การแพทย์ - การตัดเฉือนเกรดสแตนเลส 316L/17-4PH

การศึกษาครั้งนี้ตรวจสอบพารามิเตอร์การตัดเฉือนที่ดีที่สุดสำหรับการแพทย์ - สเตนเลสสตีลเกรด 316L และ 17-4ph โดยมุ่งเน้นไปที่ความสมบูรณ์ของพื้นผิวความแม่นยำมิติและการสึกหรอของเครื่องมือที่เกี่ยวข้องกับการผลิตรากฟันเทียม วิธีการทดลองใช้ CNC Turning and Milling ปฏิบัติการใน ASTM F138 (316L) และ ASTM F899 (17-4ph H900) สต็อกบาร์ที่ได้รับการรับรอง ความเร็วในการตัดอัตราการป้อนและความลึกของการตัดมีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบภายในช่วงทั่วไปสำหรับการดำเนินการตกแต่ง (เช่น VC: 50-120 m/นาที, F: 0.05-0.2 mm/rev, AP: 0.1-0.5 mm) การสึกหรอของเครื่องมือถูกวัดปริมาณโดยใช้การวัดการสึกหรอของปีก (VBMAX); ประเมินความขรุขระของพื้นผิว (RA, RZ) ผ่านทาง profilometry ติดต่อและการไล่ระดับสีขนาดเล็กใต้ผิวดินได้รับการประเมิน ผลการวิจัยพบว่า 17-4ph จัดแสดงอัตราการสึกหรอของเครื่องมือที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (มากขึ้นถึง 40% VBMAX ภายใต้เงื่อนไขที่เหมือนกัน) และความไวต่อการทำงานของการแข็งตัวมากขึ้นเมื่อเทียบกับ 316L ความขรุขระของพื้นผิวที่ดีที่สุด (RA <0.8 μm) สำหรับโลหะผสมทั้งสองนั้นทำได้ที่ความเร็วในการตัดปานกลาง (80-100 m/นาที) และอัตราการป้อนต่ำ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 mm/rev) แอปพลิเคชันน้ำหล่อเย็นลดการชุบแข็งใต้ผิวดินลง 15-20% ผลการวิจัยให้ชุดพารามิเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนและคุณภาพส่วนประกอบสำหรับอุปกรณ์การแพทย์ที่สำคัญ

1 

การผลิตอุปกรณ์การแพทย์ต้องการความแม่นยำสูงและความสมบูรณ์ของวัสดุ ออสเทนนิติก 316L และการตกตะกอน - สตีลสแตนเลส 17-4PH มีอิทธิพลเหนือการใช้งานที่ต้องการความเข้ากันได้ทางชีวภาพความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงเชิงกล (เช่นการปลูกถ่ายศัลยกรรมกระดูก, เครื่องมือผ่าตัด) การตัดเฉือนโลหะผสมเหล่านี้นำเสนอความท้าทายรวมถึงการแข็งตัวของการทำงานแรงตัดสูงและการสึกหรอของเครื่องมืออย่างรวดเร็วในร่างกายผลงาน. การศึกษาครั้งนี้สร้างหลักฐาน - โปรโตคอลการตัดเฉือนตามเพื่อลดปัญหาเหล่านี้

2 วัสดุและวิธีการ

2.1 วัสดุชิ้นงานและลักษณะเฉพาะ

316L:บาร์สต็อกสอดคล้องกับ ASTM F138, โซลูชัน - เงื่อนไขการอบอ่อน องค์ประกอบทางเคมีตรวจสอบผ่าน OES (CR: 16.5-18.5%, NI: 10.0-14.0%, MO: 2.0-3.0%, C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030%)

17-4ph:บาร์สต็อกสอดคล้องกับ ASTM F899, เงื่อนไข H900 (ความต้านทานแรงดึงสูงสุดมากกว่าหรือเท่ากับ 1310 MPa) การตรวจสอบองค์ประกอบ (CR: 15.0-17.5%, NI: 3.0-5.0%, Cu: 3.0-5.0%, NB: 0.15-0.45%)

2.2 การทดลองเครื่องจักรกลและเครื่องมือวัด

อุปกรณ์:CNC Turning Center (HAAS ST-20), CNC Vertical Machining Center (DMG MORI DMU 50) ผู้ถือเครื่องมือ: Sandvik Coromant Capto C5

เครื่องมือตัด:แทรกคาร์ไบด์ที่ไม่เคลือบผิว (การกำหนด ISO: CNMG 120408 - MF5 สำหรับการเลี้ยว, SEHT 1204AFTN-ME5 สำหรับการกัด) ตัดขอบใหม่ที่ใช้ต่อชุดพารามิเตอร์

พารามิเตอร์:DOE แฟคทอเรียลเต็มรูปแบบ:

ความเร็วในการตัด (VC): 50, 80, 110 m/นาที

อัตราฟีด (F): 0.05, 0.10, 0.20 mm/rev (เลี้ยว), 0.05, 0.10, 0.15 mm/ฟัน (มิลลิ่ง)

ความลึกของการตัด (AP): 0.1, 0.3, 0.5 มม.

สารหล่อเย็น: อิมัลชันน้ำท่วม (5%) เทียบกับการตัดเฉือนแห้ง

การวัด:

ความขรุขระพื้นผิว:Mitutoyo Surftest SJ-410 profilometer (RA, RZ ต่อ ISO 4287) . 3 การวัดต่อตัวอย่าง

การสวมใส่เครื่องมือ:Olympus DSX1000 กล้องจุลทรรศน์ดิจิตอล (Flank Wear VBMAX ต่อ ISO 3685) วัดเป็นระยะเวลา 5 นาที

microhardness ใต้ผิวดิน:Struers Durascan 70 Vickers Microhardness Tester (HV 0.1) Cross - กลุ่มตัวอย่างการวัดจากพื้นผิวถึงความลึก300μmที่ช่วงเวลา25μm

กองกำลังตัด:Kistler 9257b Dynamometer พร้อมแอมพลิฟายเออร์ค่าใช้จ่าย 5070 (FX, FY, FZ)

3 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

3.1 เครื่องมือการสึกหรอความก้าวหน้า

17-4ph แสดงการสึกหรอแบบเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบกับ 316L ในพารามิเตอร์ทั้งหมด ที่ vc =80 m/นาที, f =0.1 mm/rev, ap =0.3 mm, vbmax ถึง 0.25 มม. สำหรับ 17-4ph หลังจาก 15 นาทีเทียบกับ 0.18 mm สำหรับ 316L

กลไกการสึกหรอ: การยึดเกาะที่โดดเด่น/การแพร่กระจายใน 17-4ph; การสึกหรอที่มีความโดดเด่นในวันที่ 316L รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงสัณฐานวิทยาของการสึกหรอของที่ดิน การตัดเฉือนแบบแห้งเพิ่มอัตราการสึกหรอ 25-35%

3.2 ภูมิประเทศพื้นผิวและความขรุขระ

RA ที่ดีที่สุด (< 0.8 μm) achieved at Vc=80-100 m/min and f≤0.1 mm/rev for both alloys (Figure 2). Higher Vc (>110 m/นาที) ที่มีการสั่นสะเทือนที่เกิดจากฟีดต่ำเพิ่ม RA

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0.15 มม./รอบ) แอปพลิเคชันน้ำหล่อเย็นปรับปรุง RA 10-15% โดยการลดการก่อตัวของ Bue

3.3 การเปลี่ยนแปลงใต้ผิวดิน

การทำงานของการแข็งตัวอย่างมีนัยสำคัญที่สังเกตได้ขยาย100-150μmใต้พื้นผิวกลึง การเพิ่มขึ้นของไมโครความรุนแรงสูงสุด:

316L:ฐาน ~ 200 HV →สูงสุด 260-290 HV

17-4ph (H900):ฐาน ~ 420 HV →สูงสุด 480-520 HV

ความรุนแรงของการชุบแข็งเพิ่มขึ้นตามอัตราการป้อนและความลึกของการตัดลดลงโดยความเร็วในการตัดที่สูงขึ้นและสารหล่อเย็น (รูปที่ 3) . 17-4 การชุบแข็งค่า pH นั้นเด่นชัดและลึกซึ้งยิ่งขึ้น

3.4 กองกำลังตัด

แรงแทนเจนต์ (FZ) สำหรับ 17-4ph สูงกว่า 15-25% สำหรับ 316L ภายใต้เงื่อนไขที่เหมือนกันซึ่งสัมพันธ์กับความแข็งแรงที่สูงขึ้น แรงเรเดียล (FY) ได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากความก้าวหน้าของการสึกหรอของเครื่องมือ

4 การอภิปราย

เครื่องมือเร่งการสึกหรอบน 17 - 4ph ลำต้นจากความแข็งแรงสูงและการตกตะกอนที่มีการขัด (เช่น Cu - Rich, NBC) ส่งเสริมการทำงานของกาวและการแพร่กระจายที่เครื่องมือ - อินเตอร์เฟสชิป ความแข็งแรงที่ต่ำกว่าของออสเทนนิติก 316L และความเหนียวที่สูงขึ้นสนับสนุนการก่อตัวของชิปที่ใหญ่ขึ้นลดแรงดันสัมผัส แต่เพิ่มความเสี่ยงต่อการยึดเกาะ การชุบแข็งใต้ผิวดินที่สังเกตได้สอดคล้องกับการเสียรูปพลาสติกในระหว่างการก่อตัวของชิป ฟีดที่สูงขึ้นเพิ่มความรุนแรงของการเสียรูป ประสิทธิภาพของสารหล่อเย็นเกิดขึ้นจากการกระจายความร้อนและการหล่อลื่นลดการอ่อนตัวลงด้วยความร้อนและ Bue ในขณะที่พารามิเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบแล้วปรับปรุงผลลัพธ์มีข้อ จำกัด อยู่: ผลลัพธ์นั้นมีความเฉพาะเจาะจงกับเครื่องมือคาร์ไบด์ที่ไม่เคลือบผิว เครื่องมือเคลือบ (เช่น Altin, Tialn) อาจเพิ่มประสิทธิภาพ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นถึงผลกระทบที่เป็นประโยชน์: จัดลำดับความสำคัญ VC ระดับปานกลางสูงด้วย F/AP ต่ำสำหรับการตกแต่ง 17-4ph ใช้สารหล่อเย็นและใช้การตรวจสอบการสึกหรอของเครื่องมือที่เข้มงวด สำหรับ 316L ความเร็วที่สูงขึ้นเป็นไปได้ แต่ความเสถียรเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการพูดคุย

5 บทสรุป

การตัดเฉือน 17-4ph จำเป็นต้องมีกลยุทธ์ที่แตกต่างกันเนื่องจากการสึกหรอของเครื่องมือที่สูงขึ้น 25-40% และการชุบแข็งใต้ผิวดินที่สูงกว่า 316L ภายใต้เงื่อนไขที่เทียบเคียงได้

พื้นผิวที่ดีที่สุด (RA <0.8 μm) สำหรับโลหะผสมทั้งสองนั้นทำได้อย่างต่อเนื่องที่ความเร็วในการตัด 80-100 m/นาทีและอัตราการป้อนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 mm/rev

แอพพลิเคชั่นน้ำหล่อเย็นน้ำท่วมลดการแข็งตัวของใต้ผิวดินอย่างมีนัยสำคัญ (15 - ต่ำกว่า 20% ΔHV) และปรับปรุงพื้นผิวด้วยการลดขอบที่สร้างขึ้น

ชุดพารามิเตอร์ที่ผ่านการตรวจสอบแล้วจะช่วยให้ผู้ผลิตมีแนวทางที่สามารถดำเนินการได้เพื่อเพิ่มคุณภาพของส่วนประกอบและอายุการใช้งานเครื่องมือในการผลิตอุปกรณ์การแพทย์ การวิจัยที่ตามมาควรตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องมือที่เคลือบและสูง - ประสิทธิภาพของน้ำหล่อเย็นความดัน

ป้ายกำกับยอดนิยม: การแพทย์ - การตัดเฉือนเกรดสแตนเลส 316l/17 - 4ph, จีนการตัดเฉือนสแตนเลสเกรดแพทย์ 316L/17-4ph ผู้ผลิตซัพพลายเออร์โรงงาน