Bu çalışma, yüzey bütünlüğüne, boyutsal doğruluğuna ve implant üretimiyle ilgili takım aşınmasına odaklanarak tıbbi - dereceli paslanmaz çelikler 316L ve 17-4ph için optimum işleme parametrelerini araştırmaktadır. Deneysel metodoloji, ASTM F138 (316L) ve ASTM F899 (17-4PH H900) sertifikalı çubuk stokunda CNC Turning ve Freze İşlemleri kullanıldı. Kesme hızı, besleme hızı ve kesme derinliği, son işlemler için tipik aralıklar içinde sistematik olarak değiştirildi (örn., VC: 50-120 m/dk, F: 0.05-0.2 mm/rev, AP: 0.1-0.5 mm). Takım aşınması yan aşınma (VBMax) ölçümü kullanılarak ölçüldü; Yüzey pürüzlülüğü (RA, RZ) temas profilometrisi ile değerlendirildi ve yeraltı mikro sertlik gradyanları değerlendirildi. Sonuçlar, 17-4ph'nin 316L'ye kıyasla önemli ölçüde daha yüksek takım aşınma oranları (özdeş koşullar altında% 40'a kadar daha fazla VBMAX) ve sertleşmeye daha fazla duyarlılık sergilediğini göstermektedir. Her iki alaşım için optimal yüzey pürüzlülüğü (RA <0.8 μm) orta derecede kesme hızlarında (80-100 m/dk) ve düşük besleme hızlarında (0.1 mm/rev'e eşit veya eşit) elde edildi. Soğutucu uygulaması, yüzey altı sertleşmesini%15-20 oranında azalttı. Bulgular, kritik tıbbi cihazlar için işleme verimliliğini ve bileşen kalitesini arttıran onaylanmış parametre setleri sağlar.

1

Tıbbi cihaz üretimi son derece yüksek hassasiyet ve malzeme bütünlüğü gerektirir. Östenitik 316L ve yağış - Sertleştirme 17-4ph paslanmaz çelikler, biyo-uyumluluk, korozyon direnci ve mekanik mukavemet gerektiren uygulamalara baskındır (örn. Ortopedik implantlar, cerrahi aletler). Bu alaşımların işlenmesi, iş sertleştirme, yüksek kesme kuvvetleri ve hızlı takım aşınması gibi zorluklar sunar, potansiyel olarak yüzey kalitesini tehlikeye atar,in vivoperformans. Bu çalışma, bu sorunları azaltmak için - tabanlı işleme protokolleri kanıtı oluşturmaktadır.

2 Malzeme ve Yöntem

2.1 İş parçası malzemeleri ve karakterizasyonu

316L:ASTM F138, Çözüm - tavlanmış duruma uygun çubuk stoğu. OES yoluyla doğrulanan kimyasal bileşim (CR:%16.5-18.5, NI:%10.0-14.0, MO:%2.0-3.0, C%0.030'dan daha az veya eşit).

17-4ph:ASTM F899, H900 koşuluna uygun çubuk stoğu (1310 MPa'ya eşit veya eşit olan nihai gerilme mukavemeti). Kompozisyon doğrulandı (CR:%15.0-17.5, NI:%3.0-5.0, Cu:%3.0-5.0, NB: 0.15-0.45).

2.2 İşleme deneyleri ve enstrümantasyon

Teçhizat:CNC Dönüm Merkezi (HAAS ST-20), CNC Dikey İşleme Merkezi (DMG MORI DMU 50). Alet Tutucuları: Sandvik Coromant Capto C5.

Kesme Araçları:Kaplanmamış karbür ekleri (ISO ataması: Ters dönme için CNMG 120408 - MF5, öğütme için SEHT 1204AFTN-ME5). Parametre seti başına kullanılır.

Parametreler:Tam faktöriyel DOE araştırıldı:

Kesme Hızı (VC): 50, 80, 110 m/dk

Besleme hızı (F): 0.05, 0.10, 0.20 mm/devir (dönüm), 0.05, 0.10, 0.15 mm/diş (öğütme)

Kesme derinliği (AP): 0.1, 0.3, 0.5 mm

Soğutucu: Taşkın emülsiyonu (%5) ve kuru işleme.

Ölçüm:

Yüzey pürüzlülüğü:Mitutoyo En Aşırı SJ-410 Profilometre (RA, RZ ISO 4287) . 3 numune başına ölçümler.

Alet Giyim:Olympus DSX1000 Dijital Mikroskop (ISO 3685 başına kanat giyim VBMax). 5 dakikalık aralıklarla ölçülür.

Yeraltı Mikro Koruma:Struers Durascan 70 Vickers Mikrohard Test Cihazı (HV 0.1). Cross - kesitli numuneler, 25μm aralıklarla yüzeyden 300μm derinliğe ölçümler.

Kesme kuvvetleri:Tip 5070 şarj amplifikatörü (FX, FY, FZ) ile Kistler 9257B dinamometre.

3 Sonuç ve Analiz

3.1 Takım aşınma ilerlemesi

17-4PH, tüm parametrelerde 316L'ye kıyasla sürekli olarak hızlandırılmış yan aşınma sergiledi. Vc =80 m/dk, f =0.1 mm/rev, ap =0.3 mm'de VBMax, 15 dakika sonra 316L için 0.18 mm'ye göre 17-4ph için 0.25 mm'ye ulaştı.

Aşınma mekanizmaları: 17-4ph'de baskın yapışma/difüzyon aşınması; 316L'de aşındırıcı aşınma baskın. Şekil 1, karşılaştırmalı aşınma arazi morfolojisini göstermektedir. Kuru işleme, aşınma oranlarını%25-35 oranında artırdı.

3.2 Yüzey topografisi ve pürüzlülüğü

Optimal RA (< 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/dk) düşük yem kaynaklı titreşim ile RA'yı arttırır.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0.15 mm/rev). Soğutucu uygulaması, rep oluşumunu azaltarak RA'yı% 10-15 artırdı.

3.3 Yeraltı Değişiklikleri

İşlenmiş yüzeyin 100-150μm altına uzanan önemli çalışma sertleşmesi gözlendi. Pik mikro sertlik artar:

316L:Baz ~ 200 HV → Pik 260-290 HV.

17-4ph (H900):Baz ~ 420 HV → Pik 480-520 HV.

Sertleştirme şiddeti, daha yüksek kesme hızları ve soğutma sıvısı ile hafifletilen besleme hızı ve kesme derinliği ile artmıştır (Şekil 3) . 17-4 pH sertleşmesi daha belirgin ve daha derindi.

3.4 Kesme kuvvetleri

17-4ph için teğetsel kuvvet (FZ), aynı koşullar altında 316L'den% 15-25 daha yüksekti ve daha yüksek mukavemeti ile ilişkili. Radyal kuvvet (FY) alet aşınma ilerlemesinden önemli ölçüde etkilenir.

4 Tartışma

17 - 4ph üzerindeki hızlandırılmış takım aşınması, -} çip arayüzünde yapışkan etkileşimini ve difüzyonunu teşvik eden yüksek mukavemet ve aşındırıcı çökeltilerinden (örn. Cu - zengin, NBC) kaynaklanır. Östenitik 316L'nin daha düşük mukavemeti ve daha yüksek sünekliği daha büyük çip oluşumunu destekleyerek temas basıncını azaltır, ancak yapışma riskini artırır. Gözlenen yeraltı sertleştirme, çip oluşumu sırasında plastik deformasyonla hizalanır; Daha yüksek beslemeler deformasyon şiddetini arttırır. Soğutucunun etkinliği, ısı dağılımı ve yağlamadan kaynaklanır, termal yumuşatmayı ve buayı azaltır. Doğrulanmış parametreler sonuçları iyileştirirken, sınırlamalar mevcuttur: sonuçlar kaplanmamış karbür araçlarına özgüdür; Kaplamalı araçlar (örn. Altin, Tialn) performansı artırabilir. Bulgular pratik çıkarımlar önerir: 17-4ph bitirmek için düşük F/AP ile orta yüksek VC'ye öncelik verin, soğutucu kullanın ve titiz takım aşınma izlemesi uygulayın. 316L için, daha yüksek hızlar mümkündür, ancak konuşmayı önlemek için stabilite kritiktir.

5 Sonuç

17-4PH işleme, karşılaştırılabilir koşullar altında% 25-40 daha yüksek takım aşınması ve 316L'den daha fazla yer altı sertleşmesi nedeniyle farklı stratejiler gerektirir.

Her iki alaşım için optimal yüzey kaplaması (RA <0.8 μm), 80-100 m/dk kesme hızlarında ve 0.1 mm/rev'e eşit veya daha düşük besleme hızlarında sürekli olarak elde edilir.

Taşkın soğutucu uygulaması, alt yüzey sertleşmesini (15 -% 20 daha düşük ΔHV) önemli ölçüde azaltır ve yerleşik kenarı en aza indirerek yüzey kaplamasını iyileştirir.

Doğrulanmış parametre setleri, tıbbi cihaz üretiminde bileşen kalitesini ve araç ömrünü geliştirmek için üreticilere eyleme geçirilebilir yönergeler sağlar. Sonraki araştırma, kaplanmış takım performansını ve yüksek - basınç soğutma suyu etkinliğini araştırmalıdır.

Popüler Etiketler: Tıbbi - Sınıf Paslanmaz Çelik İşleme 316L/17 - 4ph, Çin Medical Dereceli Paslanmaz Çelik İşleme 316L/17-4PH Üreticileri, Tedarikçiler, Fabrika