Táto štúdia skúma optimálne parametre obrábania pre lekárske nerezové ocele 316L a 17-4 h so zameraním na integritu povrchu, rozmerovú presnosť a opotrebenie nástroja relevantné pre výrobu implantátov. Experimentálna metodika použila operácie CNC otáčania a frézovania na certifikovaných baroch ASTM F138 (316L) a ASTM F899 (17-4PH H900). Rýchlosť rezania, rýchlosť posuvu a hĺbka rezu sa systematicky menili v rozsahoch typických pre dokončovacie operácie (napr. VC: 50-120 m/min, F: 0,05-0,2 mm/rev, AP: 0,1-0,5 mm). Opotrebovanie nástroja sa kvantifikovalo pomocou merania opotrebenia bokov (VBMAX); Drsnosť povrchu (RA, RZ) sa hodnotila prostredníctvom kontaktnej profilometrie a vyhodnotili sa podpovrchové gradienty mikrotónov. Výsledky naznačujú, že 17-4PH vykazuje výrazne vyššiu mieru opotrebovania nástrojov (až o 40% vyšší VBMax za rovnakých podmienok) a väčšiu náchylnosť na tvrdenie práce v porovnaní s 316 l. Optimálna drsnosť povrchu (RA <0,8 μm) pre obe zliatiny sa dosiahla pri miernej rýchlosti rezania (80-100 m/min) a nízkymi rýchlosťami posuvu (menšie alebo rovné 0,1 mm/rev). Aplikácia chladiacej kvapaliny znížila tvrdenie pod povrchom o 15-20%. Zistenia poskytujú overené súpravy parametrov zvyšujúce účinnosť obrábania a kvalitu komponentov pre kritické zdravotnícke pomôcky.

1

Výroba zdravotníckych pomôcok vyžaduje mimoriadne vysokú presnosť a integritu materiálu. Austenitic 316L a zrážanie, ktoré tvrdia zrážky 17-4ph nehrdzavejúce ocele, dominujú aplikácie vyžadujúce biokompatibilitu, odolnosť proti korózii a mechanickú pevnosť (napr. Ortopedické implantáty, chirurgické nástroje). Obrábanie týchto zliatin predstavuje výzvy vrátane tvrdenia práce, vysokých rezných síl a rýchleho opotrebenia nástroja, čo je potenciálne ohrozené kvalita povrchu pre kritiku povrchuin vivovýkon. Táto štúdia stanovuje protokoly obrábania založených na dôkazoch na zmiernenie týchto problémov.

2 materiály a metódy

2.1 Materiály a charakterizácia obrobku

316L:Stĺpcové zásoby vyhovujúce ASTM F138, podmienka s vymenovaným roztokom. Chemické zloženie overené prostredníctvom OE (CR: 16,5-18,5%, NI: 10,0-14,0%, MO: 2,0-3,0%, c menšie alebo rovné 0,030%).

17-4 h:STARKOVÁ SKLADA ZVÝŠIŤ ASTM F899, H900 (konečná pevnosť v ťahu väčšia alebo rovná 1310 MPa). Overené zloženie (CR: 15,0-17,5%, NI: 3,0-5,0%, CU: 3,0-5,0%, NB: 0,15-0,45%).

2.2 Pokusy o obrábanie a prístrojové vybavenie

Vybavenie:CNC Turning Center (HAAS ST-20), CNC Vertikálne obrábanie centra (DMG MORI DMU 50). Držiaky nástrojov: Sandvik Coromant Capto C5.

Nástroje na rezanie:Neskladené vložky z karbidu (Označenie ISO: CNMG 120408-MF5 pre otáčanie, SEHT 1204AFTN-ME5 na frézovanie). Nová rezná hrana použitá súprava parametrov.

Parametre:Skúmalo sa plné faktoriálne DOE:

Rýchlosť rezania (VC): 50, 80, 110 m/min

Rýchlosť posuvu (F): 0,05, 0,10, 0,20 mm/rev (otáčanie), 0,05, 0,10, 0,15 mm/zub (frézovanie)

Hĺbka rezu (AP): 0,1, 0,3, 0,5 mm

Chladiaca kvapalina: Emulzia záplavy (5%) vs. suché obrábanie.

Meranie:

Drsnosť povrchu:Mitutoyo Surftest SJ-410 Profilometer (RA, RZ na ISO 4287) . 3 Merania na vzorku.

Opotrebovanie nástroja:Digitálny mikroskop Olympus DSX1000 (boky opotrebovanie VBMAX na ISO 3685). Merané v 5-minútových intervaloch.

Podpovrchová mikrohardnosť:Struers Durascan 70 Vickers Microhardness Tester (HV 0,1). Prierezové vzorky, merania z povrchu do hĺbky 300 μm v intervaloch 25 μm.

Rezacie sily:Kistler 9257B Dynamometer s zosilňovačom náboja typu 5070 (FX, FY, FZ).

3 výsledky a analýza

3.1 Progresia opotrebenia nástroja

17-4 h dôsledne vykazovalo zrýchlené opotrebenie bokov v porovnaní s 316 l vo všetkých parametroch. AT VC =80 m/min, F =0.1 mm/rev, AP =0.3 mm, VBMax dosiahol 0,25 mm po dobu 17-4ph po 15 minútach oproti 0,18 mm pre 316 l.

Mechanizmy nosenia: dominantná adhézia/difúzna opotrebenie na 17-4ph; Arrasívne opotrebenie prevládajúce na 316l. Obrázok 1 zobrazuje porovnávaciu morfológiu opotrebovania pôdy. Suché obrábanie zvýšilo mieru opotrebenia o 25-35%.

3.2 Povrchová topografia a drsnosť

Optimálny 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/min) s nízkym obsahom vibrácií vyvolaných nízkym krmivom, zvyšuje RA.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0,15 mm/rev). Aplikácia chladiacej kvapaliny sa zlepšila RA o 10-15% znížením tvorby BUE.

3.3 Zmeny podpovrchového povrchu

Pozorovalo sa významné tvrdenie práce, siahajúce 100-150 μm pod opracovaný povrch. Vrcholová mikrotrannosť sa zvyšuje:

316L:Základňa ~ 200 HV → PEK 260-290 HV.

17-4 h (H900):Základňa ~ 420 HV → Vrchol 480-520 HV.

Závažnosť kalenia sa zvýšila s rýchlosťou posuvu a hĺbkou rezu, zmierňovaná vyššou rýchlosťou rezania a chladiacou kvapalinou (obrázok 3) . 17-4 Patovanie pH bolo výraznejšie a hlbšie.

3,4 strihové sily

Tangenciálna sila (FZ) pre 17-4ph bola o 15-25% vyššia ako pri 316 l za rovnakých podmienok, čo koreluje s vyššou silou. Radiálna sila (FY) významne ovplyvnená progresiou opotrebenia nástroja.

4 Diskusia

Zrýchlené opotrebenie nástroja na 17-4ph pochádza z jeho vysokej pevnosti a abrazívnych precipitátov (napr. Bohatých na Cu, NBC), čo podporuje lepiacu interakciu a difúziu na rozhraní nástrojov. Nižšia pevnosť Austenitic 316L a vyššia ťažnosť uprednostňuje väčšiu tvorbu čipov, čím sa znižuje kontaktný tlak, ale zvyšuje riziko adhézie. Pozorované podpovrchové kalenie sa zarovná s plastickou deformáciou počas tvorby čipov; Vyššie krmivá zvyšujú závažnosť deformácie. Účinnosť chladiacej kvapaliny vzniká z rozptylu tepla a mazania, ktoré znižuje zmäkčenie tepelného tepla a BUE. Aj keď overené parametre zlepšujú výsledky, existujú obmedzenia: výsledky sú špecifické pre nepotiahnuté nástroje karbidu; Potiahnuté nástroje (napr. Altin, Tialn) môžu zvýšiť výkon. Zistenia naznačujú praktické dôsledky: Uprednostňovanie stredne vysokej vysokej VC s nízkym F/AP na dokončenie 17-4 h, využívanie chladiacej kvapaliny a implementáciu dôsledného monitorovania opotrebenia nástroja. V prípade 316 l sú uskutočniteľné vyššie rýchlosti, ale stabilita je rozhodujúca na zabránenie chatovania.

5 Záver

Zväčšenie 17-4 h si vyžaduje odlišné stratégie v dôsledku o 25-40% vyššie opotrebenie nástroja a väčšie kalenie pod povrchom ako 316L za porovnateľných podmienok.

Optimálna povrchová úprava (RA <0,8 μm) pre obe zliatiny sa neustále dosahuje pri rezaní rýchlosti 80-100 m/min a rýchlosti posuvu menšie ako alebo rovná 0,1 mm/rev.

Aplikácia povodňových chladiacich kvapalín významne znižuje kalenie pod povrchom (15-20% nižšie AHV) a zlepšuje povrchovú úpravu minimalizovaním zastavanej hrany.

Overované sady parametrov poskytujú výrobcom pokyny na zvýšenie kvality komponentov a životnosť nástroja pri výrobe zdravotníckych pomôcok. Následný výskum by mal skúmať výkon potiahnutých nástrojov a vysokotlakovú účinnosť chladiacej kvapaliny.

Populárne Tagy: Ovládanie z nehrdzavejúcej ocele z nehrdzavejúcej ocele 316L/17-4ph, Čína lekárska z nehrdzavejúcej ocele 316L/17-4ph Výrobcovia, dodávatelia, továreň