Ez a tanulmány az orvosi - fokozatú rozsdamentes acélok 316L és 17-4PH fokozatú megmunkálási paramétereit vizsgálja, amelyek a felület integritására, a dimenziós pontosságra és az implantátumok gyártásában releváns szerszámok kopására összpontosítanak. Kísérleti módszertan CNC fordulási és őrlési műveleteket alkalmazott az ASTM F138 (316L) és az ASTM F899 (17-4PH H900) tanúsítvánnyal rendelkező bár állományon. A vágási sebességet, a takarmány-sebességet és a vágás mélységét szisztematikusan változtak a befejezési műveletekre jellemző tartományokban (pl.: VC: 50-120 m/perc, F: 0,05-0,2 mm/REV, AP: 0,1-0,5 mm). A szerszám kopását a szárny kopás (VBMAX) méréssel számszerűsítettük; A felületi érdességet (RA, RZ) kontaktprofilometria segítségével értékeltük, és a felszín alatti mikrokeménységi gradienseket kiértékeltük. Az eredmények azt mutatják, hogy a 17-4PH-nak szignifikánsan magasabb a szerszám kopási sebessége (akár 40% -kal nagyobb VBMAX-ig azonos körülmények között), és nagyobb hajlandóságot mutat a munka edzésére, mint a 316L. Az optimális felületi érdességet (RA <0,8 μm) mindkét ötvözetnél mérsékelt vágási sebességgel (80-100 m/perc) és alacsony betáplálási sebességgel (kevesebb vagy egyenlő 0,1 mm/fordulatszám) értük el. A hűtőfolyadék alkalmazás 15-20%-kal csökkentette a felszín alatti edzést. A megállapítások érvényesített paraméterkészleteket biztosítanak a megmunkálási hatékonyság és az alkatrészek minőségének javításához a kritikus orvostechnikai eszközökhöz.

1

Az orvostechnikai eszközök gyártása rendkívül nagy pontosságot és anyagi integritást igényel. Austenit 316L és csapadék - A 17-4PH rozsdamentes acélok keményítése dominál az alkalmazásokat, amelyek biokompatibilitást, korrózióállóságot és mechanikai szilárdságot igényelnek (pl. Ortopédiai implantátumok, sebészeti műszerek). Ezen ötvözetek megmunkálása kihívásokat jelent, beleértve a munka edzését, a magas vágású erőket és a gyors szerszámok kopását, potenciálisan veszélyeztetve a felületminőségetin vivoteljesítmény. Ez a tanulmány bizonyítékokat állapít meg - alapú megmunkálási protokollok ezeknek a kérdéseknek a enyhítésére.

2 Anyagok és módszerek

2.1 Munkadarab anyagok és jellemzés

316L:Az ASTM F138 -nak megfelelő sávkészlet, oldat - lágyított állapot. Az OE-n keresztül ellenőrzött kémiai összetétel (CR: 16,5-18,5%, Ni: 10,0-14,0%, MO: 2,0-3,0%, C-nél kevesebb vagy egyenlő, 0,030%).

17-4PH:Az ASTM F899, H900 állapotnak megfelelő rudak készlete (a végső szakítószilárdság nagyobb vagy 1310 MPa -ra). A kompozíció ellenőrzött (CR: 15,0-17,5%, Ni: 3,0-5,0%, Cu: 3,0-5,0%, NB: 0,15-0,45%).

2.2 Módosítási kísérletek és műszerek

Felszerelés:CNC fordulási központ (Haas ST-20), CNC függőleges megmunkálási központ (DMG Mori DMU 50). Szerszámtulajdonosok: Sandvik Coromant Capto C5.

Vágószerszámok:Nem bevont karbid betétek (ISO megnevezés: CNMG 120408 - MF5 forduláshoz, SEHT 1204Aftn-ME5 maráshoz). Az új vágóél, amelyet paraméterkészletenként használnak.

Paraméterek:Teljes faktoros DOE vizsgált:

Vágási sebesség (VC): 50, 80, 110 m/perc

Takarmány -sebesség (F): 0,05, 0,10, 0,20 mm/fordulat (fordulás), 0,05, 0,10, 0,15 mm/fog (őrlés)

A vágás mélysége (AP): 0,1, 0,3, 0,5 mm

Hűtőfolyadék: árvízemulzió (5%) és a száraz megmunkálás.

Mérés:

Felületi érdesség:Mitutoyo Surftest SJ-410 profilométer (RA, RZ PER ISO 4287) . 3 Mérések mintánként.

Szerszám kopása:Olympus DSX1000 digitális mikroszkóp (FLANK WEAR VBMAX PER ISO 3685). 5 perces időközönként mérve.

SUPABRACE MICROWRANDING:Struers Durascan 70 Vickers Microkatrness teszter (HV 0.1). Cross - metszett minták, mérések a felületről 300 μm mélységre 25 μm -es időközönként.

Vágó erők:Kistler 9257B Dynamometer 5070 típusú töltéserősítővel (FX, FY, FZ).

3 Eredmények és elemzés

3.1 A szerszám kopásának előrehaladása

A 17-4PH következetesen gyorsított szárny kopást mutatott a 316L-hez képest az összes paraméternél. A vc =80 m/percnél, f =0.1 mm/rev, AP =0.3 mm, a VBMAX elérte a 0,25 mm-et 17-4PH-on 15 perc után, szemben a 0,18 mm-rel 316 l-re.

Vise mechanizmusok: domináns adhézió/diffúziós kopás 17-4PH-on; A csiszoló kopás domináns a 316L -en. Az 1. ábra szemlélteti az összehasonlító kopás föld morfológiáját. A száraz megmunkálás 25-35%-kal megnövelte a kopási sebességet.

3.2 Felületi topográfia és érdesség

Optimális 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/perc) alacsony takarmány -indukált rezgéssel, növelve a RA -t.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0,15 mm/rev). A hűtőfolyadék alkalmazás 10-15% -kal javította a RA-t a BUE képződésének csökkentésével.

3.3 Felszín alatti változtatások

Jelentős munka edzését figyelték meg, amely 100-150 μm-re terjed ki a megmunkált felület alatt. A csúcsmikrómness növekszik:

316L:Alap ~ 200 HV → csúcs 260-290 HV.

17-4PH (H900):Alap ~ 420 HV → Peak 480-520 HV.

A keményedés súlyossága növekedett a takarmány sebességével és a vágás mélységével, amelyet a nagyobb vágási sebesség és a hűtőfolyadék enyhít (3. ábra) . 17-4 A pH -keményítés jobban kiejtett és mélyebb volt.

3.4 Vágóerő

A 17-4PH tangenciális erő (FZ) azonos körülmények között 15-25% -kal magasabb, mint a 316L esetében, korrelálva a nagyobb szilárdsággal. Radiális erő (FY), amelyet a szerszám kopásának előrehaladása jelentősen befolyásol.

4 megbeszélés

A gyorsított szerszám kopása 17 - 4PH -on nagy szilárdságból és csiszoló csapadékból származik (pl. Cu - gazdag, NBC), elősegítve a ragasztó interakciót és a diffúziót a - chip interfész eszközön. Az austenit 316L alacsonyabb szilárdsága és nagyobb rugalmassága a nagyobb chipképződést támogatja, csökkentve az érintkezési nyomást, de növeli a tapadás kockázatát. A megfigyelt felszín alatti keményedés a chipképződés során a plasztikus deformációval igazodik; A magasabb takarmányok növelik a deformációs súlyosságot. A hűtőfolyadék hatékonysága a hőeloszlásból és a kenésből fakad, csökkentve a termikus lágyítást és a Bue -t. Míg az validált paraméterek javítják az eredményeket, korlátozások léteznek: az eredmények a bevont karbid eszközökre jellemzőek; A bevont eszközök (pl. Altin, Tialn) javíthatják a teljesítményt. A megállapítások gyakorlati következményeket sugallnak: a mérsékelt magas VC-t alacsony F/AP-vel prioritássá teszik a 17-4PH befejezéséhez, a hűtőfolyadék felhasználásához és a szigorú szerszám kopásának megfigyeléséhez. A 316L esetében a magasabb sebesség megvalósítható, de a stabilitás kritikus jelentőségű a fecsegés megelőzése érdekében.

5 Következtetés

A 17-4PH megmunkáláshoz különálló stratégiákat igényel a 25–40% -os szerszám kopás és a felszín alatti keményedés, mint a 316L, mint összehasonlítható körülmények között.

Az optimális felületi felületet (RA <0,8 μm) mindkét ötvözetnél következetesen elérik a 80-100 m/perc vágási sebességgel, és az előtolási sebességnél kevesebb vagy egyenlő, vagy azzal egyenlő, vagy azzal egyenlő 0,1 mm/rev.

Az árvízhűtőfolyadék-alkalmazás szignifikánsan csökkenti a felszín alatti edzést (15 - 20% -kal alacsonyabb ΔHV), és javítja a felszíni felületet azáltal, hogy minimalizálja a beépített élt.

Az érvényesített paraméterkészletek cselekvési útmutatásokat nyújtanak a gyártók számára az alkatrészek minőségének és az eszköz élettartamának javításához az orvostechnikai eszközök gyártásában. A későbbi kutatásoknak meg kell vizsgálniuk a bevont szerszám teljesítményét és a magas- nyomáshűtőfolyadék hatékonyságát.

Népszerű tags: Medical - fokozatú rozsdamentes acél megmunkálás 316L/17 - 4PH, Kína orvosi minőségű rozsdamentes acél megmunkálás 316L/17-4PH gyártók, beszállítók, gyárilag