ASTM » ASTM F2193

ASTM F2193

คู่มือการทดสอบความล้าแบบสถิตและแบบไซคลิกของอุปกรณ์ยึดตรึงทางศัลยกรรม

เขียนโดย Toby Lane

มาตรฐาน ASTM F2193 กำหนดแนวทางการทดสอบสกรู แผ่นดาม และแท่งดามโลหะแต่ละชิ้นที่ใช้ในโครงสร้างอุปกรณ์ฝังในกระดูกสันหลัง ส่วนประกอบย่อยของชิ้นส่วนเหล่านี้จะได้รับการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM F1798 (วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการประเมินคุณสมบัติแบบสถิตและความล้าของกลไกการเชื่อมต่อและส่วนประกอบย่อยที่ใช้ในอุปกรณ์ฝังในเพื่อเชื่อมข้อต่อกระดูกสันหลัง) มาตรฐานที่พบได้บ่อยที่สุดคือ ASTM F1717 (วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับโครงสร้างอุปกรณ์ฝังในกระดูกสันหลังในแบบจำลองการตัดกระดูกสันหลัง) ซึ่ง ASTM F1717 จะกำหนดแนวทางการทดสอบโครงสร้างกระดูกสันหลังแบบสมบูรณ์ที่ประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนและส่วนประกอบย่อยเหล่านี้

เราขอแนะนำให้ตรวจสอบมาตรฐานฉบับเต็มเพื่อทำความเข้าใจข้อกำหนดทั้งหมด

ระบบทดสอบ

การทดสอบทั้งแบบสถิตและความล้าสามารถดำเนินการได้บนเครื่องทดสอบแบบไดนามิกเครื่องเดียว เช่น เครื่องทดสอบไดนามิกแบบไฟฟ้าทั้งหมดรุ่น ElectroPuls® E3000 หรือ ElectroPuls® E10000 สำหรับลูกค้าที่มีโครงสร้างพื้นฐานแบบเซอร์โวไฮดรอลิก เครื่องทดสอบรุ่น 8872 และ 8874 ก็เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการทดสอบนี้เช่นกัน

พารามิเตอร์การทดสอบ

ทั้งแผ่นดามและแท่งดามกระดูกสันหลังจะได้รับการทดสอบผ่านขั้นตอนการดัดแบบสี่จุด (Four-point bending) แบบเดียวกัน เพื่อหาค่าความแข็งเกร็ง (Stiffness), โมเมนต์คราก (Yield moment), โมเมนต์สูงสุด (Ultimate moment) และโมเมนต์ความล้าที่จุดสิ้นสุดการทดสอบ (Fatigue runout moment) ที่ 2,500,000 รอบ ขั้นแรก จะทำการทดสอบแบบสถิตที่อัตราการเคลื่อนที่สูงสุด 10 มม./นาที โดยใช้ขนาดตัวอย่างขั้นต่ำ 5 ชิ้น

สรุปข้อมูลมาตรฐาน

วัสดุ

  • โลหะ

มาตรฐาน

  • ASTM F2193
  • ASTM F1717
  • ASTM F1798
  • ASTM F2706-18
  • ISO 12189-8

ประเภทการทดสอบ

  • การยืดหยุ่น
  • ความล้าจำนวนรอบสูง (High Cycle Fatigue)

ตามด้วยการทดสอบความล้า โดยมีตัวอย่างอย่างน้อย 2 ชิ้นที่ทดสอบในแต่ละระดับภาระ ต้องใช้ระดับภาระสามระดับเพื่อให้ได้จุดข้อมูลอย่างน้อย 6 จุด ตัวอย่างต้องไม่เสียหายหลังจากผ่านไป 2,500,000 รอบที่ระดับภาระใดระดับหนึ่งเหล่านี้ เพื่อให้สามารถระบุโมเมนต์ความล้าที่จุดสิ้นสุดการทดสอบได้ ผู้ใช้สามารถกำหนดค่าภาระเองได้ หรือควรสอดคล้องกับ 75%, 50% และ 25% ของโมเมนต์ครากแบบสถิต

สำหรับการทดสอบแบบไดนามิก จะใช้ค่าอัตราส่วน R ที่ 0.1 สำหรับชิ้นส่วนกระดูกสันหลังส่วนอกและส่วนเอว และ -1.0 สำหรับชิ้นส่วนกระดูกสันหลังส่วนคอ (เพื่อแสดงการให้ภาระแบบย้อนกลับ) การทดสอบสามารถทำได้สูงสุดถึง 30 Hz ในทุกกรณี

สำหรับสกรูยึดกระดูกสันหลัง การให้ภาระจะทำผ่านการดัดแบบคานยื่น (Cantilever bending) ส่วนที่เป็นเกลียวของสกรูควรฝังอยู่ในบล็อกทดสอบสังเคราะห์ยาว 10 มม. ซึ่งจะเป็นจุดที่ใช้แรงในแนวแกน จากนั้นส่วนหัวของสกรูจะถูกยึดไว้โดยใช้อุปกรณ์ยึดเหนี่ยวที่ติดกับระบบทดสอบ โดยปกติ สกรูควรมีความยาว 10 มม. ฝังอยู่ในบล็อกทดสอบ โดยเหลือส่วนเกลียวประมาณ 5 มม. โผล่ออกมาระหว่างบล็อกและหัวที่ยึดไว้ สำหรับสกรูขนาดเล็ก ควรฝังประมาณหนึ่งในสามของความยาวทั้งหมดของสกรูลงในบล็อกทดสอบ การใช้แรงที่กึ่งกลางของบล็อกทดสอบ (5 มม. จากปลายสกรู) จะทำให้สกรูทั้งหมดที่มีความยาวระดับหนึ่ง ไม่ว่าจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าใดก็ตาม จะได้รับโมเมนต์ที่กระทำเท่ากัน

ควรทำการทดสอบแบบสถิตด้วยอัตราการให้ภาระไม่เกิน 25 มม./นาที สำหรับตัวอย่างอย่างน้อย 5 ชิ้น เพื่อสร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างภาระและการเคลื่อนที่

การทดสอบความล้าควรดำเนินการด้วยรูปคลื่นไซน์ที่ความถี่สูงสุด 30 Hz และอัตราส่วน R ที่ 0.1 สำหรับสกรูส่วนอกและส่วนเอว และควรใช้อัตราส่วน R ที่ -1.0 สำหรับสกรูส่วนคอ จากนั้นขั้นตอนควรเป็นไปตามแนวทางเดียวกับส่วนประกอบอีกสองส่วน ได้แก่ ทดสอบตัวอย่างอย่างน้อย 2 ชิ้นในแต่ละระดับภาระ ใช้ระดับภาระ 3 ระดับเพื่อสร้างจุดข้อมูล 6 จุด ทดสอบสูงสุด 2,500,000 รอบ และใช้ค่า 75%, 50% และ 25% ของโมเมนต์ครากแบบสถิตเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับค่าการให้ภาระ

สำหรับส่วนประกอบทั้งหมด การทดสอบสามารถทำได้ในสภาพแวดล้อมอื่น (เช่น สารละลายน้ำเกลือ) โดยต้องมีเหตุผลประกอบและระบุคุณลักษณะต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ค่า pH และความเข้มข้นของสารละลาย

พูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญของ Instron

ไม่แน่ใจว่าระบบทดสอบใดที่เหมาะกับข้อกำหนดการทดสอบ ASTM F2193 ของคุณ? แจ้งให้เราทราบเกี่ยวกับการใช้งานของคุณ แล้วเราจะช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่เหมาะสม

ปรึกษาวิศวกรฝ่ายแอปพลิเคชัน

แจ้งความต้องการในการทดสอบของคุณให้เราทราบ แล้วเราจะช่วยคุณกำหนดค่าเฟรม โหลดเซลล์ อุปกรณ์จับยึด และซอฟต์แวร์ที่เหมาะสมสำหรับห้องแล็บของคุณ โปรดกรอกแบบฟอร์มด้านล่าง แล้วเราจะตอบกลับภายใน 1-2 วันทำการ หากต้องการการตอบกลับที่รวดเร็วยิ่งขึ้น โปรดโทร +1-800-473-7838 หรือ +1 781 828 2500 หากคุณอยู่นอกสหรัฐอเมริกา



โปรดปิดหน้าต่างนี้และ ยอมรับคุกกี้ เพื่อดูและกรอกแบบฟอร์ม