tema v propiedades mecÁnicas empleadas para caracterizar los materiales dentales
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TEMA V
PROPIEDADES MECÁNICAS EMPLEADAS PARA CARACTERIZAR
LOS MATERIALES DENTALES
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FUERZAEn nuestro caso es aquella forma de energía que puede ser capaz de modificar temporal o permanentemente la distancia entre átomos y moléculas e incluso dada la situación, romper estas distancias.A este tipo de fuerzas se las llama mecánicas.La unidad de fuerza del Sistema Internacional es el Newton.
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Las propiedades mecánicas son todas propiedades físicas que estudian el comportamiento de los materiales bajo cargas o fuerzas observando la respuesta de los mismos.
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TIPOS DE FUERZAS (CARGAS)(Tensiones y resistencias)
COMPRESIVASTRACCIONALESTANGENCIALES CORTE O CIZALLAFLLEXIÓNTORSIÓN
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FUERZAS COMPRESIVAS
CARGAS DE IGUAL DIRECCIÓN Y
SENTIDO CONTRARIO
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FUERZAS TRACCIONALES
CARGAS DE IGUAL DIRECCIÓN Y
SENTIDO CONTRARIO
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ALARGAMIENTO
Es la deformación producida por fuerzas traccionales.
• Alargamiento (%) = x 100
• El alargamiento se expresa en %.
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FUERZAS TANGENCIALES
CARGAS DE SENTIDO CONTRARIO
Y DIRECCIONES PARALELAS
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FUERZAS DE CORTE O CIZALLA
SON FUERZAS DE SENTIDO CONTRARIO Y DIRECCIONES PARALELAS MUY CERCANAS
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FUERZAS FLEXURALES
SE DESCOMPONEN EN DIFERENTES FUERZAS
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FUERZAS DE TORSIÓN
Torcer algo en forma helicoidal con fuerzas de sentido contrario y direcciones tangenciales
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FUERZA
TENSIÓN
DEFORMACIÓN
RESISTECIA MÁXIMA
D. ELÁSTICA
D. PLÁSTICA O PERMANENTE
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RESISTENCIA MÁXIMAEs la carga y por ende la tensión máxima que puede soporta un material sin romperse.Se mide en MPa
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GRÁFICA TENSIÓN/DEFORMACIÓN
800
700
600
500
400
300
200
100
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
TENSIÓN(Mpa)
DEFORMACIÓN
Toda FUERZA induce una TENSIÓN.Estas pueden ser trasladadas a una GRÁFICA TENSIÓN/ DEFORMACIÓN
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.
Comportamiento plástico del material.Corresponde a la parte curva de la gráfica.
Comportamiento elástico del material.Corresponde a la parte recta de la gráfica.
LÍMITE PROPORCIONALLimite Proporcional es la máxima tensión que soporta un cuerpo sin que se pierda la PROPORCIONALIDAD DIRECTA ENTRE T/ D
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Módulo de Young o de Elasticidad
Constante, cociente o proporcionalidad entre Tensión y Deformación hasta el Límite Proporcional.Cuanto mayor es este módulo, más rígido es el material.
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LÍMITE ELÁSTICO
Es la mayor tensión que soporta un material sin que se produzca una deformación permanente.
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.
LÍMITE PROPORCIONALPROPORCIONALIDAD
T/ D
LÍMITE ELÁSTICOCOMPORTAMIENTO
ELÁSTICO DEL MATERIAL
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LEY DE HOOCKELas Tensiones inducidas a un cuerpo son proporcionales a las Deformaciones producidas hasta un punto denominado Límite Proporcional.
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RIGIDEZ Y FLEXIBILIDAD
A B
800
700
600
500
400
300
200
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TENSIÓN(Mpa)
Material A y B•Igual valor del LP: 650 MPa•Igual resistencia: 800 MPaPero en B se produce una deformación hasta del 9 %.Quiere decir que el material B se deforma con más facilidad que el material A.CONCLUSIÓN El material B es más FLEXIBLEEl material A es más RÍGIDO
DEFORMACIÓN (·10-2)
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FRAGILIDAD, DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD
800
700
600
500
400
300
200
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TENSIÓN(MPa)
Material C y D*Ambos tienen igual LP: 600 MPa*D es más resistente que C*La grafica de C termina a poco de pasar su LP se lo pudo deformar plásticamente muy poco.Por lo que estamos ante un material FRÁGILLa FRAGILIDAD indica escasez de deformación permanente.El material D se puede deformar plásticamente. Si lo hace en láminas será MALEABLE y si lo hace en hilos, será DÚCTIL.
C
D
DEFORMACIÓN (·10-2)
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TENASIDAD Y RESILIENCIA
800
700
600
500
400
300
200
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TENSIÓN(Mpa)
Material E y FLos dos tienen casi la misma R.Se necesita menos trabajo o menos Energía para romper E. Éste es más rígido y más frágil que F.El material F es más TENAZ.La TENACIDAD, característica de los materiales dúctiles y maleables está representada por el área total debajo de toda la línea que conforma la curva T/ D.Representa la Energía que es necesaria para romper el material
DEFORMACIÓN (·10-2)
EF
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VISCOELASTICIDADEl cuerpo sobre el que se aplica la carga recupera parte de la deformación aplicada, es decir, queda con una deformación residual (que recupera con el tiempo)
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Curva de un Material Viscoelástico Ideal
D E F O R M A C I Ó N
T0 T1 TIEMPO
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• Una tensión inferior al límite proporcional, produce una deformación elástica.
• Pero hay materiales a los que se les aplica una tensión inferior al LP mantenida durante un tiempo prolongado y se les induce una deformación plástica, permanente o residual.
• El material será VISCOELÁSTICO
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CREEP• Es la deformación permanente producida por una tensión
inferior al LP mantenida por un tiempo.• Este CREEP puede ser ESTÁTICO O DINÁMICO El primero es cuando se aplican fuerzas de forma estática y el
segundo a intervalos de tiempo.FLOW• Muchos materiales amorfos experimentan este tipo de
deformación permanente ante fuerzas pequeñas y aún ante temperatura ambiente o ligeramente elevada.
• En realidad es como el CREEP pero más evidente por las características del material.
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RESISTENCIA A LA FATIGA
Resistencia inferior a la teórica debido a los defectos y rajaduras del material en los que se concentran las tensiones provocadas por cargas repetidas.
Esto es fácil apreciarlo en los metales.En las resinas puede deberse a las tensiones que posee el material durante el procesamiento.
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MÉTODOS PARA EVALUAR LA DUREZA SUPERFICIAL
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Dureza Superficial
Es la resistencia de un material a ser marcado por otro.
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TIPOS1 Dureza al rayado: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.• Dureza Mohs.• Dureza Martens. 2 Dureza a la penetración: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro.• Dureza Brinell.• Dureza Vickers.• Dureza Knoop.• Dureza Rockwell.3 Ensayo dinámico:• Ensayo Mohs.• Ensayo Shore.
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Ensayo Mohs:• Consiste en practicar una serie
de rayas sobre el mineral objeto de ensayo con el filo de una serie de cuerpos de durezas diferentes.
• En la escala, cada mineral raya a los anteriores a él y es rayado por los que le siguen.
• El valor asignado está comprendido por el inmediato anterior y posterior
Escala de MohsDureza Mineral
1 Talco2 Yeso3 Calcita4 Fluorita5 Apatita6 Ortoclasa7 Cuarzo8 Topacio9 Corindón
10 Diamante
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Ensayo de Martens:• Indentador: Pirámide de
diamante de 90º en la punta• Mide la anchura del surco
que deja el indentador al desplazarse sobre el material
• Carga: Constante
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Ensayo BRINELL.• Indentador: Esfera de
10mm de acero o carburo de wolframio.
• Carga = P• HBN =
D
d
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Ensayo VICKERSIndentador: Pirámide de
diamanteCarga = P Fórmula: HVN = 1,72
d
136º
MARCA DE LA PIRÁMIDE
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Ensayo KNOOP• Indentador: Pirámide de
diamante• Carga = P • Fórmula: HVN
13
0º
L
h
172º-30'
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Ensayo ROCKWELL A, C, D • Indentador: Cono de
diamante (HRA, HRC, HRD)
• Carga: • PA = 60 Kg
PC = 150 KgPD = 100 Kg
• Fórmula: HRA, HRC, HRD = 100 - 500t
120º
t
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Ensayo ROCKWELL B, F, G, E • Indentador: • Esfera de acero f = 1/16 ‘’
(HRB, HRF, HRG)• Esfera de acero f = 1/8 ‘’
(HRE)• Carga: • PB = 100 Kg
PF = 60 KgPG = 150 KgPE = 100 Kg
• Fórmula: HRB, HRF, HRG, HRE = 130 - 500t
t
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Ensayo Shore:• Por el interior de un tubo de
cristal de 300 mm de altura, se deja caer un percutor con punta de diamante redondeada
• Mide la altura que alcanza el marcador al rebotar.
• Carga = 2,36 g. La altura de la caída es de 254 mm
• HS (Escala): fraccionada en 140 divisiones (Existen varias, según el tipo de material).