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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).