Файл: Основы материаловедения. Инструменты и аппараты для инекций, инфузий, проколов и отсасывание Лектор ассистент кафедры фармацевтических дисциплин Калушка Елена Богдановна.ppt

Основы материаловедения. Инструменты и аппараты для инекций, инфузий, проколов и отсасывание


Лектор
ассистент кафедры фармацевтических дисциплин
Калушка Елена Богдановна
E-mail: kalushka_ob@tdmu.edu.ua


Материаловедение - наука, которая изучает свойства материалов, их происхождение, строение и возможные изменения, которые происходят под воздействием разных факторов.
Для изготовления медицинских инструментов, аппаратов, приборов, оборудования используют множество материалов:
- метали и их сплавы;
- пластичные массы;
- резина;
- стекло;
- керамика;
- кожа;
- древесина.


Требования к материалам для изготовления медицинских изделий:
> безвредность, биологическая инертность и нетоксичность относительно тканей организма, не выделять вредных для организма человека веществ;
> стойкость к стерилизации и дезинфекции;
> механическая прочность, хранить постоянную форму и объем;
> технологические свойства (например, при литье штамповании и других видах обработки);
> стойкость к коррозии.


Современные методы исследования дают достаточно полное представление о естественных свойствах любого материала или структуре вещества, его составе и строении, взаимодействию с другими материалами и биологическими средами.
При взаимодействии с окружающей средой и тканями организма в материалах происходят изменения как в составе, так и в структуре, что вызывают соответствующие изменения их свойств.
Различают свойства материалов:
- механические;
- технологические;
- физические;
- химические;
- биологические.


Механические свойства материалов - это их способность к сопротивлению разным факторам внешнего влияния.
Механические свойства материала изучают при помощи специальных машин и приборов.
Методы испытаний могут быть статическими и динамическими.
При статических испытаниях, материал поддается медленному, но постоянному влиянию силы.
При динамических - силовые влияния имеют быстрый и кратковременный характер удара.
К механическим свойствам относят:
- твердость;
- прочность;
- упругость;
- пластичность;
- вязкость;
- усталость.


Твердость.
За ней судят о способности противодействовать силам износа, а также о постоянстве формы и размеров изделий во время работы.

---

Твердость - это способность материалов оказывать сопротивление при входе в его поверхность другого тела под действием силы.
Определяют твердость материалов несколькими методами:
1. методом Бринелля: с помощью специального пресса в поверхность исследуемого тела с определенной силой вдавливают стальной закаленный шарик отмеченного диаметра. Этот метод пригодный для материалов с небольшой твердостью;
2. методом Роквелла: в подопытный образец вдавливают бриллиантовый конус. Этот метод подходит для определения материалов с высокой твердостью;
3. методом Виккерса: в испытуемый материал вдавливают усеченная четырехгранная бриллиантовая пирамида. Этим методом определяют твердость тонких изделий.


Прочность - способность материала делать сопротивление внешней силе, что стремится к нему .
Граница прочности материала - отношение размера минимальной нагрузки, при которой наступает нарушение цельности материала, и площади поперечного пересечения.
Упругость - способность материала возобновлять форму после прекращения действия силы.
Упругие свойства материалов зависят как от природы вещества, так и от ее строения, поэтому в каждом материале они по-разному.
Для каждого материала существует своя граница упругости.


Пластичность - свойство материала, не разрушаясь, приобретать форму, что ее предоставляют с помощью силы, и сохранять эту форму после прекращения действия силы.
Наиболее пластичными - свинец и ковкие материалы.
Материалы, что под действием внешних сил совсем или почти не изменяют своей формы, но быстро разрушаются, называются хрупкими. Хрупкими является: стекло, чугун, некоторые пластмассы (полистирол).
Вязкость - способность материала деформироваться, не разрушаясь под действием нагрузок. Этот вид деформации характеризуется тем, что исследуемый образец увеличивается по размерам в направлении доложенной силы (обычно по длине) и сужается в поперечном пересечении.


Усталость - свойство материалов разрушаться под воздействием часто повторяемых нагрузок, размер которых не достигает границы прочности материала.
Чем больше циклов нагрузок выдерживает образец, тем он более вынослив.
Граница усталости определяется количеством циклов нагрузки, которое может выдержать образец материала.

---

К технологическим относят свойства, которые позволяют определить, какой технологической обработке может быть поддан материал, а также возможность наиболее эффективного его использования при изготовлении изделий.
Это в первую очередь:
- ковкость;
- грузность;
- усадка;
стирание.
Физические свойства материалов определяются такими показателями:
- плотность;
- температура плавление;
- температурой кипения;
- тепло- и электропроводимостью;
- тепловым расширением.


К химическим свойствам материалов относят свойства, которыми определяется их взаимодействие со средой, в которой они постоянно или временно находятся, например, во время стерилизации, дезинфекции и тому подобное. Химические свойства определяются химическим составом материалов.
Под биологическими свойствами материалов понимают их влияние на живые ткани и организм в целом. Все материалы, которые используют для изготовления изделий медицинского назначения проходят специальную проверку на биологическую инертность в лабораториях на животной и биологической среде.


МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Для изготовления изделий медицинского предназначение используют разные металлы и их сплавы. Чистые металлы здесь случаются редко (кроме благородных), потому что за своими свойствами они не всегда отвечают основным требованиям предлагаемым для изготовления металлических изделий (имеют недостаточную прочность, стойкость к коррозии).


Сплав - вещество, которое образуется при сочетании двух или нескольких металлов и что приобретает новые качества, не свойственных ни одному из компонентов. Компоненты что входят к сплаву в расплавленном состоянии взаимно растворяются и образуют однородную массу.
Метали и их сплавы можно разделить на две большие группы:
- черные;
- цветные.


ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ
Широко используются сплавы железа с углеродом - чугун и сталь.
Чугуны - сплавы железа с углеродом, что содержат выше 2 % углерода и другие элементы (серу, фосфор, кремний, марганец).
Получают их выплавкой из железных руд в доменных печах.
По назначению чугуны классифицируют на:
- предельные (белые) - предназначены для переплавки на сталь; имеют повышенную твердость и ломкость, плохо обрабатываются и отливаются, потому что недостаточно текучие в жидкому состоянии;
- литейные (серые) - имеют литейные качества – текучесть и малую усадку

---

, легко обрабатываются, хорошо делают сопротивление;


высокостойкие (модифицированные) - для изготовления деталей, что поддаются значительной нагрузкой;
- ковкие - их получают обжиганием белого чугуна; имеют повышенную пластичность, хорошие механические свойства, и высокую коррозийную стойкость;
легированные - содержат добавки цветных металлов, применяются для производства легированных сталей.
Для медицинского оборудования подходят чугуны с содержимым углерода в пределах 2,6 - 2,9 %.


Стали - сплавы железа с углеродом (до 2 % углерода), имеют в сравнении с чугунами большую прочность, пластичность и меньшую твердость.
За химическим составом стали разделяют на:
- углеродные (постоянные);
- легированные.
Углеродные стали называют так, за основным элементом - углеродом, содержание которого не превышает 1,35 %.
С увеличением процента углерода растет прочность, твердость, упругость и снижается пластичность, относительное утолщения и ударная грузкость.


По назначению стали бывают:
- конструкционные;
- инструментальные.
Конструкционные углеродные стали содержат углерод в небольшом количестве (0,06-0,5 %), в результате чего приобретают пластичность, хорошо обрабатываются литьем, давлением, резкой; пригодные для изготовления изделий сложной формы.
Конструкционные постоянные марки 15, ЗО, 45, что содержат 0,15; 0,30 и 0,45 % углерода, используют для изготовления ручек инструментов, деталей приборов и аппаратов. Из стали 45 изготовляют некоторые зуботехнические инструменты.


Инструментальные углеродные стали благодаря более высокому содержанию углерода (0,65-1,35 %) и сниженному содержанию серы и фосфора имеют значительную твердость, износостойкость, а также прочность и пластичность.
Поэтому изделия с инструментальной стали не хрупкие и не деформируются при эксплуатации.


В соответствии с Госстандартом углеродные стали изготовляют: качественными (марки В7, В8) и высококачественными (марки В7А, В8А). Высококачествение содержат меньше серы и фосфора.
Марки расшифровываются так: В - углеродная, А - высококачественная сталь, цифры указывают на среднее содержание углерода в десятых частицах процента.
Углеродные инструментальные стали В10А, В12А идут на изготовление резательных инструментов (скальпелей, ножей), В7А - для упругих инструментов.


Легированные стали - кроме углерода, содержат один или несколько легирующих элементов, которые добавляются специально (хром, никель, вольфрам, ванадий, титан, молибден, марганец и др.)

---

Инструментальные легированные стали нужны для изготовления сверлильных, резательных, измерительных и других инструментов, которым присущие повышенная твердость и износостойкость (зубные бори, фрезы).


Для изготовления медицинских инструментов применяют такие инструментальные легированные стали:
- сталь 9X18 (0,9 % углероду и 18 % хрома) –для изготовления резательных инструментов, которые применяют в нейрохирургии и офтальмологии;
сталь ЕИ (1 % углерода, 13 % хрома, 1,6 % молибдена);
сталь ХВ4 (4 % вольфрама) и др.
Корозийностойкие (что не ржавеют) легированные стали стойкие к действию кислот, солей, которые применяют для стерилизации.


В соответствии с Госстандартом для медицинских инструментов применяют хромовые нержавеющие стали марки 12X13, 20X13, 30X13 и 40X15. Первая цифра указывает на среднее содержание углерода в сотых частицах процента, X - хром, 13 – процентное содержание хрома.
Стали марки 20X13 применяется для изготовления пинцетов, крючков, элеваторов, осей штифтов замковых соединений, ножниц, щипцов - кусачек.
Стали марки 30X13 имеют упругие свойства. Из нее изготовляют упругие инструменты (зажимы, пинцеты, иглодержателе).
Стали марки 40X13 имеют повышенную твердость. Из нее изготовляют ножницы, долота, распаторы, щипцы - кусачки.


Хромовые стали уступают механическими и морозостойкими свойствами хромоникелевым сталям марок 08Х18Н9, 12Х18Н10Т, 17Х18Н10Т. Первая цифра помечает содержание углерода в сотых частицах процента, вторая - содержание хрома в процентах, третья - никеля в процентах. Буква «Т» указывает на содержание титану (1 %).
С хромоникелевых сталей изготовляют: стерилизаторы, зубные коронки.


Маркировка легированных сталей.
Для маркировки легированных сталей существует буквенно-цифровая система. За этой системою легированные элементы, которые содержатся в стали, отражаются начальными буквами алфавита. Например, X - хром, Н - никель, Т - титан, К - кобальт за исключением некоторых условно принятых сокращений: Г - марганец, С - кремний, Ф - ванадий, Ю - алюминий.
Количественное содержание легирующих элементов и углерода помечают цифрами. Первые две цифры в маркировке легированной стали означают количество углерода, что содержится в стали, с точностью до сотых процента.


ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ.
Для производства товаров медицинского назначение широко используют цветные металлы:

---