Dental Uygulamalarda Kullanılan Ti-6ai-4v Alaşımına Lazer Kaynak Uygulamasının İncelenmesi

Abstract

Titanyum dünyadaki demir, alüminyum ve magnezyumdan sonra en yaygın kullanılan metal olup, son yıllarda kullanımı daha çok artmış bir metaldir. Titanyum ve alaşımları otomotiv endüstrisinde sac malzeme olarak, tank üretiminde, denizaltı gövdesinde, motor türbin kanatlarında kullanılmaktadır. Bu uygulama yerleri ve tiplerine göre parçaları birleştirmek için kaynakla birleştirme uygulaması gerekebilmektedir. Titanyum ve alaşımlarının birleştirilmesi için TIG, sürtünme, difüzyon, Mig-Mag ve lazer kaynağı gibi birçok kaynak türü kullanılmaktadır. Ancak kaynakla birleştirme işlemlerinde titanyumun oksitlenmesinden kaynaklanan bazı zorluklar meydana gelmektedir. Lazer ışını ağız içerisinde kullanımı sırasında oluşturduğu ısı değişiminin düşük olması sayesinde doku ve dişlere zarar vermeden diş beyazlatması, implant pürüzlendirilmesi, diş çürüklerinin giderilmesi vb. gibi birçok tedavi uygulamalarında rahatlıkla kullanılmaktadır. Çalışmadaki amaç titanyum alaşımlarının fiber lazer kaynak kabiliyet özelliklerinin geliştirilmesi ve teorik olarak Ti-6AI-4V alaşımından üretilen diş implantlarının fiber lazer kaynak yönteminin üstün özellikleri kullanılarak ağız içerisinde birleştirilmesinin gerçekleştirilebilirliği araştırılmıştır. İmplant gövdesi ile abutmentin vidalama yöntemi yerine lazer kaynak yöntemi ile birleştirilmesi gerçekleştirilerek oluşabilecek çatlak oluşumlarının veya kırılmaların en az seviyeye indirilmesi amaçlanmaktadır. Yapılan çalışmada 5 mm kalınlığında ve 5 cm uzunluğundaki Ti-6Al-4V çubuklar fiber lazer kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynaklanan numuneler kaynak bölgelerinin merkezinden kesilerek mikroyapı ve mikrosertlik incelemeleri için metalografik numune hazırlama yöntemleri kullanılarak hazır hale getirilmiştir. Optik mikroskop, SEM ve EDS analizleri yapılan numunelerde herhangi bir poroziteye, karbür ya da oksit oluşumlarına veya çatlaklara rastlanmamıştır. Kaynak bölgesi mikroyapısında martenzitik α' yapılarından oluşan dentritik büyümelerin olduğu görülmüştür. Yapılan mikrosertlik sonuçlarına göre kaynaklı numunelerden en iyi sonuç 6 mm kaynak dikişine sahip ve 4.8 ms atım aralığı ile kaynaklanan B-6 mm numunesi olmuştur ve kaynak bölgesinde 512 HV sertlik değerine ulaşmıştır. Çekme sonuçlarına bakıldığında en yüksek çekme dayanımı 8.5 ms atım aralığı ile kaynaklanan ve 9 mm kaynak dikişine sahip olan A-9 mm numunesi olmuştur ve çekme dayanımı 134 MPa'dır.

Titanium is the most widely used metal after iron, aluminum and magnesium in the world and is a metal that has become more popular in recent years. Titanium and its alloys are used as sheet material in the automotive industry, in tank production, submarine boats, engine turbine blades, and welding applications may be required to combine parts according to their location and type. Several welding methods such as TIG, friction, diffusion, Mig-Mag and laser welding are used to join titanium and its alloys, but some difficulties occur due to the oxidation of the titanium in welding applications. The laser beam is easily used in many treatment applications such as tooth whitening, implant roughening, dental caries removal and the like, without damaging tissues and teeth due to low heat change during use in the mouth. The aim of the study is to investigate the feasibility of joining of titanium alloys used in dental implants by the using of capabilities of fiber laser welding which has superior properties. It is aimed to minimize crack formation or fractures that may occur during joining the implant body by the laser welding method instead of the abutment screwing method. In this study, 5 mm thick and 5 cm long Ti-6Al-4V rods were joined by fiber laser welding method. The welded samples were cut from the center of the weld zones and made ready for microstructure and microhardness studies by using metallographic sample preparation methods. Optical microscope, SEM and EDS analyzes did not show any porosity, carbide or oxide formation and cracks in the samples. It is seen that dentritic growths are formed by martensitic α' structures in the microstructure of the weld zone. According to the microhardness results, the best result taken from welded specimens is sample B-6 mm with 6 mm weld seam and welded at 4.8 ms pulse interval and it has 512 HV hardness value in weld zone. Taking into account the tensile results, sample A-9 mm has the highest tensile strength with the value of 134 MPa, which is welded with a pulse interval of 8.5 ms and has a 9 mm weld seam.