DE3219260A1

DE3219260A1 - Verfahren zum einbringen eines harten materials in den ausgesparten beanspruchungsbereich des grundkoerpers eines chirurgischen instruments und chirurgisches instrument

Info

Publication number: DE3219260A1
Application number: DE19823219260
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Lawton GmbH and Co KG
Current assignee: Lawton GmbH and Co KG
Priority date: 1982-05-21
Filing date: 1982-05-21
Publication date: 1983-11-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines
hochwertigen, harten Materials in den ausgesparten Beanspruchungsbereich des Grundkörpers eines zangenartigen und/oder schneidenden, chirurgischen Instrumentes, insbesondere einer chirurgischen Schere, eines Nadelhalters, einer Pinzette, einer Drahtdrillzange, einer Kneifzange, eines Knochenmeißels und Knochensplitterzange oder dergleichen, mittels Auftragsschweißens.
Es ist bereits bekannt, Stellitstäbe in den Schneidenbereich von bereits gehärteten Scherenteilen einzulöten. Da der Lötvorgang jedoch bei einer Temperatur von 650° C durchgeführt werden muß, werden hierbei die bereits gehärteten Scherenblätter geglüht und somit erweicht. Hierdurch wird die Belastbarkeit der Schere herabgesetzt, d.h. daß sich die Schere bei hoher Beanspruchung während des Schneidvorganges verzieht.
Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren zum Einbringen von gehärtetem Hartmetall in den Schneidenbereich, daß die Naht aus silberhaltigem Lot besteht, das Probleme bezüglich der Korrosionsbeständigkeit mit sich bringt. Bei dem häufig üblichen Löten mit Flußmittel entstehen an der Naht Gasbildungen, die zu einer unsauberen Lötnaht führen.
Man hat auch schon versucht, durch Verwendung eines erst bei höheren Temperaturen von z.B. 11000 C schmelzenden Lotes die Härtung und Lötung der eingebrachten Stellitstäbe in einem Arbeitsg#ng durchzuführen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß während des beim Härten erforderlichen Abschreckvorganges der auf dem Grundkörper aufgebrachte Stellit Haarrisse erhält. Abgesehen davon, daß hierdurch eine erhöhte Bruchgefahr vorliegt, besteht die Gefahr der Bakterienfestsetzung in den Haarrissen. Die Gefahr der Schaffung von Hohlräumen für Bakterien besteht auch bei dem vorbekannten Lötverfahren.
Bisher war man bemüht, den Hartmetalleinsatz nur im direkten Schneidbereich anzubringen, um möglichst weit von der Gelenkzone wegzukommen, damit diese bei der Löttemperatur nicht weich wird. Die Schneiden bestehen also in der dem Gelenk naheliegenden Zone aus dem Metall des Grundkörpers und gehen dann erst kurz vor dem beginnenden Schneidbereich in den Hartmetallbacken über. Obwohl die Schneiden übergangslos gearbeitet sind, unterliegt der Bereich, der nur aus dem Metall des Grundkörpers ist, einem stärkeren Abrieb beim Öffnen und Schließen der Schere als der Hartmetallbereich. Es läßt sich nämlich nicht immer vermeiden, daß die Scheren unnötigerweise weit geöffnet werden, so daß ein solcher Abrieb entstehen kann, und schon nach kurzer -Zeit passiert es, daß die Schere an der Ubergangsstelle vom Grundmaterial zum Hartmetall auf der Schneidkante zu haken anfängt.
Es ist auch schwierig, stark gebogene Scheren mit Hartmetall zu bestücken, weil die handelsüblichen geraden Hartmetallstäbe nur geringfügig gebogen werden konnten. Auf der anderen Seite ist es zu aufwendig, die Stäbe schon in dem stark gebogenen Zustand gießen zu lassen, da die Stückzahlen sehr gering sind, und es sich vielfach auch nur um Einzelstücke handelt.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem eine Hartmetallegierung auf einen Stahlgrundkörper in der Weise aufgebracht werden kann, daß sowohl der aus der harten Metallegierung bestehende Beanspruchungsbereich als auch der aus Stahl bestehende Grundkörper für die ihnen zugeordneten Aufgaben einwandfreie Eigenschaften haben und daß weder im Beanspruchungsbereich noch im Grundkörper noch im Grenzbereich dazwischen Verhältnisse vorliegen, die einer Bakterienfestsetzung Vorschub leisten können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß auf dem aus härtbarem rostfreien Stahl bestehenden Grundkörper als hartes Material eine Schweißraupe aus einer Hartinetalllegierung aufgeschweißt wird, daß anschließend das Werkzeug wärmegehärtet wird und daß schließlich die Schweißraupe einschlfeßlihh der umgebenden Bereiche des Grundkörpers durch Schleifen in die endgültige Form gebracht werden.
Vorzugsweise soll die Schweißraupe eine Dicke von 3 bis 6 mm und insbesondere weniger als 5 mm haben, wobei die Hartmetallschicht eine solche minimale Dicke aufweisen soll, daß noch ein mehrmaliges Nachschleifen möglich ist.
Die Schweißraupe besteht zweckmäßig aus einer gegossenen Hartmetallegierung, insbesondere Stellit.
Mit dem erfindungsgernäßen Verfahren können auf einfache Weise auch beliebig gekrümmte Instrumente, insbesondere Scheren mit einem aus Hartmetall bestehenden Beanspruchungsbereich versehen werden, weil die Schweißraupe ohne weiteres jeder Krümmung folgen kann.
Die Wärmehärtung besteht vorzugsweise in einer Erhitzung auf 950 bis 11500 C und insbesondere bei Nadelhaltern, Pinzetten und Drahtdrillzangen auf 980 bis 10300 C sowie bei Scheren, Kneifzangen, Knochenmeißeln und Knochensplitterzangen auf 1050 bis 11000 C und einer anschließenden Abschreckung.
Erfindungsgemäß wird also das Aufschweißen des Stellits am weichen, unbearbeiteten Schmiedeteil vorgenommen. Erst anschließend erfolgt dann der Härte- und Schleifvorgang.
Aufgrund der durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgenden homogenen Verbindung zwischen der Hartmetallegierung und dem rostfreien Stahl ist die Naht zwischen den beiden Materialien weniger sichtbar. Außerdem ist die Oeerfläche insbesondere im Nahtbereich wesentlich glatter als bei dem bekannten Lötverfahren, so daß dort keine Bakterienfestsetzung erfolgen kann. Es können keine durch Flußmittel bedingten Gasaustritte und damit verbundene Rauhigkeiten auftreten.
Obwohl der Grundkörper und der aus der Hartmetallegierung bestehende Beanspruchungsbereich gemeinsam gehärtet und abgeschreckt werden, entstehen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überraschend keine Haarrisse in der Hartmetalllegierung mehr.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Schweißraupe so auf dem Grundkörper aufgebracht wird, daß eine stark unregelmäßige Grenzlinie zwischen dem Material des Grundkörpers und der Hartmetallegierung vorliegt. Die Aufschweißfläche ist vor dem Schweißvorgang gerade und wird erst durch den Schweißvorgang selbst zu einer ungleichmäßigen Grenzlinie ausgestaltet, wodurch die Festigkeit der Schweißverbindung wesentlich erhöht und der Bildung von Haarrissen weiter entgegengewirkt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein chirurgisches Instrument, welches im Beanspruchungsbereich eine gegossene Hartmetalllegierung, wie Stellit, aufweist, die auf einen Grundkörper aus härtbarem rostfreiem Stahl aufgebracht ist.
Ein derartigesInstrUtt#t, insbesondere eine derartige Schere, soll erfindungsgemäß so'ausgebildet sein, daß der Beanspruchungsbereich einerseits und der Grundkörper andererseits die optimalen Eigenschaften für ihre Zwecke aufweisen, d.h., daß der Beanspruchungsbereich hart, glatt und frei von Haarrissen ist, während der Grundkörper die für die Belastbarkeit bei der Benutzung erforderliche Härte aufweist. Hohlräume, Rauhigkeiten oder Haarrisse, die zur Bakterienfestsetzung führen könnten, sollen wirksam vermieden werden.
Hierzu kennzeichnet sich das erfindungsgemäße chirurgische Instrument dadurch, daß der aus der Hartmetallegierung bestehende Beanspruchungsbereich unmittelbar ohne eine Zwischenlage aus anderem Material in den Grundkörper übergeht, wobei zwischen dem Beanspruchungsbereich und dem Grundkörper eine scharfe Grenzlinie verläuft.
Bei einer Schere ist es bevorzugt, wenn der Abstand der Bean#pruchungsfläche bzw. -kante von der Grenzlinie 0,5 bis 6 mm und insbesondere 1,5 bis 4,5 mm beträgt.
Insbesondere soll die Grenzlinie zwischen dem Beanspruchungsbereich und dem Grundkörper einen unregelmäßigen wellenartigen Verlauf haben. Die Schw#ankungen des Abstands der Beanspruchungsfläche bzw. -kante von der Grenzlinie soll bis zu 80 %, insbesondere bis zu 60 % des maximalen Abstands betragen. Aufgrund dieser Ausbildung wird eine feste und innige Verbindung der beiden unterschiedlichen Materialien gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beanspruchungsbereich bis nahe an das Gelenk bzw. dessen Bohrung heranreicht.
Insbesondere reicht der Beanspruchungsbereich so nahe an das Gelenk, daß bei allen praktisch vorkommenden öffnungsgraden der Schere Hartmetall auf Hartmetall reibt. Eine besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Instrumente zwischen zwei Backen gespannt werden und im Schneidenbereich, wo das Hartmetall aufgeschweißt werden soll, in diesen Backen eine Aussparung vorgesehen wird, welche den Zweck hat, daß das aufgeschweißte Stellit nicht zu stark wird, d.h., daß die Raupe nicht zu dick, sondern durch die Seitenwände dieser Aussparung begrenzt wird. Solche Spannvorrichtungen sind dann praktisch für jedes Instrument entsprechend der Biegung oder auch der Länge zweckmäßig.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschriebep; in dieser zeigt: Fig. 1 eine Ansicht eines Scherenteiles während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes chirurgisches Scherenteil nach der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen der Schweißraupe im Schneidenbereich eines Scherenschenkels, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 3.
Nach Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes chirurgisches Scherenteil aus einem mit einem Griff 16 versehenen Grundkörper 11, welcher vermittels einer Bohrung 17 mit einem zweiten, gleichartigen und nicht dargestellten Scherenteil zu einer chirurgischen Schere zusammengebaut werden kann.
Im Spitzenbereich 13 des Grundkörpers 11 wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aussparung 18 vorgesehen, die sich im Bereich des späteren Schneidenteils 12' (Fig. 2) befindet. Die Aussparung wird zweckmäßig schon beim Schmieden des weichen und unbearbeiteten Grundkörpers 11 vorgesehen.
Anschließend wird dann gemäß Fig. 1 auf dem Spitzenxereich 13 eine Schweißraupe 12 in Längsrichtung des Scherenteils aufgebracht, und zwar derart, daß sie die Aussparung 18 voll ausfüllt und allseitig etwas über diese übersteht. Erfindung gemäß besteht die Schweißraupe aus einer Hartmetallegierllng, insbesondere Stellit, welcher sich gut verschweißen läßt.
Der Stellit wird in Form eines Schweißdrahtes auf den noch ungehärteten Rohling aufgebracht, wobei bevorzugt das Lichtbogenschweißen unter Schutzgas angewendet wird. Wichtig ist, daß die Schweißraupe 12 in einem einzigen Arbeitsgang in der vollen erforderlichen Stärke auf den Spitzenbereich 13 aufgebracht wird. Die Dicke der Schweißraupe liegt in der Größenordnung von 5 mm.
Nach dem Aufbringen der Schweißraupe 12 wird dann der Grundkörper 11 einschließlich der aufgebrachten Schweißraupe 12 einem Härtungsvorgang bei ca. 1100° C mit anschließendem Abschrecken unterzogen. Hierbei wird das Material der Schweißraupe 12 in seinen Eigenschaften nicht wesentlich verändert, während jedoch der aus rostfreiem Stahl bestehende Grundkörper 11 so gehärtet wird, daß er zwar noch eine ein Brechen verhindernde ausreichende Elastizität aufweist, sich jedoch bei starken Beanspruchungen während des Schneidens nicht verziehen kann. Aufgrund der innigen Verbindung zwischen dem Material der Schweißraupe 12 und dem Material des Grundkörpers 11 werden Haarrisse innerhalb der Schweißraupe 12 oder an der Grenzfläche während des Härtungsvorganges und insbesondere während des Abschreckens wirksam vermieden. Hierzu trägt auch die spezielle zylinderartige Form der aufgebrachten Schweißraupe bei, welche das Auftreten hoher Spannung spitzen beim Abschrecken wirksam vermeidet.
Nach dem Härtungsvorgang werden die Schweißraupe 12 und der Spitzenbereich 13 des Grundkörpers 11 in die endgültige Form geschliffen, wobei auch nach Fig. 2 die Schneide 15 gebildet wird. Die Schneide 15 befindet sich nunmehr an der Oberfläche eines Beanspruchungsbereiches 12', der aus Stellit besteht und durch eine wellenartige ungleichmäßige Grenzfläche 14 vom Material des Grundkörpers 11 getrennt ist. Der Schweißvorgang wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die Grenzfläche 14 einen unregelmäßigen Verlauf nimmt, wie er in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist.
Das Scherenteil ist nunmehr fertiggestellt und kann mit einem gleichartigen Scherenteil durch Zusammenbau und Einführung einer Schraube in die Bohrung 17 verbunden werden.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der die Schweißraupe so auf den Grundkörper aufgebracht werden kann, daß sie nicht zu dick wird, damit möglichst wenig Material für den Hartmetalleinsatz erforderlich ist und der Schleifvorgang auf das unbedingt Notwendige beschränkt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei Klemmbacken 19, 20, von denen die eine (20) in Richtung des Doppelpfeiles F in Fig. 3 beweglich ist. Die Klemmbacke 20 weist eine Ausnehmung -21 auf, die zusammen mit der ebenen Klemmfläche 22 der unbeweglich angeordneten Klemmbacke 19 im zusammengespannten Zustand der beiden Klemmbacken einen Auf nahmeraum für den vorderen Bereich 13 des Grundkörpers 11 bildet. Im zusammengeschobenen Zustand der beiden Klemmbacken 19, 20 wird der vordere Bereich 13 des Grundkörpers festgeklemmt. Die Tiefe der Ausnehmung 21 ist derart, daß im eingespannten Zustand des vorderen Bereiches 13. oberhalb desselben noch eine Rinne 23 (Fig. 5) verbleibt, in welche die Schweißraupe 15 hineingelegt wird. Auf diese Weise können Dicke und Breite der Schweißraupe 15 optimal gestaltet werden, so daß nach dem Erstarren der Schweißraupe und dem Härtungsvorgang der Schleifvorgang auf ein Minimum begrenzt werden kann.
Die beiden Klemmbacken 19, 20 bestehen aus gut strom-und wärmeleitendem Metall insbesondere aus Kupfer. Sie sind zur Anpassung an unterschiedliche, mit einer Schweißraupe 15 zu versehende Grundkörper 11 auswechselbar ausgebildet; für jeden speziellen Grundkörper 11 steht eine formmäßig daran angepaßte Klemmbacke 20 zur Verfügung, während die feststehende Klemmbacke 19 für alle Grundkörper gleich ausgebildet ist.
Von besonderer Bedeutung ist die untere Grenzfläche 24 der Ausnehmung 21, welche gemäß Fig. 4 ggfs. schräg ausgebildet ist, um eine solche Anlagefläche für den Bereich 13 des Grundkörpers 11 zu schaffen, daß die Aussparung 18 parallel zu den oberen Begrenzungsflächen 25, 26 der Klemmbacken 19, 20 verläuft.
L e e r s e i t e

Claims

Verfahren zum Einbringen eines harten Materials in den ausgesparten Beanspruchungsbereich des Grundkörpers eines chirurgischen Instrumentes und chirurgisches Instrument P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Einbringen eines hochwertigen, harten Materials in die ausgesparten Beanspruchungsbereiche der Grundkörpers eines zangenartigen und/oder schneidenden, chirurgischen Instrumentes, insbesondere einer chirurgischen Schere, eines Nadelhalters, einer Pinzette, einer Drahtdrillzange, einer Kneifzange, eines Knochenmeißels und Knochensplitterzange oder dergleichen, mittels Auftragsschweißens, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem aus härtbarem rostfreien Stahl bestehenden Grundkörper ( als hartes Material eine Schweißraupe (12) aus einer Hartmetallegierung aufgeschweißt wird, daß anschließend das Instrument wärmegehärtet wird und daß schließlich die Schweißraupe (12) einschließlich der umgebenden Bereiche- (13) des Grundkörpers (11) durch Schleifen in die endgültige Form gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Schweißraupe (12) eine Dicke von 3 bis zu6 mm und insbesondere weniger als 5 mm aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schweißraupe (12) aus einer gegossenen Hartmetallegierung, insbesondere Stellit, besteht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t r daß die Wärmehärtung in einer Erhitzung auf 950 bis 1150°C und insbesondere bei Nadelhaltern, Pinzetten und Drahtdrillzangen auf 980 bis 10300C sowie bei Scheren, Kneifzangen, Knochenmeißeln und Knochensplitterzangen auf 1050 bis 11000C und einer anschließenden Abschreckung besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schweißraupe (12) so auf den Grundkörper (11) aufgebracht wird, daß eine stark unregelmäßige Grenzlinie (14) zwischen dem Material des Grundkörpers (11) und dem aus der Hartmetallegierung bestehenden Beanspruchungsbereich (12') vorliegt.
6. Chirurgisches Instrument, welches insbesondere mittels des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist und im Beanspruchungsbereich eine gegossene Hartmetallegierung, wie Stellit, aufweist, die auf einen Grundkörper aus härtbarem rostfreiem Stahl aufgebracht ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der aus der Hartmetallegierung bestehende Beanspruchungsbereich (12'> unmittelbar ohne eine Zwischenlage aus anderem Material in den Grundkörper (11) übergeht, wobei zwischen dem Beanspruchungsbereich (12') und dem Grundkörper (11) eine scharfe Grenzlinie (14) verläuft.
7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Abstand der Beanspruchungsfläche bzw. -kante (15) von der Grenzlinie (14) 0,5 bis 6 mm und insbesondere 1,5 bis 4,5 mm beträgt.
8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 6 oder-7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grenzlinie (14) einen unregelmäßig wellenartigen Verlauf hat.
9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schwankungen des Abstands der Beanspruchungsfläche bzw. -kante (15) von der Grenzlinie (14) bis zu 80 %, insbesondere bis zu 60 % des maximalen Abstandes betragen.
lo. Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 6 bis 9 in Form einer Schere, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Beanspruchungsbereich (12') bis nahe an das Gelenk bzw. dessen Bohrung (17) heranreicht.
11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder zur Herstellung eines chirurgischen Instrumentes nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Klemmbacken (19, 20) mit einer länglichen Ausnehmung (21) zur Aufnahme des mit der Schweißraupe (12) zu versehenden Bereiches (13) des Grundkörpers (11) vorgesehen sind, deren Dicke der Stärke des Bereiches (13) und deren Tiefe der Tiefe des Bereiches (13) zzgl. der Höhe der Schweißraupe (15) entspricht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die eine Klemmbacke (20) beweglich ist.