מחקר זה חוקר פרמטרי עיבוד אופטימליים לרפואה - פלדות אל חלד 316L ו- 17-4ph, ומתמקד בשלמות פני השטח, דיוק ממדי ולבישת כלים הרלוונטית לייצור השתל. מתודולוגיה ניסיונית השתמשה בפעולות סיבוב וטחינה של CNC ב- ASTM F138 (316L) ו- ASTM F899 (17-4PH H900) מלאי סרגל מוסמך. מהירות החיתוך, קצב ההזנה ועומק החיתוך היו מגוונים באופן שיטתי בטווחים האופייניים לפעולות גימור (למשל, VC: 50-120 מ '/דקה, F: 0.05-0.2 מ"מ/Rev, AP: 0.1-0.5 מ"מ). שחיקת הכלים כמתה באמצעות מדידת שחיקת שחיקה (VBMAX); חספוס פני השטח (RA, RZ) הוערך באמצעות פרופילומטריה של מגע, והוערכו מדרגות מיקרו -קרקעיות מתחת לפני השטח. התוצאות מצביעות על כך ש- 17-4 קמ"ש מציג שיעורי ללבוש כלים גבוהים משמעותית (עד 40% VBMAX גדולים יותר בתנאים זהים) ורגישות רבה יותר להתקשות בעבודה בהשוואה ל- 316L. חספוס פני השטח האופטימלי (RA <0.8 מיקרומטר) לשני הסגסוגות הושג במהירויות חיתוך מתונות (80-100 מ '/דקה) ושיעורי הזנה נמוכים (פחות או שווה ל 0.1 מ"מ/Rev). יישום נוזל קירור הפחית את ההתקשות תת-קרקעית ב- 15-20%. הממצאים מספקים ערכות פרמטרים מאומתות משפרות את יעילות העיבוד ואיכות הרכיבים למכשירים רפואיים קריטיים.

1

ייצור מכשירים רפואיים דורש שלמות דיוק וחומרי גבוהה במיוחד. אוסטניטי 316L ומשקעים - התקשורת פלדות אל חלד 17-4 קמ"ש חולשות על יישומים הדורשים תאימות ביולוגית, עמידות בפני קורוזיה ועוצמה מכנית (למשל, שתלים אורתופדיים, מכשירים כירורגיים). עיבוד סגסוגות אלה מציג אתגרים הכוללים התקשות בעבודה, כוחות חיתוך גבוהים ובלאי כלים מהירים, שעלולים לפגוע באיכות פני השטח הקריטית עבורin vivoביצועים. מחקר זה קובע ראיות - פרוטוקולי עיבוד שבבי מבוסס כדי להקל על סוגיות אלה.

2 חומרים ושיטות

2.1 חומרים ואפיון חתיכת עבודה

316L:סרגל המלאי המתאים ל- ASTM F138, פיתרון - מצב מבולבל. הרכב כימי מאומת באמצעות OES (CR: 16.5-18.5%, NI: 10.0-14.0%, MO: 2.0-3.0%, C פחות או שווה ל 0.030%).

17-4ph:מלאי בר המתאים למצב ASTM F899, H900 (חוזק מתיחה אולטימטיבי גדול או שווה ל- 1310 MPa). הרכב מאומת (CR: 15.0-17.5%, NI: 3.0-5.0%, CU: 3.0-5.0%, NB: 0.15-0.45%).

2.2 ניסויים ומכשור שבבי

צִיוּד:מרכז המפנה CNC (HAAS ST-20), מרכז העיבוד האנכי של CNC (DMG MORI DMU 50). מחזיקי כלים: Sandvik Coromant Capto C5.

כלי חיתוך:תוספות קרביד לא מצופות (ייעוד ISO: CNMG 120408 - MF5 לפנייה, SEHT 1204AFTN-ME5 לטחינה). קצה חיתוך חדש המשמש לפי מערך פרמטרים.

פרמטרים:DOE פקטוריאלי מלא שנחקר:

מהירות חיתוך (VC): 50, 80, 110 מ '/דקה

קצב הזנה (F): 0.05, 0.10, 0.20 מ"מ/Rev (מפנה), 0.05, 0.10, 0.15 מ"מ/שן (טחינה)

עומק החיתוך (AP): 0.1, 0.3, 0.5 מ"מ

נוזל קירור: תחליב שיטפון (5%) לעומת עיבוד יבש.

מְדִידָה:

חספוס פני השטח:MituToyo Surftest SJ-410 Profilometer (RA, RZ לכל ISO 4287) . 3 מדידות לכל מדגם.

ללבוש כלים:Olympus DSX1000 מיקרוסקופ דיגיטלי (Flank Wear VBMAX לכל ISO 3685). נמדד במרווחים של 5 דקות.

מיקרו -קשיחות תת -קרקעית:Struers Durascan 70 Vickers Microhardness Tester (HV 0.1). Cross - דגימות חתוכות, מדידות משטח לעומק 300 מיקרומטר במרווחים של 25 מיקרומטר.

כוחות חיתוך:Kistler 9257B דינמומטר עם מגבר מטען מסוג 5070 (FX, FY, FZ).

3 תוצאות וניתוח

3.1 התקדמות ללבוש כלים

17-4 קמ"ש הציגו בעקביות ללבוש אבן מואץ לעומת 316L בכל הפרמטרים. ב vc =80 m/min, f =0.1 mm/rev, ap =0.3 מ"מ, VBMAX הגיע ל 0.25 מ"מ עבור 17-4PH לאחר 15 דקות לעומת 0.18 מ"מ עבור 316L.

מנגנוני ללבוש: בלאי הדבקה/דיפוזיה דומיננטית על 17-4 קמ"ש; ללבוש שוחק בשלטון ב 316L. איור 1 ממחיש מורפולוגיה אדמה ללבוש השוואתית. עיבוד יבש הגדיל את שיעורי השחיקה ב- 25-35%.

3.2 טופוגרפיה של פני השטח וחספוס

RA אופטימלי (< 0.8 μm) achieved at Vc=80-100 m/min and f≤0.1 mm/rev for both alloys (Figure 2). Higher Vc (>110 מ '/דקה) עם רטט הנגרם על ידי הזנה נמוכה, מה שמגדיל את RA.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0.15 מ"מ/Rev). יישום נוזל הקירור שיפר את ה- RA ב- 10-15% על ידי הפחתת היווצרות BUE.

3.3 שינויים מתחת לפני השטח

התקשה משמעותית של עבודה נצפתה, המשתרעת 100-150 מיקרומטר מתחת למשטח המכונה. מיקרו -קשיחות שיא עולה:

316L:בסיס ~ 200 HV → Peak 260-290 HV.

17-4ph (H900):בסיס ~ 420 HV → Peak 480-520 HV.

חומרת ההתקשות עלתה עם קצב ההזנה ועומק החיתוך, שהופחתה על ידי מהירויות חיתוך גבוהות יותר ונוזל קירור (איור 3) . 17-4 התקשורת pH הייתה בולטת יותר ועמוקה יותר.

3.4 כוחות חיתוך

כוח משיק (FZ) במשך 17-4 קמ"ש היה גבוה ב 15-25% מאשר עבור 316L בתנאים זהים, מתואם עם חוזקו הגבוה יותר. כוח רדיאלי (FY) מושפע באופן משמעותי מהתקדמות ללבוש כלים.

4 דיון

הכלי המואץ ללבוש ב- 17 - 4ph נובע מכוחו הגבוה והמשקעים השוחקים שלו (למשל, Cu - עשיר, NBC), קידום אינטראקציה והפצה דבק בכלי {}}} ממשק השבב. חוזק הנמוך של 316L Austenitic ומשיכות גבוהה יותר מעדיפים היווצרות שבבים גדולה יותר, ומפחיתים את לחץ המגע אך הגדלת הסיכון להדבקה. ההתיישרות ההתקשות תת -קרקעית שנצפתה עם עיוות פלסטי במהלך היווצרות השבבים; הזנות גבוהות יותר מגדילות את חומרת העיוות. היעילות של נוזל הקירור נובעת מפיזור חום ושימון, הפחתת ריכוך תרמי ו- BUE. בעוד שפרמטרים מאומתים משפרים את התוצאות, קיימות מגבלות: התוצאות ספציפיות לכלי קרביד לא מצופים; כלים מצופים (למשל, Altin, Tialn) עשויים לשפר את הביצועים. הממצאים מציעים השלכות מעשיות: סדר עדיפויות VC בינוני-גבוה עם F/AP נמוך לגימור 17-4 קמ"ש, שימוש נוזל קירור ויישום ניטור ללבוש כלים קפדני. עבור 316L, מהירויות גבוהות יותר אפשריות אך יציבות היא קריטית למניעת פטפוט.

מסקנה 5

עיבוד של 17-4 קמ"ש מחייב אסטרטגיות מובחנות כתוצאה מבלאי כלים גבוה יותר של 25-40% והתקשות תת-קרקעית גבוהה יותר מאשר 316L בתנאים דומים.

גימור פני השטח האופטימלי (RA <0.8 מיקרומטר) לשני הסגסוגות מושג בעקביות במהירויות חיתוך של 80-100 מ '/דקה וקצב הזנה פחות או שווה ל 0.1 מ"מ/Rev.

יישום נוזל קירור מבול מפחית משמעותית את ההתקשות תת-קרקעית (15 - 20% נמוכים יותר ΔHV) ומשפר את גימור השטח על ידי צמצום הקצה הבנוי.

ערכות פרמטרים מאומתות מספקות ליצרנים הנחיות ניתנות לפעולה לשיפור איכות הרכיבים ואת חיי הכלים בייצור מכשירים רפואיים. על מחקר שלאחר מכן לחקור את ביצועי הכלים המצופים ואת יעילות נוזל הקירור של לחץ {}} {}}.

תגיות פופולריות: רפואית - עיבוד נירוסטה בכיתה 316L/17 - 4ph, סין, סין, מכונה נירוסטה, יצרנים, יצרנים, ספקים, מפעל.