第一目的由单件金属带材实现，其中，单件金属带材无焊缝且由多晶金 属制成，至少有一个区域中微晶具有相对较为明显的各向异性取向，至少有一个区域中微 晶具有相对不太明显的各向异性取向；其中，通过CuKa辐射在金属带材上任意两点测得 的θ-2 θ X射线衍射图中，对于各相应的尖端的位置和外形，并未显示出较大的统计差异。 一个区域中，微晶的各向异性取向相对较为明显，另一区域相对不太明显。微晶各向异性取向相对较为明显的区域具有弹性，通过用于成型金属的毛坯体的
6轧制工艺而制成；其中，轧制工艺在带有转轴的轧辊/轧辊表面和带有支承表面的底座之 间进行；这一工艺的特点在于轧辊的角速度ω通过以下方式控制0<ω<^, (1)
R将以上方程式应用于与毛坯体辊接触的轧辊表面上的至少一个点。方程式中ν 表示轧制速度，R表示垂直于辊的转轴测定的、转轴和轧辊表面上所述点之间的距离。按照本发明的金属带材、其制造方法以及相应的装置的优选实施方式在从属权利 要求中限定。用于实施按照本发明的方法的轧制装置以及使用按照本发明的方法生产的镊 子均属于本发明的主题。上述方程式(1)中，轧制速度ν指的是在辊的转轴上位于穿过辊的两个端面的转 轴的穿透点之间的中央的假设的点相对于毛坯体在其进入在轧辊和底座之间的轧制区之 前移动的速度。按照本发明的方法通过以下方式实现在以滚动方式与毛坯体接触的轧辊表面上 的至少一个位置上，轧辊的角速度ω小于v/R;其中，ν和R的含义以上述定义为准。所述 轧制点可以是这样的一点或多点，其与转轴的距离R相对于轧辊表面上其它轧制点的距离 R而言最小。对于轧辊表面的每个轧制点而言，ω最好小于v/R，其中，ν和R的含义以上述 定义为准。该特征不同于采用两套反向转动轧辊的传统轧制工艺，在传统轧制工艺中，对于 两轧辊的轧辊表面上的每个轧制点，有关的轧辊的角速度ω大于v/R ；其中，ν和R的含义 以上述定义为准。角速度ω表示轧辊按时间单位旋转的角度(以圆弧规测量)。因此，角速度ω的 单位是s—1。角速度ω值优选为v/R值的30-95%，再优选为50-80 %。本发明所述的轧制工艺中，角速度ω可通过以下方式减小轧辊以法向力F压在 即将轧制的、位于底座上的毛坯体上，法向力大到足以让毛坯体变形。然后，轧辊以最佳轧 辊速度V，在加压状态下在毛坯体上拉动和推动。为了使角速度ω按照本发明保持小于ν/ R，轧辊的转动同时受到制约或制动。由于轧辊的转动受到制动，毛坯体不是简单地轧制成 扁平形，而是在按照本发明的方法中在轧辊前形成镦锻的材料隆起部，其如同压力波从轧 辊隆起。对轧辊转动的制约或制动作用一方面可通过合适的制动装置实现，该制动装置在 轧制过程中作用于轧辊上。另一方面，材料隆起部本身也对轧辊的角速度ω具有制动效 果。只要如接触压力、轧制速度等轧制工艺的参数选择得当，一旦产生材料隆起部，在合适 的情况下舍弃对轧辊的明确的制动。如果采用制动装置，可采用任何类型的公知的制动装 置，例如摩擦制动装置、鼓式制动装置、盘式制动装置、楔式制动装置及涡流制动装置，也可 采用液压操控或启动式制动装置(粘度制动)。轧辊角速度也可通过设有电动机或液压电 机的控制装置控制，电动机/液压电机既可作为轧辊的驱动装置，其转速也可以选择为，所 述控制装置对轧辊的角速度进行控制。制动力可通过合适的制动力调剂器设置或调节。应 定义最低制动力，对轧辊转动施加制动作用，直到轧辊表面上至少一个轧制点的ω小于ν/ R时为止。另一方面，制动力还必须足够大，足以部分或全部停止轧辊的转动(ω >0)。制 动力介于上述两项极限值之间变化，致使轧辊的角速度ω小于v/R，等于或大于0。
拉力(推力)大小决定于以下因素轧辊对毛坯体产生的接触压力，轧辊前方形成 的压力波和轧辊速度V。接触压力应与轧制流程所需的成型角度保持协调，但是，必须低于 可能接近或超过毛坯体材料屈服强度的压力。对于在轧辊前隆起的制动材料隆起部，其尺 寸直接由轧制压力的强度而定。通过将轧辊设计为异型轧辊，可提高对轧辊角速度ω和轧 制速度的制动效果，也可提高对拉力(推力)的制动效果，从而导致冷成型度加大，要求轧 辊提供更大的工作功率。轧制速度ν连同其它因素会共同影响材料隆起部的高度。在本发明所述的工艺流程中，轧辊可在预设的运动中直线地或弯曲的曲线状地根 据所需的外形在待轧制的毛坯体上引导。按照本发明，轧辊最好被推动。按照本发明的方法并非连续工作方法。原因在于底座维度有限，轧制周期最迟在 轧辊在整个底座上轧过时结束。另一方面，这一方法也可通过多个连续周期轧制毛坯体，其 中，这些周期直接依次实现，每次可采用相同轧辊，两个连续周期之间也可更换轧辊。本发明中，轧辊并非一定是圆柱型轧辊，也可采用非圆柱型轧辊。轧辊的转轴(与 轧辊表面轧制点之间的距离R也从这里测定)并非必须位于轧辊之内，不过，最好位于轧辊 之内。距离R大于0，特殊情况下，可无穷大。后者适用于带有扁平轧辊表面的轧辊。然而， 本发明中所述的轧辊最好采用圆柱型轧辊或转动型对称外形轧辊，或采用带有圆柱状轧制 表面或带有转动型对称外形的扇形轧辊；轧辊的对称轴线最好与轧辊的中心轴线重合。如 果是圆柱型轧辊、扇形轧辊、转动型对称外形轧辊或带有转动型对称外形的扇形轧辊，转轴 和轧辊表面轧制点之间的所述距离与轧辊在该点的半径R相同。轧辊表面上的轧辊外形优 选为，横断面外形基线与待轧制的毛坯体(即本发明所述金属带材的轧制区)的带材宽度 相对应。为了方便本发明所述的轧制流程的实施(即侧向展开处于忽略不计的程度)，轧 制的金属带材的横断面最好在其外形再成型过程中保持不变。在本发明所述的方法中，轧 辊同步完成两大功能1)压制功能，用于缩小毛坯体的厚度；2)拉动功能，用于将轧制材料 拉长，这一过程与横断面缩小过程相对应，其中，宽度保持不变或略为增大。底座可采用平坦形，也可采用合适的弯曲形或三维的异型表面。这种情况下，毛坯 体不仅经历轧制变形，也同时轧制成型。如果其表面为异型，最好也选择同类异型外形，从 而在横断面保持不变的情况下实现再成型。本发明所述的工艺流程中，优选不采用外部加热，这样，作用于毛坯体上的唯一热 源是轧制过程中在毛坯体内产生的热量。也就是说，在整个轧制过程中，毛坯体及轧制金属 带材的温度在任意点均不会超过100°c。可借助于按照本发明的方法轧制的毛坯体由任何具有足够延展性的材料制成。如 果生产按照本发明的金属带材，毛坯体还可包括多晶金属。该金属包括钢合金、青铜、铝、 铜、钛或黄铜。金属最好能根据体心立方(BCC)晶格结晶，也就是说，变成铁素体钢、马氏体 钢或铁素体/马氏体混合钢。对于马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢，最好对马氏体进行 α改性。严格地说，结晶在体心正方晶格中进行。但是，对于实际用途，也可考虑采用体心 立方结晶。本发明中，最好采用不含镍和钼的马氏体钢(所谓“不含”，指的是重量百分比低 于0. 01)。更好的方案是，马氏体钢的重量百分比为铬12. 50-14. 50、碳0. 42-0. 50、硅最大 1. 00、锰最大1. 00、磷最大0. 045和硫最大0. 030，其余成分包括铁和其它不可避免的杂质。 尤其是，应相当于材料编号1. 4034的钢材。毛坯体优选已经具有金属带材或金属片材的形状。
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为了确保容易地且在较低压力下实施轧制变形，如果毛坯体由钢合金制成，可预 先进行热处理，优选最后在冷水中淬火。通过处理，将各向同性地降低金属强度。在钢合金 领域，这种热处理叫做固溶热处理。这种情况下，温度范围典型地选择1050-1080°C，热处理 时间一般持续10分钟至1小时，最好为半小时。本发明中所述的方法适用于生产所有种类的镊子、针钳、弹簧、解剖器、夹子、剪子 (例如发剪)、小刀(这种情况下，轧制可沿刀片轴线进行，而不是沿刀片轴线横向进行)和 其它特种型材(例如立面或管材)。尤其是，适合于生产至少带有一个弹性区域的部件，例 如镊子、针钳和弹簧，尤其适合于生产带有前/后剪断功能的镊子(钳式剪子)，或生产外科 或整形外科植入物。实施按照本发明的方法的按照本发明的装置包括至少一个轧辊、一个底座和一个 前面举例描述的制动装置，其中，制动装置能在轧制过程中将角速度ω制动。底座本身可 以是移动型或非移动型，最好采用非移动型。同时，按照本发明的装置还包括必要的轴承和 相关导向装置，用于将轧辊压制在材料上，并将其移动(推或拉)。轧辊导向装置最好包括 液压缸或机械系统，其能够在保持恒定或受控的距离曲线(轧制成型后金属带材的厚度分 别为恒定厚度或可变厚度)下在底座上准确移动引导轧辊。液压式或机械式轧棍导向装置 在轧制领域众所周知，无需赘述。通过合理控制轧辊的制动和向前拉力或推力，本发明中所 述装置不需另行配备轧制材料拉伸装置。通过按照本发明的方法和其它成型流程，至少形成部分轧制的金属带材。该金属 带材不一定为规则的形状或扁平形。该金属带材由单件构成，也就是说，并非由螺丝固定、 铆钉固定或粘合固定的两个或多个部件组成，也无任何焊点。一般而言，按照本发明的金属带材由多晶金属组成。如前所述，多晶金属含有一 个轧制区，在这一区域，微晶的各向异性取向较为明显。在非轧制区域，多晶金属具有毛坯 体的微晶取向，也就是说，微晶的取向相对不太明显，或者说，在某些情况下，还可能各向同 性。“非轧制” 一词指的是在轧辊下对毛坯体进行预处理，其中，预处理的最后一步是热处 理，其逆转可能经过轧制过程引起的晶格变化。本发明中，微晶取向以取向密度函数方式定义，取向密度函数缩写为0DF，在技术 领域众所周知。在英文中，称为“取向分布函数”，也缩写为0DF。本专利申请中，轧制带材采用了正交坐标系统。其中，X轴沿带材的按照本发明的 轧制区的轧制方向平行延伸；Y轴与轧制方向垂直，从上部观察带材时，Y轴向左边延伸；Z 轴作为X轴和Z轴的向量积。本发明中，所述取向分布函数根据通过CuKa辐射(λ = 1.54埃)而获得X射线 结构数据确定。一方面，可以比如采用由待检测的带材切割制成且具有平坦的、待辐射的表 面的圆盘状样品。这种情况下，从带材中切制待检样品时，应确保即将接受辐射的表面垂直 于Z轴。如果带材已有垂直于Z轴的扁平表面，也可直接在这一表面对带材进行测量。取向密度函数可一方面按以下方式定义
/{φχ,Φ,φ2)=—————^ (2a) Φ φχ φ2 sin Φ方程式(2a)中
Φ1，Φ，Φ2:表示3个欧拉(Euler)角，用以描述微晶内部的坐标系统相对于样 品坐标系统的旋转。微晶内部的坐标系统针对每个微晶是独立的。 ν/ Φ Φ1 Φ2 表示一种微晶的微分体积分数dV，其中，微晶内部的坐标系统在 微分空间角分数(以微分欧拉角(1Φ、(ΙΦρ (1Φ2表示)内拥有取向。V 表示全部被辐射的微晶的总体积。取向密度函数 ·(Φ1; Φ，Φ2)可通过极图测量计算。极图和取向密度函数根据广 义球谐函数级数展开取其近似值，将两个近似值插入进行纹理分析的基本方程式中，由此 计算级数展开的系数。这一方法载于课本《现代X射线衍射分析法》第11. 4. 1、11. 6. 5章 节(谐波分析法)，作者为 L. Spiess, R. Schwarzer、H. Behnken 和 G. Teichert, 2005 年 10 月由德国威斯巴登B. G. Teubner Verlag出版社出版。本文中引述了这一说明，以供参考。同时，取向密度函数另一方面可采用方程式(2b)的定义
W (3, φ) Ξ —— (2b) dQ V v 7方程式(2b)中dV/ Ω 表示一种微晶的微分体积分数dV，其中，样品被辐射的表面的区域法线 处于微晶内部的坐标系中的微分空间角分数(1Ω (参阅方程式(2a))之内。V 表示全部被辐射的微晶的总体积。上述取向密度函数W( θ，φ)包括从微晶内部坐标系统Z轴中测定的极角θ的变 量，还包括从X轴中测定的方位角Φ的变量。这一取向密度函数通过以下a)至c)步骤而 获得(同时，请参阅1970年出版的J. Appli. Cryst刊物第313ff页)a)将样品固定在衍射图样品支架上，使得待辐射的表面法线与衍射仪轴线垂直。 选择测角计角度2 θ，根据给定的密勒指数(hkl)测定晶格平面系列的衍射。然后，将样品 (或带材本身)倾斜，使得即将辐射的表面法线以角度α从平面法线向衍射仪轴线旋转。 通过倾斜，将样品同时围绕即将辐射的表面的表面法线进行360°旋转，且保持预先选择的 测角计角度2 θ，即可测定累计衍射强度Im(a)。这一测量针对总共K个不同的α角，但 以总是相同的θ实施。b)针对每个在上述a)步骤中确定的项Ihkl ( α )假定可由以下级数展开表示。
ν w
Ihkl ⑷=A(h,夂 /, ^ 义)(1 + Σ Σ c^ d, Ψημ )Pv (cos )) (3)
V W上述方程式中，Kvw (Qhkl, 表示角对(θ, φ)的情况下与相关金属的晶格对 称相适应的“对称适应球谐”(SASH) Kvw的数值，角对给出了在微晶内部坐标系统中带有密勒 指数(hkl)的微晶平面系列法线向量的方向。指数ν只从大于零的偶数，直到最大考虑的 数V。V数值越大，精确度就越高。指数w按顺序ν为全部线性独立球谐。在上述a)步骤 中测得的Ihkl(Ci)的数量K应在方程式(3)的二重和中大于被加数的总数。Pv(C0sa)表 示在余弦cos α时以按顺序ν确定的勒让德多项式数值。方程式(3)还包括A{h,k,l,e,X) - f /,竿一(-2㈣ ,+/ζ;))2⑷
2μλ8 sin (θ) cos(0)λ其中
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Q 表示针对所有反射保持不变的常数；μ 表示待检测的金属针对CuK α射线的线性吸收系数，线性吸收系数目前已知；钒^^):表示单位晶格的第j个原子的原子散射因子，具体根据sin( θ )/λ而
Λ
定，其中，λ值为1.54埃。这些原子散射因子目前已知，无需赘述，原子散射因子发生的总 和运行于单位晶格中的所有N原子；Xj, Yj, Zj 在微晶内部坐标中，表示单位晶格中的第j个原子。Phkl 表示测定强度的多样性，也就是说，表示构成Ihkl(Ci)的同等微晶平面系列 数。对于所有种类的晶格，多样性目前已知，无需赘述。B:表示温度因子，假定为大致各向同性，对于单位晶格内的全部原子，温度因子相 同。温度因子在技术领域众所周知，无需赘述。根据方程式(3)，又可以算出Cvw和Q系数。c)采用以下方程式，可根据第b)步中计算所得的系数Cvw计算出取向分布函数 ff( θ , φ)
ν w
妒(《9，勿二1 + ΣΣ(5)
V W其中即以上介绍的对称适应球谐，微晶内部坐标系统内的角对 ㈩，㈨也如上所述，上述还定义了 V、V、w和W的含义。与非轧制区或根据传统方式轧制的区域相比，按照本发明的轧制区微晶取向更明 显地呈各向异性。在各向异性更为明显的区域内，微晶取向最好为各向异性，这样，方程式 (2b)中所述的取向密度函数至少在其级数展开中包含至少一项Cvw，其量级至少为0. 050 ； 该Cvw更优选采用不低于0. 100的量级，再优选采用0. 200量级。另一方面，在微晶取向明 显呈各向异性的区域最好采用方程式(2b)中所述的取向分布函数，这样，在取向分布函数 级数展开中，无任何Cvw的级量大于0. 050，也就是说，基本保持各向同性(对于纯各向同性 的微晶取向，Cvw为0)。对于由铁素体钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢制成、包括按照本发明的轧 制区域和非轧制区域的带材，其取向的各向异性如以下所述如果在此类带材上记录了轧 制区域和非轧制区域的样品的θ-2 θ衍射图，衍射仪轴线与即将辐射的样品表面平行，则 表明按照本发明的轧制区微晶的更频繁地如此取向，即其带有密勒指数(200)的平面系列 与已接受辐射的表面平行。从较小角度看，微晶的取向也包括，其带有密勒指数(211)的平 面系列也经常与已接受辐射的表面平行。从按照本发明的轧制区边缘区域(外部)向中部 区域(向内)移动时，微晶的这种特别取向更加明显。相比之下，对于用相同金属制成但包 括传统方法轧制区(双轧辊)的带材，未出现上述特别取向。一般而言，发现以下现象出现于用多晶金属制成的带材，尤其是用微晶位于体心 立方(bcc))晶格内的金属、铁素体钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢(尤其是材料编 号为1. 4034的钢材)制成、包括轧制区和非轧制区的带材根据上述衍射法在任意两点测 定时，对于相应尖端的位置和外形，如果将两个衍射图的相应的尖端进行对比，并未显示出 较大的统计差异。也就是说，两个尖端在位置和外形等方面不会出现统计学意义上的极大法(具有双轧辊)的轧制区的带材 这种情况下，与非轧制区衍射图的尖端相比，轧制区衍射图中的尖端可能在位置上被移动 和/或出现统计学意义上较大的变形。本专利申请中，在最大值方面的尖端的对称和尖端的尖锐性方面(半宽度与最大 强度之比)可以理解为尖端的“形状”。尖端强度不能视为尖端“形状”的范畴。为了确定两个尖端是否“在位置和形状方面存在统计学意义上极大的差异”，本发 明中通过以下第1)至4)步骤予以确定1)提供两套衍射图进行对比，其中，待比较的尖端的绝对强度曲线以函数2 θ记 录在宽度为0.05°的离散统计间隔中。每个统计间隔在下面通过所属指数i标记。2)在两套衍射图中，搜索最大可能彼此关联和匹配的相邻2 θ区域，该区域包括 两个待比较的尖端的最大值，其中，第一衍射图中第i个统计间隔的绝对强度至少是相关 基准值的两倍，或者，第二衍射图中第i个相应统计间隔的绝对强度至少是相关基准值的 两倍，或者说，两图中第i个统计间隔的绝对强度均至少是相关基准值的两倍。如果不存在 这一区域，则视为两个尖端“在位置方面存在统计学意义上的极大差异”。在此，其余试验不 需继续进行。3)然而，如果确实存在带有K个关联的统计间隔的区域，则根据所有统计间隔计 算特征卡方X2=Yilbi -(6)以上方程式中，九或九分别表示第i个统计间隔中第一尖端和第二尖端的强度， 其中，其基准强度已取消，归化为100次脉冲的最大值。将尖端最大值归化为100次脉冲 的原因在于首先，取样地点不同，接受辐射的微晶数也不尽相同(在此基础上，两个取样 场所在衍射图中体现的强度也不同)；其次，微晶取向的各向异性可能存在差异(在此基础 上，在同一衍射图中，尖端的强度比率可能存在差异；对于按照本发明的带材料，需要至少 一个各向异性微晶取向较为明显的区域和至少一个各向异性微晶取向不太明显的区域)。 然而，所述统计学意义上的测试应该是自由的且不依赖于微晶取向的各向异性仅在微晶本 身特性方面显示极大差异，例如平均尺寸更小(尖端扩展时可见)，晶格内张力更小(尖 端最大值移动、扩展和外形不对称时可见)。上述方程式(6)源于在数学中用于卡方检验 的方程式，前提是针对以μ i为相关第i个预期值采用九和九的平均值，且针对标准偏差 Oi采用这一平均值的平方根i。4)按照表1在显著性极限为0.001% (k是第2步中确定的关联区域的相邻区域 统计间隔数)时将在步骤3)中计算的卡方特征值与在k自由度的情况下的卡方分布值进 行比较表 1
12显著性极限自由度k0.001%0.01%0.1%1%5%10%223.0318.4213.829.215.994.61325.7520.9716.1411.247.746.19428.4723.5118.4713.289.497.78530.7925.6820.4615.0411.049.21633.1127.8622.4616.8112.5910.64735.2229.8424.2918.4514.0512.00 4698.8190.4681.4071.2062.8358.6447100.2591.8482.7272.4464.0059.7748101.6993.2284.0473.6865.1760.9149103.1194.5985.3574.9266.3462.0450104.5495.9786.6676.1567.5063.1751105.9697.3487.9777.3868.6764.2952107.3898.7089.2778.6269.8365.4253108.79100.0690.5779.8470.9966.5554110.20101.4291.8781.0772.1567.6755111.61102.7793.1782.2973.3168.8056113.01104.1394.4683.5174.4769.9257114.41105.4795.7584.7375.6271.0458115.80106.8297.0485.9576.7872.1659117.19108.1698.3287.1677.9373.2860118.58109.5099.6188.3879.0874.4061119.96110.84100.8989.5980.2375.5162121.35112.17102.1790.8081.3876.6363122.73113.50103.4492.0182.5377.7464124.10114.83104.7293.2283.6878.8665125.47116.16105.9994.4284.8279.9766126.85117.48107.2695.6385.9681.0967128.21118.80108.5296.8387.1182.2068129.58120.12109.7998.0388.2583.3169130.94121.44111.0599.2389.3984.4270132.30122.75112.32100.4390.5385.5371133.66124.07113.58101.6291.6786.6472135.01125.38114.84102.8292.8187.7473136.36126.68116.09104.0193.9488.8574137.71127.99117.35105.2095.0889.9675139.06129.29118.60106.3996.2291.0676140.41130.60119.85107.5897.3592.1777141.75131.89121.10108.7798.4893.2778143.09133.19122.35109.9699.6294.3779144.43134.49123.59111.14100.7595.4880145.76135.78124.84112.33101.8896.5881147.10137.07126.08113.51103.0197.6882148.43138.37127.32114.69104.1498.7883149.76139.65128.56115.88105.2799.88
15 对于自由度k适用数，如果第3)步计算得出的卡方特征值大于表1中所列的数 值，则表明两个尖端“在位置或外形等方面存在统计学意义上的极大差异”，否则，则表明 “在位置和外形等方面不存在统计学意义上的极大差异”对于至少部分地根据本发明轧制而非进行传统法轧制的带材，从带材任意两点的 两套衍射图中所取两个相应的尖端的卡方特征应以较小为宜，以确保两个尖端“在位置和 外形等方面不存在统计学意义上的极大差异”，即使表中所用数值并非选自于显著性极限 0. 001%，而是(呈递增水平)0.01%、0· 1%、1%、5%或 10%。对于优选体心立方晶格类金属(优选铁素体钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合 钢)或面心立方晶格类金属(例如奥氏体钢)，将尖端以密勒指数(200)比较时，两套衍射 图之间最易于出现统计学意义上的极大差异。例如，根据上述统计检验法电脑程序，通过衍射图对带材A和带材B进行了检验， 其中，该带材由70毫米长、10毫米宽、材料编号为1. 4034的钢材制成，带材一端为非轧制， 厚度大约为1. 5毫米，另一端根据本发明进行轧制(带材A)或传统方式轧制(带材B)，厚 度大约为0.85毫米。2 θ处尖端大约等于64. 8° (即(200)尖端)，对此进行了检测，以确 定是否存在统计学意义上的极大差异。该程序要人工输入尖端最大值的位置，需要人工输 入两个尖端左右两边的基准区。对于基准强度，电脑软件计算了两大基准区域的所有强度 的平均值。然后，电脑程序通过上述第2)步确定了最大的2 θ相邻区和自由度k的个数， 还通过上述方程式(6)计算了卡方。在此基础上，求得了以下卡方及相关的自由度k: 在衍射图中将轧制区与非轧制区进行比较时可发现，通过传统方式轧制的带材B 在64. 8°处体现出“在位置或形状方面存在统计学意义上的极大差异”的尖端。相反，带材A根据本发明提出的方式轧制，在两大衍射图中，无论在任何测量点测量，均未发现统计意 义上的极大差异。从表1中选择任何显著性极限，结果都保持不变。对于根据本发明制作的带材，与各向异性微晶取向不太明显的区域相比，各向异 性微晶取向较为明显的区域最好具有更强烈的微结构非均勻性，这也是由于本发明所述的 轧制方法所致。通过对比带材各个部分在上述各区域的微缩照片，可直接观察微结构的均 勻度差异。同时，按照本发明的轧制工艺不在材料中产生内部应力，这可以如此识别，即轧制 过的区域在接下来的加工步骤中没有显示出弯曲的趋势。如每个金属带材体具有三个主惯 性轴。由于按照本发明的金属带材稍带长形，三个主惯性轴中的一个所属的惯性矩小于另 两个主惯性轴所属的主惯性矩。该最小的主惯性矩优选至少小于另两个主惯性矩的十分之 一，更优选小于另两个主惯性矩的五十分之一。另外，金属带材的借助于按照本发明的方法轧制的区域的弹性相比于传统方法轧 制的区域改善了直到6倍，借助于按照本发明的轧制工艺在一定的、恒定的厚度上轧制的 带材在轧制的区域中具有比由相同的金属制成的、但部分借助于传统的工艺以两个轧辊在 相同的厚度上轧制的带材更平坦的弹性特征曲线，即对于按照本发明轧制的带材为了获得 一定的弯曲比采用传统的工艺轧制的相同厚度的带材需要的力更小。此外，按照本发明的 方法在恒定的厚度上轧制的带材的弹性特征曲线稍稍下降，即随着增大的弯曲需要更小的 用以产生额外的弯曲的力。如果比如将前述带材A和B在其1. 5mm厚的端部固定夹紧，则 在0. 85mm厚的自由端以70mm的间距悬挂的不同重量的情况下的偏转在下表中列出(各5 个带材的平均值)表3
悬挂的重量(g)偏转(带材A)偏转(带材B)500. 070. 051000. 140. 101500. 210. 152000. 290. 202500. 380. 25带材被轧制得越薄，即镦锻度(在轧制后的带材高度与轧制前的带材的高度的比 例)越小，按照本发明轧制的带材A与传统工艺轧制的带材B的弹性特征曲线的差异就越 明显。可以将弹性特征曲线的变化与前述的、在按照本发明的轧制工艺中相对于非轧制的 带材区域产生的微结构的非均勻性的加大关联起来。另一方面，通过本发明的方法可以实 现具有渐进的弹性特征曲线的板式弹簧部件，其中，待轧制的区域以不同的厚度轧制。如果前述的带材A和B在其具有1. 5mm的轧制厚度的较厚的一端且在其具有 0. 85mm的轧制厚度的较薄的一端垂直于轧制方向被切割且其每个带材的每两个切割面借助于微硬度测量仪“Leitz Miniload 2”根据IS04516和IS06507/1检测其维氏硬度，确定 下列针对维氏硬度(以MPa为单位)的值表 4 相对较厚的按照本发明轧制的区域相对于在相同的厚度上传统轧制的区域的显 著特征是明显更高的维氏硬度。如果轧制得较薄，则区别会较小。只要带材是由钢合金制成，在轧制位置上通常同样可以确定明显可见的变形马氏 体部分，其典型地位于金属的大约5至大约30个容积百分比的区域内。在第一优选变型中，按照本发明的金属带材是大致直线地轧制且在至少一个其纵 向的部分上借助于按照本发明的方法轧制。“纵向”在此可以理解为金属带材在其所述主惯 性轴上具有最小的惯性矩的投影。在另一个优选的实施方式中，至少部分轧制的带材以U形弯曲，使得其具有两个 腿。每个腿具有一个或多个(优选刚好一个)与U形的弯曲点邻接的区域，其借助于按照 本发明的轧制工艺获得且具有前述的特征。优选的U形弯曲的金属带材的长度在前述的主 惯性轴的投影中具有最小的惯性矩，其优选为大约90至大约200mm，再优选大约100至大 约160mm。两个腿的按照本发明的方法轧制的区域的长度在主惯性轴的投影上看优选为大 约30至大约90mm，更优选大约40至大约80mm。U形弯曲的金属带材的两个腿的厚度在轧 制之前优选位于大约1至大约3mm的区域中，更优选位于大约1. 25至大约2. 75mm的范围 中。按照本发明的方法轧制的腿的区域的厚度优选位于大约0.5至大约Imm的范围中，更 优选位于大约0. 7至0. 9mm的范围中。变形度φ按照下列公式计算 其中，I1为腿的被轧制的区域的厚度，I0为相同的区域在轧制之前的厚度，优选位 于大约50%至大约120%之间的范围中。U形弯曲的金属带材既可以首先被U形弯曲且随 后在两个腿上分别借助于按照本发明的轧制工艺以两个轧辊以及位于其中间的底座同时 各轧制一个区域。也可以首先在还未弯曲成U形的毛坯体上借助于按照本发明的方法以仅 一个轧辊和一个底座单个地轧制这两个区域，然后再将毛坯体在两个轧制的区域中弯曲成 U形。在其上进行轧制的底座在此情况下优选具有如下的表面轮廓，其与已经U形弯曲的毛 坯体连同两个腿的两个待轧制的区域的内轮廓相一致。待轧制的毛坯体然后可以准确配合 地放置在底座上，从而使两个待轧制的腿悬挂在底座的两个表面侧上。如果同时轧制两个腿，优选采用按照本发明的轧制装置，其具有分别带有一个轧辊的两个相同的分装置；且优 选如此轧制，即轧制方向从上至下，从而避免了在轧制过程中毛坯体的滑动。按照本发明的金属带材适用于作为用于制造如前述的不同的物品的中间产品。为 此可以借助于其它的加工步骤比如冲压、钻孔、铣削、弯曲、刨平或借助于按照本发明的轧 制工艺将金属带材继续加工成为所需的成品。如果按照本发明的金属带材是大致直线的，其可以继续加工成弹簧、特别是板式 弹簧、螺旋弹簧或钟表发条或刀刃。在最后一种情况下刀具的刀刃是借助于按照本发明的 方法轧制的部件。如果按照本发明的金属带材如按照本发明所优选的那样被弯曲成U形，其可以继 续加工成单件组成的具有夹取功能的器械，如镊子、镊子剪刀、钳子(比如糖钳或冰激凌 钳)。镊子剪刀是这样一种镊子，其腿的两个自由端被设计为剪刀刃，其在将腿按压在一起 时相互如剪刀般摩擦。该剪刀的作用可以向前对齐或向后对齐。具有向后对齐的剪切功能 的镊子剪刀可以通过在腿的端部形成剪刀刃且随后向内和向后弯曲腿的端部获得。针对具有向前对齐的剪切功能的镊子可以在本发明的范畴内使用术语“向前剪的 镊子剪刀”。针对具有向后对齐的剪切功能的镊子可以在本发明的范畴内使用“向后剪的镊 子剪刀”的术语。具有或不具有剪切功能的按照本发明的镊子由于U形的弯曲点可以容易地消毒 和清洗，这是因为在其后端不存在两个腿以锐角结合的焊点。由于公知的器械中存在锐角， 很难接触到的焊点可能会聚集污物和病菌。按照本发明的具有或不具有剪切功能的镊子具 有比公知的器械更长和弹性更好的腿且因此允许更细微地调节在手动按压或松开两个腿 时的压力。在公知的器械中存在的在后端上的焊点还代表了形成腐蚀的点，其可以通过按 照本发明的轧制和U形弯曲在工作过程中(如果选择包括分别具有一个轧辊的两个分装置 的方法变型)按照本发明的镊子无需焊接得以避免。两个腿的端部更精确地相互配合，从 而避免了手动对腿进行后续加工，其在公知的具有两腿之间的相互焊接的制造方法中经常 是必要的。按照本发明的金属带材还可以被应用于制造支撑移植物或关节假体，其有益于损 伤的关节功能。这促进了相互配合的关节部分(支撑移植物、特别是用于支撑肘关节、膝关 节或其它关节)的恢复以及代替了失去的关节功能(关节假体)。所有此类支撑移植物或假体的相同特征在于，借助于按照本发明的方法轧制的板 式弹簧部件在相关的关节的主要负荷方向上负责移动性。根据关节移动类型的不同，即弯 曲/推出、外展/内收、侧弯或内转和外转，使用一个或多个此类板式弹簧部件，其优选负载 拉力，但根据构造的不同还可以承受压力和扭力。按照本发明的关节假体用于完全替代关节且可以原则上适用于每个关节，比如髋 部、脊柱、手关节和脚关节或颂关节。颂关节是关节的优选示例。固定可以在关节的两个剩 余骨头端部上在弯曲侧实现，在两个骨头端部上在伸长侧实现，或者交叉地在骨头端部上 在弯曲侧以及在其它骨头端部上在伸长侧实现。在脊柱的情况下可以在刺状凸起/肋部的 区域实现。按照本发明的支撑移植物除了所述板式弹簧部件之外还包括U形的弯曲点，其未 被轧制，因此在其微晶体中又具有相对而言不太明显的各向异性。“U形”的弯曲点在本发明的范畴中不是一定使弯曲点作用于180°的弯转。“U形”典型地意味着90°或220°的 弯转，优选160°至210°的弯转，更优选170°至200°的弯转，最优选175°至186°的弯 转或正好180°的弯转。板式弹簧部件本身可以是平坦的或本身具有一定的以恒定或变化的半径的弯曲 或具有隆起。板式弹簧部件还可以被设计为渐进或局部作用的夹头，用以稳定其伸展作用。 在按照本发明的支撑移植物中，板式弹簧部件与弯曲件优选进行替换。借助于按照本发明 的支撑移植物支撑的关节优选是比如椭圆形关节、枢纽关节(比如指关节)、椎关节(比如 尺骨和桡骨之间的关节)或双椎关节(如膝关节)。优选的示例是膝关节。


现在参照附图继续说明本发明。其中图1和图2示意性示出了按照本发明的轧制工艺和相关的装置的两个实施变型；图3至图6示出了镊子和镊子剪刀，其在使用按照本发明的优选的U形弯曲的金 属带材作为中间产品的情况下获得；图7和图8示出了在伸展的膝盖位置的按照本发明的用于膝关节的支撑移植物；图9示出了在膝盖的弯曲的位置上的图7和图8的支撑移植物；以及图10和图11示意性示出了按照本发明的颂骨假体的功能。
具体实施例方式在第一优选的实施方式中(图1)只通过一个唯一的圆筒状的轧辊21和一个底座 31示出了按照本发明的方法。毛坯体11在形成至少部分被轧制的金属带材111的情况下 发生变形。在图中还示出了间距R、角速度《以及轧辊速度v，如其在权利要求1中应用的 那样。轧辊的转轴2111在此只作为点示出，这是因为其垂直于纸面。图1中的右上角的插 图部分以截面图的形式示出了以旋转对称的异形辊的形式的相关轧辊21。在插图部分中示 出了转轴至辊表面的一个轧制点之间的间距札，其相比于轧辊表面的另一个轧制点的另一 个间距R2是最小的。在插图部分中还示出了虚线的转轴211及其穿过轧辊21的两个穿透 点213、214。由于此处底座31具有平坦的底座表面311，通常得到直线的轧制方向v。在图 中示出了摩擦制动装置41，即圆盘制动器，其可以用于轧辊21的角速度《的制动。针对按 照本发明的方法，制动装置41是可选的，其针对按照本发明的装置是重要的。还示出了如 何借助于按照本发明的轧制工艺在轧制之前构成材料隆起112，其用于制动轧辊21。还示 出了两个液压导向装置511和512，其用于按压和向前推动轧辊21。在按照本发明的方法的第二优选的实施方式中(图2)具有刚好两个轧辊221、 222，即如图1的插图部分所示，其分别从底座32的一侧向毛坯体12 (此处之前就已经U形 地弯曲，具有两个腿121、122)轧制地作用。第一轧制进程在第一腿121上以第一轧辊221 且在第一底座表面321上实施；同时，另一轧制进程在第二腿122上以第二轧辊222和第二 底座表面322实施，第二底座表面与第一底座表面321背向。由于此处的底座表面321、322 不再平坦，针对两个轧辊221、222的轧制方向v不再是直线的，而是弯曲的，且其反映出底 座表面321、322的表面弯曲。此处同样得出可能的轧制速度v，其不仅不再是直线的，而且 还在数值上是变化的。示出了两个摩擦制动装置421或422(即鼓制动装置)，其可以用于轧辊221或222的制动。针对按照本发明的方法，制动装置是可选的，其针对按照本发明的 装置是重要的。两个轧辊221或222中的每一个又分别通过一对液压导向装置521、522或 523、524按压或向前推到毛坯体12上。按照图2的装置可以由两个相同的分装置组成，具 有轧辊221、制动装置421和液压导向装置521、522的第一分装置；以及具有轧辊222、制动 装置422和液压导向装置523、524的第二分装置；其中，该所述分装置在构造上相同且相互 同步工作。图3至图6示出了按照本发明的具有或不具有剪切功能的镊子。所有此类镊子的 共同特征在于U形的弯曲部133、143、153、163和各两个腿131/132、141/142、151/152或 161/162，其中，每个腿131或132或141或142或151或152或161或162具有一个按照 本发明的方法轧制的区域1312或1322或1412或1422或1512或1522或1612或1622，其 与弯曲部133或143或153或163邻接。所述共同的特征全部从U形弯曲的、借助于图2 的方法和装置的作为中间产品的金属带材产生。不管具有还是不具有剪切功能，所述镊子 都全部优选从钢合金制成。图3示出了按照本发明的一种镊子13。一个腿131具有根据按照本发明的方法轧 制的区域1312，而另一个腿132具有根据按照本发明的方法轧制的区域1322。两个腿131、 132的两个自由端1311和1321同样被轧制成尖端且被压成齿状且尖端随后相互弯曲，从而 使齿部能相互啮合；这里所述的实施方式是一种外科用镊子。下部的自由端1321具有唯一 的齿，而上部的自由端1311具有两个齿。图4示出了按照本发明的一种持针装置形式的镊子14。一个腿141具有根据按 照本发明的方法轧制的区域1412，而另一个腿142具有根据按照本发明的方法轧制的区域 1422。两个腿141、142的两个自由端1411、1421稍稍相互折弯，用于获得具有相对较大的 接触面的镊子尖端，由此可以夹持针。该实施方式在腿的未轧制的区域中具有在横向延伸 的槽，其在图中只以轮廓示出。所述横向槽可以用于将持针装置14借助于包围两个腿141、 142的保持环64在闭合状态下锁定。图5示出了按照本发明的一种向前剪切的的镊子剪刀15。一个腿151具有至少一 个根据按照本发明的方法轧制的区域1512，而另一个腿152具有至少一个根据按照本发明 的方法轧制的区域1522。自由端1511或1521相互交叉且分别具有刀刃15111或15211。 在将两个腿151和152压到一起时，第二腿152经过在第一腿中构成的支点1513 (其在垂 直于纸面的方向上看向前突起)跷动，由此使端部1511、1521相向移动且刀刃15111、15211 向前相互剪切。图6示出了按照本发明的一种向后剪切的的镊子剪刀16。一个腿161具有至少一 个根据按照本发明的方法轧制的区域1612，而另一个腿162具有至少一个根据按照本发明 的方法轧制的区域1622。自由端1611或1621经过第一转弯点164或第二转弯点165向 内且向回朝U形的弯曲点163弯曲且分别具有刀刃16111或16211，其从所述的转弯点164 或165沿整个端部1611或1612延伸。在将两个腿161和162压到一起时，转弯点164、165 相向移动且相互交叉，由此从此处刀刃16111、16211同样交叉且从此处向回、朝U形的弯曲 点163的方向向前剪切地相互滑动，从而产生向回作用的剪切功能。图7和图8示出了按照本发明的用于膝关节的支撑移植物。支撑移植物从侧部看 (图8)具有大致变为水平的希腊大写字母“ Q ”的形状。支撑移植物的活动部分是组装在一起的C形弹簧的形式，其中，C形弹簧由3个按照本发明的方法轧制的板式弹簧部件173、 174、175和4个U形弯曲部178、179、180和181组成。板式弹簧部件被描绘得薄于支撑移 植物的活动部分的其它部件，用于显示出其经过轧制过程通常更薄。在图7和图8中示意 性地通过大腿骨171和通过腓骨172示出了关节(同样在不加附图标记下示出了髌骨)。 支撑移植物还包括两个脚件，其用于将支撑移植物带入膝关节的弯曲侧。第一脚件包括区 域176，其通常不按照本发明的方法轧制且由此在该区域中具有相对于3个板式弹簧部件 173、174、175具有不太明显的各向异性的微晶取向，该区域176通常呈板状。第一脚件可 以直接地或者优选通过更短的第三板式弹簧部件1761与第一弯曲部178邻接，第三板式弹 簧部件提供了更高的柔韧性。与此类似，具有不按照本发明的方法轧制的区域177的第二 脚件也可以直接地或者同样优选通过更短的第四板式弹簧部件1771与U形的第四弯曲部 181邻接。在图7和图8示出的实施方式中设置了用于固定在大腿骨171和腓骨172的弯 曲侧的支撑移植物；如果没有按照本发明所轧制的区域176、177与所示出的形状不同地成 型，支撑移植物还可以比如固定在大腿骨171和腓骨172的另一位置上，即还可以固定在伸 展侧或关节的侧部。三个板式弹簧部件173、174、175相互之间且通过U形弯曲的、通常不 按照本发明轧制的弯曲部178、179、180、181与脚件连接。第一弯曲部178将第一脚件与较 短的第一板式弹簧部件173连接；第二弯曲部179将较短的第一板式弹簧部件173与较长 的板式弹簧部件175连接；第三弯曲部180将较长的板式弹簧部件175与较短的第二板式 弹簧部件174连接，以及第四弯曲部181将较小的第二板式弹簧部件174与第二脚件连接。 较短的第一板式弹簧部件173、U形的第二弯曲部179、较长的板式弹簧部件175、U形的第 三弯曲部180和较短的第二板式弹簧部件174共同组成了所述支撑移植物的以C形弹簧形 状的活动部分。该C形弹簧的背面刚好由较长的板式弹簧部件175组成。较长的板式弹簧 部件175还具有弯曲，其与U形的第二弯曲部179和U形的第三弯曲部180的弯曲相反，即 是凹形的，且指向C形弹簧的开口。在固定在膝盖上的状态下，C形弹簧的弯曲指向膝盖，特 别是指向膝盖骨腔。较长的板式弹簧部件175具有优选长孔状或矩形的开口 1751，其在较 长的板式弹簧部件175的纵向上延伸且同样优选在板式弹簧部件175的整个长度上延伸。 该开口 1751在膝盖弯曲时很重要(参见图9下部的描述)。相应于大腿骨和腓骨的骨头的 非对称性，支撑移植物总体上被设计为是不对称的。图9示出了图7和图8的支撑移植物在膝盖弯曲时如何合并或折叠。这里，U形 的第一的弯曲部178和U形的第四弯曲部181穿过较长的板式弹簧部件175的开口 1751， 较短的第一板式弹簧部件173的至少一部分和较短的第二板式弹簧部件174的至少一部分 也穿过较长的板式弹簧部件175的开口 1751。此外，较长的板式弹簧部件175继续朝膝盖 骨腔反向地弯曲。两个较短的板式弹簧部件173、174的外边缘和较长的板式弹簧部件175 的开口 1751的较长的内边缘几乎相互剪切地经过彼此移动。支撑移植物由于三个板式弹 簧部件173、174、175和两个其它的可选的板式弹簧部件1761、1771而具有在多个方向上的 较高的柔韧性，还可以实现在第一弯曲部178和第四弯曲部181在侧部相对移动的情况下 关节的突出或后缩运动。支撑移植物通过合并或折叠在膝盖弯曲的状态下具有与在膝盖伸 展的状态下类似的较小的空间需求。图7-9的支撑移植物通过其牵引功能在每个任意的关节位置保证了在极端冲击 力的作用下保持关节间隙，从而使关节中的骨头可以相互无接触地运动(通过磨损而缺失或部分损坏的软骨层造成了骨头与骨头之间的摩擦且引起疼痛)。支撑移植物从侧面看的 变成水平的“ Q ”的形状在申请人当前的认知状态下被视为最佳的实施方式，用以尽可能接 近自然地实现膝关节的移动过程。 图10和11示出按照本发明的关节假体，其特别适合用作颂关节假体。颂关节假 体包括上颂骨部件191、板式弹簧部件192、上升的腿件193、支撑部件194、下降的腿件195 以及下颂骨部件196。图10示出了患者闭上嘴巴时位于植入状态下的颂关节假体。这里， 上颂骨部件191借助于螺栓199固定在上颂骨的剩余部分上且下颂骨部件196借助于螺栓 198固定在下颂骨的剩余部分上。支撑部件194从下面贴靠在上颂骨部件191上；支撑部 件194和上颂骨部件191的下侧面共同负责仿造自然颂关节的运动(转动以及从上颂骨至 下颂骨的相对移动)。按照本发明轧制的板式弹簧部件192负责为此所需的假体的弹性的 柔韧性。图11再次示出了患者张开嘴巴时的相同的颂关节假体。这里，板式弹簧部件192 向回有一些弯曲且有一些伸展，且支撑部件194与上升的腿件195和下颂骨部件196 —起 向下转动，其中，支撑部件194可同时在上颂骨部件191的下侧面上略微向前滑动。该颂关 节假体防止了上颂骨和下颂骨的过度剧烈运动如果板式弹簧部件192几乎完全呈直线， 则阻止这种剧烈运动。
权利要求
一种无焊缝以及由多晶金属制成的单件的金属带材，包括至少一个微晶具有相对较为明显的各向异性取向的区域，和至少一个微晶具有相对不太明显的各向异性取向的区域；其中，通过CuK α辐射在金属带材的任意两点上测得的θ 2θX射线衍射图中，对于各相应的尖端之间的位置和外形，并未显示出较大的统计差异。
2.如权利要求1所述的金属带材，其特征在于，金属带材由体心立方晶格结晶的 金属制成，优选由铁素体钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢制成，再优选由成分为 12. 50-14. 50个重量百分比的铬、0. 42-0. 50个重量百分比的碳、最大1. 00个重量百分比的 硅、最大1. 00个重量百分比的锰、最大0. 045个重量百分比的磷和最大0. 030个重量百分 比的硫、其余成分主要包括铁和不可避免的杂质的钢制成。
3.如权利要求2所述的金属带材，其特征在于，金属带材具有平坦的表面，且具有相对 较为明显的各向异性微晶取向的区域的微晶的(200)微晶平面系列相比于具有相对不太 明显的各向异性微晶取向的区域的微晶的(200)微晶平面系列更频繁地与所述表面平行。
4.如权利要求1-3中任一项所述金属带材，在特征在于，与具有相对不太明显的各向 异性微晶取向的区域相比，具有较为明显的各向异性微晶取向的区域还具有相对更强烈的 微结构非均勻性。
5.一种用于变形金属毛坯体(11、12)的轧制方法，其中，轧制进程在具有转轴(211、 2211,2221)和轧辊表面(212、2212、2222)的轧辊(21、221、222)与具有底座表面(311、 321,322)的底座(31、32)之间实施，其特征在于，轧辊的角速度ω如此控制，即在轧制过程 中与毛坯体(11、12)滚压接触的轧辊表面(212、2212、2222)的至少一个点上适用于以下公 式0< <- (1) R v在所述公式中，ν表示轧辊速度且R表示垂直于轧辊(21、221、222)的转轴(211、2211、 2221)测量的转轴(211、2211、2221)与轧辊表面(212、2212、2222)的所述点之间的间距； 通过所述轧制方法能够得到按照权利要求1至4中任一项所述的金属带材，其中，如此轧制 的区域是具有相对较为明显的各向异性微晶取向的区域，而未轧制的区域是具有相对不太 明显的各向异性微晶取向的区域。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，轧辊的角速度ω如此控制，即在轧制过程中 与毛坯体(11、12)滚压接触的轧辊表面(212、2212、2222)的每个点上适用于以下公式0<ω<— (1) R ν 7其中，ω、ν和R具有与权利要求1中相同的意义。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，毛坯体(12)U形弯曲，使得其具有两 个腿(121、122)，底座(32)具有第一底座表面(321)和第二底座表面(322)，第一腿(121) 在第一轧辊(221)的第一轧辊表面(2212)与第一底座表面(321)之间轧制且同时第二腿 (122)在第二轧辊(222)的第二轧辊表面(2222)与第二底座表面(322)之间轧制。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，每个轧辊(21、221、222)的角速 度ω位于v/R的商值的30至95%的范围内，优选位于v/R的商值的50至80%的范围内。
9.如权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于，一个或多个轧辊(21、221、222) 的制动借助于摩擦制动装置、即圆盘制动装置(41)或鼓式制动装置(421、422)或借助于涡流制动装置实现，或者轧辊的角速度的控制通过电动机或液压电机的转速实现。
10.如权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，毛坯体(11、12)由合金钢制成， 优选由铁素体钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢制成，再优选由成分为12. 50-14. 50个 重量百分比的铬、0. 42-0. 50个重量百分比的碳、最大1. 00个重量百分比的硅、最大1. 00个 重量百分比的锰、最大0. 045个重量百分比的磷和最大0. 030个重量百分比的硫、其余成分 主要包括铁和不可避免的杂质的钢制成。
11.如权利要求5-10中任一项所述的方法，其特征在于，轧辊是异形轧辊。
12.一种用于实施按照权利要求5所述的方法的轧制装置，包括具有转轴(211、2211、 2221)和轧辊表面(212、2212、2222)的轧辊(21、221、222)、具有底座表面(311、321、322) 的底座(31,32)和制动装置(41或421或422)，所述制动装置在轧制期间能够将轧辊(21 或221或222)制动。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置包括具有第一转轴(2211)和 第一轧辊表面(2212)的第一轧辊(221)、第一制动装置(421)、具有第二转轴(2221)和第 二轧辊表面(2222)的第二轧辊(222)、第二制动装置(422)以及具有第一底座表面(321) 和第二底座表面(322)的底座(32)；第一轧辊(221)能够在第一底座表面(321)上实施轧 制进程且第二轧辊(222)能够在第二底座表面(322)上同时实施轧制进程；以及第一制动 装置(421)能够制动第一轧辊(221)且第二制动装置(422)能够制动第二轧辊(222)。
14.一种由单件制成的、不具有焊点的镊子(13、14、15、16)，所述镊子具有U形的弯曲 点(133、143、153、163)和两个弹性的腿(131/132、141/142、151/152、161/162)，其中，每个 腿(131或132或141或142或151或152或161或162)具有一个远端(1311或1321或 1411或1421或1511或1521或1611或1621)，其特征在于，每个腿(131或132或141或 142或151或152或161或162)至少具有一个区域(1312或1322或1412或1422或1512 或1522或1612或1622)，所述区域按照权利要求5至11中任一项所述的轧制方法获得， 或者在所述区域中微晶取向的各向异性相对较为明显；所述镊子(133、143、153、163)的弯 曲点描述了这样一种区域，即在该区域中微晶取向的各向异性相对不太明显，且通过CuKa 辐射在所述镊子的任意两点上测得的θ -2 θ X射线衍射图中，对于各相应的尖端之间的位 置或外形，并未显示出较大的统计差异。
15.如权利要求14所述的镊子(15)，其特征在于，所述远端(1511或1521)具有刀刃 (15111或15211)且第一腿(151)具有支点(1513)，使得在将腿(151、152)按压到一起时第 二腿(152)能够经过支点(1513)跷动，端部(1511,1521)能够相向运动，以及刀刃(15111、 15211)在所述相向运动期间能够剪切地相向滑动。
16.如权利要求14所述的镊子(16)，其特征在于，所述远端(1611或1621)分别借助 于一个转弯点(164或165)向内且向回朝U形的弯曲点(163)弯曲，其中，每一端(1611或 1621)从转弯点(164或165)开始配有刀刃(16111或16211)，从而在将腿(161、162)压到 一起时，转弯点(164、165)能够相向移动且相互交叉，以及刀刃(15111、15211)能够在转弯 点(164、165)交叉之后向回行进地、剪切地相互滑动。
17.如权利要求14至16中任一项所述的镊子，所述镊子由合金钢制成，优选由铁素体 钢、马氏体钢或铁素体/马氏体混合钢制成，再优选由成分为12. 50-14. 50个重量百分比的 铬、0. 42-0. 50个重量百分比的碳、最大1. 00个重量百分比的硅、最大1. 00个重量百分比的锰、最大0. 045个重量百分比的磷和最大0. 030个重量百分比的硫、其余成分主要包括铁和 不可避免的杂质的钢制成。
18.一种用于关节的支撑移植物，所述支撑移植物包括远的骨端和近的骨端，其中，所 述两个骨端在关节处相互连接，支撑移植物包括按照权利要求1至4中任一项所述的金属 带材或由按照权利要求1至4中任一项所述的金属带材制成。
19.如权利要求18所述的用于膝关节的支撑移植物，其中，金属带材包括三个以三个 板式弹簧部件(173、174、175)形式的区域，所述区域具有相对较为明显的各向异性微晶取 向或者借助于按照权利要求5至11中任一项所述的轧制方法获得，金属带材包括4个U 形的弯曲部(178、179、180、181)和两个以两个脚件(176/1761、177/1771)形式的区域，每 个脚件包括一个具有相对不太明显的各向异性微晶取向的区域(176、177)或未经轧制；其 中，a)第一脚件(176/1761)与U形的第一弯曲部(178)邻接，与U形的第一弯曲部(178) 邻接的是较短的第一板式弹簧部件(173)，与较短的第一板式弹簧部件(173)邻接的是U 形的第二弯曲部(179)，与U形的第二弯曲部(179)邻接的是较长的板式弹簧部件(175)， 在所述较长的板式弹簧部件(175)中具有设计在其中的长形的、特别是长孔状或矩形的 开口(1751)，与较长的板式弹簧部件(175)邻接的是U形的第三弯曲部(180)，与U形的 第三弯曲部(180)邻接的是较短的第二板式弹簧部件(174)，与较短的第二板式弹簧部件 (174)邻接的是U形的第四弯曲部(181)以及与U形的第四弯曲部(181)邻接的是第二脚 件(177/1771)；从而使得较短的第一板式弹簧部件(173)、U形的第二弯曲部(179)、较长的 板式弹簧部件(175)、U形的第三弯曲部(180)和较短的第二板式弹簧部件(174)共同组成 C形弹簧，其背面由最长的板式弹簧部件(175)形成且向C形弹簧的开口弯曲，U形的第一 弯曲部(178)或第四弯曲部(181)的开口与C形弹簧的开口相背，从而使得与U形的第一 弯曲部(178)或第四弯曲部(181)邻接的两个脚件(176/1761、177/1771)从C形弹簧的开 口远离展开，b)支撑移植物能够借助于两个脚件中的一个(176/1761)固定在大腿骨(171)上且借 助于两个脚件中的另一个(177/1771)固定在腓骨(172)上，使得C形弹簧贴靠在膝关节的 弯曲侧上且C形弹簧的开口指向膝关节，以及c)在将支撑移植物固定在膝盖上之后，C形弹簧的背面在膝盖弯曲时能够进一步向膝 盖弯曲，且一方面由U形的第一弯曲部(178)和较短的第一板式弹簧部件(173)组成、另一 方面由U形的第三弯曲部(180)和较短的第二板式弹簧部件(174)组成的两个复合件在膝 盖弯曲时能够至少部分地穿过开口(1751)。
20.如权利要求19所述的支撑移植物，其特征在于，第一脚件的具有相对不太明显的 各向异性微晶取向的区域(176)通过较短的第三板式弹簧部件(1761)与U形的第一弯曲 部(178)邻接，且第二脚件的具有相对不太明显的各向异性微晶取向的区域(177)通过较 短的第四板式弹簧部件(1771)与U形的第四弯曲部(181)邻接。
21.一种用于完全代替关节的关节假体，包括按照权利要求1至4中任一项所述的金属 带材或由按照权利要求1至4中任一项所述的金属带材组成。
22.如权利要求21所述的用于完全代替关节的关节假体，其中，金属带材具有板式弹 簧部件(192)形式的区域，所述区域具有相对较为明显的各向异性微晶取向或者借助于按照权利要求5至11中任一项所述的轧制方法获得，且具有以上颂骨部件(191)、上升的腿 件(193)、支撑部件(194)、下降的腿件(195)以及下颂骨部件(196)的形式的、具有优选 相对不太明显的各向异性微晶取向的5个区域，在上颂骨部件(191)上邻接板式弹簧部件 (192)，在板式弹簧部件(192)上邻接上升的腿件(193)，在上升的腿件(193)上邻接支撑部 件(194)，在支撑部件(194)上邻接下降的腿件(195)以及在下降的腿件(195)上邻接下颂 骨部件(196)，且邻接方式为，板式弹簧部件(192)与上升的腿件(193)组成第一吊环，其开 口指向上颂骨部件(191)，上升的腿件(193)、支撑部件(194)与下降的腿件(195)组成第 二吊环，其开口指向相反的方向；支撑部件(194)和上颂骨部件(191)能够如此接触，即支 撑部件(194)能够在上颂骨部件(191)上滚动且在上颂骨部件(191)上沿其滑动，从而由 于板式弹簧部件(192)以及上颂骨部件(191)与支撑部件(194)之间的接触点使得假体具 有颂关节的运动可能性。
全文摘要
本发明涉及一种无焊缝以及由多晶金属制成的单件的金属带材，包括至少一个微晶具有相对较为明显的各向异性取向的区域，和至少一个微晶具有相对不太明显的各向异性取向的区域；其中，通过CuKα辐射在金属带材的任意两点上测得的θ-2θX射线衍射图中，对于各相应的尖端之间的位置和外形，并未显示出较大的统计差异，本发明还涉及含有所述金属带材的一种镊子、支撑移植物以及关节假体。本发明还涉及一种用于获得所述金属带材的轧制方法。
文档编号B25B9/02GK101932393SQ200980103860
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月28日 优先权日2008年1月31日
发明者安东·沃利塞尔 申请人:杜蒙特瑞士股份公司