種植桿式附著體Nd-YAG激光焊接制作條件的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著種植技術(shù)的成熟應(yīng)用，越來(lái)越多的牙列缺失患者選擇種植體支持的覆蓋義齒，它利用附著體式固位(桿卡、套筒、球帽、磁性附著體)，很好的解決了臨床中常規(guī)全口義齒固位穩(wěn)定不佳的問(wèn)題，提高了牙列缺失患者的生活質(zhì)量。但是，原有種植桿卡式覆蓋義齒使用的多為鈦接圈與Co-Cr合金整體鑄造式連接桿，在精密性等各方面都存在局限性，而牙科激光焊接技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了這方面的不足,在種植覆蓋義齒桿附著體的制作中獲得了滿(mǎn)意的效果，但是在臨床應(yīng)用中也出現(xiàn)了桿式附著體使

2、用不久鈦桿與橋架接圈焊接面斷裂的情況。目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)針對(duì)純鈦種植桿式附著體的激光焊接制作研究,其斷裂原因是否與焊接制作條件有關(guān)?尚需要進(jìn)一步研究。
　　研究目的：
　　本研究第一部分通過(guò)模擬ITI種植系統(tǒng)桿式附著體規(guī)格；按照四組不同Nd:YAG激光焊接參數(shù)焊接制作30個(gè)純鈦試件，通過(guò)機(jī)械性能評(píng)價(jià)以及掃描電鏡觀察，探尋焊接參數(shù)對(duì)焊接面機(jī)械性能的影響，尋找滿(mǎn)足臨床應(yīng)用要求的焊接制作參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，研究第二部分內(nèi)容.使用相同焊

3、接參數(shù)焊制2組不同桿圈接口形態(tài)純鈦試件共18個(gè)，通過(guò)機(jī)械性能評(píng)價(jià)以及掃描電鏡觀察，探尋桿圈接口形態(tài)對(duì)桿卡附著體焊接面機(jī)械性能的影響。在研究的第三部分,將研究第一、二部分掃描電鏡所記錄焊接面圖像進(jìn)行圖像圖形轉(zhuǎn)換以后導(dǎo)入AutoCAD工作站,精確測(cè)算各焊接面焊接深度及焊接面積,探尋焊接參數(shù)、桿圈接口形態(tài)對(duì)焊接深度、焊接面積的影響以及焊接深度、焊接面積與焊接面機(jī)械性能三者之間的關(guān)系,通過(guò)該研究為激光焊接式種植桿附著體的制作和臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依

4、據(jù)。
　　研究方法和結(jié)果：
　　第一部分：
　　模擬臨床使用的ITI種植系統(tǒng)桿卡的規(guī)格，使用數(shù)控機(jī)床將一整塊TA2純鈦板切割為40mm×3mm×2mm鈦桿。鈦桿兩端拋光后隨機(jī)分為5組，其中4組為實(shí)驗(yàn)組（實(shí)驗(yàn)ABCD組），1組為對(duì)照組，每組試樣數(shù)為6個(gè)。試件焊接前用丙酮清洗15min，再用蒸餾水超聲清洗10min，吹干后將要焊接的兩試件，同軸無(wú)縫夾持在為本實(shí)驗(yàn)特制的夾具上，用固定螺絲鎖定后使用DESKTOP型牙科專(zhuān)用激光

5、焊接機(jī)采用四組不同焊接參數(shù)進(jìn)行焊接制作試件。各組焊接重迭率均為2/3，單脈沖，雙面焊。所有焊接操作均為同一技工操作。試件制作完畢后，通過(guò)肉眼觀察和萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行觀察和機(jī)械性能測(cè)試，使用掃描電鏡觀察每個(gè)試件焊接斷口，記錄掃描圖片，并與對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比。所得結(jié)果使用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　結(jié)果顯示：
　　(1)各組焊縫均呈銀白色，焊縫表面光滑無(wú)著色，無(wú)裂紋，焊縫區(qū)稍凹陷。
　　(2)試驗(yàn)組試件斷

6、裂部位均在焊接區(qū)，對(duì)照組母材均在中央部位斷裂。實(shí)驗(yàn)組的伸長(zhǎng)率與母材組比降低，可見(jiàn)焊接區(qū)的脆性顯著增加。實(shí)驗(yàn)A組焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材及B、C、D實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05）；B、C、D實(shí)驗(yàn)組拉伸強(qiáng)度與母材接近，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。對(duì)照組機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果符合GB/713810-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到臨床使用標(biāo)準(zhǔn)。
　　(3)在掃描電鏡低倍鏡下觀察各組斷口均未完全焊透，焊接區(qū)呈圈狀，未發(fā)現(xiàn)明顯氣孔等焊接缺陷，焊接區(qū)域

7、邊緣呈波浪形，無(wú)明顯縮頸現(xiàn)象；高倍鏡下焊接組蜂窩狀結(jié)構(gòu)較對(duì)照組為淺，試驗(yàn)組間未見(jiàn)明顯區(qū)別。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)激光焊接機(jī)工作電壓在305-330v之間，脈寬為10ms或12ms，焊點(diǎn)直徑為1mm時(shí)，桿附著體激光焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材接近，可以滿(mǎn)足臨床使用要求。
　　第二部分：
　　模擬ITI種植系統(tǒng)的規(guī)格加工6mm×4mm×1mm純鈦接圈試件，使用與第一部分實(shí)驗(yàn)所用同批次40mm×3mm×2mm鈦桿，共18個(gè)分為兩組，

8、其中實(shí)驗(yàn)組桿圈接口為弧形面，對(duì)照組為平面；試件焊接前用丙酮清洗15min，再用蒸餾水超聲清洗10min，吹干后將要焊接的兩試件夾持于特制夾具，游標(biāo)卡尺測(cè)量對(duì)照組桿圈間隙并記錄。DESKTOP型牙科專(zhuān)用激光焊接機(jī)使用相同焊接參數(shù)焊制，該參數(shù)符合第一部分試驗(yàn)所確定之焊接參數(shù)范圍。各組焊接重迭率均為2/3，單脈沖，雙面焊。所有焊接操作均為同一技工操作。試件制作完畢后，通過(guò)肉眼觀察和萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行觀察和機(jī)械性能測(cè)試，使用掃描電鏡觀察每

9、個(gè)試件焊接斷口，記錄掃描圖片。所得結(jié)果使用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件分析。
　　結(jié)果顯示：
　　(1)直面型接口試件焊接間隙均小于0.5mm。
　　(2)各組焊縫均呈銀白色，焊縫表面光滑無(wú)著色，無(wú)裂紋，焊縫區(qū)稍凹陷。
　　(3)機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果：顯示兩組試件斷裂部位均在焊接區(qū)，兩組的伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。
　　(4)掃描電鏡觀察顯示：低倍鏡下各組斷口均未完全焊透，焊接區(qū)呈圈狀，

10、　　未發(fā)現(xiàn)明顯氣孔等焊接缺陷，焊接區(qū)域邊緣呈波浪形，無(wú)明顯縮頸現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)焊接間距<0.5mm且焊接參數(shù)相同時(shí)（焊接參數(shù)滿(mǎn)足:工作電壓在305-330v之間，脈寬為10ms或12ms，焊點(diǎn)直徑為1mm），不同桿圈接口形態(tài)對(duì)焊接面的機(jī)械性能無(wú)顯著影響。
　　第三部分:
　　將研究第一部分、第二部分掃描電鏡觀察記錄圖像使用CorelDRAW軟件采集圖像邊緣圖形后導(dǎo)入AutoCAD工作站,分別測(cè)量每個(gè)焊接面的最大深度和焊

11、接面積,并計(jì)算平均值，使用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果顯示：
　　(1)第一部分中機(jī)械性能參數(shù)與其他實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的A實(shí)驗(yàn)組在最大焊接深度和焊接面積的均值上也與其他實(shí)驗(yàn)組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05）,而其他實(shí)驗(yàn)組間上述數(shù)值未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。
　　(2)第二部分中的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在最大焊接深度和焊接面積的均值上無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。
　　(3)第一部分拉伸負(fù)載、焊接深度和焊接面

12、積三者關(guān)系曲線(xiàn)顯示,焊接深度與焊接面積存在近似比例關(guān)系,該關(guān)系隨著焊接參數(shù)的不同而變化,焊接面積與拉伸強(qiáng)度之間存在正相關(guān)關(guān)系.第二部分拉伸負(fù)載、焊接深度和焊接面積三者關(guān)系曲線(xiàn)顯示,在相同焊接參數(shù)下,焊接深度與焊接面積一直保持近似比例關(guān)系,不同桿圈接口形態(tài)下兩組試件焊接深度、焊接面積未發(fā)現(xiàn)顯著影響發(fā)生。
　　研究結(jié)論：
　　(1)激光焊接機(jī)工作電壓在305-330v之間，脈寬為10ms或12ms，焊點(diǎn)直徑為1mm時(shí)，種植桿附著

13、體激光焊接區(qū)的拉伸強(qiáng)度與母材接近，滿(mǎn)足臨床應(yīng)用要求。
　　(2)當(dāng)桿式附著體中鈦桿與接圈焊接間距小于0.5mm，且焊接參數(shù)相同時(shí)（焊接參數(shù)滿(mǎn)足:工作電壓在305-330v之間，脈寬為10ms或12ms，焊點(diǎn)直徑為1mm），不同桿圈接口形態(tài)對(duì)焊接面的機(jī)械性能無(wú)顯著影響。
　　(3)焊接面焊接深度與焊接面積存在近似比例關(guān)系,該關(guān)系隨著焊接參數(shù)的改變而變化,焊接深度、焊接面積與拉伸強(qiáng)度之間存在正相關(guān)關(guān)系。
　　(4)對(duì)于激光