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新西兰大学:激光焊接不同间距烤瓷合金的质量

据已往报道,激光焊接的试件、修复体或种植体支架,都是两焊件接头紧密接触,即无缝对搂16.而实际工作中,达到上述要求较困难。关于焊件间是否可存在间隙,而不影响其焊缝质量,尚需进行研究。我们在本项。

 

 表1各种处理试件的抗拉强度值抗拉强度(MPa)组别母材0.0mm间隙焊接试件0.5mm间隙焊接试件0.50mm间隙焊接试件注:单因素方差分析,组间差异无显著性(P> 005)组内两两比较(q检验)差异亦无显著性(P>0.05)3显微硬度:HV值呈较陡下降曲线,熔区高,母材低。3组的趋势及变化范围一致。

  扫描电镜断口观察0mm)断口的低倍镜形貌,显示熔深及全层完全焊透(a);高倍镜显示一些韧窝,表明其具有一定塑性(d)。

  0.25mm间距焊接试件多数也如此。有一个0.25mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌,显示断面金属完全熔透,但其中心左侧有一小块三角形区未融合在一起,仅有重熔再结晶的痕迹(b)50mm间距焊接试件断口的低倍镜形貌,显示断面金属大部分熔透,但其中心偏左侧有三角形区金属未熔化,可见明显平坦的机加工痕迹,无重熔特征(c))无缝对接焊试件的金相照片,中份颜色较深的部分是熔区,两边是母材区,显示完全熔透(a);高倍镜显示,二者之间分界明显,无明显的过渡区即热影响区。

  25mm间隙焊接试件的低倍镜金相照片,显示断面金属完全熔透(b)0.5mm间隙焊接试件的低倍镜金相照片,也显示断面金属完全熔透,熔区较宽,有重复脉冲焊点(c)。在一幅0.5mm间隙焊接试件的同倍金相照片,可见一小块区域未融合,虽脉冲焊点很深,但激光束偏离焊缝线,未焊透,也属假焊(d)激光焊接与CW-PA烤瓷合金:与常规焊接方法相比,激光焊接具有精确、快速、清洁、高效及操作简便等突出优点,深受广大口腔工作者的欢迎。CW-PA烤瓷合金为镍基合金,是一种非贵金属烤瓷合金。其主要成分为Ni、Cr、Nb等,多用于牙科烤瓷冠桥的金属底层,如何获得良好的焊接接头性能是加工技术的关键。

  设计3种间距的依据:一般的焊料焊接来说,有一定间距是不可避免的,有利于焊料的流动和充满间隙,形成牢固连接,避免假焊。但若间距太小,焊料流不进去;若间距太大,则易形成空洞,影响强度。关于最宜间距,多数学者认为一般的牙科奸焊试件间距应在0. 2——0.4mm之间1,Leon和ack2认为0.33mm是最佳间距。但有关激光焊接的最宜间距尚未见报道。为此,本项研究设计了3种情况的间距。

  3种间距的焊接试件的力学性能:3种间距焊接试件的力学性能都很好,与母材相近。4组的测试结果相比较,差异无统计学意义(P> 0.05,表1)。显微硬度都呈现同样趋势。熔区宽度均很小,在1.25——1.9mm之间。如果焊接脉冲点只沿圆周线重叠而无水平向重叠的话,其熔区宽度一致即说明该宽度只与激光束焦点的光斑直径有关,而不受间距的影响。

  金相和SEM分析:3种情况均能焊透3mm直径的金属试棒。一般连接体最大直径应不大于3mm,可见3种间距皆可用于临床。虽然有一组0. 50mm间距焊接试样经电镜观察断口和金相都显示未焊透,但前者(a,2b4a、4b、4c)绝大部分都熔过试棒中心,后者(d)提示激光束打偏,推测与焊接时激光未对准试棒中心有关。故激光焊接虽是自动化设备,但操作者也应不断提高技术。至于0.5mm的有一件虽熔透而未融合,乃是由于焊料未加好所致,可见制作好焊料并放好位置也很重要。

  研究有缝焊接的意义:激光焊接可用于口腔修复、种植、正畸等各种部件,如固定桥桥体与连接体的焊接、种植支架、RPD支架及CAD/CAM修复体的焊接。实验室制作中,预先设计的焊缝接口,如制作蜡型时,可尽量把焊接端设计紧密些,但也很难达到完全无缝对接的理想状态。至于铸造精度的矫正与铸造缺陷的修补时,接口几乎都是有缝的。因此研究有缝焊接具有重要的实用意义。

  本项研究的结果表明,激光焊接件的接头之间应尽可能靠近,以便于控制光束方向,取得良好的焊接效果。激光焊接件间存在一定间隙是允许的,以0.25mm左右间距较好,有利于临床操作。超过0.5mm的间距难于控制操作,不适于激光焊接。

  志谢本项研究得到中国核动力研究院郑斯奎。潘英高级工程师和李卫军工程师的协助

 

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