تبحث هذه الدراسة معلمات الآلات المثلى لـ Medical - الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 17-4PH ، مع التركيز على سلامة السطح ، ودقة الأبعاد ، وارتداء الأدوات ذات الصلة بتصنيع الزرع. استخدمت المنهجية التجريبية عمليات تحول وطحن CNC على ASTM F138 (316L) و ASTM F899 (17-4PH H900). تباينت سرعة القطع ، ومعدل التغذية ، وعمق القطع بشكل منهجي ضمن النطاقات النموذجية لعمليات التشطيب (على سبيل المثال ، VC: 50-120 م/دقيقة ، F: 0.05-0.2 مم/Rev ، AP: 0.1-0.5 مم). تم قياس تآكل الأداة باستخدام قياس التآكل (VBMAX) ؛ تم تقييم خشونة السطح (RA ، RZ) عن طريق التلامس الأنيقان ، وتم تقييم تدرجات Microhardness تحت سطح الأرض. تشير النتائج إلى أن 17-4PH يظهر معدلات ارتداء أدوات أعلى بكثير (تصل إلى 40 ٪ VBMAX أكبر في ظل ظروف متطابقة) وزيادة الحساسية لتصلب العمل مقارنة مع 316L. تم تحقيق خشونة السطح الأمثل (RA <0.8 ميكرومتر) لكلا السبائك في سرعات القطع المعتدلة (80-100 م/دقيقة) ومعدلات التغذية المنخفضة (أقل من أو تساوي 0.1 مم/Rev). يقلل تطبيق سائل التبريد من تصلب السطحي بنسبة 15-20 ٪. توفر النتائج مجموعات المعلمات التي تم التحقق من صحتها تعزيز كفاءة الآلات وجودة المكونات للأجهزة الطبية الحرجة.

1

يتطلب تصنيع الأجهزة الطبية دقة عالية بشكل استثنائي وسلامة المواد. يهيمن Austenitic 316L والترسيب - الصلب 17-4 فيروس الفولاذ المقاوم للصدأ على التطبيقات التي تتطلب توافقًا حيويًا ، ومقاومة التآكل ، والقوة الميكانيكية (على سبيل المثال ، غرسات العظام ، والأدوات الجراحية). يمثل تصنيع هذه السبائك تحديات بما في ذلك تصلب العمل ، وقوى القطع العالية ، وارتداء الأدوات السريعة ، مما قد يضعف جودة السطح أمرًا بالغ الأهميةفي الجسم الحيأداء. تقوم هذه الدراسة بإنشاء أدلة - على أساس بروتوكولات التصنيع للتخفيف من هذه المشكلات.

2 مواد وطرق

2.1 مواد الشغل والتوصيف

316L:Bar Stock يتوافق مع ASTM F138 ، الحل - شرط الصلب. تم التحقق من التركيب الكيميائي عبر OES (CR: 16.5-18.5 ٪ ، NI: 10.0-14.0 ٪ ، MO: 2.0-3.0 ٪ ، C أقل من أو يساوي 0.030 ٪).

17-4ph:شريط شريط يتوافق مع ASTM F899 ، H900 حالة (قوة الشد النهائية أكبر من أو تساوي 1310 ميجا باسكال). تم التحقق من التكوين (CR: 15.0-17.5 ٪ ، NI: 3.0-5.0 ٪ ، CU: 3.0-5.0 ٪ ، NB: 0.15-0.45 ٪).

2.2 تجارب الآلات والأجهزة

معدات:مركز تحول CNC (Haas ST-20) ، مركز الآلات الرأسية CNC (DMG MORI DMU 50). أصحاب الأدوات: Sandvik Coromant Capto C5.

أدوات القطع:إدراج كربيد غير مصنفة (تعيين ISO: CNMG 120408 - MF5 للتحول ، SEHT 1204AFTN-ME5 للطحن). حافة طليعة جديدة تستخدم لكل مجموعة المعلمات.

حدود:طبية العوامل الكاملة التحقيق:

سرعة القطع (VC): 50 ، 80 ، 110 م/دقيقة

معدل التغذية (F): 0.05 ، 0.10 ، 0.20 مم/ريف (تحول) ، 0.05 ، 0.10 ، 0.15 مم/الأسنان (الطحن)

عمق القطع (AP): 0.1 ، 0.3 ، 0.5 مم

سائل التبريد: مستحلب الفيضان (5 ٪) مقابل الجفاف.

قياس:

خشونة السطح:Mitutoyo Surftest SJ-410 Profilometer (RA ، RZ PER ISO 4287) . 3 القياسات لكل عينة.

ارتداء الأداة:Olympus DSX1000 المجهر الرقمي (WAND WEAR VBMAX PER ISO 3685). تقاس على فترات 5 دقائق.

microhardness تحت السطحية:Struers Durascan 70 Vickers Microhardness Tester (HV 0.1). Cross - عينات مقطوعة ، قياسات من السطح إلى عمق 300μm على فترات 25μm.

قوات القطع:Kistler 9257b Dynamometer مع upplifier من النوع 5070 شحن (FX ، FY ، FZ).

3 نتائج وتحليل

3.1 أداة ارتداء الأداة

17-4PH عرضت باستمرار ارتداء الجهة المتسارعة مقارنة مع 316L عبر جميع المعلمات. في VC =80 m/min ، f =0.1 mm/rev ، ap =0.3 mm ، وصل VBMAX إلى 0.25 مم لـ 17-4 في الساعة بعد 15 دقيقة مقابل 0.18 مم لـ 316L.

آليات التآكل: ارتداء التصاق/الانتشار المهيمن في 17-4PH ؛ ارتداء جلخ سائد على 316L. يوضح الشكل 1 مورفولوجيا التآكل المقارن. زيادة الجفاف معدلات التآكل بنسبة 25-35 ٪.

3.2 التضاريس السطحية والخشونة

الأمثل 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 م/دقيقة) مع انخفاض الاهتزاز الناجم عن التغذية ، وزيادة RA.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0.15 مم/ريف). تحسن تطبيق المبرد RA بنسبة 10-15 ٪ عن طريق تقليل تكوين BUE.

3.3 التعديلات تحت السطحية

لوحظ تصلب العمل الكبير ، يمتد 100-150μm تحت السطح المعني. تزداد ذروة microhardness:

316L:قاعدة ~ 200 HV → الذروة 260-290 HV.

17-4ph (H900):قاعدة ~ 420 HV → الذروة 480-520 HV.

زادت شدة التصلب مع معدل التغذية وعمق القطع ، وتخفيفها بسرعات القطع الأعلى ومبرد (الشكل 3) . 17-4 كان تصلب درجة الحموضة أكثر وضوحا وأعمق.

3.4 قطع القوى

كانت القوة العرضية (FZ) لـ 17-4PH أعلى 15-25 ٪ عن 316L في ظل ظروف متطابقة ، وترتبط مع قوتها العالية. القوة الشعاعية (FY) تتأثر بشكل كبير بتطور الأدوات.

4 مناقشة

تلبس الأداة المتسارعة في 17 - 4ph من رواسب قوتها العالية والكاشطة (على سبيل المثال ، cu - غني ، NBC) ، وتعزيز التفاعل اللاصقة والانتشار في أداة الشريحة-. تفضل انخفاض قوة 316L من أوستنتيك 316L والليونة الأعلى تكوين رقاقة أكبر ، مما يقلل من ضغط التلامس ولكن زيادة خطر الالتصاق. يتماشى تصلب السطحي المرصود مع تشوه البلاستيك أثناء تشكيل الرقاقة ؛ الأعلاف الأعلى تزيد من شدة التشوه. تنشأ فعالية سائل التبريد من تبديد الحرارة وتزييتها ، مما يقلل من التليين الحراري و Bue. في حين أن المعلمات التي تم التحقق منها تعمل على تحسين النتائج ، توجد القيود: النتائج خاصة بأدوات كربيد غير مصممة ؛ الأدوات المطلية (على سبيل المثال ، altin ، tialn) قد تعزز الأداء. تشير النتائج إلى آثار عملية: إعطاء الأولوية لـ VC المعتدل مع انخفاض F/AP لإنهاء 17-4PH ، واستخدام المبرد ، وتنفيذ مراقبة تآكل الأدوات الصارمة. بالنسبة إلى 316 لتر ، تكون السرعات الأعلى ممكنة ولكن الاستقرار أمر بالغ الأهمية لمنع الثرثرة.

5 الخاتمة

تتطلب Machining 17-4ph استراتيجيات مميزة بسبب ارتداء الأدوات الأعلى بنسبة 25-40 ٪ وتصلب سطحي أكبر من 316L في ظل ظروف مماثلة.

يتم تحقيق الانتهاء من السطح الأمثل (RA <0.8 ميكرون) لكلا السبائك باستمرار بسرعات القطع من 80-100 م/دقيقة ومعدلات التغذية أقل من أو تساوي 0.1 مم/ريف.

يقلل تطبيق سائل تبريد الفيضان بشكل كبير من تصلب السطح السفلي (15 - 20 ٪ أقل ΔHV) ويحسن الانتهاء من السطح عن طريق تقليل الحافة المبنية.

توفر مجموعات المعلمات المصداقية للمصنعين إرشادات قابلة للتنفيذ لتعزيز جودة المكون وعمر الأداة في إنتاج الأجهزة الطبية. يجب أن تبحث الأبحاث اللاحقة في أداء الأداة المطلية وفعالية سائل تبريد الضغط العالي -.

الوسم : Medical - فولاذ مقاوم للصدأ من الدرجة 316L/17 - 4PH ، مصنع المصنع ، المصنع ، المصنع ، المصنع ، المصنع ، المصنع.