کاربرد ورق استیل 420 در پزشکی
- 9/9/1400 3/12/1401
کاربرد ورق استیل 420 در ساخت تجهیزات پزشکی
فهرست موضوعات
مقدمه
امروز زمانی که یک وسیله ساخته شده از جنس فلزات یا آلیاژهای زمینه فلزی بخواهد در حوزه ی مرتبط با سلامت انسان همچون ساخت تجهیزات پزشکی بکارگیری شود می بایست بر حسب استاندارد مشخصی ساخته شده باشد و همچنین بتواند آزمون های کنترل کیفیت سخت گیرانه ای را پشت سر بگذارد. موارد متعددی را می توان بیان کرد که در این امر دخیل هستند. اما یکی از فاکتورهایی که ارتباط مستقیمی با خواص نهایی قطعه داشته و می تواند در گرفتن یا نگرفتن تاییدیه ی کنترل کیفیت نقش مهمی داشته باشد، پارامتر انتخاب مواد (material selection ) می باشد. از جمله آلیاژهایی که توانسته اند در ساخت تجهیزات پزشکی عملکرد خوبی از خود برجای بگذارند می توان استنلس استیل ها (فولاد زنگ نزن)، آلیاژهای تیتانیم، تانتالیم، پلاتینیم و پالادیم را نام برد. در این بین استنلس استیل ها چه در ساخت تجهیزات بیمارستانی و آزمایشگاهی و چه در ساخت بیو موادی همچون ایمپلنت ها که در داخل بدن قرار می گیرند، از جایگاه ویژه ای برخوردارند. در بین انواع رده های آلیاژی از این فولادها معمولا گریدهای 304، 316، 410، 420 و... در ساخت تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. در این بین از ورق استیل 420 و 410 با اینکه مقاومت به خوردگی ضعیف تری در مقایسه با استیل های آستنیتی سری 300 دارند در ساخت لوازمی استفاده می شود که علاوه بر مقاومت به خوردگی نیارمند خواصی چون استحکام، سختی و مقاومت به سایش هستند. از این قییل تجهیزات می توان به انبرک و جرم گیرهای مورد استفاده در دندانپزشکی و کارد و چاقوهای مورد استفاده در عمل های جراحی اشاره نمود. در این مقاله قصد داریم به دلایل بکارگیری استنلس استیل 420 در صنعت ساخت لوازم پزشکی بپردازیم. البته قبل از بررسی این عوامل، این گرید از فولادهای زنگ نزن به طور مختصر معرفی می شود.
معرفی اجمالی استنلس استیل 420
استیل 420 یکی از انواع فولادهای مارتنزیتی بوده که معمولا در شرایطی که نیاز به مقاومت به خوردگی متوسط توام با استحکام و سختی بالا باشد استفاده می گردد. این فولاد همچون دیگر گریدهای مارتنزیتی دارای خاصیت مغناطیسی می باشد بنابراین می توان این استنلس استیل را نیز ورق استیل بگیر (دارای خاصیت مغناطیسی) نامید. فولاد زنگ نزن 420 همچون دیگر رده های آلیاژی هم خانواده اش عملیات حرارتی پذیر بوده و بواسطه این فرایند خواص مکانیکی آن افزایش می یابد. این آلیاژ پس از اعمال سیکل های عملیات حرارتی که افزایش سختی و استحکام آن را به دنبال دارد دارای بالاترین مقاومت به خوردگی می باشد. همانطورکه بعضی از فولادهای زنگ نزن همچون استیل 316 که به خاطر اضافه و یا کم و زیاد شدن عناصر آلیاژی تحت نام هایی همچون 316Ti، 316L، 316H، 316 و 316Lvm ارائه می شوند این ورق استیل بگیر نیز تحت گریدهای 420، 420J1 و 420J2 به بازار ارائه می شود.
در جدول 1 و 2 به ترتیب آنالیز ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی این سه استیل ارائه شده است. همانطورکه ملاحظه می شود استیل 420J2 دارای کربن بالاتری بوده و به موجب آن از استحکام و سختی بالاتر و در عوض انعطاف پذیری کمتری برخوردار است.
| رده آلیاژی | C (wt%) |
Cr (wt%) |
Mn (wt%) |
Si (wt%) |
P (wt%) |
S (wt%) |
Ni (wt%) |
Mo (wt%) |
| 420 | (max)0.15 | 12-14 | (max)1 | (max)1 | (max)0.04 | (max)0.03 | - | - |
| 420J1 | 0.16-0.25 | 12-14 | (max)1 | (max)1 | (max)0.04 | (max)0.03 | - | - |
| 420J2 | 0.26-0.40 | 12-14 | (max)1 | (max)1 | (max)0.04 | (max)0.03 | - | - |
| رده آلیاژی | استحکام کششی نهایی (MPa) (حداکثر مقدار) |
استحکام تسلیم (MPa) (حداکثر مقدار) |
الانگیشن (%) |
| UTS (MPa)-max | YS (%2 proof stress) (MPa-max) | Elongation(in 2 in.) | |
| 420 | 650 | 450 | 10 |
| 420J1 | 640 | 440 | 20 |
| 420J2 | 740 | 540 | 12 |
همانطورکه مشاهده می شود انواع رده های استنلس استیل 420 فاقد نیکل و میزان کروم کمتری در مقایسه با استیل های آستنیتی سری 300 هستند. از این رو قیمت ورق استیل بگیر 420 نیز نسبت به این فولادها کمتر است.
بعضی از فولادهای زنگ نزن به خاطر یکسری خواص و ویژگی های منحصر به فردی که دارند به یک نام خاصی مشهور هستند. به عنوان مثال استیل 316 در بین استنلس استیل های سری 300 به گرید دریایی (marine grade) معروف است. فولاد زنگ نزن 420 نیز در بین استیل های مارتنزتی به گرید برشی (cutting grade) معروف می باشد. این لقب ناشی از بالابودن میزان سختی این رده آلیاژی بوده که افزایش قدرت برش را نیز به دنبال دارد.
چرا در ساخت ابزار آلات پزشکی از ورق استنلس استیل 420 استفاده می شود؟
عواملی نظیر مقاومت به خوردگی، استحکام و دوام بالا، نگهداری و استرلیزه شدن آسان عمده ترین دلایل انتخاب استنلس استیل ها جهت ساخت تجهیزات پزشکی و بیمارستانی بوده هستند. اما علاوه بر این موارد هر وسیله خود نیازمند خواص و الزاماتی خاص است. مثلا در ساخت یک قطعه پزشکی ممکن است خواص مکانیکی در اولویت باشد و در ساخت قطعه ای دیگر مقاومت به خوردگی در مقابل مایعات بدن در اولویت باشد. برای پاسخ به چرایی انتخاب ورق استیل 420 در ساخت لوازم پزشکی ابتدا باید دید که چه تجهیزاتی از جنس این آلیاژ ساخته می شود.
معمولا از این ورق استیل بگیر در ساخت تجهیزات دندان پزشکی من جمله تجهیزات ارتودنسی همچون انبرک (forceps)، پنس، قیچی، جرم گیرها (scaler)، ابزار کشیدن دندان و.... استفاده می شود. این ابزار می بایست تیز بوده و همچنین از مقاومت به سایش بالایی برخوردار باشند. زیرا وقوع سایش در مواجعه با دندان از عمر مفیدشان می کاهد. همچنین باید از تیزی بالایی برخوردار باشند و سریع کند نشوند تا بتوانند وظیفه خود را به درستی انجام دهند. تیز بودن ارتباط مستقیمی با سختی داشته و با افزایش سختی قدرت تیزی و برندگی یک ابزار برش افزایش می یابد. به همین دلیل در ساخت این لوازم از گرید 420 استفاده می شود. زیرا اولا تحت این شرایط کاری معمولا مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان می دهد. درثانی این فولاد زنگ نزن مارتنزیتی عملیات حرارتی پذیر بوده و تحت فرایندهایی همچون سخت کاری (Hardening) می توان بر سختی و درنهایت بر تیزی آن افزود.
خرید ورق استنلس استیل
جهت خرید و یا استعلام قیمت ورق استیل بگیر و نگیر می توانید از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان بخش فروش در مجموعه بازرگانی توان فلز ارتباط برقرار نمایید. از آنجایی که فولاد زنگ نزن یک کالای وارداتی بوده شرکت توان فلز با ارائه انواع ورق های استنلس استیل همچون سری 300 و 400 توانسته نقش بسزایی در تامین نیازهای واحدهای تولیدی و صنعتی ایفا کند.