BADANIE OBSZARU KONCENTRACJI NAPRĘśEŃ W DRUTACH ORTODONTYCZNYCH ZA POMOCĄ METODY MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU. Kurowska Anna

Transkrypt

1 BADANIE OBSZARU KONCENTRACJI NAPRĘśEŃ W DRUTACH ORTODONTYCZNYCH ZA POMOCĄ METODY MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU 1 Kurowska Anna

2 WSTĘP 2

3 W trakcie procesu wytwarzania elementów drucianych ( klamer grotowych i półgotowych, klamer Adamsa, klamer węgierskich, łuków wargowych oraz spręŝynek) dochodzi do odkształceń trwałych fragmentów drutu ortodontycznego. Powoduje to powstawanie obszarów koncentracji napręŝeń, które mogą być przyczyną powstawania przyszłych pęknięć, przełomów. Klamra grotowa Łuk wargowy Klamra Adamsa 3

4 Zjawisko powyŝsze jest niepoŝądane i bardzo niebezpieczne, ze względu na utratę własności funkcjonalnych aparatu ortodontycznego. MoŜe to równieŝ doprowadzić do uszkodzenia tkanki miękkiej pacjenta, a nawet do połknięcia fragmentu złamanego drutu. 4

5 Metody wytrzymałości doraźnej takie jak np. klasyczna próba rozciągania, umoŝliwiają ocenę własności wytrzymałościowych, aczkolwiek ze względu na swój niszczący charakter są nieprzydatne w praktyce protetycznej. Istnieje więc potrzeba poszukiwania nowych metod diagnostycznych nieniszczących, umoŝliwiających ocenę wytrzymałościową elementów konstrukcji wykonanych z drutów ortodontycznych. 5

6 DRUT ORTODONTYCZNY W praktyce ortodontycznej stosowane jest kilka rodzajów drutów. RóŜnią się one wymiarami oraz materiałem, z którego są wykonane. WyróŜniamy druty : ze stali nierdzewnej, ze stali chromowo-kobaltowej, z β-tytanu, ze stopu tytanu z niklem. Druty ortodontyczne o średnicy od,4 1, mm 6

7 WŁASNOŚCI DRUTÓW ORTODONTYCZNYCH W ROZCIĄGNIĘCIU, ZGIĘCIU I SKRĘCENIU. Własność Stal nierdzewna 18-8 Stop niklowo-tytanowy Tytan beta Rozciągniecie,1 % granicy plastyczności, MPa Moduł elastyczności, GPa ,4 68,6 Odskok spręŝysty (σ s /E), 1-2,89 1,4 1,22 Zgięcie 2,9 umownej granicy plastyczności, MPa Moduł elastyczności, GPa ,3 59,8 Sztywność spręŝyny, mm-n/stopień,8,17,37 Skręcanie Sztywność spręŝyny, mm-n/stopień,78,2,35 7

8 CEL PRACY 8

9 CEL PRACY ObniŜenie własności wytrzymałościowych na skutek procesu wytwarzania elementów drucianych wymaga poszukiwania metod diagnostycznych. Zostanie przeprowadzona klasyczna próba statyczna zwykła rozciągania PN- EN 12-1, lecz ze względu na jej niszczący charakter nie nadaje się do diagnostyki. W tym przypadku zaproponowano zastosowanie nowej metody Magnetycznej Pamięci Metalu. W tym aspekcie celem pracy jest przeprowadzenie badań doświadczalnych drutu ortodontycznego przy pomocy metody Magnetycznej Pamięci Metalu. 9

10 METODA MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU MPM metoda kontroli nieniszczącej, oparta na rejestracji i analizie rozkładu własnych magnetycznych pól rozproszonych (WMPR), powstających w wyrobach i urządzeniach w strefach koncentracji napręŝeń (SKN). W trakcie kontroli MPM wykorzystywane jest naturalne namagnesowanie, które pojawia się w postaci magnetycznej pamięci metalu podczas faktycznych odkształceń, czego następstwem jest zachodzenie zmian strukturalnych metalu. Otrzymujemy w ten sposób zakodowaną i unikalną informację na temat aktualnego stanu napręŝeń w elementach co pozwala na określenie stref koncentracji napręŝeń- na podstawie zerowania się składowej normalnej WMPR. 1

11 Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu SKN P + P Defekty! n Hp - P P Interpretacja wyników pomiaru 11

12 ZASTOSOWANIE METODY MPM W PRZEMYŚLE o o o Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu wykorzystywana jest głównie do: diagnostyki elementów i urządzeń, oceny ich aktualnego stanu, określenia resursu elementu. Metoda MPM znajduje zastosowanie w róŝnych gałęziach przemysłu. 12

13 PLAN BADAŃ 13

14 PLAN BADAŃ METODA MAGNETYCZNEJ PAMIECI METALU STAN ZERO STAN PO ZGIĘCIU, , , ,4 429, , , ,5 529, ,7, ,6,7, ,6,7,8 629, , , , , ,9 929, , , , 129 1,

15 PRZEPROWADZENIE BADAŃ DOŚWIADCZALNYCH Przedmiotem badań jest drut ortodontyczny ze stali nierdzewnej o średnicy:,4 mm,5 mm,6 mm,7 mm,8 mm,9 mm 1, mm 15

16 PRZEBIEG BADAŃ 16

17 STATYCZNA PRÓBA ROZCIAGANIA Próbki z drutu ortodontycznego w stanie zero 17

18 STATYCZNA PRÓBA ROZCIAGANIA Maszyna wytrzymałościowa Próbka zamontowana w maszynie wytrzymałościowej 18

19 STATYCZNA PRÓBA ROZCIAGANIA- WYNIKI ,4,5,6,7,8,9 1 stan "zero" stan po zgięciu 19

20 METODA MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU Z kaŝdego krąŝka drutu fabrycznego o róŝnej średnicy, sporządzono po trzy jednakowe próbki o długości około 1 cm, którym nadano odpowiednie oznakowanie. Próbki z drutu ortodontycznego w stanie zero 2

21 METODA MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU Kolejne trzy próbki równieŝ przegotowano z drutu o róŝnej średnicy, z których kaŝda została zgięta pod innym kątem:45,9,135. Próbki z drutu ortodontycznego po zgięciu 21

22 METODA MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU PRZYRZĄD OC-2 GŁOWICA HALOTRONOWA CZUJNIK DROGI 22

23 WYNIKI BADA WYNIKI BADAŃ DLA PR DLA PRÓBEK W BEK W STANIE STANIE ZERO ZERO Hp-1 Hp-2 Lx,mm H,A/m Magnetogram dla próbki w stanie zero

24 24 Hp-1 Hp-2 Lx,mm H,A/m Magnetogram dla próbki w stanie zero

25 25 Hp-1 Hp-2 Lx,mm H,A/m Magnetogram dla próbki w stanie zero

26 WYNIKI BADAŃ DLA PRÓBEK PO ZGIĘCIU H,A/m Lx,mm Hp-1 Hp-2 Hp-3 Hp-4 Magnetogram dla próbki po zgięciu 26

27 27 Hp-1 Hp-2 Hp-3 Hp-4 Lx,mm H,A/m Magnetogram dla próbki po zgięciu

28 28 Hp-1 Hp-2 Hp-3 Hp-4 Lx,mm H,A/m Magnetogram dla próbki po zgięciu

29 OMÓWIENIE WYNIKÓW 29

30 METODA MAGNETYCZNEJ PAMIĘCI METALU Metoda Magnetycznej Pamięci Metalu umoŝliwia lokalizację obszaru koncentracji napręŝeń. Dla drutów w stanie zero nieodkształconych plastycznie magnetogram nie przecina linii Hp=. Dla drutów po zgięciu w miejscu odkształcenia składowa normalna Hp1 przecina linię zero. UmoŜliwia to tym samym wyznaczenie obszarów koncentracji napręŝeń. 3

31 WNIOSKI Wytwarzanie elementów drucianych (klamer, łuków, spręŝyn) powoduje średnio obniŝenie własności wytrzymałościowych o 12,38 %. Metoda MPM umoŝliwia szybki, łatwy i dokładny sposób wyznaczania obszarów koncentracji napręŝeń. MoŜe ona w przyszłości mieć zastosowanie w praktyce protetycznej i ortodontycznej do oceny wytęŝenia elementów wykonanych z drutu ortodontycznego. Kierunkiem dalszych badań moŝe być ocena trwałości zmęczeniowej z zastosowaniem Metody Magnetycznej Pamięci Metalu 31

32 DZIĘKUJ KUJĘ ZA UWAGĘ 32