Понятие о технологическом процессе

Состояние материала, в котором он поставляется предприятию-изготовителю, называют состоянием поставки. Металл поставляют в виде прутков, полос и профилей различной конфигу­рации поперечного сечения, листов, лент, проволоки, труб (сталь, бронза, латунь, алюминий) чушек-слитков (чугун, бронза).

Чтобы получить из материала изделие или его составную часть (деталь), необходимо прежде всего осуществить формообра­зование—придать изделию нужную форму и размеры. Формо­образование может быть осуществлено различными методами: литьем, ковкой, штамповкой, прессованием, механической обра­боткой, экструзией (трубчатые изделия), волочением, прессовани­ем с выдувкой (стекло, пластмассы) и др. Изделию должны быть приданы затем необходимые свойства, например прочность, что чаще всего достигается термической обработкой; поверхность из­делия должна быть хорошо отделана, чтобы придать ему товарный вид. Часто отделку осуществляют после покрытия изделия слоем металла, краски, лака, которые предохраняют основной материал от порчи. Это особенно важно для медицинских изделий, которые в процессе эксплуатации проходят санитарную обработку, предстерилизационную очистку и стерилизацию, т. е. подвергаются дей­ствию агрессивных сред.

Если изделие состоит из нескольких или многих деталей, оно проходит процесс сборки: все детали изделия соединяют между собой.

Таким образом, процесс изготовления изделия, называемый тех­нологическим процессом, состоит из ряда технологических опера­ций. После каждой операции технологического процесса изделие или его детали проходят проверку качества изготовления. По окончании сборки и отделки готовые изделия проходят контроль функционирования (проверка работоспособности).

Методы формообразования. В табл. 3 приведены наиболее часто применяемые способы формообразования. Формообразование горя­чими методами металла и пластмасс (литье, ковка, штамповка, прессование) обычно осуществляют в форме (литьевая форма из земли или металла, штамп, пресс-форма), после извлечения из ко­брой изделие имеет заусенцы, облой или грат, появляющиеся вследствие проникновения материала в зазор между половинками формы. Эти излишки материала удаляют механическим способом:

слесарной обработкой напильником, обработкой на металлорежущих станках или абразивным кругом с помощью специальных опиловочно-зачистных станков. Тем же способом удаляют наплывы материала, образующиеся при таких операциях соединения дета­лей, как сварка и пайка. Крепежные детали (винты, гайки и др.), которые служат для соединения частей изделия, изготовляют чаще всего на металлорежущих станках-автоматах. Таким же способом изготовляют и многие изделия, имеющие форму тел вращения. (зубные боры, фрезы, сверла и др.).

Наибольшая точность обработки достигается при литье под давлением и холодной обработке резанием.

Отделка поверхности. Большинство медицинских изделий тре­бует высокой степени чистоты поверхности. Это объясняется не только желанием придать изделию красивый внешний вид, но и необходимостью обеспечить его высокие эксплуатационные каче­ства. Плохо отделанные инструменты быстрее корродируют и вы­ходят из строя. Это усугубляется при проведении дезинфекционной обработки и стерилизации.

После любой механической обработки на поверхности остаются неровности. Совокупность этих неровностей, образующих рельеф поверхности, называют ее шероховатостью. Чем меньше вы­сота этих неровностей, тем выше чистота поверхности, лучше качество ее отделки. Грубо обработанные поверхности с высотой неровностей от 10 мкм и выше характеризуются максимальной вы­сотой неровностей (Rz), а поверхности, обработанные с большей чистотой, — среднеарифметическим отклонением профиля шерохо­ватости поверхности (Ra) (ГОСТ 2789—73). Чистота поверхности медицинских инструментов чаще всего характеризуется величиной Ra=0,32—0,16 мкм (9-й класс чистоты), более высокий класс чи­стоты имеет среднюю высоту неровностей, вдвое меньшую: Ra== =0,16—0,08 мкм, а более низкий: Ra=0,64—0,32 мкм. На произ­водстве оценку качества отделки производят путем сравнения с образцами-эталонами шероховатости поверхности.

Методы отделки поверхности, применяемые при производстве медицинской техники, делят на две группы: методы механической обработки и методы электрохимической обработки.

Основными методами механической отделки поверхности служат шлифование и полирование, которые производят при помощи абразивных материалов. Для шлифования применяют круги, изготовленные из зерен абразива (корунд, карборунд), сце­ментированных керамической, бакелитовой или вулканитовой связкой, а также шкурки из бумаги или хлопчатобумажной ткани со слоем абразива, связанного с основой специальным клеем. На заводах медицинской промышленности используют круги из дере­ва, на образующей которых клеем укреплен слой абразива. При обработке такими кругами, как установлено практикой, не полу­чается «прижогов металла», т. е. явления местного отпуска при обработке без охлаждения.

Полирование осуществляют при помощи кругов, имеющих более эластичную основу (войлок, фетр или хлопчатобумажная ткань). Полирующие пасты, состоящие из мелкозернистого абразива или крокуса (окись железа Fe₂O₃), также наносят на образующую та­кого круга.

Шлифовку и полировку внутренних поверхностей (кольца нож­ниц и зажимов) производят с помощью бесконечных ремней, сма­занных абразивной пастой.

В результате обработки шлифовальными и полировальными кругами получают блестящую полированную поверхность. Поли­рованию подвергают не только поверхности инструментов и обо­рудования, которые не покрывают слоем защитно-декоративного покрытия, но и покрытые таким слоем.

Методы электрохимической обработки широко используют в производстве медицинских изделий, особенно медицинских инстру­ментов из нержавеющей стали, так как они более производитель­ны и значительно сокращают ручные операции. В результате электрохимической обработки можно получить матированную (электрошлифование) и блестящую (электрополирование) поверх­ность. Этот вид обработки применяют перед нанесением металли­ческих покрытий, а также как завершающий процесс обработки изделия.

Электрошлифование и электрополирование ос­новано на анодном растворении металла. Изделие помещают в ванну с электролитом специального состава и подключают к по­ложительному полюсу источника постоянного электрического то­ка. При прохождении тока с поверхности изделия и в первую оче­редь с вершин неровности уходят частицы металла. Неровности поверхности таким образом сглаживаются.

Методы соединения деталей. Неподвижные соединения металли­ческих деталей осуществляют методами пайки и сварки. Пайка (или паяние) — процесс соединения металлических деталей путем введения между ними расплавленного металла — припоя.

Различают пайку мягкими (легкоплавкими) и твердым и (тугоплавкими) припоями. Применение того или иного припоя зависит от требований, предъявляемых к качеству соеди­нения. Если от соединения не требуется высокой прочности, но ну­жен герметичный шов, применяют мягкий припой. Если же необхо­димо получить прочное и герметичное соединение, используют твердые припои.

Мягкие припои обычно состоят из олова и свинца в различных весовых пропорциях; температура их плавления 220—250°С. Иногда в припой добавляют небольшое количество сурьмы для прочности. Твердые припои состоят в основном из меди и цинка;

точка плавления их более 500°С. Находят применение и серебря­ные припои с содержанием серебра от 10 до 99,9%, которые обла­дают высокими механическими свойствами. Чтобы получить при пайке надежное соединение, соединяемые поверхности тщательно очищают, протравливают и покрывают флюсом. Протравливающие вещества удаляют с поверхностей спаиваемых металлов окислы, а флюсы предохраняют металл от окисления во время пайки. В ка­честве протрав применяют хлорид цинка (при пайке стали, латуни и белой жести) и хлористоводородную кислоту (при пайке чу­гуна, цинка, оцинкованного железа).

При пайке мягкими припоями в качестве флюса используют канифоль и стеарин, при пайке твердыми припоями — буру (нат­риевая соль тетраборной кислоты). Флюсы применяют в виде по­рошков или пасты.

Если место спая должно быть покрыто гальваническим покры­тием, чаще используют твердый припой, так как гальваническое покрытие имеет плохое сцепление с компонентами мягкого при­поя. На рис. 2 приведены примеры паяных соединений медицин­ских изделий.

Сварка — процесс соединения в одно целое металлических ча­стей, доведенных в месте соединения до пластического или рас­плавленного состояния. В первом случае для соединения деталей, кроме нагрева, необходимо внешнее их сжатие относительно друг друга (электроконтактная и кузнечная сварка); во втором случае соединение осуществляют без применения внешнего сжатия, но обычно с добавкой присадочного металла (газовая и электроду­говая сварка).