Evaluación de soldadura TIG en aleación Ti-6Al-4V con diferentes diámetros: Análisis por resistencia a tracción, dureza Vickers y método de elementos finitos
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i9.16481Palabras clave:
Soldadura Dental; Microscopía Electrónica de Barrido; Método de elementos finitos.Resumen
En este trabajo se evaluó la resistencia a la tracción y dureza Vickers de la aleación Ti-6Al-4V sometida a soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) en diferentes diámetros. Se dividieron 45 muestras en 5 grupos: grupo control (CG) (n = 5), con barras intactas y grupos TIG2.5, TIG3, TIG4, TIG5 (n = 10) con diámetros de 2.5, 3, 4 y 5 mm respectivamente, soldadas con 10 (ms) y 3 (A) y juntas I. Se aplicaron las pruebas de inspección radiográfica y líquidos penetrantes, seguidas de la prueba de tracción (UTS) y porcentaje de elongación (EP). Después de la fractura, se calculó el porcentaje de área soldada (WAP). Las imágenes aleatorias se analizaron utilizando un microscopio electrónico de barrido. La dureza de Vicker se realizó en el metal base (BM), la zona afectada por el calor (HAZ) y la zona de soldadura (WZ). Se construyeron modelos de elementos finitos similares a los modelos experimentales con condiciones de contorno que simulan una prueba de tracción. Para el análisis estadístico se aplicaron las pruebas Anova unidireccional, Dunnett y Tukey (α = 0,05). El ANOVA de una vía mostró diferencias significativas entre los grupos para los valores de UTS, WAP y EP (p <0,001). La prueba de Dunnett mostró que los grupos TIG3, TIG4 y TIG5 tenían valores de UTS más bajos que los del GC, pero el grupo TIG2.5 no mostró diferencia estadística en relación al GC. Anova unidireccional mostró diferencias significativas entre regiones (P <.001) para la dureza de Vicker. En las condiciones experimentales descritas, el diámetro de 2,5 parece ser la mejor opción para unir barras prefabricadas en este tipo de junta y en este ajuste de la máquina.
Citas
ASTM. (2008). Designation: E 8M – 04, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. American Society for Testing and Materials International (ASTM) International, West Conshohocken, PA, 24 p. https://www.astm.org/Standards/E8M
ASTM. (2003). Designation: ASTM E92, Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials, (ASTM) International, West Conshohocken, PA. https://www.astm.org/Standards/E92
Atoui, J. A., Felipucci, D. N. B., Pagnano, V. O., Orsi, I. A., Nóbilo, M. A. A., & Bezzon, O. L. (2013). Tensile and flexural strength of commercially pure titanium submitted to laser and tugsten inert gas welds. Brazilian Dental Journal, 24(6):630-634. https://doi.org/10.1590/0103-6440201302241
Akman, E., Demir, A., Canel, T., & Sinmazçelik, T. (2009). Laser welding of Ti6Al4V titanium alloy. Journal of Materials Processing Technology, 209(8):3705-3713. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.08.026
Baba N., & Watanabe, I. (2005). Penetration deph into dental casting alloys by Nd:YAG laser. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 72B(1):64-68. https://doi.org/10.1002/jbm.b.30117
Barbi, F. C. L., Camarini, E. T., Silva, R. S., Endo, E. H., & Pereira, J. R. (2012). Comparative analysis of different joining techniques to improve the passive fit of cobalt-chromium superstructures. The Journal of Prosthetic Dentistry, 108(6):377-385. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(12)60196-6
Berg, E., Wagner, W. C., Davik, G., & Dootz, E. R. (1995). Mechanical properties of laser-welded cast and wrought titanium. The Journal of Prosthetic Dentistry, 74 (3):250-257. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(05)80131-3
Byrne, G. (2011). Soldering in prosthodontics - an overview, part I. Journal of Prosthodontics, 20(3):233-243. https://doi.org/10.1111/j.1532-849X.2011.00691.x
Castro, G. C., Araújo, C. A., Mesquita, M. F., Consani, R. L. X., & Nóbilo, M. A. A. (2013).Stress distribution in Co-Cr implant frameworks after laser or TIG welding. Brazilian Dental Journal, 4(2):147-151. https://doi.org/10.1590/0103-6440201302112
Castro, M. G., Araújo, C. A., Menegaz, G. L., Lyra e Silva, J. P., Nóbilo, M. A. A., & Simamoto-Júnior, P. C. (2015). Laser and Plasma dental soldering techniques applied to Ti-6Al-4V alloy: Ultimate tensile strength and finite elemento analysis.The Journal of Prosthetic Dentistry, 113(5):460-466. https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2014.10.008
Chai, T., & Chou, C. K. (1998). Mechanical properties of laser-welded cast titanium joints under different conditions. The Journal of Prosthetic Dentistry, 79(4):477-483. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(98)70165-9
Kokolis, J., Chakmakchi, M., Theocharopoulos, A., Prombonas, A., & Zinelis, S. (2015). Mechanical and interfacial characterization of laser welded Co-Cr alloy with diferente joint configurations. The Journal of Advanced Prosthodontics, 7(1):39-46.https://doi.org/10.4047/jap.2015.7.1.39
Lyra e Silva, J. P., Fernandes Neto, A. J., Raposo, L. H. A., Novais, V. R., Araujo, C. A., Cavalcante, L. A. L., & Simamoto-Júnior, P. C. (2012).Effect of plasma welding parameters on the flexural strength of Ti-6Al-4V alloy. Brazilian Dental Journal, 23(6):686-691. https://doi.org/10.1590/S0103-64402012000600010
Nuñez-Pantoja, J. M. C., Takahashi, J. M. F. K., Nóbilo, M. A. A., Consani, R. L. X., & Mesquita, M. F. (2011). Radiographic inspection of porosity in Ti-6Al-4V laser-welded joints. Brazilian Oral Research, 25(2):103-108. https://doi.org/10.1590/S1806-83242011005000005
Nuñez-Pantoja, J. M. C., Farina, A. P., Vaz, L. G., Consani, R. L. X., Nóbilo, M. A. A., & Mesquita, M. F. (2012). Fatigue strength: effect of welding type and joint design executed in Ti-6Al-4V structures. Gerodontology, 29(2):e1005-e1010. https://doi.org/10.1111/j.1741-2358.2011.00598.x
Perveen, A., Molardi, C., & Fornaini, C. (2018). Applications of Laser Welding in Dentistry: A State-of-the-Art Review. Micromachines, 9(5): 209. https://doi.org/10.3390/mi9050209
Rocha, R., Pinheiro, A. L. B., & Villaverde, A. B. (2006). Flexural strength of pure Ti, Ni-Cr and Co-Cr alloys submitted to Nd:YAG laser or TIG welding. Brazilian Dental Journal, 17(1):20-23. http://dx.doi.org/10.1590/S0103-64402006000100005
Silveira-Júnior, C. D., Castro, M. G., Davi, L. R., Neves, F. D., Novais, V. R., & Simamoto-Júnior, P. C. (2012). Welding techniques in dentistry. In: Kovacevic R (Ed.), Welding Processes. 17th ed (pp. 415-438). Croatia: In tech.
Simamoto-Júnior, P. C., Novais, V. R., Machado, A. R., Soares, C. J., & Raposo, L. H. A. (2015).Effect of joint design and welding type on the flexural strength and wel penetration of Ti-6Al-4V alloy bars. The Journal of Prosthetic Dentistry, 113(5):467-474.https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2014.10.010
Takayama, Y., Nomoto, R., Nakajima, H., & Ohkubo, C. (2012). Effects of argon flow rate on laser-welding. Dental Materials Journal, 31(2):316-326. https://doi.org/10.4012/dmj.2011-158
Takayama, Y., Nomoto, R., Nakajima, H., & Ohkubo, C. (2013) Comparasion of joint designs for laser welding of cast metal plates and wrought wires. Odontology, 101:34-42. https://doi.org/10.1007/s10266-011-0049-7
Taylor, J. C., Hondrum, S. O., Prasad A., & Brodersen C. A. (1998). Effects of joint configuration for the arc welding of cast Ti-6Al-4V alloy rods in argon.The Journal of Prosthetic Dentistry, 79(3):291-297. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(98)70240-9
Wang, R. R., & Welsch, G. E. (1995). Joining titanium materials with tungsten inert gas welding, laser welding, and infrared brazing. The Journal of Prosthetic Dentistry, 74(5):521-530. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(05)80356-7
Watanabe, I., & Topham, D. S. (2006). Laser welding of cast titanium and dental alloys using argon shielding. Journal of Prosthodontics, 15(2):102-107. https://doi.org/10.1111/j.1532-849X.2006.00082.x
Welsch, G., Boyer, R., & Collings, E. W. (1993). Materials Properties Handbook: Titanium alloys materials properties handbook. In ASM International (Ed.), 1176 p.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Morgana Guilherme de Castro Silverio; Gabriela Lima Menegaz; Cleudmar Amaral Araújo; Washington Martins da Silva Júnior; Paulo Cézar Simamoto Júnior
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.