Publicação: Avaliação da resistência mecânica de liga ti-6al-4v soldada
com processos laser e plasma de uso odontológico
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CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::ODONTOLOGIA
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Orientador
Coorientador
Araújo, Cleudmar Amaral de
Resumo
Há poucas informações na literatura existente sobre soldagem plasma e laser em barras préfabricadas
de Ti-6Al-4V em diferentes diâmetros, portanto o objetivo deste trabalho foi
avaliara resistência mecânicade liga de Ti-6Al-4Vem diferentes diâmetros (2.5, 3, 4 e 5 mm)
submetidaa distintos processos de soldagem:plasma e laser, por meio de ensaio de tração e
modelos tridimensionais de Elementos Finitos (EF). Foram confeccionadas 45amostras e
divididas em 9 grupos (n= 5): GC (Grupo Controle) com diâmetro de 3 mm, constituídos por
barras intactas; Grupos PL2.5,PL3, PL4 e PL5 com diâmetros de 2.5, 3,4 e 5 mm
respectivamente, soldados com soldaplasma e grupos L2.5,L3, L4 e L5 com diâmetros de 2.5,
3, 4 e 5 mm respectivamente, soldados com solda laser.O processo de soldagem plasma foi
executado com corrente de 10 A e pulso de 3 ms e o laser com voltagem de 365 V e pulso de
9ms com foco e frequência calibrados em zero. As amostras foram submetidas ao ensaio de
tração até a ruptura eos valores de porcentagem de alongamento foram obtidos. As amostras
fraturadas foram analisadas em lupa estereoscópica e as áreas soldadas foram calculadas.As
imagens mais representativas foram avaliadas em microscópio eletrônico de varredura de
bancada nos aumentos de 500 e 1200x. Os resultados foram submetidos à Análise de
Variância (ANOVA) sendo posteriormente aplicados os testes de Dunnett para comparação
dos grupos testados com o grupo controle e Tukey para comparação de médias dos grupos
experimentais.Testes de correlação de Pearson e Sperman s foram aplicados para comparação
dos parâmetros analisados. Os modelos de EFforam desenvolvidos em ambiente Workbench
com condições de contorno simulando um ensaio de tração.Analisando a tensão máxima e a
porcentagem de área soldada, observou-se que houve diferença estatística entre os grupos
experimentais. Praticamente todas as amostras fraturaram na região de união de solda, apenas
uma amostra do grupo L2.5 fraturou no metal base. O grupo controle apresentou maiores
valores de tensão máxima que os grupos experimentais. Analisando a porcentagem de
alongamento, houve diferença estatisticamente significante entre o grupo controle e os grupos
experimentais, mas não entre os grupos experimentais. Houve correlação positiva entre a
porcentagem de área soldada e a tensão máxima em todas as amostras dos grupos
experimentais e correlação negativa entre esses parâmetros e o diâmetro das amostras. Não
houve diferença estatisticamente significante entre os dois tipos de solda dentro de cada
diâmetro. Concluiu-se que os diâmetros de 2.5 mm e 3.0mmparecem ser a melhor opção para
união de barras pré-fabricadas para emprego em estruturas protéticas, tanto para solda plasma
quanto para solda laser, e que o equipamento de solda plasma parece ser uma alternativa ao
equipamento de solda laser, não apresentando diferenças estatísticas entre si para cada
diâmetro.
Abstract
There is limited information in existing literature regarding the accomplishment of Ti-6Al-4V
joints plasma and laser welded in prefabricated bars in different diameters. Therefore the aim
of this study was evaluate the mechanical resistanceof TI-6AL-4V alloyin different
diameters(2.5, 3, 4 e 5mm) submitted to the processes of plasma and laser welding by means
of tensile test and Finite Element Models.Forty-five dumbbell-shaped rods (n=5) with central
diameters of 2.5, 3,4 and 5 mm were created from Ti-6Al-4V prefabricated bars: CG(Control
group) with 3 mm diameter, constituted by intact bars and PL2.5, PL3, PL4 and PL5 groups
with 2.5, 3, 4 and 5 mm diameters submitted to plasma welding processand L2.5, L3, L4 and
L5 groups with 2.5, 3, 4 and 5 mm diameters submitted to laser welding process. Theplasma
welding process was executed using current of 10 Aand pulse of 3 ms and laser welding was
executed usingvoltage of 365 V e pulse of 9 ms and the focus and frequency were calibrated
at 0. The specimens were tested for tensile strength test until fracture and the percentage of
elongation was obtained.Fractured samples were analyzed in stereomicroscope and the
welded areas percentage was calculated. The most representative images were taken by
tabletop scanning electron microscope in increases of 500 and 1200x. The results were
evaluated by analysis of variance (ANOVA) and subsequently using Dunnet test to compare
test groups to control group and the Tukey test to compare means of the test groups. Pearson
and Spearman\'s correlation tests were applied for comparison of the parameters analyzed.The
finite element models were developed in a Workbench environment with boundary conditions
simulating a tensile test.Analyzing the tensile strengthand the welded area percentage there
were statistical difference between groups(P > .05). Most of specimens of the test groups
were fractured on the welded area. The control group showed higher values to tensile strength
than test groups. Analyzing the percentage of elongation there was statistical difference
between control group and test groups but not between test groups. There was a positive
correlation between welded area percentage and tensile strength in all the specimens in the
test groups and a negative correlation between these parameters and the diameters of the
specimens.It was concluded that the diameter of 2.5 mm and 3.0 seem to be the best option
for joining prefabricated rods for use in prosthetic frameworks for both plasma and laser
welding, and the plasma welding seems to be an alternative of laser welding equipment,
presenting no significant statistical differences between them for each diameter.
Palavras-chave
Titânio, Soldagem, Ligas odontológicas, Resistência à tração, Método dos elementos finitos, Titanium, Dental soldering, Dental alloys, Tensile strength, Finite element Method, Materiais dentários, Ligas de titânio - Soldagem
Citação
CASTRO, Morgana Guilherme de. Avaliação da resistência mecânica de liga ti-6al-4v soldada
com processos laser e plasma de uso odontológico. 2012. 97 f. Dissertação (Mestrado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2012.50