Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania.

Transkrypt

1 WYśSZA SZKOŁA INśYNIERII DENTYSTYCZNEJ im. prof. Meissnera w Ustroniu Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania. Promotor: Prof. zw. dr hab. n. tech. MACIEJ HAJDUGA Barbara Szymura

2 Cel pracy: Określenie wpływu modyfikacji parametrów ilościowych substratów zadanych przez producenta, na strukturę i właściwości mechaniczne gipsów dentystycznych klasy IV. Modyfikacja dotyczyła tylko procentowego udziału składnika płynnego (wody destylowanej). Do badań przeznaczono produkty o nazwach handlowych: Stodent IV Zhermapol, Sherra Favorit, Fino Super Rock.

3 Zakres pracy: Zakres pracy obejmował badania strukturalne: mikroskopowe, mikroanalizę rentgenowską, oraz badania mechaniczne: ocenę warstwy wierzchniej (chropowatość), mikrotwardość. Ponadto w pracy zamieszczono matematyczne obliczenia parametrów materiałowych: objętości, gęstości względnej oraz maksymalnej siły rozciągającej.

4 CZĘŚĆ LABORATORYJNA

5 Przygotowanie próbek do badań Rys.1 Przygotowanie pierwowzorów próbek Rys.2 i umieszczenie w puszce do powielania. Rys.3 Forma silikonowa do odlewania gipsowych próbek.

6 Materiały przeznaczone do badań: 1. Stodent IV Zhermapol twardość: 42 ± MPa ekspansja: 0,10% czas pracy: 90 sek. czas wiązania: 8-12 min. proporcje mieszania: 18-20ml/100g kolor: brązowy 2. Shera Favorit twardość: 56 MPa ekspansja: 0,10% czas pracy: 6-7 min. czas wiązania: min. proporcje mieszania: 20ml/100g kolor: kość słoniowa 3. Fino Super Rock twardość: 65 N/mm2 ekspansja: 0,08% czas pracy: min. proporcje mieszania: 20ml/100g kolor: złoty brąz

7 Rys.4 Odmierzanie zalecanej przez producenta ilości gipsu... Rys.5 oraz składnika płynnego (wody destylowanej). Rys.6 Połączenie obu składników. Rys.7 Mieszanie próŝniowe.

8 Pierwszą grupę próbek sporządzono wg zaleceń producenta i zgodnie ze sztuką zawodu, z trzech rodzajów gipsów dentystycznych umownie określanych jako gipsy IV klasy twardości. Drugą grupę stanowiły prostopadłościany w przygotowaniu których odstąpiono od zaleceń producenta zwiększając ilość płynu o 10%.

9 Sposób oznaczania próbek:

10 Ocena kinetyki zmian masy próbek w operacjach cieplnych: m [g] 26, , , ,5 23 1A 1B 1C 1D 1E 1F ozn. próbki Waga przed procesem suszenia [g] Waga po procesie suszenia [g]

11 Zmiany średniego ubytku masy dla próbek przeznaczonych do badań: Oznaczenie próbki m p m k m [g] [g] [g] 1A 26,40 26,28 0,12 1B 25,63 25,39 0,24 1C 26,06 25,87 0,19 1D 24,88 24,61 0,27 1E 26,12 25,89 0,23 1F 24,92 24,41 0,51

12 V [cm 3 ] 13,4 13, ,8 12,6 12,4 12,2 12 Objętość dla próbek poszczególnej sekcji: 1A 1B 1C 1D 1E 1F ozn. próbki Objętość

13 Gęstość względna badanych próbek: φ [g/cm 3 ] 2,1 2,05 2 1,95 1,9 1,85 1,8 1,75 1A 1B 1C 1D 1E 1F Gęstość względna ozn. próbki

14 CZĘŚĆ BADAWCZA

15 Pomiar chropowatości: Rys.8 Urządzenie typu Perthometr Concept Software w wersji V7.00 firmy Mitutoyo.

16 Próbka 1A Próbka 1B Ra 1,05 µm Rq 8,65 µm Rt 15,98 µm Rys. 9 Profilogram chropowatości dla próbki wykonanej z gipsu Stodent IV Zhermapol zgodnie z zaleceniami producenta. Ra 1,33 µ Rq 14,38 µm Rt 33,67 µm Rys. 10 Profilogram chropowatości dla próbki wykonanej z gipsu Stodent IV Zhermapol ze zwiększoną ilością płynu.

17 Próbka 1C Próbka 1D Ra 0,54 µm Rq 5,00 µm Rt 6,60 µm Rys. 11 Profilogram chropowatości dla próbki wykonanej z gipsu Shera Favorit zgodnie z zaleceniami producenta. Ra 0,67 µm Rq 5,32 µm Rt 7,17 µm Rys. 12 Profilogram chropowatości dla próbki zmodyfikowanej wykonanej z gipsu Shera Favorit.

18 Próbka 1E Próbka 1F Ra 0,69 µm Rq 5,14 µm Rt 5,62 µm Rys. 13 Profilogram chropowatości dla próbki wykonanej z gipsu Fino Super Rock zgodnie z zaleceniami producenta. Ra 0,74 µm Rq 6,36 µm Rt 8,90 µm Rys. 14 Profilogram chropowatości dla próbki wykonanej z gipsu Fino Super Rock ze zwiększoną ilością płynu.

19 Pomiar twardości: Pomiaru twardości dokonano metodą Shore a typu D, metodą wciskania kulki oraz metodą Rockwella.. Badanie wykonano za pomocą twardościomierza. Rys.15 Twardościomierz Shore a firmy Hannecard Kalker. Rys.16 Twardościomierz Rockwella firmy Zwick.

20 Zestawienie średnich wartości z pomiaru twardości metodą Shore a, Rockwella oraz wciskania kulki: H [MPa] 1A 1B 1C 1D 1E 1F ozn. próbki ºShD HB HRL

21 Wytrzymałość gipsu w ocenie statycznej metody rozciągania: Korzystając z relacji pomiędzy twardością, a statyczną próbą rozciągania materiału moŝna wyliczyć maksymalną wartość siły rozciągającej: Rm = 0.36 HB [N/mm 2 ] ZaleŜność pomiędzy twardością Rockwella i Brinella (tabele porównawcze): HRB np. Pomiar 1: 106 HRB = 294 HB HB

22 Wykres wartości Rm dla próbek poszczególnych sekcji: Rm [N/mm 2 ] Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Pomiar 4 Próbka 1A Próbka 1B Próbka 1C Próbka 1D Próbka 1E Próbka 1F

23 Badania strukturalne: Rys.17 Mikroskop stereoskopowy model MST-1. Rys.18 Mikroskop metalograficzny firmy Zeiss.

24 Rys.19 Próbka 1A, pow. 16x Rys. 21 Próbka 1C, pow. 16x Rys. 20 Próbka 1B, pow. 16x Rys.22 Próbka 1D, pow. 16x

25 Mikroanaliza rentgenowska Obserwacje struktur, charakterystycznych obszarów próbek gipsowych, oraz wykonanie analizy jakościowej przeprowadzono przy zastosowaniu mikroskopu skaningowego. Powierzchnie do obserwacji przygotowano w postaci zgładów wypolerowanych mechanicznie, przy pomocy papieru ściernego P4000. Rys. 23 Mikroskop skaningowy z mikroanalizatorem rentgenowskim JCXA 733 firmy Joel.

26 Rys. 24 Próbka 1A, pow. 400x. Rys. 26 Próbka 1B, pow. 400x. Rys. 25 Analiza jakościowa próbki 1A Rys. 27 Analiza jakościowa próbki 1B

27 Rys.28 Próbka 1E, pow. 400x. Rys. 29 Próbka 1F, pow. 400x. Rys. 30 Analiza jakościowa próbki 1E Rys. 31 Analiza jakościowa próbki 1F

28 Na podstawie przeprowadzonych badań i analiz moŝna przedstawić, co następuje: ObniŜenie właściwości mechanicznych wraz ze wzrostem rozpuszczalnika ponad wartość zadaną przez producenta (próbka 1B, 1D,1F). Poprzez stosowanie się do zaleceń producenta moŝliwe jest: uzyskanie precyzyjnego odwzorowania najdrobniejszych szczegółów zarejestrowanych w wycisku, stabilności chemicznej, wytrzymałości mechanicznej redukującej uszkodzenie modelu, zachowanie wierności kształtów.

29 W kaŝdej z grup badawczych, próbki których udział procentowy składnika płynnego został celowo poddany modyfikacji wykazały polepszenie jakości powierzchni finalnego produktu. Badania mikroskopowe ujawniły defekty struktury próbki poddanej modyfikacji (Stodent( IV Zhermapol), gdzie zaobserwowano artefakty w postaci regularnie rozmieszczonych mikroporów.

30 DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ