醫(yī)療器械軸承的要點
醫(yī)療器械軸承的要點
- 2026/4/11 14:10:28
軸承是整個醫(yī)療行業(yè)應用中使用的重要部件。設計師和工程師在指定醫(yī)療設備中使用的軸承時面臨著重要的決定。醫(yī)療設備應用中使用的軸承的五個關(guān)鍵設計要素，從材料開始。
醫(yī)療保健正在經(jīng)歷一場巨大的變革，這在很大程度上是由醫(yī)療設備的創(chuàng)新推動的。這些設備在診斷、治療和改善全球患者的生活方面發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用?？煽啃灾陵P(guān)重要，許多設備依賴于使用精密滾珠軸承才能在苛刻的條件下有效運行。
手術(shù)電動工具、牙鉆、泵和呼吸機只是需要使用微型和器械滾珠軸承的醫(yī)療應用中的一小部分。軸承也是各種診斷和成像設備的關(guān)鍵部件。材料、潤滑、精度水平、低噪音和防污染是設計人員必須正確確定的關(guān)鍵屬性，以確保醫(yī)療設備中使用的軸承具有最佳性能。
材料
直接接觸患者組織和體液、滅菌要求和法規(guī)遵從性都促使在指定軸承部件時需要選擇適當?shù)牟牧?。醫(yī)療設備中使用的軸承必須由高純度材料制成的套圈和滾珠制成。精制馬氏體不銹鋼推薦用于大多數(shù)醫(yī)療應用。這種合金的商品名為 KS440、ACD34 和 X65Cr13，具有與傳統(tǒng) AISI 440C 相同的耐腐蝕性，但碳和鉻含量較低。
這種化學成分在熱處理后產(chǎn)生細小、均勻分散的碳化物，在軸承運行期間產(chǎn)生較低的噪音和振動特性。這對于高速醫(yī)療器械（如牙鉆和手術(shù)手機）非?？扇?。為了獲得更高的耐腐蝕性，可以使用氮增強馬氏體不銹鋼。這種鋼比 440C 更昂貴，但耐腐蝕性是 440C 的五倍，有利于在血液暴露等環(huán)境中使用。這種合金還表現(xiàn)出更長的疲勞壽命和非常低的噪音水平。
由陶瓷材料（如氮化硅）制成的球為某些應用提供了巨大的優(yōu)勢。陶瓷球重量輕、無磁性，可抵抗大多數(shù)液體和化學品的侵蝕。它們還大大提高了軸承的極限速度，非常適合以非常高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的手機。雖然陶瓷球具有一系列令人印象深刻的有益特性，但由于球硬度高，接觸應力更大，并且軸承的疲勞壽命受到影響。當?shù)湫偷妮S承失效模式以疲勞為特征時，鋼球是更好的選擇。
全陶瓷軸承的套圈和滾珠均由陶瓷材料制成，具有完全無磁性的優(yōu)點。這些軸承非常適合用于成像設備。然而，全陶瓷軸承的生產(chǎn)精度無法達到與典型鋼軸承相同的精度水平，而且成本可能高昂。鈦和 300 系列不銹鋼被認為是生物相容性選項，但由于負載能力降低和成本大幅增加，因此不常用。
保持架或球分離器也是一種重要的軸承部件，其材料選擇不容忽視。保持架會影響軸承的速度能力，以及產(chǎn)生的扭矩和噪音水平。醫(yī)療應用典型軸承中使用的保持架由 300 系列不銹鋼制成。然而，在高速應用中，通常需要使用塑料或酚醛樹脂冠狀固定器。對于極高速的旋轉(zhuǎn)，應使用帶有全機加工的一體式保持架的角接觸軸承。這種類型的保持器在更高的速度下提供了更高的穩(wěn)定性。有多種塑料材料可用于生產(chǎn)保持器，這些保持器重量輕，可承受高達 500 °F 的溫度，并且可以高壓滅菌。酚醛樹脂保持架具有多孔結(jié)構(gòu)，可以浸漬油，以更好地潤滑球腔。一些材料，如聚酰胺-酰亞胺，含有石墨或 PTFE 等添加劑，可改善潤滑性。