Важным критерием при выборе конструкционного материала для изготовления бюгельного протеза с кламмерной системой фиксации, является показатель предела текучести, так как изготовленные из него опорно-удерживающие кламмера должны обладать хорошими упругопрочностными характеристиками.
Предел текучести (физический или условный) является важной расчетной характеристикой прочностных свойств конструкционных материалов и характеризует сопротивление материала малым пластическим деформациям. При возникновении в материале напряжении, превышающих предел текучести, происходят необратимые изменения формы и размеров конструкции без ее разрушения. Соответственно, напряжения, возникающие в конструкции в процессе эксплуатации, должны быть меньше предела текучести, в связи, с чем в работе были проведены исследования по определению напряжения начала необратимой пластической деформации для каждого из сплавов. [1]
Учитывая, что речь идет о каркасах бюгельных зубных протезов, испытывающих разнонаправленные динамические нагрузки, измерения предела текучести сплавов проводили при изгибе.
Целью исследования явилось экспериментальное определение предела текучести при изгибе титановых сплавов в сравнительном аспекте с кобальтохромовым сплавом, предназначенным для изготовления бюгельных протезов.
Материалы и методы: Были изучены три сплава на основе титана – «Tritan» (Dentaurum, Германия), «Rematitan ® M» (Dentaurum, Германия) и «ВТ-5 Л» (ОАО ВСМПО-АВИСМА, Россия) и в качестве сравнения кобальтохромовый сплав «Gialloy PA» (Giulini, Германия). Для исследования методом литья по выплавляемым моделям было изготовлено по шесть образцов в виде цилиндров заданного размера каждого из исследуемых сплавов.
Испытания были проведены в соответствии с ГОСТ 14019-2003 («Методы испытаний на изгиб»)[2] в лаборатории механических испытаний Центра коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» НИТУ МИСиС на универсальной испытательной машине с механическим приводом Amsler Z250 (Программа TestXpert ver.12.2) .
При испытании предела текучести на изгиб использовали следующую схему: нагрузка прикладывалась сосредоточенной силой на середине расстояния между двумя опорами к образцу, размещенному на неподвижных опорах. (Рис.1). Испытания проводили при комнатной температуре, расстояние между опорами (ℓ) составляло 26,2 мм, скорость испытания 2 мм/мин.
Рис. 1. Схема нагружения.
Было испытанно по 6 образцов каждого из четырех сплавов. Полученные результаты заносили в таблицу и подвергали статистической обработке, определяя среднее квадратичное значение и стандартное отклонение (M ± m).
Расчет показателя предела текучести проводился по формуле операционной системой испытательной машины Amsler Z 250:
s0,2= 8 P0.2 ℓ/ π·d3 (1)
где s0,2— показатель предела текучести (условный)
P0.2 – сила, которая соответствует удлинению образца на 0,2%
ℓ — расстояние между опорами
π- 3, 14 (отношение диаметра к длине окружности)
d — диаметр образца.
Результаты:
Статические испытания на трехточечный изгиб литых образцов сплавов на основе титана («Tritan», «Rematitan M», «ВТ-5Л») и сплава на основе Co-Cr «Gialloy PA» позволили определить условный предел текучести данных материалов и показали, что значения предела текучести при изгибе кобальтохромового сплава, предназначенного для изготовления бюгельных протезов, выше, чем у сплава «Tritan», ниже, чем у сплава «ВТ5Л» и схожи со значениями сплава «Rematitan M».
Результаты испытаний предела текучести на изгиб представлены в таблице.
Таблица 1.
Результаты испытаний предела текучести при изгибе (M ± m)
| Образцы сплавов | s0,2, МПа | Среднее значение
s0,2, МПа |
| Tritan | 574 | 599±18,6 |
| 622 | ||
| 583 | ||
| 608 | ||
| 592 | ||
| 613 | ||
| ВТ5Л | 1245 | 1235±9,7 |
| 1236 | ||
| 1219 | ||
| 1229 | ||
| 1243 | ||
| 1238 | ||
| Rematitan M | 919 | 944±20,3 |
| 967 | ||
| 959 | ||
| 960 | ||
| 927 | ||
| 932 | ||
| Gialloy PA | 920 | 877±41,2 |
| 812 | ||
| 869 | ||
| 850 | ||
| 897 | ||
| 912 |
Относительная погрешность СИ – не более 1 %
Вывод: Результаты испытаний предела текучести на изгиб показали, что значения предела текучести при изгибе кобальтохромового сплава, предназначенного для изготовления бюгельных протезов, выше, чем у сплава «Tritan», ниже, чем у сплава «ВТ5Л» и схожи со значениями сплава «Rematitan M».
Тем не менее, все сплавы показали достаточно высокий результат, который позволяет говорить о значительной устойчивости материалов к деформациям на изгиб.
Список литературы:
- Золотаревский, В.С. Механические свойства металлов /Золотаревский В.С. – М.: Металлургия, 1998. – 306 с.
- ГОСТ 14019-2003 (ИСО 7438:1985) Материалы металлические. Метод испытания на изгиб Metallic materials. Bend test method)- М.: Стандартинформ, 2006[schema type=»book» name=» ИЗУЧЕНИЕ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ИЗГИБЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ БЮГЕЛЬНЫХ ПРОТЕЗОВ» author=»Парунов Виталий Анатольевич, Быков Денис Олегович, Быкова Марина Владимировна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-24″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)» ebook=»yes» ]