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博碩士論文 etd-0513116-213806 詳細資訊
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論文名稱
Title
植牙用鈦合金螺絲之打頭成形與製程設計
Process Design and Heading of Titanium Alloy Screws for Dental Implants
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
80
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2016-07-22
繳交日期
Date of Submission
2017-01-18
關鍵字
Keywords
有限元素分析、輾牙、打頭、植牙螺絲、鈦合金
Finite element analysis, Threading, Heading, Dental implants, Titanium alloy
統計
Statistics
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中文摘要
鈦合金具有高強度、質量輕、耐腐蝕,且對人體無害,因此被廣泛運用在航太產業,近年來則開始應用在生醫領域。本研究利用有限元素法進行鈦合金Ti-6Al-4V植牙螺絲之打頭以及輾牙製程模擬,探討各項製程參數對鍛造力與成形性的影響。
首先透過Gleeble 3800熱機模擬試驗機進行鈦合金之圓柱壓縮試驗,再將所得到不同溫度及應變率之塑流應力匯入DEFORM有限元素分析軟體進行打頭與輾牙製程模擬。打頭製程分為軸部成形與頭部成形兩個道次,藉由改變第一道次衝程以及兩道次沖頭速度可以求得較省時且所需鍛造力較小、成品外形無缺陷之較佳製程條件。輾牙製程模擬則為探討牙板間相對位置及摩擦因子對螺紋外形與高度之影響。
Abstract
Titanium alloy with high strength, light weight, corrosion resistance, and is harmless to humans, so it is widely used in aerospace industry. Recently, it began to applied in biomedical fields. The finite element method is adopted to analysis the heading and threading of dental implants which are made of Ti-6Al-4V , and investigate how is the effect of forging force and formability by process parameters.
At first, the flow stresses of different forming temperatures and strain rates could be obtained by doing compression test of Ti-6Al-4V from Gleeble 3800. They were imported into DEFORM, the finite element analysis software to perform heading and threading process simulation. There are two stages of heading process, one is forming the shaft of the screw, another is forming the head part of it. During the stroke of first stage and velocities of punch in each stages were changed, the process parameters with lower forging force, timesaving and non-defect could be obtained. How is the effect of thread shape and height by the relative position between the screw dies and friction factor were discussed in threading process.
目次 Table of Contents
論文審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
圖次 vii
表次 x
符號表 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 台灣螺絲產業概況 1
1.3 螺絲種類介紹 2
1.3.1 螺絲頭型與溝槽介紹 2
1.3.2 螺紋種類介紹 3
1.4 螺絲製程之簡介 5
1.4.1 螺絲的製作流程 5
1.4.2 螺絲打頭製程 6
1.4.3 螺紋成形方法 7
1.5 鈦合金之介紹與優勢 11
1.6 人工植牙簡介 14
1.7 文獻回顧 14
1.7.1 打頭相關之研究 14
1.7.2 輾牙相關之研究 15
1.7.3 鈦合金成形相關之研究 16
1.8 研究動機與目的 17
第二章 打頭製程之有限元素分析 19
2.1 有限元素分析軟體介紹 19
2.2 鈦合金之圓柱壓縮試驗 20
2.3 打頭製程之模具設計 25
2.4 模擬參數之設定與網格劃分 28
2.4.1 網格收斂性分析 28
2.4.2 溫度對負載之影響 30
2.4.3 沖頭速度對負載影響 31
2.5 打頭製程之模擬結果與討論 33
2.5.1 第一道次衝程對第二道次成形影響 33
2.5.2 沖頭下壓速度與製程關係 38
第三章 輾牙製程之有限元素分析 46
3.1 輾牙製程模型建立與參數設定 46
3.2 輾牙製程模擬結果與討論 50
第四章 植牙螺絲打頭與輾牙實驗 54
4.1 螺絲之打頭實驗 54
4.1.1 實驗設備介紹 54
4.1.2 打頭實驗結果 59
4.2 輾牙實驗 61
4.2.1 實驗方法與步驟 63
4.2.2 輾牙實驗結果 63
第五章 結論與未來展望 64
5.1 結論 64
5.2 未來展望 65
參考文獻 66
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