種植桿式附著體Nd-YAG激光焊接制作條件的實(shí)驗(yàn)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著種植技術(shù)的成熟應(yīng)用,越來越多的牙列缺失患者選擇種植體支持的覆蓋義齒,它利用附著體式固位(桿卡、套筒、球帽、磁性附著體),很好的解決了臨床中常規(guī)全口義齒固位穩(wěn)定不佳的問題,提高了牙列缺失患者的生活質(zhì)量。但是,原有種植桿卡式覆蓋義齒使用的多為鈦接圈與Co-Cr合金整體鑄造式連接桿,在精密性等各方面都存在局限性,而牙科激光焊接技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了這方面的不足,在種植覆蓋義齒桿附著體的制作中獲得了滿意的效果,但是在臨床應(yīng)用中也出現(xiàn)了桿式附著體使

2、用不久鈦桿與橋架接圈焊接面斷裂的情況。目前國內(nèi)外尚未見針對純鈦種植桿式附著體的激光焊接制作研究,其斷裂原因是否與焊接制作條件有關(guān)?尚需要進(jìn)一步研究。
  研究目的:
  本研究第一部分通過模擬ITI種植系統(tǒng)桿式附著體規(guī)格;按照四組不同Nd:YAG激光焊接參數(shù)焊接制作30個純鈦試件,通過機(jī)械性能評價以及掃描電鏡觀察,探尋焊接參數(shù)對焊接面機(jī)械性能的影響,尋找滿足臨床應(yīng)用要求的焊接制作參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,研究第二部分內(nèi)容.使用相同焊

3、接參數(shù)焊制2組不同桿圈接口形態(tài)純鈦試件共18個,通過機(jī)械性能評價以及掃描電鏡觀察,探尋桿圈接口形態(tài)對桿卡附著體焊接面機(jī)械性能的影響。在研究的第三部分,將研究第一、二部分掃描電鏡所記錄焊接面圖像進(jìn)行圖像圖形轉(zhuǎn)換以后導(dǎo)入AutoCAD工作站,精確測算各焊接面焊接深度及焊接面積,探尋焊接參數(shù)、桿圈接口形態(tài)對焊接深度、焊接面積的影響以及焊接深度、焊接面積與焊接面機(jī)械性能三者之間的關(guān)系,通過該研究為激光焊接式種植桿附著體的制作和臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依

4、據(jù)。
  研究方法和結(jié)果:
  第一部分:
  模擬臨床使用的ITI種植系統(tǒng)桿卡的規(guī)格,使用數(shù)控機(jī)床將一整塊TA2純鈦板切割為40mm×3mm×2mm鈦桿。鈦桿兩端拋光后隨機(jī)分為5組,其中4組為實(shí)驗(yàn)組(實(shí)驗(yàn)ABCD組),1組為對照組,每組試樣數(shù)為6個。試件焊接前用丙酮清洗15min,再用蒸餾水超聲清洗10min,吹干后將要焊接的兩試件,同軸無縫夾持在為本實(shí)驗(yàn)特制的夾具上,用固定螺絲鎖定后使用DESKTOP型牙科專用激光

5、焊接機(jī)采用四組不同焊接參數(shù)進(jìn)行焊接制作試件。各組焊接重迭率均為2/3,單脈沖,雙面焊。所有焊接操作均為同一技工操作。試件制作完畢后,通過肉眼觀察和萬能材料試驗(yàn)機(jī)對試件進(jìn)行觀察和機(jī)械性能測試,使用掃描電鏡觀察每個試件焊接斷口,記錄掃描圖片,并與對照組進(jìn)行對比。所得結(jié)果使用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。
  結(jié)果顯示:
  (1)各組焊縫均呈銀白色,焊縫表面光滑無著色,無裂紋,焊縫區(qū)稍凹陷。
  (2)試驗(yàn)組試件斷

6、裂部位均在焊接區(qū),對照組母材均在中央部位斷裂。實(shí)驗(yàn)組的伸長率與母材組比降低,可見焊接區(qū)的脆性顯著增加。實(shí)驗(yàn)A組焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材及B、C、D實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05);B、C、D實(shí)驗(yàn)組拉伸強(qiáng)度與母材接近,無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。對照組機(jī)械性能測試結(jié)果符合GB/713810-1997國家標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到臨床使用標(biāo)準(zhǔn)。
  (3)在掃描電鏡低倍鏡下觀察各組斷口均未完全焊透,焊接區(qū)呈圈狀,未發(fā)現(xiàn)明顯氣孔等焊接缺陷,焊接區(qū)域

7、邊緣呈波浪形,無明顯縮頸現(xiàn)象;高倍鏡下焊接組蜂窩狀結(jié)構(gòu)較對照組為淺,試驗(yàn)組間未見明顯區(qū)別。
  實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)激光焊接機(jī)工作電壓在305-330v之間,脈寬為10ms或12ms,焊點(diǎn)直徑為1mm時,桿附著體激光焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材接近,可以滿足臨床使用要求。
  第二部分:
  模擬ITI種植系統(tǒng)的規(guī)格加工6mm×4mm×1mm純鈦接圈試件,使用與第一部分實(shí)驗(yàn)所用同批次40mm×3mm×2mm鈦桿,共18個分為兩組,

8、其中實(shí)驗(yàn)組桿圈接口為弧形面,對照組為平面;試件焊接前用丙酮清洗15min,再用蒸餾水超聲清洗10min,吹干后將要焊接的兩試件夾持于特制夾具,游標(biāo)卡尺測量對照組桿圈間隙并記錄。DESKTOP型牙科專用激光焊接機(jī)使用相同焊接參數(shù)焊制,該參數(shù)符合第一部分試驗(yàn)所確定之焊接參數(shù)范圍。各組焊接重迭率均為2/3,單脈沖,雙面焊。所有焊接操作均為同一技工操作。試件制作完畢后,通過肉眼觀察和萬能材料試驗(yàn)機(jī)對試件進(jìn)行觀察和機(jī)械性能測試,使用掃描電鏡觀察每

9、個試件焊接斷口,記錄掃描圖片。所得結(jié)果使用SPSS13.0統(tǒng)計軟件分析。
  結(jié)果顯示:
  (1)直面型接口試件焊接間隙均小于0.5mm。
  (2)各組焊縫均呈銀白色,焊縫表面光滑無著色,無裂紋,焊縫區(qū)稍凹陷。
  (3)機(jī)械性能測試結(jié)果:顯示兩組試件斷裂部位均在焊接區(qū),兩組的伸長率、拉伸強(qiáng)度無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。
  (4)掃描電鏡觀察顯示:低倍鏡下各組斷口均未完全焊透,焊接區(qū)呈圈狀,

10、  未發(fā)現(xiàn)明顯氣孔等焊接缺陷,焊接區(qū)域邊緣呈波浪形,無明顯縮頸現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:當(dāng)焊接間距<0.5mm且焊接參數(shù)相同時(焊接參數(shù)滿足:工作電壓在305-330v之間,脈寬為10ms或12ms,焊點(diǎn)直徑為1mm),不同桿圈接口形態(tài)對焊接面的機(jī)械性能無顯著影響。
  第三部分:
  將研究第一部分、第二部分掃描電鏡觀察記錄圖像使用CorelDRAW軟件采集圖像邊緣圖形后導(dǎo)入AutoCAD工作站,分別測量每個焊接面的最大深度和焊

11、接面積,并計算平均值,使用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果顯示:
  (1)第一部分中機(jī)械性能參數(shù)與其他實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計學(xué)差異的A實(shí)驗(yàn)組在最大焊接深度和焊接面積的均值上也與其他實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05),而其他實(shí)驗(yàn)組間上述數(shù)值未見統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。
  (2)第二部分中的實(shí)驗(yàn)組與對照組在最大焊接深度和焊接面積的均值上無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。
  (3)第一部分拉伸負(fù)載、焊接深度和焊接面

12、積三者關(guān)系曲線顯示,焊接深度與焊接面積存在近似比例關(guān)系,該關(guān)系隨著焊接參數(shù)的不同而變化,焊接面積與拉伸強(qiáng)度之間存在正相關(guān)關(guān)系.第二部分拉伸負(fù)載、焊接深度和焊接面積三者關(guān)系曲線顯示,在相同焊接參數(shù)下,焊接深度與焊接面積一直保持近似比例關(guān)系,不同桿圈接口形態(tài)下兩組試件焊接深度、焊接面積未發(fā)現(xiàn)顯著影響發(fā)生。
  研究結(jié)論:
  (1)激光焊接機(jī)工作電壓在305-330v之間,脈寬為10ms或12ms,焊點(diǎn)直徑為1mm時,種植桿附著

13、體激光焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材接近,滿足臨床應(yīng)用要求。
  (2)當(dāng)桿式附著體中鈦桿與接圈焊接間距小于0.5mm,且焊接參數(shù)相同時(焊接參數(shù)滿足:工作電壓在305-330v之間,脈寬為10ms或12ms,焊點(diǎn)直徑為1mm),不同桿圈接口形態(tài)對焊接面的機(jī)械性能無顯著影響。
  (3)焊接面焊接深度與焊接面積存在近似比例關(guān)系,該關(guān)系隨著焊接參數(shù)的改變而變化,焊接深度、焊接面積與拉伸強(qiáng)度之間存在正相關(guān)關(guān)系。
  (4)對于激光

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