COMPORTAMIENTO FÍSICO-‐MECÁNICO DE BIOMATERIALES E INSTRUMENTOS I
TEMA 11
Bibliogra)a recomendada
• ANUSAVICE K.J. “Phillips. Ciencia de los Materiales Dentales”. Ed. ELSEVIER. 11ª ed. 2004
• JIMENEZ-‐PLANAS, A. “Diccionario de Materiales Odontológicos”. Secretariado de publicaciones de la Univ. de Sevilla. 2007
• TOLEDANO M. ”Arte y ciencia de los Materiales Odontológicos”. Ediciones AVANCES. 2003
• VEGA DEL BARRIO. ”Materiales en Odontología. Fundamentos Biológicos, clínicos, bioZsicos y Zsico-‐químicos”. Ed. AVANCES
PROPIEDADES FÍSICO-‐ MECÁNICAS
• INTRODUCCIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS ESTÁTICAS • CURVAS TENSIÓN-‐DEFORMACIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS DINÁMICAS
PROPIEDADES FISICO MECÁNICAS
• INTRODUCCIÓN
.... La presencia de fuerzas masticatorias en situaciones fisiológicas, la existencia de fuerzas sobre el diente en tratamientos ortodóncicos o la presencia de Materiales Odontológicos en la cavidad bucal sometidos a diversas fuerzas ,... ....Requieren el estudio de las PROPIEDADES MECÁNICAS que los caracterizan y los resultados macroscópicos obtenidos tras la realización de ENSAYOS MECÁNICOS.....
ensayo mecánico
• ENSAYO MECÁNICO: Prueba experimental para estudiar las propiedades mecánicas
ensayo mecánico
• PROBETA:
Muestra confeccionada para los diferentes ensayos que debe reunir ciertas condiciones en cuanto a su tamaño, morfología,..etc.. registradas en las especificaciones y normas internacionales.
PROPIEDADES FÍSICO-‐ MECÁNICAS
• INTRODUCCIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS ESTÁTICAS • CURVAS TENSIÓN-‐DEFORMACIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS DINÁMICAS
Propiedades Esico-‐mecánicas ESTÁTICAS
• FUERZA: Influjo o capacidad que al actuar sobre un cuerpo modifica el estado de reposo o de movimiento del mismo, imprimiéndole una aceleración.
TIPOS DE FUERZA : TRACCIÓN
TIPOS DE FUERZA : TRACCIÓN
Dos fuerzas opuestas entre si, que actúan en un material alejándose sobre la misma recta
ALARGAMIENTO (metales) = Relación entre el aumento de longitud y la longitud inicial % Alargamiento = longitud final % longitud inicial
ej: alambre de ortodoncia
TIPOS DE FUERZA : COMPRESIÓN
TIPOS DE FUERZA : COMPRESIÓN
Dos fuerzas opuestas entre si, que actúan en un material aproximándose sobre la misma recta Ej: fenómeno de compresión de la cúspide antagonista, sobre el material de obturación.
TIPOS DE FUERZA : COMPRESIÓN DIAMETRAL
= Ensayo indirecto de tracción = Ensayo Brasileño Se utiliza para materiales frágiles
TIPOS DE FUERZA : CIZALLA = CORTE = TANGENCIAL
Dos fuerzas opuestas que actúan sobre un material, alejándose sobre diferentes rectas paralelas y muy cercanas entre sí y paralelas a la superficie del material.
TIPOS DE FUERZA : FLEXIÓN
Compresión Tracción
Fenómeno complejo de tracción y compresión
TIPOS DE FUERZA : TORSIÓN
Dos fuerzas que giran en sentido opuesto entre sí. Se generan deformaciones helicoidales
Propiedades Esico-‐mecánicas ESTÁTICAS
• TENSIÓN: (Presión) Fuerza por unidad de superficie
• Unidades de medida:
– (Pa) PASCAL=Newton/ m2 -‐-‐-‐-‐> 1000 Pa = 1 Kpa -‐-‐-‐-‐>1000 Kpa = 1MPa – (Psi) = Pound Square Inch= 6894,75 Pa = 6,9 KPa
Propiedades Esico-‐mecánicas ESTÁTICAS
• Varón • 100 Kg • Área de contacto: 200 cm2 • 0,05 MPa
• mujer • 50 Kg • Área de contacto: 1,56 cm2 • 3 MPa
Propiedades Esico-‐mecánicas ESTÁTICAS
• Varón • 100 Kg • Área de contacto: 200 cm2 • 0,05 MPa
• mujer • 50 Kg • Área de contacto: 1,56 cm2 • 3 MPa
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS BIOMATERIALES
Resistencia Tracción (Mpa)
Resistencia Compresión (Mpa)
Resistencia a la cizalla (Mpa)
MODULO ELÁSTICO
Al. oro 448 - - 77
Am.plata 54,7 318 188 34
DENTINA 51,7 297 138 1,4
ESMALTE 10,3 384 90 4,6
Porcelana 24,8 149 111 140
Composite 45,5 237 - 14
Cemento de fosfato Zn
8,1 117 13 13,7
Yeso 7,7 48 - -
Hidrox. Ca 1,0 10,3 - -
Ionomero de vidrio
18 150 - 20
PROPIEDADES FÍSICO-‐ MECÁNICAS
• INTRODUCCIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS ESTÁTICAS • CURVAS TENSIÓN-‐DEFORMACIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS DINÁMICAS
DEFINICIÓN
CAMBIO DIMENSIONAL ∆L / L0
TIPOS
DEFORMACIÓN ELÁSTICA: El material deformado por una tensión pequeña, recupera su dimensión original al ceder la fuerza (reversible)
DEFORMACIÓN PLÁSTICA: El material deformado al aumentar la
tensión, no recupera su dimensión original y queda deformado permanentemente (irreversible)
ZONA PLÁSTICA ZONA ELÁSTICA
TENSIÓN
DEFORMACIÓN
ZONA ELÁSTICA
LIMITE ELÁSTICO = Fuerza máxima que el material puede soportar sin sufrir una deformación permanente
TENSIÓN L E
DEFORMACIÓN
ZONA ELÁSTICA
LIMITE PROPORCIONAL = límite elástico expresado en unidades de fuerza Indica la ELASTICIDAD de un material
T L P L E
D
ZONA ELÁSTICA
MODULO ELÁSTICO = Es la relación entre la tensión y la deformación Se expresa en grados (ángulo) o sin unidades Supone la dificultad a la deformación
Indica la RIGIDEZ /FLEXIBILIDAD
T L P L E
M E
D
LEY DE HOOKE : .......En la zona elástica,
“La deformación es directamente proporcional a la tensión”. Tensión = cte. x def. específica T = ME x Def. absoluta
long. Inicial ME = Módulo de JOUNG
ZONA ELÁSTICA
ME B > ME A B es más rígido A es más flexible o deformable
T L P L E
M E D
B A
T L P L E
M
D
RESILIENCIA = Propiedad del material de almacenar energía cuando se deforma de forma elástica
Supone el área o superficie debajo del tramo elástico de la gráfica
ZONA ELÁSTICA
RESILIENCIA
= LIMITE DE FLUENCIA = CARGA DE FUERZA
T L P L E
M E
D
Tensión que genera deformación del 0,2 % de la longitud inicial
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
RESISTENCIA FINAL
RESISTENCIA FINAL = Mayor grado de tensión que resiste un material desde que se somete a la fuerza hasta que se fractura Se expresa en unidades de tensión
DEBILIDAD = Cualidad de un material que resiste poca tensión hasta que
que se fractura
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
DUCTIILIDAD = Deformación plástica que se consigue al ejercer fuerzas de tracción sobre un material ej: alambre de ortodoncia
MALEABILIDAD = Deformación plástica que se consigue al ejercer fuerzas de compresión sobre un material ej: aleación rica en oro, para incrustaciones
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
DUCTIILIDAD / MALEABILIDAD A es más dúctil que B ( en un ensayo de tracción)
A B
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
FRAGILIDAD = Facilidad a la rotura = Poca capacidad de deformación permanente Cualidad contraria a la ductilidad o maleabilidad Supone una zona plástica corta
FRAGILIDAD
ZONA PLÁSTICA
T L P L E L F
M E
D
TENACIDAD = Resistencia a la fractura Cantidad de energia absorbida hasta la fractura
RESISTENCIA AL IMPACTO = Cantidad de energia absorbida hasta
fractura en un material sometido a una tensión rápida (súbita)
TENACIDAD
PROPIEDADES FÍSICO-‐ MECÁNICAS
• INTRODUCCIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS ESTÁTICAS • CURVAS TENSIÓN-‐DEFORMACIÓN • PROPIEDADES FÍSICO-‐MECÁNICAS DINÁMICAS
REGIMEN DE CARGA
= Velocidad con que se aplica una fuerza o carga sobre un material que modifica sus propiedades mecánicas
Ej: los materiales de impresión extraídos de la cavidad bucal por tracción rápida
RESISTENCIA AL IMPACTO
= Resistencia máxima que ofrece un cuerpo tras la aplicación de una fuerza súbita EJ: Resistencia a la fractura de una prótesis completa de acrílico cuando al
ser limpiada por su propietario cae súbitamente en el lavabo
F A T I G A
FATIGA = Considerable pérdida de la resistencia a la fractura de un material sometido a fuerzas o cargas de carácter repetitivo o cíclico.
Vida de Fatiga = Número de ciclos necesarios de determinada magnitud y frecuencia necesarios para que se produzca la fractura o fallo. Límite de fatiga = Valor de la tensión cíclica para producir fractura en un determinado número de ciclos Límite de tolerancia = Límite de la fuerza por debajo de la cual no hay fractura
C R E E P
CREEP = Escurrimiento = Deformación plástica sufrida por el tiempo, en un material sometido a tensiones constantes menores a la resistencia a la fluencia normal. (= tensiones dentro de la zona elástica)
Ej.: la amalgama de plata
atrincheramiento
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