TEMA V PROPIEDADES MECÁNICAS EMPLEADAS PARA CARACTERIZAR LOS MATERIALES DENTALES

TEMA V

PROPIEDADES MECÁNICAS EMPLEADAS PARA CARACTERIZAR

LOS MATERIALES DENTALES

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.

Las propiedades mecánicas son todas propiedades físicas que estudian el comportamiento de los materiales bajo cargas o fuerzas observando la respuesta de los mismos.

TIPOS DE FUERZAS (CARGAS)(Tensiones y resistencias)

COMPRESIVASTRACCIONALESTANGENCIALES CORTE O CIZALLAFLLEXIÓNTORSIÓN

FUERZAS COMPRESIVAS

CARGAS DE IGUAL DIRECCIÓN Y

SENTIDO CONTRARIO

FUERZAS TRACCIONALES

CARGAS DE IGUAL DIRECCIÓN Y

SENTIDO CONTRARIO

ALARGAMIENTO

Es la deformación producida por fuerzas traccionales.

• Alargamiento (%) = x 100

• El alargamiento se expresa en %.

FUERZAS TANGENCIALES

CARGAS DE SENTIDO CONTRARIO

Y DIRECCIONES PARALELAS

FUERZAS DE CORTE O CIZALLA

SON FUERZAS DE SENTIDO CONTRARIO Y DIRECCIONES PARALELAS MUY CERCANAS

FUERZAS FLEXURALES

SE DESCOMPONEN EN DIFERENTES FUERZAS

FUERZAS DE TORSIÓN

Torcer algo en forma helicoidal con fuerzas de sentido contrario y direcciones tangenciales

FUERZA

TENSIÓN

DEFORMACIÓN

RESISTECIA MÁXIMA

D. ELÁSTICA

D. PLÁSTICA O PERMANENTE

RESISTENCIA MÁXIMAEs la carga y por ende la tensión máxima que puede soporta un material sin romperse.Se mide en MPa

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

.

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

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.

LÍMITE ELÁSTICO

Es la mayor tensión que soporta un material sin que se produzca una deformación permanente.

.

LÍMITE PROPORCIONALPROPORCIONALIDAD

T/ D

LÍMITE ELÁSTICOCOMPORTAMIENTO

ELÁSTICO DEL MATERIAL

LEY DE HOOCKELas Tensiones inducidas a un cuerpo son proporcionales a las Deformaciones producidas hasta un punto denominado Límite Proporcional.

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)

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)

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

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)

Curva de un Material Viscoelástico Ideal

D E F O R M A C I Ó N

T0 T1 TIEMPO

• 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

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.

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.

MÉTODOS PARA EVALUAR LA DUREZA SUPERFICIAL

Dureza Superficial

Es la resistencia de un material a ser marcado por otro.

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.

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

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

Ensayo BRINELL.• Indentador: Esfera de

10mm de acero o carburo de wolframio.

• Carga = P• HBN =

D

d

Ensayo VICKERSIndentador: Pirámide de

diamanteCarga = P Fórmula: HVN = 1,72

d

136º

MARCA DE LA PIRÁMIDE

Ensayo KNOOP• Indentador: Pirámide de

diamante• Carga = P • Fórmula: HVN

13

0º

L

h

172º-30'

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

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

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).