Published July 15, 2021
| Version v1
Publication
Open
Tool Feed and Burr Size Influence on Wettability of Ti6Al4V Micro End-Milled
Creators
- 1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco
Description
Surface texturing, using micro-milling, has promising applications in the industry of medical implants, since it can assist cell adhesion and thus improve osseointegration. Ti6Al4V alloy is used as implant material due to its excellent biocompatibility and high mechanical strength. However, those mechanical properties reduce machinability creating some challenges for micro-milling. The way to initially assess cell adhesion is using surface wettability, usually conducted with water. At the present work, micro-channels were machined in Ti6Al4V by micro end-milling with 500 µm width per 50 µm depth with 1000 µm distant from each other. The effect of feed per tooth (fz) on wettability was analysed and some interesting relations with burrs formed on channel walls were obtained. Values of feed per tooth were 3, 6, 12 and 15 µm. Wettability results showed that slotted surface is more hydrophilic on channel direction, with contact angles around 30° to 43°. In contrast, on the perpendicular direction the surface tends to be hydrophobic with contact angles between 75° and 146°. In addition, contact angle increases (hydrophobic tendency) as feed per tooth increases (along with roughness), even on channel direction. The presence of burrs also tends to disturb wettability results. Therefore, surface wettability depends on channel direction, burr size and tool feed per tooth, as well.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
التركيب السطحي، باستخدام الطحن الدقيق، له تطبيقات واعدة في صناعة الغرسات الطبية، لأنه يمكن أن يساعد في التصاق الخلايا وبالتالي تحسين التكامل العظمي. تستخدم سبيكة Ti6Al4V كمادة مزروعة بسبب توافقها الحيوي الممتاز وقوتها الميكانيكية العالية. ومع ذلك، فإن هذه الخواص الميكانيكية تقلل من إمكانية التشغيل الآلي مما يخلق بعض التحديات للطحن الدقيق. تتمثل طريقة التقييم الأولي للالتصاق الخلوي في استخدام قابلية ترطيب السطح، والتي يتم إجراؤها عادةً بالماء. في العمل الحالي، تم تشكيل القنوات الدقيقة في Ti6Al4V بواسطة الطحن الطرفي الدقيق بعرض 500 ميكرومتر لكل عمق 50 ميكرومتر مع مسافة 1000 ميكرومتر عن بعضها البعض. تم تحليل تأثير العلف لكل سن (FZ) على قابلية الترطيب وتم الحصول على بعض العلاقات المثيرة للاهتمام مع النتوءات المتكونة على جدران القناة. كانت قيم العلف لكل سن 3 و 6 و 12 و 15 ميكرومتر. أظهرت نتائج قابلية الترطيب أن السطح المشقوق أكثر ماءً في اتجاه القناة، مع زوايا تلامس تتراوح من 30 إلى 43درجة. في المقابل، على الاتجاه العمودي، يميل السطح إلى أن يكون غير مسعور مع زوايا تلامس بين 75درجة و 146درجة. بالإضافة إلى ذلك، تزداد زاوية التلامس (الميل الكاره للماء) مع زيادة التغذية لكل سن (جنبًا إلى جنب مع الخشونة)، حتى في اتجاه القناة. يميل وجود النتوءات أيضًا إلى تعطيل نتائج قابلية الترطيب. لذلك، تعتمد قابلية ترطيب السطح على اتجاه القناة وحجم الترس وتغذية الأداة لكل سن أيضًا.Translated Description (French)
La texturation de surface, par micro-broyage, a des applications prometteuses dans l'industrie des implants médicaux, car elle peut favoriser l'adhésion cellulaire et ainsi améliorer l'ostéointégration. L'alliage Ti6Al4V est utilisé comme matériau d'implant en raison de son excellente biocompatibilité et de sa résistance mécanique élevée. Cependant, ces propriétés mécaniques réduisent l'usinabilité, ce qui crée certains défis pour le micro-broyage. La façon d'évaluer initialement l'adhésion cellulaire consiste à utiliser la mouillabilité de surface, généralement réalisée avec de l'eau. Au présent travail, des micro-canaux ont été usinés en Ti6Al4V par micro fraisage en bout de 500 µm de largeur par 50 µm de profondeur à 1000 µm de distance les uns des autres. L'effet de l'alimentation par dent (fz) sur la mouillabilité a été analysé et des relations intéressantes avec les bavures formées sur les parois des canaux ont été obtenues. Les valeurs de l'alimentation par dent étaient de 3, 6, 12 et 15 µm. Les résultats de mouillabilité ont montré que la surface fendue est plus hydrophile dans la direction du canal, avec des angles de contact autour de 30° à 43°. En revanche, dans la direction perpendiculaire, la surface a tendance à être hydrophobe avec des angles de contact compris entre 75° et 146°. De plus, l'angle de contact augmente (tendance hydrophobe) à mesure que l'alimentation par dent augmente (avec la rugosité), même dans la direction du canal. La présence de bavures a également tendance à perturber les résultats de mouillabilité. Par conséquent, la mouillabilité de la surface dépend également de la direction du canal, de la taille de la bavure et de l'avance de l'outil par dent.Translated Description (Spanish)
La texturización superficial, mediante micromolienda, tiene aplicaciones prometedoras en la industria de los implantes médicos, ya que puede ayudar a la adhesión celular y mejorar así la osteointegración. La aleación Ti6Al4V se utiliza como material de implante debido a su excelente biocompatibilidad y alta resistencia mecánica. Sin embargo, esas propiedades mecánicas reducen la maquinabilidad, lo que crea algunos desafíos para la microfresa. La forma de evaluar inicialmente la adhesión celular es utilizando la humectabilidad de la superficie, generalmente realizada con agua. En el presente trabajo, los microcanales se mecanizaron en Ti6Al4V mediante microfresado con 500 µm de ancho por 50 µm de profundidad con 1000 µm de distancia entre sí. Se analizó el efecto del pienso por diente (fz) sobre la humectabilidad y se obtuvieron algunas relaciones interesantes con rebabas formadas en las paredes del canal. Los valores de alimentación por diente fueron 3, 6, 12 y 15 µm. Los resultados de humectabilidad mostraron que la superficie ranurada es más hidrófila en la dirección del canal, con ángulos de contacto de alrededor de 30° a 43°. Por el contrario, en la dirección perpendicular la superficie tiende a ser hidrófoba con ángulos de contacto entre 75° y 146°. Además, el ángulo de contacto aumenta (tendencia hidrófoba) a medida que aumenta la alimentación por diente (junto con la rugosidad), incluso en la dirección del canal. La presencia de rebabas también tiende a alterar los resultados de humectabilidad. Por lo tanto, la humectabilidad de la superficie también depende de la dirección del canal, el tamaño de la rebaba y la alimentación de la herramienta por diente.Files
196.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ccf10b8822b06eddfc1b0cbc2222b3a4
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير تغذية الأدوات وحجم الأزيز على قابلية ترطيب Ti6Al4V Micro End - Milled
- Translated title (French)
- Influence de l'avance de l'outil et de la taille de la bavure sur la mouillabilité du Ti6Al4V micro usiné en bout
- Translated title (Spanish)
- Influencia de la alimentación de la herramienta y el tamaño de la rebaba en la humectabilidad del microfresado final Ti6Al4V
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3181963741
- DOI
- 10.26776/ijemm.06.03.2021.02