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[金属] 如何制造医疗设备的金属管

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冷拔管6 y9 @0 R& S  R5 B0 h* g, J; |% C

. J$ d% m+ U0 l/ c2 k生产金属设备管道的最常见方法是冷拔工艺。因为它可以控制管道尺寸并赋予金属以必要的机械性能,所以它特别适合于制造关键且要求苛刻的医疗设备。( i1 v; @2 ]9 m' H

9 s8 N- }4 j( N; MVeridiam Inc.总部位于加利福尼亚州El Cajon的业务开发副总裁,受过专业培训的冶金学家帕特里克·洛伦兹(Patrick Lorenz)解释说,冷拉方法可以实现内部和外部尺寸的严格控制,同时可以控制壁厚的变化。使用此技术制造的细管的内径小到0.003英寸(接近人发的直径),外径从针头大小到大于1英寸。6 r  J, `7 E$ [+ Z
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此外,冷拔技术可以通过冷加工来强化300系列不锈钢。“为了在300系列不锈钢中达到所需的强度和硬度,您需要在管子中完成剩余少量适量的冷加工,以确保满足客户期望的性能和规格,从而完成管子制造过程。”评论。“由于非冷加工的300系列不锈钢相对较软,因此除非进行冷加工以提高其最终的抗拉强度和硬度,否则通常没有用。”
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在冷拉过程中,几乎总是由硬质合金制成的模具用于控制外径的形状和尺寸。通常,有一个匹配的内部工具(长心轴/杆或硬质合金塞)可精确控制内径和壁厚。洛伦兹认为,这种方法控制物料流经模具时的流动,从而减小和改变管的尺寸,该过程还使产品产生冷作功。“在此过程中,提高生产效率和实现确切的最终材料性能的关键是控制管道横截面的减小百分比,以最大程度地减少拉拔循环次数,同时又不会过度加工和破坏材料。”0 d$ O; h! B' J4 L1 U
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Lorenz指出,无缝管和焊接管均可使用冷拔工艺生产。无缝的非焊接管起始为6到12英寸。实心条,在该条上钻一个孔。相反,焊接管从严格控制的扁平金属条开始,该金属条已冷轧至精确的厚度,切成所需的宽度并盘绕。将卷材送入连续管轧机中,在这里通过一系列10个或更多的成形辊将其成形为圆形。然后,焊缝被焊接,形成母管或起始管。然后在管磨机上监控焊缝以确保其完整性,然后在管子离开管磨机时将其切成15至20英尺长,成为冷拔工艺的进料口。
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8 b+ u+ ?, K: K# v4 c轧管加工$ [9 _* q" M7 a) j8 R

" y9 u' H3 ?# b" _2 n虽然拉管加工是减小管道直径和壁厚以达到所需规格的常规方法,但也可以采用由新泽西州萨默塞特市Micro公司申请的专利技术,即轧管加工技术来制造医疗器械管道。该技术最初由该公司开发,用于生产经过重新设计的一次性手术器械,该技术降低了组件和子组件的成本,并用于制造内窥镜子组件。! B1 N8 q4 |* {5 `

* X% \: y5 o2 X0 }# u; w7 M% a( T& O$ l( BMICRO金属管
- h/ \1 F" u# m9 c& u( X0 B0 N微型制造轧制管(左),无缝管和拉制管(右)。# g  E/ R4 S$ {" }7 P
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Micro的销售和市场副总裁Carl Savage表示:“我们的管式轧制工艺在渐进式冲压模中生产管材。” “渐进式冲压模的开发是为了在冲压的早期阶段冲压诸如孔,卷曲区域和修整区域等特征。” 一旦完成特征,就开始了轧制过程,其中一系列形式逐渐开始将扁平坯料轧制成成品圆管形状。该过程导致纵向接缝。管的直径以及材料的厚度决定了管的刚度及其运动(如果有)。在此过程中,基材的规格通常是成品所需的壁厚。
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根据Savage的说法,在传统的拉拔和焊接管材中,焊缝在连续的拉拔和退火操作过程中被均质化并混合到管材中。“尽管接缝和其余管道之间总是存在材料差异,但制造过程的目标是使该区域尽可能接近管道的平衡点。要实现这一点,通常需要进行额外的拉伸/退火操作。您无法消除对拉伸和焊接管材上的焊缝进行退火处理,因为这是获得所需尺寸和尺寸要求的过程的一部分。”
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. \9 K" J9 q4 \; ?+ N4 _) [Savage补充说,使用轧管工艺制成的油管也可能需要焊缝。该接缝可以沿管的整个长度连续焊接,也可以在特定位置点焊。但是,与冷拔管不同,轧制管通常在焊接后不进行退火处理。, A5 m; j/ @; K. z# ]- J
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9 f; P" L- r; [: `. B金属管挑战
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“制造直径和壁厚,公差小于0.001英寸的非常小的直管非常具有挑战性,” Lorenz说。如果最终产品包含旨在配合或压配合在一起的组件,这可能是必要的。” 例如,以粉碎机或剃须刀为例。通常由在其中一根管在其中旋转的管内的管组成,这种装置具有间隙和材料特性,这些间隙和材料特性对于装置的设计性能和使用寿命至关重要。另外,许多设备经常使用激光焊接来组装,这由于激光焊接束的精度和非常小的直径而固有地驱动紧密的组装公差。
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0 a, W* Y" j  c9 i" B' u) z由于在冷拔过程中采用了工艺步骤和较高的机械力,因此要创建无缺陷的表面光洁度也是一项挑战,Lorenz补充说。设备必须没有凹坑和划痕,如果它们足够大,这些凹痕和划痕会掩盖污染物并成为机械故障的起因。但是,除了功能设计问题之外,还有一个问题是表面污点不美观。“手术室中的哪个外科医生想要看到一种外观不完全统一且一致的设备?因此,医疗器械管道的制造商面临着生产尺寸精确,具有特定材料和机械性能,功能安全且具有原始表面特征的管道的挑战。”
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