Шероховатость и микротвердость ультрамелкозернистого титана Grade 4, подвергнутого безабразивной ультразвуковой финишной обработке

Повышение сопротивления усталости имплантатов является важной научно-технической задачей. Одним из решений данной задачи является формирование высокопрочного состояния за счет ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры. Однако для высокопрочных сплавов характерна большая чувствительность к концентраторам напряжений и параметру шероховатости поверхности. В свою очередь, конструкции имплантатов, как правило, подразумевают наличие концентраторов в виде различных канавок, резьбовых элементов и т. д., а технология их изготовления подразумевает механическую обработку с неоднозначным влиянием на поверхность готового изделия. Вариантом решения обозначенной проблемы является применение дополнительной финишной обработки поверхности, например методом безабразивной ультразвуковой финишной обработки (БУФО). Целью настоящей работы является исследование влияния различных режимов БУФО на микротвердость и шероховатость цилиндрической заготовки из технически чистого титана марки Grade 4 в УМЗ состоянии. В ходе исследования проведена оценка влияния на параметры поверхности частоты вращения заготовки и статической силы прижатия инструмента к обрабатываемой заготовке. Проведены микроструктурные исследования полученных образцов. Результаты показали, что обработка титана в УМЗ состоянии методом БУФО приводит к значительному повышению микротвердости поверхности и снижению ее шероховатости. Так, в зависимости от режима прирост микротвердости может достигать от 2 до 3,5 раз. Было изучено влияние уровня мощности ультразвукового воздействия на шероховатость и микротвердость. Рассмотрены различные варианты предварительной обработки поверхности. Выявлено, что увеличение скорости вращения заготовки уменьшает шероховатость обработанной заготовки, а микротвердость при этом увеличивается.