Šiame tyrime tiriami optimalūs medicininių - nerūdijančių plienų apdirbimo parametrai 316L ir 17-4PH, daugiausia dėmesio skiriant paviršiaus vientisumui, matmenų tikslumui ir įrankių susidėvėjimui, svarbiam implantų gamybai. Eksperimentinėje metodikoje buvo naudojama CNC posūkio ir frezavimo operacijos ASTM F138 (316L) ir ASTM F899 (17-4PH H900) sertifikuotos juostos atsargos. Pjovimo greitis, pašaro greitis ir pjūvio gylis buvo sistemingai keičiamas diapazonuose, būdinguose apdailos operacijoms (pvz., VC: 50–120 m/min., F: 0,05–0,2 mm/REV, AP: 0,1–0,5 mm). Įrankių nusidėvėjimas buvo kiekybiškai įvertintas naudojant šoninio nusidėvėjimo (VBMAX) matavimą; Paviršiaus šiurkštumas (RA, RZ) buvo įvertintas kontaktinės profilometrijos būdu ir įvertinti požeminiai mikrohardness gradientai. Rezultatai rodo, kad 17-4PH yra žymiai didesnis įrankių susidėvėjimo greitis (iki 40% didesnis VBMAX identiškomis sąlygomis) ir didesnis jautrumas kietėjimui, palyginti su 316L. Optimalus abiejų lydinių paviršiaus šiurkštumas (RA <0,8 μm) buvo pasiektas esant vidutiniam pjovimo greičiui (80–100 m/min.) Ir mažo pašaro greičio (mažesnis arba lygus 0,1 mm/REV). Aušinimo skysčio pritaikymas sumažino požeminį sukietėjimą 15-20%. Rezultatai pateikia patvirtintus parametrų rinkinius, padidinančius apdirbimo efektyvumą ir komponentų kokybę kritiniams medicinos prietaisams.

1

Medicinos prietaisų gamyba reikalauja ypač aukšto tikslumo ir materialinio vientisumo. Austenitinis 316L ir krituliai - sukietėjimas 17-4PH nerūdijantis plienas dominuoja pritaikomose programose, reikalaujančiose biologinio suderinamumo, atsparumo korozijai ir mechaniniam stiprumui (pvz., Ortopediniai implantai, chirurginiai instrumentai). Šių lydinių apdirbimas kelia iššūkius, įskaitant kietinimą, daug pjaustymo jėgas ir greitą įrankių susidėvėjimą, potencialiai pakenkdami paviršiaus kokybei kritiškai svarbiaiin vivoSpektaklis. Šis tyrimas nustato įrodymus - pagrįsti apdirbimo protokolai, skirti sušvelninti šias problemas.

2 Medžiagos ir metodai

2.1 ruošinio medžiagos ir apibūdinimas

316L:Juostos atsargos, atitinkančios ASTM F138, sprendimas - atkaitinta sąlyga. Cheminė sudėtis, patikrinta per OES (CR: 16,5-18,5%, Ni: 10,0–14,0%, MO: 2,0–3,0%, c mažesnis arba lygus 0,030%).

17-4ph:Juostų atsargos, atitinkančios ASTM F899, H900 būklę (didžiausias tempimo stipris, didesnis arba lygus 1310 MPa). Patikrinta kompozicija (CR: 15,0–17,5%, NI: 3,0–5,0%, Cu: 3,0–5,0%, NB: 0,15–0,45%).

2.2 Makavimo eksperimentai ir prietaisai

Įranga:CNC posūkio centras (HAAS ST-20), CNC vertikalus apdirbimo centras (DMG Mori DMU 50). Įrankių laikikliai: „Sandvik Coromant Capto C5“.

Pjovimo įrankiai:Nepakengti karbido įdėklai (ISO žymėjimas: CNMG 120408 - MF5 posūkiui, SEHT 1204AFTN-ME5 frezavimui). Naujas pjovimo kraštas, naudojamas kiekvienam parametrų rinkiniui.

Parametrai:Visas faktorinis DOE ištirtas:

Pjovimo greitis (VC): 50, 80, 110 m/min

Pašarų greitis (F): 0,05, 0,10, 0,20 mm/apsisukimas (posūkis), 0,05, 0,10, 0,15 mm/dantis (frezavimas)

Pjaustymo gylis (AP): 0,1, 0,3, 0,5 mm

Aušinimo skystis: potvynio emulsija (5%), palyginti su sausu apdirbimu.

Matavimas:

Paviršiaus šiurkštumas:„MITUTOYO SUNFEST SJ-410“ profilometras (RA, RZ per ISO 4287) . 3 matavimai vienam mėginiui.

Įrankių dėvėjimas:„Olympus DSX1000“ skaitmeninis mikroskopas (šoninis dėvėjimas VBMAX per ISO 3685). Matuojamas 5 minučių intervalais.

Požeminis mikrorkhardness:„Struers Durascan 70 Vickers Microhardness Tester“ (HV 0.1). Kryžminis - skyrių mėginiai, matavimai nuo paviršiaus iki 300 μm gylio 25 μm intervalais.

Pjovimo jėgos:„Kistler 9257B“ dinamometras su 5070 tipo krūvio stiprintuvu (FX, FY, FZ).

3 rezultatai ir analizė

3.1 Įrankio susidėvėjimo progresavimas

17-4PH nuosekliai pasižymėjo pagreitintu šoniniu nusidėvėjimu, palyginti su 316L visais parametrais. Esant VC =80 m/min, f =0.1 mm/repr, ap =0.3 mm, VBMAX pasiekė 0,25 mm 17-4PH po 15 minučių, palyginti su 0,18 mm 316L.

Dėvėkite mechanizmus: dominuojantis adhezijos/difuzijos nusidėvėjimas 17-4PH; Abrazyvinis susidėvėjimas vyrauja 316L. 1 paveiksle pavaizduota palyginamoji nusidėvėjimo žemės morfologija. Sausas apdirbimas padidino nusidėvėjimo greitį 25–35%.

3.2 Paviršiaus topografija ir šiurkštumas

Optimalus 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) su maža pašaro sukelta vibracija, padidindama Ra.

17-4PH surfaces showed greater propensity for feed mark irregularities and micro-pitting under aggressive feeds (f>0,15 mm/Rev). Aušinimo skysčio pritaikymas pagerino RA 10–15%, sumažinant BUE susidarymą.

3.3 Požeminiai pakeitimai

Stebimas reikšmingas darbinis kietėjimas, ištiestas 100–150 μm žemiau apdirbto paviršiaus. Didžiausias mikrohardumas padidėja:

316L:BASE ~ 200 HV → Peak 260-290 HV.

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

Karimo sunkumas padidėjo, kai pašaro greitis ir pjūvio gylis, sušvelnintas didesniu pjovimo greičiu ir aušinimo skysčiu (3 paveikslas) . 17-4 pH grūdinimas buvo ryškesnis ir gilesnis.

3.4 Pjovimo jėgos

Tangentinė jėga (Fz) 17-4PH buvo 15-25% didesnė nei 316L tapačiomis sąlygomis, koreliuojant su didesniu stiprumu. Radialinė jėga (FY) didelę įtaką daro įrankių susidėvėjimo progresavimas.

4 diskusija

Pagreitintas įrankio nusidėvėjimas 17 - 4PH kyla iš jo didelio stiprumo ir abrazyvinių nuosėdų (pvz., Cu - turtingos, NBC), skatinant klijų sąveiką ir difuziją įrankyje - lusto sąsajoje. Austenitinis 316L mažesnis stiprumas ir didesnis lankstumas skatina didesnį lusto susidarymą, mažinant kontaktinį slėgį, tačiau padidėja sukibimo rizika. Stebimas požeminis kietėjimas suderinamas su plastine deformacija lusto formavimu; Didesnis pašarai padidina deformacijos sunkumą. Aušinimo skysčio efektyvumas atsiranda dėl šilumos išsklaidymo ir sutepimo, sumažinant šiluminį minkštumą ir BUE. Nors patvirtinti parametrai pagerina rezultatus, egzistuoja apribojimai: rezultatai būdingi nepadengtoms karbido įrankiams; Padengti įrankiai (pvz., Altin, tialn) gali padidinti našumą. Rezultatai rodo praktinius padarinius: prioritetuokite vidutinio stiprumo aukštą VC su žemu F/AP, kad būtų galima apdaila 17-4PH, naudokite aušinimo skystį ir įgyvendinkite griežtą įrankių susidėvėjimo stebėjimą. 316L greičiui yra įmanomas didesnis greitis, tačiau stabilumas yra labai svarbus siekiant užkirsti kelią plepiams.

5 Išvada

17-4PH apdirbimas reikalauja atskirų strategijų dėl 25–40% didesnio įrankio nusidėvėjimo ir didesnio požeminio kietėjimo nei 316L palyginamomis sąlygomis.

Optimalus abiejų lydinių paviršiaus apdaila (RA <0,8 μm) yra nuolat pasiekiama esant 80–100 m/min. Pjovimo greičiui, o pašaro greitis yra mažesnis arba lygus 0,1 mm/REV.

Potvynių aušinimo skysčio pritaikymas žymiai sumažina požeminį sukietėjimą (15 - 20% mažesnis ΔHV) ir pagerina paviršiaus apdailą, sumažindamas įmontuotą kraštą.

Patvirtinti parametrų rinkiniai suteikia gamintojams veiksmingus gaires, skirtas pagerinti komponentų kokybę ir įrankių tarnavimo laiką gaminant medicinos prietaisus. Vėlesni tyrimai turėtų ištirti padengtą įrankio veikimą ir aukštą - slėgio aušinimo skysčio efektyvumą.

Populiarus Žymos: Medicinos - nerūdijančio plieno apdirbimas 316L/17 - 4PH, Kinijos medicinos laipsnio nerūdijančio plieno apdirbimas 316L/17-4P