Titanyum ara parça üzerindeki lazer eklemin mekanik davranışı

Abstract

ÖZET Titanyum Ara Parça Üzerindeki Lazer Eklemin Mekanik Davranışının İncelenmesi Bu çalışmanın amacı Cresco Ti lazer kaynak koşullarının materyal üzerine etkisini göstermek ve sonlu elemanlar yöntemi ile fiksasyon (sabitleme) vidasındaki ve kaynaktaki streslerin dağılımını incelemektir. EN 10002-1 çekme standartlarına göre hazırlanan Grade HI titanyum örnekler onarlı iki gruba ayrılmıştır. Kontol grubundaki örneklere biçbir müdahalede bulunulmazken ikinci gruptakiler kesildi ve Cresco-Ti sisteminin öngördüğü şartlarda lazer kaynak yapıldı. Tüm örneklere çekme testi ve Knoop sertlik testi uygulandı. Kırık yüzeylerin analizi tarayıcı elektron mikroskobunda yapıldı. Lazer kaynak işleminin materyal üzerindeki etkisini göstermek için 0.05 güvenlik aralığında Mann Whitney-U ve student-t testi kullanıldı. 5-impîant destekli distal uzantılı (Mİ) ve 2-impiant destekli (M2) sabit protez tasarımlarını simüle etmek için sonlu elemanlar modelleri hazırlandı. Her iki modelde belirli uzaklıklarda linguaie eğimli 400 N kuvvet uygulandı. Kontrol grubundaki kırılma yüzeyleri sünek, kaynak grubundakiler kırılgan yapı özelliği göstermişlerdir. Kaynak grubundaki kırılmalar ısıl etki alanında gerçekleşmiş ve gözeneklere rastlanmamıştır. Kontrol grubu için elastikiyet modülü, maksimum gerilme dayanımı, yüzde uzama ve sertlik ortalama değerleri sırasıyla 129.7 GPa (sd 3.0), 574 N/mm2 (sd 113), 11.2 % (sd 0.4), 269.6 (sd 16.8) ve lazer grubu için 251.6 GPa (sd 23,3), 776 N/mm2 (sd 72), 4.8 % (sd 0.7), 352.8 (sd 23.3) dir. Tüm özellikler için gruplar istatistiksel olarak farklıdır. Mİ de kaynakta tespit edilen maksimum principal stresler kaynağın gerilme dayanımından düşüktür. Vidada elde edilen von Mises stres değerleri titanyumun gerilme dayanımından daha yüksektir. M2 de ise her iki stres değerleri materyalin dayanımından daha düşüktür. Lazer kaynak işlemi titanyumun mekanik özelliklerini belirgin olarak değiştirmiştir. Sonlu elemanlar modeline göre bu çalışmadaki biyomekanik koşullar altında lazer kaynağın mekanik başarısızlığı beklenmeyebilir. Anahtar sözcükler: Pasif Uyum, Lazer Kaynak, Sonlu Elemanlar Analizi, Titanyum

ABSTRACT Mechanical Behavior of Laser Welded Titanium Implant Abutments The aim of this study was to describe the effect of Cresco-Ti laser welding conditions on the mechanical properties of the material and to analyze stresses on the weld joint and titanium screw through finite element models of different prosthesis designs. Grade III Titanium specimens described in EN10002-1 were divided into two groups often. While control group specimens were used in solid form, those in test group were sectioned and laser welded by conditions provided by the Cresco- Ti system. All specimens were subjected to tensile and Knoop hardness test. The fractographic analysis was performed under scanning electron microscope. Mann Whitney-U and student-t test were used to describe the effect of laser welding procedure on the material properties at 0.05 significance level. Three-dimensional finite element models(MSC/Marc2003Beta) simulated 5-impiant-supported fixed distal extension(Ml) and 2-impiant-supported partial(M2) prosthetic designs. An oblique load of 400N with 15° lingual-axial inclination was applied to both models at various locations separately. The control group specimens failed with necking. The failure in laser- welded specimens was at heat-affected sone and no porosities were observed at ail fracture surfaces. Control group mean values for elastic modulus, ultimate tensile strength (UTS), percentage of elongation and hardness were 129.7±3.0GPa,574±113N/mm2, 11.2±0.4%,269.6±16.8 and laser-welded group's were 251.6±23.3GPa,776±72 N/mm2, 4.8±0.7%,352.S±23.3 respectively. The differences between the groups were statistically significant for all properties. In Ml, maximum principle stresses did not exceed UTS of the weld-joint, but von Mises stress values in titanium screws were higher than its' strength. In M2, stresses in both were below their strength values. Laser welding conditions provided non-porous and sound joint structure, decrease in ductility and increase in tensile strength at joint Within in the constraints of the model, monotonic mechanical failure of the welded joint may not be expected under biomechankal conditions simulated in this study. Key Words: Passive Fit, Laser Welding, Finite Element Analysis, Titanium