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钨丝绳为什么成为医疗器械的首选丝绳

嘉峪检测网        2020-06-09 15:01

至今没有一种满足所有要求的“全能”材料能够用于制作机械丝绳。不同的应用对绞合丝绳的要求通常有所差异,因此丝绳的用途不同,其所用的生产材料也就不同。例如,钨就是一种制作丝绳的材料。钨(也称为Wolfram,化学符号为W,原子序数为74),是熔点最高的金属。因此,钨(一种稀土金属)常用于灯泡灯丝、X射线管和弧焊电极。由于具有如此独特的机械性能,钨已成为当今许多尖端医疗器械(包括手术机器人)制造中不可或缺的组成部分。

 

超细钨丝已成为现代手术机器人所用微型机械丝绳的首选制作材料,这主要是因为钨具有抗疲劳性和出色的抗拉强度。凭借钨的出色柔性和耐磨性,这些创新的外科手术应用创造了奇迹。反观,如果此类机器人医疗器械使用不锈钢丝绳,则它们的使用寿命就会大大缩短,而且手术失败的可能性也会增加。

 

同样,也可以用这种钨丝绳来驱动人类手臂、肘部和手腕的运动。由钨丝绳来驱动外科医生的骨骼肌肉运动,而不是像以往一样由医生自己的身体来驱动,这样机器人就可以减轻医生的负担,让医生在施行多台手术后也不会感到疲乏和劳累。

 

钨丝绳的优点

 

随着这些结构复杂的钨丝绳的尺寸越来越小,开发工程师对所用的材料也提出了更高的要求,其性能要比标准不锈钢更好。

 

现今医疗器械应用中的微型钨丝绳是由数百根细丝构成的直径仅半毫米的丝绳。在该直径范围内,整个丝绳结构可以包含多达200条、甚至多达700条以上的单根钨丝。这种丝绳结构中单根细丝直径最小可以达到0.0005英寸,一根人类发丝的直径还要小六倍,真是非常细。

 

钨具有长期成本效益。客观而言,虽然钨丝绳的初始成本高于同等的不锈钢丝绳,但随着时间的推移,其性能表现将优于不锈钢丝绳,因此,钨的长期成本效益较高。

 

凭借使用寿命长和柔性这两大主要优点,钨成为了制造医用和工业用微型机械丝绳的更具成本效益的材料。

 

钨的使用寿命:

 

由于钨具有强韧、柔性和耐高温性的特质,其制成的钨丝绳坚固耐用,在长时间内无需维护或更换。首先,钨是人类已知的最强韧的材料之一。钻石的莫氏硬度为10,钨的莫氏硬度为9,而相比之下,不锈钢的莫氏硬度约为6。

 

钨的柔性:

 

钨在小于1毫米的弯曲半径下具有无与伦比的柔性。而不锈钢丝绳在同样的极小弯曲半径下可能会由于多次循环的弯曲应力而失效。

 

在要求具备良好耐温性和优异抗拉强度的机械丝绳应用中,钨的表现依然出色。316不锈钢在2,500–2,550°F温度下就会熔化,而钨在温度达到6,192°F时才会熔化,由此可见钨对极端温度的耐受性比316不锈钢高2.5倍。

 

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来源:Medtec医疗器械设计与制造