نقطه درد

لوله های ضد زنگ دیواره نازک برای کاتترهای هیپولوله ای در طول استفاده بالینی تحت خمش، پیچش و بارگذاری چرخه ای مکرر در داخل عروق انسانی قرار می گیرند. بسیاری از تامین کنندگان قطعات فقط تست کشش استاتیک را انجام می دهند و آزمایش خستگی مکانیکی چرخه ای لوله خام را نادیده می گیرند. نتایج تست استاتیک نمی تواند شکست خستگی، شروع ترک یا شکستگی را در چرخه های خمشی مکرر پیش بینی کند. لوله جداره نازک با تنش کششی باقیمانده یا تغییر ضخامت دیواره ممکن است تست های استحکام استاتیکی را پشت سر بگذارد اما تحت خمش چرخه ای پیش از موعد از کار بیفتد. نازک شدن موضعی دیوار، خراش‌های سطحی و نقص‌های ریز{4}}به عنوان محل شروع ترک‌های خستگی عمل می‌کنند. تغییرپذیری بین دسته‌های لوله، عمر خستگی ناسازگاری را برای هیپولوله‌های نهایی ایجاد می‌کند. بسیاری از تنظیمات تست، خمش دینامیکی و بار پیچشی را که کاتترها در داخل عروق پرپیچ‌وخم تجربه می‌کنند، تکرار نمی‌کنند. هندسه ثابت تست نادرست غلظت تنش ناخواسته را معرفی می کند و داده های خستگی گمراه کننده را ارائه می دهد. گزارش‌های آزمایش اغلب قابلیت ردیابی کامل را حذف می‌کنند که نمونه‌های خستگی را به شماره‌های حرارتی سیم پیچ لوله مرتبط می‌کند. عملکرد خستگی تایید نشده خطر بالینی ایجاد می کند و اعتبار سنجی دستگاه ISO13485 را پیچیده می کند. بدون مشخصه خستگی قابل اعتماد، مهندسان طراح ممکن است خطر شکست چرخه‌ای را دست‌کم بگیرند که منجر به شکستگی هیپولوله در طول روش‌های کم تهاجمی می‌شود.

اصل

آزمایش خستگی مکانیکی لوله‌های ضد زنگ دیواره نازک مقاومت در برابر شروع ترک و شکست را تحت خمش چرخه‌ای مکرر، پیچش یا بارگذاری ترکیبی ارزیابی می‌کند. شکست خستگی زمانی اتفاق می‌افتد که تنش چرخه‌ای باعث رشد پیشرونده ریزترک، حتی کمتر از قدرت تسلیم استاتیک ماده شود. عیوب سطحی، تغییر ضخامت دیواره و تنش پسماند تنش اوج موضعی را افزایش داده و تشکیل ترک را تسریع می‌کند. آزمایش خستگی چرخه های بارگذاری مکرر کنترل شده را بر روی نمونه های لوله اعمال می کند در حالی که بر تشکیل ترک یا پارگی لوله نظارت می شود. خستگی خمشی حرکت کاتتر را در رگ های خونی منحنی شبیه سازی می کند. خستگی پیچشی انتقال گشتاور را هنگام چرخش شفت هیپولوله تکرار می کند. آزمایش‌های ترکیبی خمش و پیچش بارگذاری بالینی چند محوره واقعی را تقلید می‌کنند. آزمایش تعداد چرخه ها را تا زمان شکست در سطوح کرنش تعریف شده ثبت می کند، منحنی های S{8}}N (چرخه تنش-) را برای عملکرد مواد ایجاد می کند. نمونه‌های آزمایشی باید از سیم‌پیچ‌های لوله‌های تولیدی نمونه‌برداری شوند و شرایط واقعی مواد خام از جمله پوشش سطح و تنش پسماند را نشان دهند. نتایج آزمایش خستگی تأیید می کند که آیا لوله می تواند در تعداد چرخه های بالینی مورد نظر زنده بماند یا خیر. تمام تجهیزات تست، پارامترهای بارگذاری و معیارهای خرابی باید برای اعتبار سنجی طراحی ISO13485 مستند شوند.

طبقه بندی تجهیزات

تجهیزات تست خستگی برای لوله‌های ضد زنگ دیوار نازک شامل تست‌کننده‌های خستگی خمشی چرخشی، نیمکت‌های تست خستگی پیچشی، سیستم‌های تست پیچ خوردگی خمشی ترکیبی، وسایل دقیق، دوربین‌های-سرعت بالا و حسگرهای تشخیص ترک می‌باشد. ماشین های خستگی خمشی دوار، نمونه های لوله را به طور مداوم در انحراف کنترل شده خم می کنند تا کرنش خمشی چرخه ای اعمال شود. تسترهای خستگی پیچشی به طور مکرر لوله را می پیچند و معکوس می کنند تا گشتاور چرخه ای را شبیه سازی کنند. سیستم های بارگذاری ترکیبی خمش و پیچش را به طور همزمان اعمال می کنند تا پیچیده در شرایط بارگذاری درونی- تکرار شوند. تجهیزات سنبه دقیق سفارشی لوله های جدار نازک را بدون خرد کردن دیواره لوله در طول آزمایش نگه می دارند. اکستانسومترهای لیزری غیر تماسی، فشار را بدون آسیب رساندن به سطوح لوله اندازه گیری می کنند. میکروسکوپ نوری و دوربین‌های{10}سرعت بالا شروع ترک را تشخیص می‌دهند. سنسورهای جریان گردابی می توانند رشد ترک های زیرسطحی را بدون جداسازی نمونه ها شناسایی کنند. اتاق‌های محیطی می‌توانند دمای بدن یا محیط آبی را برای تقلید از شرایط فیزیولوژیکی شبیه‌سازی کنند. سیستم‌های جمع‌آوری داده‌ها، شمارش چرخه، انحراف، گشتاور و رویدادهای شکست. انتخاب تجهیزات به OD لوله، ضخامت دیواره، نوع بارگذاری و تعداد چرخه هدف بستگی دارد.

راهنمای عملیات عملی

گردش کار تست خستگی با آماده سازی نمونه شروع می شود. نمونه‌های آزمایشی از سیم‌پیچ‌های لوله تولیدی بریده می‌شوند و قابلیت ردیابی دسته‌ای هر نمونه را به شماره حرارت مواد خام، پارامترهای ترسیم و سوابق عملیات سطحی مرتبط می‌سازد. نمونه‌ها قبل از آزمایش برای ثبت خراش‌ها، حفره‌ها یا عیوب دیوار از قبل به صورت اپتیکال بازرسی می‌شوند. برای جلوگیری از خرد شدن دیواره‌های نازک، لوله‌ها با دقت در وسایل سفارشی با سنبه‌های داخلی نصب می‌شوند. پارامترهای تست شامل خمش خمشی، زاویه پیچش، فرکانس بارگذاری و دمای محیط بر اساس مشخصات طراحی برنامه ریزی می شوند. دستگاه تست بارگذاری چرخه ای را شروع می کند. حسگرها به طور مستمر از نظر شروع ترک یا پارگی لوله نظارت می کنند. هنگامی که خرابی رخ می دهد، دستگاه تعداد کل چرخه را ثبت می کند و به طور خودکار متوقف می شود. نمونه های باقیمانده برش داده می شوند و زیر میکروسکوپ بررسی می شوند تا ریزترک های پنهان بررسی شوند. نمونه های تکراری چندگانه از همان دسته برای اطمینان آماری آزمایش می شوند. داده‌های آزمایش در منحنی‌های S{11}}N کامپایل می‌شوند. تجزیه و تحلیل علت ریشه ای برای خرابی های اولیه انجام می شود و بررسی می شود که آیا شکستگی از خراش های سطحی، نقاط نازک دیوار یا مناطق تنش باقی مانده منشأ می گیرد یا خیر. تمام تنظیمات آزمایشی، داده‌های خام و تصاویر میکروسکوپ{14}پس از شکست برای تأیید اعتبار طراحی ISO13485 بایگانی می‌شوند.

تجربه عملی

تجربه تولید نشان می دهد که شکست خستگی تقریباً همیشه از عیوب سطحی یا نقاط نازک دیواره موضعی به جای مواد توده یکنواخت شروع می شود. یک دسته لوله که آزمایش کشش استاتیکی را پشت سر می گذارد، می تواند به دلیل نقص سطح جزئی، پراکندگی زیادی را در طول عمر خستگی نشان دهد. ناهماهنگی فیکسچر باعث تمرکز استرس ناخواسته و خرابی های اولیه کاذب می شود، بنابراین هندسه فیکسچر باید بارگذاری بالینی را تکرار کند و از خرد شدن لوله محلی جلوگیری کند. آماده سازی نمونه باید از ایجاد خراش یا فرورفتگی جدید در حین برش و نصب خودداری شود. دما و محیط آبی می‌توانند رشد ترک خستگی را برای دستگاه‌های ایمپلنت تسریع کنند، بنابراین شرایط آزمایش مرطوب نتایج واقعی‌تری نسبت به آزمایش دمای اتاق خشک{4}} ارائه می‌دهد. نمونه برداری آزمایشی باید شامل لوله از چندین موقعیت سیم پیچ باشد، نه فقط یک بخش از یک سیم پیچ. مهندسان معمولاً بیش از-به داده‌های خستگی کتابچه راهنمای مواد تکیه می‌کنند، که نمی‌تواند تنش پسماند ناشی از ترسیم-و تغییرات کیفیت سطح لوله‌های دیوار نازک سفارشی را در نظر بگیرد. آزمایش خستگی لوله خام جایگزین آزمایش خستگی مونتاژ نهایی هیپولوله نمی شود. به عنوان دروازه صلاحیت مواد ورودی عمل می کند.

خلاصه

آزمایش خستگی مکانیکی لوله‌های ضد زنگ دیواره نازک مقاومت ترک چرخه‌ای را تحت خمش، پیچش و بارگذاری ترکیبی برای پیش‌بینی عمر مفید در کاربردهای هیپولوله کاتتر ارزیابی می‌کند. سیستم‌های تست خمش چرخشی، پیچشی و بارگذاری ترکیبی، کرنش چرخه‌ای مکرر و چرخه ثبت-برای-داده‌های شکست اعمال می‌کنند. نمونه‌ها از دسته‌های لوله‌های تولیدی نمونه‌برداری می‌شوند، با فیکسچرهای سنبه محافظ نصب می‌شوند و برای شروع ترک نظارت می‌شوند. تجربه تولید ثابت می‌کند که خراش‌های سطحی، تغییرات ضخامت دیواره و تنش‌های پسماند نقاط اصلی شروع ترک‌های خستگی هستند. تست های کششی استاتیک به تنهایی برای ارزیابی عملکرد چرخه ای کافی نیست. صلاحیت خستگی لوله خام، داده‌های عملکرد مواد حیاتی را برای پشتیبانی از اعتبارسنجی طراحی هیپولوله، کاهش خطر شکستگی شفت درون تنی و پشتیبانی از ارسال دستگاه پزشکی ISO13485 برای کاتترهای مداخله‌ای با حداقل تهاجم، فراهم می‌کند.

چشم انداز و پیشنهاد

سیستم‌های آزمایش خستگی آینده، پایش ترک واقعی-و هوش مصنوعی را برای پیش‌بینی عمر باقی‌مانده نمونه یکپارچه خواهند کرد. OEM های پزشکی باید الزامات خستگی را برای لوله های دیوار نازک در مرحله طراحی اولیه تعریف کنند، نه پس از نمونه سازی هیپولوله. تامین کنندگان از ایستگاه های تست خستگی خودکار با توان بالا استفاده می کنند تا حجم نمونه را افزایش دهند و اطمینان آماری را بهبود بخشند. میکروسکوپ درجا رشد ترک را به صورت پویا در طول بارگذاری چرخه ای مشاهده می کند. پایگاه داده تست خستگی دیجیتال خواص لوله خام را به عملکرد نهایی هیپولوله مرتبط می کند. از آنجایی که کاتترها در آناتومی پر پیچ و خم به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند، صلاحیت خستگی لوله های ضد زنگ با دیواره نازک برای دستگاه های هیپولوله ای قلبی عروقی و عصبی عروقی پرخطر اجباری می شود.