ANALIZA WŁAŚCIWOW CIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPU CHROMO-KOBALTOWEGO W ZALEśNO NOŚCI OD TECHNOLOGII ODLEWANIA Joanna Wasylów
Błędy podczas projektowania, modelowania i odlewania szkieletu koryguje się w kolejnych próbach zakładania adania i zdejmowania gotowej protezy szlifując i doginając c ramiona klamrowe, a gdy metal ma obniŝone one własności mechaniczne prowadzi to często do złamania z ramienia bądźb do znacznego obniŝenia jego trwałości zmęczeniowej.
Odłamanie się nawet najdrobniejszego elementu klamry niemal zawsze prowadzi do spadania protezy z utrzymujących jąj zębów, co czyni jąj praktycznie nieuŝyteczn yteczną,, ponadto połkni knięcie odłamanego fragmentu grozi pokaleczeniem przewodu pokarmowego, co ma istotny wpływ na bezpieczeństwo eksploatacyjne.
Cel pracy Celem pracy jest analiza właściwow ciwości mechanicznych stopu Heraenium EH firmy Heraeus Kulzer stosowanego do wykonywania protez szkieletowych w zaleŝno ności od technologii odlewania.
Zakres pracy W swojej pracy podjęł ęłam się badania wpływu technologii topienia na właściwow ciwości stopu Heraenium EH, który jest stopem kobaltowo-chromowo chromowo-molibdenowym molibdenowym stosowanym do odlewania protez szkieletowych. Do odlania próbek zastosowałam am trzy róŝne r technologie odlewnicze stosowane w technice dentystycznej tj. piec indukcyjny z osłon oną próŝniow niową,, piec indukcyjny bez osłony ony (w atmosferze powietrza) oraz piec ciśnieniowo nieniowo-próŝniowy z osłon oną argonu, którego głównym g zastosowaniem jest topienie tytanu. Próbki odlano zachowując c wszystkie etapy technologiczne stosowane przy wykonywaniu zębowych z protez szkieletowych.
Plan badań eksperymentalnych Dobór materiału stop chromo-kobaltowy Heraenium EH osłona argonu w piecu ciśnieniowo - próŝniowym osłona próŝni w piecu indukcyjnym bez osłony (powietrze) w piecu indukcyjnym
Zginanie I Zginanie II Rodzaje badań ObciąŜenie ramion klamrowych Badania mikroskopowe Twardość
Wykonawstwo próbek Proces zamiany modelu woskowego w odlew metalowy jest skomplikowany, dlatego większo kszość jego etapów w odbywa się w laboratorium protetycznym. W odlewnictwie mają zastosowanie następuj pujące etapy: - wykonanie modelu, - wykonanie formy odlewniczej przez zalanie modelu masą ogniotrwałą łą, - wypalanie wosku, - topienie tworzywa na odlew, - zalewanie formy metalem, - uwolnienie modelu z masy ogniotrwałej ej, - oczyszczanie odlewów.
Próbki umocowane w pierścieniu odlewniczym.
Pierście cień odlewniczy z umieszczonym w nim modelem.
Topienie i odlewanie metali Po całkowitym związaniu zaniu masy przystępuje puje się do wypalania pierścienia. Wypalanie słuŝy s y kilku celom usuwa wilgoć z formy odlewniczej, wypala matrycę woskową,, pozostawiając c wolną przestrzeń w formie odlewniczej, rozszerza formę,, rekompensując c kurczenie się metalu w czasie stygnięcia. Następn pną czynności cią jest stopienie metalu i wtłoczenie go do formy odlewniczej. Topienie metali lub ich stopów w to proces ich przejścia w stan ciekły. Do tego, aby moŝna było o stopić metal jest potrzebne urządzenie, które wytworzy wysoką temperaturę, a następnie pozwoli wprowadzić stopiony metal do formy.
Wykorzystane do badań próbki zostały odlane w: - piecu indukcyjnym bez osłony, - piecu indukcyjnym w osłonie próŝni, - piecu ciśnieniowo-próŝniowym w osłonie argonu. Po odlaniu formy studzone sąs w temperaturze pokojowej, następnie odlew wybija się z masy ogniotrwałej i piaskuje.. Końcowym etapem jest odcięcie cie kanałów odlewowych przy pomocy specjalnej tarczy. W celu uniknięcia wpływu obróbki bki mechanicznej na strukturę próbek robi się to powyŝej zbiorniczków w retencyjnych.
Próbki odlane i oczyszczone z masy ogniotrwałej przed odcięciem kanałów.
Próbki prostokątne odlane w trzech róŝnych osłonach po odcięciu kanałów.
Próbki klamrowe odlane w trzech róŝnych osłonach po odcięciu kanałów. ałów.
Po odcięciu ciu kanałów w w próbkach klamrowych konieczne było o umieszczenie ich zakończe czeń w tworzywie akrylowym. Miało o to na celu ułatwienie u zamocowania próbek w uchwytach maszyny wytrzymałościowej.
Omówienie wyników badań Zginanie I
ZaleŜność sztywności na zginanie od rodzaju odlewania/osłony dla siły obciąŝającej 390 N 8900 8831,52 sztywność [Nmm 2 ] 8800 8700 8600 8643,62 8597,88 8500 osłona argonu osłona próŝni bez osłony (powietrze) rodzaj odlewania/osłony
ObciąŜanie ramion klamrowych ZaleŜność sztywności ramienia klamrowego od rodzaju odlewania/osłony sztywność ramienia klamrowego [N/mm] 30 25 20 15 10 5 0 12,5 22,5 17,5 osłona argonu osłona próŝni bez osłony (powietrze) rodzaj odlewania/osłony
Zginanie II ZaleŜność modułu Young'a od rodzaju odlewania/osłony moduł Young'a [MPa] 160000 140000 120000 100000 80000 60000 112215 146769 114719 osłona argonu osłona próŝni bez osłony (powietrze) rodzaj odlewania/osłony
Twardość
ZaleŜność twardości próbek od rodzaju odlewania/osłony twardość Rockwella [HRC] 32 30 28 26 24 22 20 29,2 30 25,7 osłona argonu osłona próŝni bez osłony (powietrze) rodzaj odlewania/osłony
Badania mikroskopowe Zdjęcie metalograficzne próbki odlanej w osłonie onie argonu w piecu ciśnieniowo nieniowo-próŝniowym.
Zdjęcie metalograficzne próbki odlanej w osłonie onie próŝni w piecu indukcyjnym.
Zdjęcie metalograficzne próbki odlanej bez osłony ony (powietrze) w piecu indukcyjnym.
Wnioski Przeprowadzone badania eksperymentalne pozwalają na sformułowani owanie następuj pujących wniosków w końcowych: 1. najkorzystniejsze z punktu widzenia własności mechanicznych jest odlewanie indukcyjne w osłonie próŝniowej potwierdziły to trzy róŝne metody badawcze, 2. z zastosowanych metod badawczych (analiza mikroskopowa, zginanie I płytek, zginanie II klamer, badanie twardości) najwięcej informacji dostarczyło zginanie ramion klamrowych,
3. przeprowadzone badania modułu Young a wskazują na istotne róŝnicer w odniesieniu do danych podawanych przez producenta. Największ kszą wartość modułu Young a równą 146769 MPa osiąga próbka odlana w piecu indukcyjnym w osłonie onie próŝni, 4. badanie twardości lub mikrotwardości moŝe e stanowić szybką i skuteczną metodę oceny poprawności wykonania ramion klamrowych, 5. otrzymane wartości sztywności ramion klamrowych za pomocą metody uproszczonego zginania sąs zgodne z wartościami literaturowymi.