مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه تجربی نکروز حرارتی در فرآیندهای سوراخکاری معمولی و سرعت بالای استخوان

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال-مدیر گروه مهندسی صنایع/دانشجوی دکتری ساخت و تولید دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
بی‌حرکت‌سازی داخلی قطعات شکسته شده استخوان، مبتنی بر سوراخکاری موضع شکستگی و ثابت کردن آن بوسیله تجهیزاتی است که به استخوان پیچ می‌شوند. در حین سوراخکاری، احتمال دارد دما از محدوده مجاز C°47 فراتر رفته، آسیب جبران‌ناپذیر نکروز حرارتی بر جای گذارد. در تحقیق حاضر، روش‌های سوراخکاری استخوان مورد بررسی قرار گرفته‌اند تا شرایط مناسب به لحاظ ایجاد حداقل آسیب گرمایی تعیین گردد. آزمون‌های سوراخکاری با استفاده از دو روش معمولی و سرعت بالا بر روی استخوان ران گاو انجام پذیرفت و میزان ازدیاد دما در موضع سوراخکاری، مدت زمان افزایش دما و نیروی محوری ماشینکاری ثبت گردید. نتایج نشان می‌دهند که در سوراخکاری معمولی، در تمامی حالات میزان گرمای تولیدی فراتر از حد مجاز بوده و وقوع نکروز حرارتی اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. از سوی دیگر، افزایش سرعت چرخشی مته تا rpm 7000 در سوراخکاری سرعت بالا، موجب کاهش شایان توجه نیروی محوری و همچنین سبب افزایش میزان تخلیه حرارت به خارج بوسیله براده‌ها و در نتیجه کاهش میزان ازدیاد دمای موضع سوراخکاری تا نزدیکی حد مجاز می‌گردد. با افزایش بیشتر آن، به علت عدم تغییر مقدار نیرو و همچنین، به دلیل افزایش اصطکاک بدنه مته و براده‌ها با جدار سوراخ، میزان ازدیاد دما روند صعودی پیدا می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of Thermal Necrosis in Conventional and High Speed Drilling of Bone

نویسندگان English

Ehsan Shakouri 1
MohammadHosseyn Sadeghi 2
Mehdi Maerefat 2
1 Islamic Azad Universiy-tnb/TMU
2 TMU
چکیده English

Internal immobilization of fractured parts of bone depends on the drilling of fracture site and screw fixation of implanted devices to the bone. During drilling, the temperature may rise allowable temperature of 47°C and causes irreversible thermal necrosis. This study is concerned with methods of drilling to determine the best processing condition to minimize the osteonecrosis. Drilling tests were performed with two drilling techniques: conventional, and high speed drilling on the bovine femur and increase of temperature in drilling site, duration of temperature raise and thrust force were measured. The result for conventional drilling shows that in all processing conditions, the generated heat is over the allowable limit, which makes thermal necrosis inevitable. On other hand, it was found that increase of cutting speed of drill bit to 7000 rpm, leads to considerable decrease of thrust force and increase of heat dissipation with chips, simultaneously and leads to decrease of local temperature raise in drilling site. But with more increase of rotational speed of drill bit, because of not sensible change in drilling force and considerable increase of friction between chips, drill bit body and drilled hole, amount of temperature elevation is increased.

کلیدواژه‌ها English

Bone
thermal necrosis
Conventional Drilling
High Speed Drilling
Thrust Force