冷却润滑剂确保医疗产品的高质量

在医疗技术领域,难切削材料对冷却润滑剂提出了极高的要求。除了技术因素之外,对环境和用户的兼容性问题也须特别重视。只有对整个生产流程完全掌握,才可确保医疗产品的质量。

钛、钴合金和不锈钢等金属被应用于医疗行业,这是因为此类金属具有优良的生物兼容性和防腐性能。这种材料的优点是非常显著的,但另一方面,这种材料(尤其是钛和钛合金)对切削工艺流程的要求也是非常高的。对此,人们需要掌握很多专业知识并结合使用正确的刀具和冷却润滑剂。这里不仅仅涉及棒材产品,因为每个用户对冷却润滑剂的要求各不相同(表1)。此外,人们已经明确意识到采用生物可分解的冷却润滑剂的发展趋势。操作人员的健康是第一位的。如今,冷却润滑剂的发展和应用也烙上了“非技术”要求的痕迹。因此,基于植物原料的合成聚酯树脂也得到了应用。冷却润滑剂结合了多种优良的特性:一方面,这种冷却润滑剂对皮肤无刺激,也无需担心毒性问题;另一方面,它不危害环境。这种无蒸发性的油品降低了对操作人员的危害程度,对应用的普及比较有利。它的另一个优点就是其起燃和爆炸危险性较低。无蒸发性聚酯的自燃温度(400℃)比蒸发性的(220℃)几乎提高了一倍。

切削效率仍至关重要

除了这些特征之外,切削效率在经济性方面仍扮演着最重要的角色。在钛金属切削过程中,可能会出现各种问题,这是因为材料导热性差,会造成热量聚集并使热量停留在工件和刀具上,从而在刀具上形成焊瘤。Fuchs冷却润滑剂的目的便是要降低摩擦和热量。

在研究项目中,对高压切削技术进行了研究。所采用的压力达到200bar(1bar=105Pa)。特别适用的是合成树脂基的冷却润滑剂和高压稳定的水溶性冷却润滑剂,因为此类冷却润滑剂具有优越的排气性能。常规矿物油在高压加工作业中会带来很多气体并具有发泡的倾向。进入油中的气体会使排热效果变差。特定结构的聚酯油可以立即释放空气,也不会起泡。其较好的排热特性往往有助于提高切削速度。

 

在陶瓷解剖刀磨削过程中对冷却润滑剂的运用

Fuchs公司在医疗技术范围内与NMI(Tübingen大学自然科学和医学学院)进行合作研究。该项目的合作伙伴还有医疗产品制造厂商、清洁仪器制造厂商和生物检验机构。创新型CO2雪花喷射清洁工艺则是该项目的重中之重。在清洁后的表面进行生物兼容性检验。Fuchs 欧洲公司也参与了依据EN ISO 10993-5所进行的细胞毒性试验。Ecocut 7520 LE-S和Plantocut 10 SR产品已经被认定是安全的。

在金属切削加工中,最低量润滑工艺也越来越多地被应用于难切削金属加工之中。通过降低冷却润滑剂量,可以节省下可观的费用。在移植板上孔的镗削或Nitinol合金型材的微型铣削等附着力较大的场合中,可以使用最少量润滑。除了精油醇之外,还可以采用合成聚酯类物质。nextpage

陶瓷加工提供的优良经验

在陶瓷加工专业领域,Fuchs公司也积累了不少工作经验。陶瓷加工只采用切削加工工艺和任何的刀片都可以。而在(用于胯部合成球体和膝关节的)氧化铝陶瓷材料的磨削过程中,润滑剂起到很大的作用。Iowa州立大学研究表明,通过采用非水溶性的冷却润滑剂,会在表面上生成Al(OH)3和Me2SiO5,由此可以达到更容易的加工和更低的深度损伤程度。在这种应用场合中,Fuchs公司均采用安全可靠的白油。同时,此类产品具有较小的蒸发性、较好的湿润性和冲洗效果。

在加工过程结束时,对移植产品和治疗器械的清洁至关重要。即使是ppm范围内的污物,也会造成极大的问题。因此,稳定的加工流程非常重要,以确保医疗产品所必须达到的高品质。Fuchs公司可以提供特殊的清洁剂,在各中间环节中对医疗移植物和医疗器械进行极佳的清洁。在对移植物进行清洁时,同时也需要顾及到冷却润滑剂(例如液压油)的交叉污染问题。此类交叉污染会造成清洁剂过早饱和。对此,Fuchs公司可以提供一种Unifluid技术方案。此类产品既可以被用作液压油,也可以被用作切削油,而不会降低加工效率。

对作为可重复吸附材料的锰合金的应用目前尚处于研究阶段。Fuchs公司已经开始研发适合于这种移植材料的冷却润滑剂。对锰合金移植物的可吸附性能可以通过几何外形和加工工艺进行调节。发泡状移植物和实心材料仍处于各方的商讨之中。Fuchs公司已经在此领域和汽车行业中积累了很多经验。由于锰金属能与水发生反应,在氢合作用下生成氢氧化锰,因此,在加工过程中采用水溶性冷却润滑剂是一个特别大的挑战,这需要Fuchs公司采用特定的产品来加以把握。在对发泡型锰金属移植物的切削过程中,由于表面积较大,因此氢气生成量也会随之增加。对此,Fuchs公司采用特殊的、能够极大抑制氢气生成的水溶性冷却剂。但是不能使用高精炼矿物油和合成酯油为基础的水溶性冷却润滑剂。

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