Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

38
UNIVERSITATEA „APOLLONIA“ DIN IAȘI FACULTATEA DE MEDICINA DENTARA dr.ing. Strâmbu Vasile Defectoscopia protezelor fixe și mobile Anul II TD, Modulul I Suport de curs

description

Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile

Transcript of Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Page 1: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

UNIVERSITATEA „APOLLONIA“ DIN IAȘIFACULTATEA DE MEDICINA DENTARA

dr.ing. Strâmbu Vasile

Defectoscopia protezelor fixe și mobile

Anul II TD, Modulul I

Suport de curs

Page 2: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

CUPRINS1. Metale și aliaje dentare . structură și proprietăți fizico-mecanice

Metale și aliaje dentare

Structură și proprietăți fizico-mecanice

2. Solidificarea topiturilor metalice. Procedeul microturnării în formă

Solidificarea aliajelor dentare

Procedeul microturnării în formă

3. Tehnologia turnării sub presiune. Parametrii tehnologici ai

microturnării. Defecte de turnare

Tehnologia turnării sub presiune

Parametri tehnologici ai microturnării

Defecte de turnare

4. Deformări sub tensiune.Tensiuni în piese turnate. Ruperea

materialelor metalice

Deformări sub tensiune

Tensiuni în piese turnate

Ruperea materialelor metalice

5. Defectoscopia nedistructivă. Defectoscopia în tehnica dentară

Defectoscopie nedistructivă

Defectoscopia în tehnica dentară

6. Metode și dispozitive de investigație a defectelor pieselor turnate

Metode și dispozitive de investigație

7. Determinări și investigații în defectoscopia dentară

Determinări și investigații în tehnica dentară

BIBLIOGRAFIE (DE ELABORARE A CURSULUI)

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 2

Page 3: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

INTRODUCERE

Modulul intitulat Defectoscopia protezelor fixe și mobile se studiază în anul II TD şi vizează dobândirea de informații generale în legătură cu tehnologia turnării protezelor dentare metalice și informații specifice referitoare la controlul defectoscopic al acestora , la nivel de utilizare.

Obiectivele cadru pe care ţi le propun sunt următoarele:

Conţinutul este structurat în următoarele unităţi de învăţare: Metale și aliaje dentare . structură și proprietăți fizico-mecanice

Solidificarea topiturilor metalice. Procedeul microturnării în formă

Tehnologia turnării sub presiune. Parametrii tehnologici ai

microturnării. Defecte de turnare

Deformări sub tensiune.Tensiuni în piese turnate. Ruperea materialelor

metalice

Defectoscopia nedistructivă. Defectoscopia în tehnica dentară

Metode și dispozitive de investigație a defectelor pieselor turnate

Determinări și investigații în defectoscopia dentară

Invăţare este eficientă dacă parcurgi următorii paşi : Citeşti modulul cu maximă atenţie; Evidenţiezi informaţiile esenţiale cu culoare, le notezi pe hârtie, sau le adnotezi în spaţiul alb, rezervat special în stânga paginii; Răspunzi la întrebări şi rezolvi exercţiile propuse; Mimezi evaluarea finală, autopropunându-ţi o temă şi rezolvând-o fără să apelezi la suportul scris; Compari rezultatul cu suportul de curs şi explică-ţi de ce ai eliminat anumite secvenţe; În caz de rezultat îndoielnic, reia întreg demersul de învăţare.

La sfârşitul unităţii 4 de învăţare va avea loc o evaluarea a gradul de însuşire a cunoştinţelor, vei rezolva o lucrare de evaluare care după corectare o vei primi cu observaţiile adecvate şi cu strategia corectă de învăţare pentru modulele următoare.

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 3

Page 4: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

1. METALE ȘI ALIAJE DENTARE . STRUCTURĂ ȘI PROPRIETĂȚI FIZICO-MECANICE

Metale și aliaje dentare

Structură și proprietăți fizico-mecanice

Obiective ale unităţii de învăţare:La sfârşitul cursului, vei avea capacitatea:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 4

Page 5: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

1.1. Metale și aliaje dentare

Metalele și aliajele metalice și-au găsit aplicție ăn realizarea de sustitute artificiale aplicate în cavitatea bucală din cele mai vechi timpuri. Aurul și argintul sub formă de sârme au fost folosite ca elemente de legătură și fixare a protezelor. Sub formă de fîșie de tablă, aurul a fost utilizatpentru fixarea protezei de dinții limitrofi breșei edentate.Aurul în stare pură este cel mai maleabil și mai ductil metal, dar are o rezistență mecanică redusă. După aplicațiile în care este folosit, monede, bijuterii, sau aliaje dentare, aurul este aliat cu alte elemente metalice precum cupru (Cu), argint (Ag), platină (Pt), pentru a avea o duritate, densitate și elasticitate convenabilă aplicației.În general, materialel metalice se împart în:- metale- elemente chimice alcătuite dintr-o singură specie de atomi- aliaje- amestecuri de cel puțin două metale sau metale și metaloizi, amestecuri obținute prin diferite procedee (topire, difuzie, sinterizare)Caracteristicile materialelor metalice sunt: plasticitatea, luciu metalic, conductibilitatea termică și electrică mari și coeficient cu temperatura a rezistivității electrice pozitiv.În tabelul periodic al elementelor chimice metalele sunt formate din atomi cu 3 electroni de valență pe ultimul strat slab legați în atom, elemente localizate în zona din stânga acestui tabel.

Indiferent de starea de agregare pe care o au corpurile ( gazoasă, lichidă sau solidă) între atomii care constituie corpurile se manifestă interacțiuni de legătură. Interacțiunile puternice dau naștere la legături între atomi de tipul:

- legătură ionică (heteropolară) - legătură covalentă (homopolară)

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 5

Page 6: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

- legătură metalicăLegătura metalică este o legătură homopolară între un metal+ și un metal+

datorată forțelor de interacțiune de schimb ( schimb de electroni de valență puși în comun de atomi vecini). Legătura metalică este caracteristică elementelor chimice cu un număr mic de electroni de valență și care sunt slab legați în atom. Legătura metalică condiționează un anumit fel de aranjare în spațiu a atomilor, contribuind la apariția structurii cristaline. Materialele metalice se folosesc în practică datorită faptului că au proprietăți speciale, precum conductibilitatea termică și electrică, rezistență la coroziune, deosebite față de alte materiale.Materialele metalice sunt cvasiizotrope, fiind un agregat de grăunți cristalini cu orientări întâmplătoare. Materialele metalice omogene au aceeași structură în toată masa metalică și sunt monofazice. Materialele eterogene sunt alcătuite din două sau mai multe faze. Fazele sunt zone în metal delimitate prin granițe și care sunt omogene fizic , chimic și au o structură cristalină proprie.Prin topirea împreună a unor metale se obțin aliaje dacă între atomi se realizează legături metalice. Pentru ca prin topire să se realizeze un aliaj metalic este necesar ca elemntele care îl compunsă se dizolve total în stare topită, formând o topitură metalică omogenă. Prin solidificare, topitura dă nastere la un material metalicomogen la nivel macroscopic. Aliajul astfel obținut are proprietăți diferite de ale elementelor care îl compun.Elementele metalice care intră în componența aliajelor dentare pot fi metale nobile sau metale de bază nenobile. Metalele nobile sunt metale stabil chimic, cu o mică reactivitate chimică. Din această categorie fac parte aurul (Au), platina (Pt), paladiu (Pd), iridiu (Ir), rhodiu (Rh), rutheriu (Rh). Metalele de bază precum argintul (Ag), cupru (Cu), zincul (Zn), indiu (In), staniu (Sn), nichel (Ni) se pot alia cu metale nobile pentru a realiza aliaje dentare cu proprietăți mecanice corespunzătoare pentru restaurările dentare.Aliajele dentare pentru turnare pot fi nobile ( cu stabilitate chimică bună ) ți nenobile (din metale de bază). Între aliajele nobile cele mai utilizate sunt cele din sistemele de aliaje Au-Cu, Pd-Cu, Au-Ag, Pd-Ag, Au-Pd şi Au-Pt.Proprietăţile fizice ale acestor aliaje (optice, mecanice, termice, rezistentă la coroziune), precum şi biocompatibilitatea depind de compoziţia lor chimică. Există 3 clase de aliaje nobile pe bază de aur : Au-Ag-Pt, Au-Cu-Ag-Pd I, Au-Cu-Ag-Pd II şi 4 clase de aliaje seminobile : Au-Cu-Ag-Pd III, Au-Ag-Pd-In, Pd-Cu-Ga, Ag-Pd.Din metalele de bază se realizează aliaje dentare de turnare din sistemul de aliaje Cr-Co, Cr-Ni, precum şi aliaje pe bază de Ti.Aliajele dentare folosite în protetica dentară ar trebui să îndeplinească următoarele cerinţe:- interval de topire redus- rezistenţă mecanică, duritate şi alungire adecvate- rezistenţă la coroziune ăn cavitatea bucală- preţ redus

1.2. Structură şi proprietăţi fizico-mecanice

Structura reprezintă arhitectura interioară, modul în care este alcătuit un material din părţile sale constituiente. La materialele metalice interesează modul în care sunt dispuşi atomii unii faţă de alţii şi în grupări mai mari.Structura poate fi analizată ca fiind :

- structură macroscopică-examinabilă cu ochiul liberDefectoscopia protezelor fixe si mobile 6

Page 7: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

- structură microscopică-examinabilă cu microscopul metalografic

Fig.1.1. Microstructura unui aliaj dentar turnat (imagine obtinută cu microscop metalografic)

- structură fină-vizibilă prin microscopie electronică cu măriri de până la de 200000 ori (se pune în evidenţă distribuţia atomilor în spaţiu)

- structura atomică

Analiza structurii microscopice a materialelor metalice permite vizualizarea constituienţilor metalografici, a fazelor din metalul în stare solidă, faze care au aspecte structurale caracteristice. În cazul aliajelor fiind mai multe specii de atomi pot rezulta mai multe faze, fiind posibile mai multe moduri de aranjare a atomilor şi apariţia unor cristale diferite cu diverse aranjamente atomice proprii. Din punctul de vedere al structurii metalografice la un material metalic monofazic (faza unică poate fi metal pur, soluţie solidă, compus chimic) constituien’ii metalografici se prezintă sub formă de cristale poliedrice omogene uniaxe (vezi Fig.1.2.).

Fig.1.2. Aspectul schematic al structurii metalografice a materialelor monofazice (a-metal pur, soluţie solidă omogenă sau compus chimic; b-soluţie solidă neomogenă)

Caracteristicile fizice ale aliajelor sunt dependente de microstructura metalografică, de dimensiunea şi morfologia grăunţilor cristalini. Mărimea grăunţilor cristalini depinde de : -rata de răcire a topiturii metalice -elementele de nucleaţie a cristalelor -tratamentele termice aplicate pieselor turnate -compoziţia chimică a aliajelorProprietăţi fizice ale materialelor metalice :

a) Temperatura de topire

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 7

Page 8: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Aliajele dentare din metale de bază au o temperatură de topire de 1400-1500ºC, mai mari ca cele ale aliajelor dentare pe bază de Au, ce au temperaturi de topire de 800-1050ºC. Intervalul temperaturilor de topire este important în alegerea echipamentului de topire a aliajului.

b) DensitateaAliajele de bază au o densitate de 7-8 g/cm3, aproximativ la jumătate faţă de aliajele pe bază de Au. Densitatea mică poate crea probleme în alegerea presiunii exercitate asupra topiturii metalice în timpul turnării în tipar.

Proprietăţi mecanice importante :

a) Limita de curgereArată momentul în care deformaţia elastică devine deformaţie plastică şi reprezintă o mărime de care se ţine cont când analizăm posibilitatea apariţiei unei deformări permanente a unui dispozitiv protetic (ex. Pentru aliajele dentare folosite la croşete este necesară o limită de curgere de cel puţin 415 MPa pentru a rezista la o deformare permanentă).

b) DuritateaEste un bun indicator asupra capacităţii materialului metalic de a rezista deformaţiilor permanente locale sub influienţa solicitărilor mecanice ocluzionale. Duritatea se poate corela cu limita de curgere şi arată cât de dificilă este prelucrarea mecanică a suprafeţelor piesei turnate.

c) Modul de elasticitateEste o mărime proporţională cu rigiditatea mecanică a lucrării protetice, caracteristică care asigură stabilitatea dimensională a lucrării. În protetica dentară se recomandă realizarea de structuri solide care asigură o distribuţie adecvată a forţelor asupra ţesuturilor ce susţin proteza dentară.

Pentru câteva din aliajele dentare utilizate frcvent în protetică, o serie de caracteristic mecanice sunt prezentate în tabelul următor.

Tabel 1.1. Caracteristici mecanice

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 8

Page 9: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Sarcina de lucru 1

1. Enumeră proprietățile fizice și mecanice caracteristice materialelor metalice.

2. Solidificarea topiturilor metalice. Procedeul microturnării în formă Solidificarea topiturilor metalice Procedeul microturnării în formă

Obiective ale unităţii de învăţare:La sfârşitul cursului, vei avea capacitatea:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 9

Page 10: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

2.1. Solidificarea topiturilor metalice

La topirea solidelor metalice forţele de legătură dispar, atomii căpătînd o ordine locală apropiată caracteristică pentru faza lichidă. Ordonarea apropiată nu determină anizotropia topiturii metalice. Atomii se pot deplasa liber prin topitură contribuind la modificarea continuă a ordinii locale, topitura fiind izotropă.Prin solidificare, din topitură se obţin metale în stare solidă cu o structură formată din grăunţi cristalini. Solidificarea este cunoscută şi sub numele de cristalizare primară. Modul în care are loc cristalizarea primară este studiat folosind analiza termică. Din studiul cristalizării se constată că solidificarea (cristalizarea) metalelor pure are loc la temperatură constantă. În cazul aliajelor solidificarea are loc într-un interval de temperaturi (interval de solidificare).Formarea cristalelor la solidificare se datorează la două procese :

a) formarea în topitura metalică a unor germeni de cristalizareb) creşterea cristalelor pe germenii de cristalizare

Există două categorii de germeni de cristalizare : -germeni cristalini omogeni, proprii topiturii, care sunt grupări de atomi cu organizare intermediară între organizarea locală şi cea la distanţă -germeni cristalini eterogeni-incluziuni metalice sau nemetaliceViteza de germinare a centrilor proprii cre;te cu gradul de subrăcire (diferența dintre valoarea ideală a temperaturii de solidificare și valoarea reală a acestei temperaturi). Formarea germenilor de fază solidă duce la apariția unei suprafețe de separație solid-lichid și a unei tensiuni superficiale. Germenii au o dimensiune limită de la care pot constitui un centru de cristalizare. Viteza de germinare este invers proporțională cu această dimensiune critică și valoarea tensiunii superficiale solid-lichid.Germinarea pe cale omogenă are loc la subrăciri mari, pentru formarea suprafețelor de separație solid-lichid pentru că tensiunea superficială la interfaâa topitură-solid este foarte mare. Convenabil este să existe germeni pe suprafețe preexistente în topitură, precum suprafața creuzutului, a formei de turnare, a incluziunilor.Nucleele de cristal obținute prin germinare cresc datorită trecerii atomilor din din lichidul metalic subrăcit în nucleele de cristal germinat. Un germene tridimensional crește daca este limitat de plane atomice incomplete. Creșterea germenilor se face prin asamblarea atomilor în germeni bidimensionali, mici grupări de atomi de grosime monoatomică și depunere pe fața unui germene tridimensional (conform schemei din Fig.2.1.).

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 10

Page 11: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Fig.2.1. Etape în creșterea cristalului

Un alt mecanism de creștere a cristalelor îl reprezintă creșterea pe defecte elicoidale.Solidificarea materialelor metalice depinde de : -viteza de germinare a germenilor cristalini -viteza de creștere a germenilor cristaliniViteza de solidificare a topiturii metalice reprezintă cantitatea de atomi care trec în unitatea de timp din faza lichidă în faza solidă și este cu atât mai mare cu cât suprafața de separație solid-lichid este mai mare. Viteza de solidificare are un maxim atunci când topitura este solidificată în proporție de 50%, după care scade, cristalele cresc din topitură cât timp nu au în vecinătate alte cristale, după care se opresc din creștere (vezi Fig.2.2.).

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 11

Page 12: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Fig.2.2. Schema procesului de solidificare prin cristalizare începând cu germinarea omogenă

Mărimea cristalelor depinde de numărul inițial de germeni de cristalizare. Pentru obținerea de cristale multe, cu mici dimensiuni, se crește subrăcirea sau se folosesc modificatori pentru creșterea numărului de germeni de creștere. Dacă viteza de germinare este mare, iar viteza de creștere a cristalelor este mică, se obține o structură cu grăunți cristalini fini.Creșterea unui cristal este anizotropă, cristalul crescând cu viteză mare pe direcția perpendiculară pe fața cu cea mai mare tensiune superficial, respective pe suprafețele preexistente în topitură. Forma cristalelor depinde de viteza lor de creștere.Solidificarea și răcirea pieselor turnate în formă sau în lingouri este însoțită de micșorarea volumului de masă metalică. În timpul solidificării prin cristalizare a masei metalice apare o contracție de solidificare urmată de o contracție de răcire. Prin micșorarea volumului apare o cavitate de retasură, dar apar și tensiuni mecanice de solidificare în masa metalică solidă.Retasura de solidificare este concentrată în partea superioară a lingoului. Pot apare și microretasuri și porozități în masa de metal, defecte de turnare care apar în special la turnarea pieselor metalice din aliaje cu interval mare de solidificare (vezi Fig.2.3.).

Fig.2.3. Solidificarea în lingou cu formarea retasurii și a unor cristale de forme și mărimi diferite

Tensiunile mecanice de solidificare apar la răcirea pieselor cu secțiuni variabile. Dacă valorile acestor tensiuni depășesc limita de rupere se poate produce fisurarea piesei turnate.

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 12

Page 13: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

În timpul solidificării prin cristalizare apare și fenomenul de segregare care constă în îmbogățirea locală în anumite elemente chimice sau în impurități. O astfel de situație se întâlnește în cazul structurii dendritice, o structură metalografică caracteristică turnării aliajelor.

Sarcina de lucru 1

1. Care este schema de creștere a cristalelor?

2. Explicați apariția microretasurilor și a porozităților.

2.2.Procedeul microturnării în formă

În 1907 H.W.Taggart brevetează mașina de turnat centrifugală pe care o utilizează pentru turnare unor aliaje dentare în tipar, tehnică folosită și actualmente. Procedeul microturnării cu model fuzibil, turnare de precizie a unor cantități mici de aliaj, este aplicat în tehnica bijuteriilor și în tehnica dentară de realizare a lucrărilor metalice de protetică dentară. Forma cavității în care se toarnă materialul metalic topit se obține prin diverse metode, în tehnica laboratorului de tehnică dentară machetarea făcându-se folosind ceară, mase plastice, rășini sintetice. Pentru umplerea cavității cu aliaj dentar topit se folosește turnarea sub presiune sau turnarea centrifugală.Etapa de realizare a tiparului este importantă pentru obținerea unei piese turnate cu precizie mare. După eliminarea prin topire a materialului machetei (model) și aplicarea unui tratament termic de sinterizare, tiparul este pregătit pentru operația de turnare centrifugală (vezi Fig.2.4.).

Fig.2.4. Schema tiparuluipentru turnarea centrifugăa aliajului dentar

Topitura metalică se obține în laboratorul de tehnică dentară utilizând tehnici de încălzire directe cu flacără, sau de încălzire indirectă cu curenți de inducție sau cu arc electric.Pentru obținerea unor piese turnate de finețe, cu detaliimici, materialele metalice utilizate trebuie să aibă o bună turnabilitate, adică să aibă o bună fluiditate , adică abilitatea de a umple formela filiforme, o contracție și o porozitate redusă, susceptibilitate la fisurare mică. Turnarea se face, în

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 13

Page 14: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

laboratorul de tehnică dentară, prin presiune folosind tehnica de turnare centrifugală cu tiparul în miscare de rotație (vezi Fig.2.5.)

a)schema instalației de turnare centrifugală b)mașină de turnat Taggart (1-contragreute,2- creuzet,3- tipar)

Fig.2.5. Schema instalaţiei de turnare centrifugală

Solidificarea topiturii metalice începe cu nucleația și creșterea cristalelor de la pereții reci ai cavității. Este important modul în care are loc solidificarea metalului deoarece compoziția chimică se poate schimba în masa metalică datorită fenomenului de segregare, la cristalele dendritice existând diferență de compoziție chimică intre centrul și exteriorul cristalului. Segregarea poate apare și în interiorul piesei metalice turnate pentru că impuritățile sau elementele componente sunt impinse de către frontul de solidificare.După solidificare, piesele metalice turnate se extrag din forma de turnare (tipar) și se prelucrează mecanic prin abraziune și lustruire.

Sarcina de lucru 2

1. Care sunt domeniile tehnice în care se aplică tehnica de turnare sub presiune?

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 14

Page 15: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

3. Tehnologia turnării sub presiune. Parametrii tehnologici ai microturnării. Defecte de turnare

Tehnologia turnării sub presiune

Parametrii tehnologici ai microturnării

Defecte de turnare

Obiective ale unităţii de învăţare:La sfârşitul capitolului, vei avea capacitatea:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 15

Page 16: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

3.1. Tehnologia turnării sub presiune Procedeul tehnologic al turnării permite fabricarea unor piese cu geometrie complexă, cavități interioare și pereți subțiri. Turnarea poate fi turnare liberă, gravitațională sau sub presiune, atunci când metalul topit este injectat într-o formă (cavitate) sub acțiunea unei forțe care exercită presiune pe suprafața sa liberă.

Fig.3.1. Schema procedeului de turnare sub presiune

Metoda de turnare sub presiune permite obținerea unor piese cu pereți subțiri, chiar și în cazul unor aliaje cu fluiditate mică, precizie dimensională ridicată și calitate bună a suprafețelor. Turnarea cu model fuzibil este un procedeu de turnare de precizie (microturnare), care permite realizarea de piese metalice de mici dimensiuni, cu complexitate volumică mare, precum componente de minimotoare și miniturbine, piese de artă, bijuterii sau componente de protetică dentară. Piesele turnate prin acest procedeu nu necesită, sau necesită puține prelucrări mecanice.Procedeul turnării directe cu model fuzibil poate fi:

a) cu turnare în formă (tipar) statică -turnare prin aspirație -turnare cu aer sub presiune

b) cu turnare în formă în mișcareÎn tehnica dentară turnarea cu model fuzibil din ceară a fost introdusă după 1907 și cuprinde câteva etape importante:

- realizarea tiparului (forma ) de turnare folosind macheta din ceară a piesei protetice de realizat

- turnarea centrifugală sau sub presiune

3.2. Parametrii tehnologici ai microturnării

Indiferent de metoda de topire a aliajului dentar şi de modul de turnare în tipar este necesar să se ţină cont de următoarele :

- timpul necesar pentru topire trebuie să fie redus pentru a se reduceoxidarea excesivă a elementelor de aliere

- reducerea oxidării excesive prin aplicarea unui flux de protecţie pe suprafaţa metalului topit

Materialele metalice destinate turnării pieselor metalice trebuie să aibă o serie de proprietăţi specifice atât în stare lichidă cât şi în stare solidă. Fluiditatea unui aliaj caracterizează curgerea acestuia şi capacitatea sa de a umple cavitatea din forma de turnare (o fluiditate ridicată asigură o structură compactă fără pori de contracţie intracristalină).Fluiditatea este condiţionată de factori care se grupează in :

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 16

Page 17: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

-a) proprietăţi intrinseci ale aliajului topit (vâscozitate, tensiune superficială, conductibilitate termică, interval de solidificare) -b) parametrii procesului de turnare (temperatura şi viteza de turnare, presiunea metalostatică) -c) proprietăţile materialelor formei (material de înpachetare) şi starea suprafeţelor acestuiaFluiditatea, ca proprietate de turnare, este puternic influienţată de vâscozitatea cinematică a aliajului topit. Vâscozitatea este o mărime care caracterizează frecarea între straturile de metal lichid aflate în mişcare şi depinde invers proporţional de temperatură şi direct proporţional de cantitatea de incluziuni nemetalice. Vâscozitatea se micşorează şi mai mult odată cu creşterea supraâncălzirii peste linia lichidus. O creştere a supraâncălzirii cu până la 100ºC duce la o scădere a vâscozităţii cu circa 20%.Conductibilitatea termică influienţeayă fluiditatea în sensul că o conductibilitate ridicată permite transmisia intensă a căldurii prin metalul topit către pereţii formei ducând la o scădere rapidă a temperaturii metalului.Căldura specifică şi densitatea influienţează fluiditatea în sens contrar ca conductibilitatea termică.Din punctual de vedere al parametrilor procesului de microturnare, o viteză de turnare mare asigură o fluiditate bună pentru că se menţine o temperatură ridicată a aliajului dentar topit, deci pierderile de căldură către pereţii formei sunt mici.În ceea ce priveşte influienţa solidificării asupra fluidităţii s-a constatat că aliajele cu interval mic de solidificare are o fluiditate ridicată, fluiditatea maximă având metalele pure şi aliajele eutectice.

Fig.3.2. Influienţa mărimii intervalului de solidificare asupra fluidităţii

In cazul metalelor pure şi a aliajelor eutectice, care se solidifică la temperatură constantă, cristalele sunt echiaxe, în timp ce la aliajele care se solidifică într-un interval de temperatură, se formează cristale dendritice care frânează curgerea.

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 17

Page 18: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Prezenţa unor elemente de aliere precum Si sau Mn au o influienţă asupra fluidităţii (Si micşorează temperatura de topire şi deci măreşte fluiditatea prin mărirea gradului de supraâncălzire).

Sarcina de lucru 1

1.Care sunt etapele turnării ? 2.Ce este fluiditatea ?

3.3. Defecte de turnare

Defectele pieselor turnate folosind tehnica turnării cu model fuzibil (abateri de la formă, dimensiune, greutate, proprietăţi mecanice, structură metalografică, compoziţie chimică, s.a.) pot fi grupate după cum urmează :

-defecte admisibile care necesită sau nu necesită remedieri

-defecte inadmisibile, care alterează iremediabil calitatea şi funcţionalitatea

piesei protetice

Defectele pieselor turnate sunt clasificate pe baza descrierii fizice a fiecărei imperfecţiuni, fie fiind folosite numai criteriile formei, aspectului, localizării şi dimensiunilor acestora. Din punctul de vedere al morfologiei, imperfecţiunilor pieselor turnate sunt :

A- excrescenţe metalice

B- goluri

C- discontinuităţi-crăpături

D- defecte de suprsfaţă

E- piesă turnată incomplet

F- dimensiune-configuraţie necorespunzătoare

G- incluziuni şi defecte de structură

H- compoziţie chimică, proprietăţi chimice necorespunzătoare

Defecte de tip A-excrescenţe. Sunt imperfecţiuni de tipul surplusului de material. Tipuri de excrescenţe sunt :

- bavuri

- umflături

- cruste

- creste

Cauza apariţiei acestor defecte este ;

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 18

Page 19: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

- împachetarea machetei

- nerespectarea tehnologiei de realizare a tiparului

- rezistenţa mecanică scăzută a tiparului

- presiune mare de turnare a aliajului topit

- exfolieri din masa de ambalare

- fisuri superficiale la interfaţa machetă-tipar

Defecte de tip B-goluri. Sunt imperfecţiuni de tipul lipsei de material manifestată sub forma unor cavităţi în interiorul sau la suprafaţa piesei turnate. Se prezintă sub formă de :

- sufluri, care sunt goluri de mici dimensiuni datorate gazelor

captive în metal în timpul solidificării

- retasuri, care sunt goluri cu formă neregulată ce apar la suprafaţa

pieselor realizate din aliaje cu contracţie mare

Cauza apariţiei acestui tip de defecte este :

- contracţia mare de volum

- solidificarea prea rapidă

Defecte de tip C-discontinuităţi. Sunt defecţiuni care constau din întreruperea continuităţii materialului metalic la nivelul intercristalin sau intracristalin. Se prezintă sub formă de :

-crăpături care apar în zonele cu tensiuni mecanice mari

-rupturi

Cauza apariţiei acestui fel de defecte este :

- diferențe mari de temperatură între zone alăturate din piesa turnată

- cantități mari de incluziuni intergranulare

Defecte de tip D-defecte de suprafață. Sunt imperfecțiuni datorate abaterilor de la formă sau de la nivelul de rugozitate. Aceste defecte se prezintă sub formă de :

-mici denivelări pe suprafața piesei turnate sub formă de cute, striuri

sau rugozitate mare

-cavități la suprafață

Cauza pentru care apar astfel de defecte este :

- vâscozitatea mare a aliajului turnat (temperatură de turnare mică, viteză de turnare mică)

- prezența oxizilor pe suprafața piesei turnateDefectoscopia protezelor fixe si mobile 19

Page 20: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

- presiune metalostatică prea mare

- aliaje cu interval prea mare de solidificare

Defect de tip E-piesă turnată incomplet. Împerfecțiune care se manifestă prin lipsă de material metalic. Se prezintă sub formă de :

-piesă incompletă fără ruptură

-piesă incompletă cu ruptură

Cauza care duce la un astfel de defect este :

- fluiditatea redusă a aliajului turnat

- aliaj puternic oxidat

- cantitate insuficientă de material metalic topit

Defect de tip F-dimensiuni și formă necorespunzătoare. Această imperfecțiune ce constă în neconcordanța cu dimensiunile și forma proiectată, se prezintă sub formă de :

-contracție neuniformă

-deformare datorită contracției

Cauza care produce un astfel de defect poate fi :

- contracție într-un tipar rigid

- tensiuni interne mari care apar ca urmare a solidificării în zone cu

secțiuni diferite

Defect de tip G-defecte de structură. Aceste imperfecțiuni se manifestă ca apariție de incluziuni metalice sau nemetalice, sau apariția de grăunți cristalini cu dimensiuni neconforme.

Cauza apariției unui asemenea defect este :

- reacții chimice între aliaj și masa de ambalare sau oxizi

- existența unor resturi în rețeaua de turnare

Defecte de tip H-defecte privind compoziția chimică, proprietăți fizico-mecanice. Acest fel de imperfecțiune se poate manifesta ca segregație de natură chimică, concentrația de elemente chimice crescând de la suprafață spre interiorul piesei sau ca abatere de la caracteristicile mecanice proiectate.

Cauza care produce un astfel de defect poate fi :

- apariția structurii dendritice de turnare

- interval mare de solidificare a aliajului metalic.

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 20

Page 21: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Sarcina de lucru 2

1.Definește tipurile de defecte ale pieselor protetice turnate!

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 21

Page 22: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

4. Deformații sub tensiune. Tensiuni în piese turnate. Ruperea materialelor metalice

Deformații sub tensiune

Tensiuni în piese turnate

Ruperea materialelor metalice

Obiective ale unităţii de învăţare:La sfârşitul capitolului, vei avea capacitatea:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 22

Page 23: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

4.1. Deformații sub tensiune

Sub acţiunea forţelor externe corpurile se deformează sau se distrug. Deformarea sub acţiuni externe este de trei feluri: -a) deformaţie elastică-dispare după ce forţa care o produce încetează -b) deformaţie plastică-are un character permanentşi apare sub acţiunea unei forţe mari -c) deformaţie anelastică-reprezintă partea din deformarea totală care dispare lentÎn lipsa acţiunilor externe, într-un corp nedeformat, distribuţia atomilor corespunde echilibrului termodinamic, acesti atomi fiind şi în echilibru mecanic. Sub acţiunea forţelor externe care deformează corpul, atomii îşi modifică poziţiile şi deci starea de echilibru. În acest fel în corpul deformat apar tensiuni interne care tind să restabilească echilibrul iniţial.Deformarea unui corp sub acţiunea forţelor externe presupune modificarea formei şi a dimensiunilor corpului.Comportarea unui material metalic sub acţiunea unei forţe externe este descrisă de curba tensiune-deformaţie pentru tracţiune sau pentru compresie (vezi Fig.4.1.).

Fig.4.1. Curba tensiune-deformaţie

Tensiunea din punctul A se numeşte limită de proporţionalitate şi reprezintă valoarea până la care între tensiune şi deformaţie există proporţionalitate. Tensiunea în punctul B se numeşte limită de elasticitate , comportarea materialului până în acest punct fiind elastică. Tensiunea din punctul C de la care începe deformarea plastică poartă denumirea de limită de curgere. Tensiunea din punctul D reprezintă rezistenţa la rupere şi reprezintă valoarea maximă a tensiunii soprtate de materialul mecanic înainte de rupere.După aspectul curbei tensiune-deformare materialele se clasifică în :

a) materiale metalice ductile care au deformaţii plastice mari înainte de rupere

b) materiale metalice fragile la care deformarea plastică înainte de rupere este neînsemnată

Sarcina de lucru 1

:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 23

1. Ce este deformaţia elastică ?

Page 24: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

4.2. Tensiuni în piese turnate

Din cauza procesului de contracţie la răcirea piesei metalice turnate şi a existenţei unui gradient de temperatură între zonele cu grosimi diferite, în timpul perioadei de solidificare apar tensiuni interne de turnare. Dacă aceste tensiuni depăşesc limita de curgere, în piesa turnată se produc deformări plastice cu modificarea dimensiunilor. Dacă tensiunile depăşesc limita de rupere atunci în piesa turnată apar crăpături. În cea mai bună situaţie în piesă rămân tensiuni remanente care se manifestă în momentul în care se pot compune cu solicitări esterne dinamice şi produc deformarea piesei turnate sau distrugerea ei.Tensiunile interne de turnare se clasifică în :

- tensiuni termice care apar datorită nesincronizării în timp a contracţiei în diferite zone din piesă

- tensiuni de fază care apar pentru că nu se produc simultan transformările de fază pe secţiuni, în diverse zone din piesă

- tensiuni de extracţie provocate de frânarea mecanică a contracţiei de către tiparul în care s-a turnat piesa

Tensiunile interne de turnare acţionează independent de modul în care are loc încărcarea mecanică a piesei turnate (forţe externe ce acţionează asupra piesei). Tensiunile termice apar în piese cu grosimi diferite pentru că zonele cu secţiuni diferite se răcesc diferit. În zona groasă care se răceşte greu apar tensiuni de întindere, în timp ce în zonele subţiri apar tensiuni de contracţie. Ca sistem fizic, piesa turnată tinde să atingă o stare de energie minimă şi ca urmare apar în ea deformaţii care anulează tensiunile termice ce apar la solidificare în regiuni cu secţiuni diferite. Astfel în zona groasă are loc contracţia piesei în timp ce în regiunile subţiri apare dilatarea (vezi Fig.4.2.).

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 24

Page 25: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

Fig.4.2. Deformarea pieselor turnate cu secţiuni diferite Dacă contracţia liberă la răcirea pisei în tipar este înpiedicată, atunci în piesă iau naştere tensiuni de tensiuni care totdeauna sunt tensiuni de întindere. Acest fel de tensiuni produce totdeauna crăpături în piesă.

4.4. Ruperea materialelor metalice

Fragmentarea unui corp metalic şi distrugerea integrităţii sale sub acţiunea unor tensiuni interne sau externe se numeşte rupereRuperea poate fi de două feluri :a) rupere prin clivaj- se produce fără deformaţii plastice vzibile prin ruperea

legăturilor atomice dintre atomii situaţi pe două plane atomice adiacente perpendiculare pe diracţia tensiunii; planele de clivaj sunt plane de mică densitate atomică.

b) ruperea prin forfecare-constă în ruperea legăturilor atomice dintre atomii situaţi pe două plane atomice adiacente de mare densitate atomică sub acţiunea tensiunilor tangenţiale; ruperea are loc pe planele de alunecare.

Fig.4.3. Moduri de rupere la nivel microscopic

(a-clivaj continuu , b-forfecare, c-clivaj discontinuu)

La scară macroscopică ruperile pot fi clasificate după deformarea plastică care precede ruperea : -ruperi fragile (casante) -ruperi ductileRuperile fragile se produc prin clivaj fără deformaţii plastice. Ruperile ductile se produc sub tensiuni tangenţiale şi se produc prin forfecareţRuperea care apare în condiţiile unei sarcini variabile se numeşte rupere la oboseală. Solicitarea materialelor metalice în condiţiile unor sarcini variabile

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 25

Page 26: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

determină scăderea simultană a rezistenţei şi ductilităţii lor, ruperea având loc fără deformaţii plastice la tensiuni mai mici decât limita de curgere. Ruperea la oboseală se produce fără un advertisement prealabil.Asupra ruperii la oboseală au influienţă un număr mare de parametri : concentrarea tensiunilor, coroziunea, temperatura, starea structurală, tensiunile reziduale, solicitările complexe.Un rol important în apariţia fisurilor de oboseală îl au imperfecţiunile din reţeaua cristalină şi neomogenităţile structurale. Odată formate fisurile de oboseală , acestea se propagă de-a lungul planelor atomice de alunecare, propagarea fiind transcristalină.

Sarcina de lucru 2

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 26

1. Ce este ruperea fragilă ?

2. Enumeră parametrii ce influienţează ruperea la oboseală.

Page 27: Defectoscopia protezelor dentare fixe si mobile.docx

Strâmbu Vasile

BIBLIOGRAFIE:

Defectoscopia protezelor fixe si mobile 27