Resistenza a fatica ciclica e caratterizzazione metallurgica di strumenti reciprocanti in nichel-titanio

Scopo: Questo studio riguarda l'analisi dell'usura durante l'uso e la misurazione della resistenza a fatica ciclica di due strumenti reciprocanti in nichel-titanio: Genius 25, .04 (Ultradent products, Inc., South Jordan, UT, USA ) e Reciproc R25 25, .08 (VDW, Monaco di Baviera, Germania). Inoltre ਠstato realizzato un dispositivo specifico per la misurazione accurata e ripetibile della resistenza a fatica ciclica. Metodologia: L'usura degli strumenti durante l'uso ਠstata valutata con un utilizzo ex-vivo di cinque file per tipologia. Le caratteristiche metallurgiche e morfologiche degli strumenti sono state analizzate prima e dopo l'uso, verificando un eventuale degrado. Analisi al microscopio elettronico a scansione e microanalisi chimica EDX sono state utilizzate per studiare la morfologia superficiale degli strumenti. La microstruttura della lega ਠstata studiata analizzando una sezione metallografica con microscopia ottica. La composizione di fase, a temperatura ambiente, ਠstata valutata con un test di diffrazione a raggi X (XRD). Le proprietà  termiche sono state studiate con un'analisi calorimetrica a scansione differenziale (DSC). La Nano-durezza ed il modulo di elasticità  sono stati studiati usando un test di nano-indentazione. I test di resistenza a fatica ciclica sono stati eseguiti su 10 Genius e 10 Reciproc nuovi. Per tale scopo ਠstato progettato un dispositivo specifico, costituito da un supporto per manipolo e da un canale artificiale calibrato (angolo di 60 ° e raggio di curvatura di 4,0 mm). Le distribuzioni dei valori di "tempo a frattura" misurati sono state valutate con il t-student test per confrontare le medie, misurando la normalità  delle distribuzioni con il test Shapiro-Wilk. L'analisi statistica ਠstata eseguita con il software STATA (versione 11). La superficie di frattura dei campioni, dopo il test di a fatica ciclica, ਠstata analizzata al SEM. Risultati: Durante la strumentazione ex-vivo due su cinque Reciproc si sono fratturati. Al contrario, nessuna frattura ਠstata registrata per i Genius ma due dei cinque campioni testati hanno mostrato una despiralizzazione. L'analisi morfologica degli strumenti prima e dopo l'utilizzo ha mostrato differenze superficiali. L'analisi metallografica ha mostrato che sia i Genius sia i Reciproc sono composti da grani lamellari orientati casualmente e non ci sono differenze tra file nuovi ed usati. L'analisi XRD mostra austenite (reticolo cubico a faccia centrata) come fase prevalente sia negli strumenti nuovi sia in quelli usati. L'analisi DSC ha mostrato una differenza tra le temperature di transizione tra Genius e Reciproc mentre non ci sono differenze tra file nuovi ed usati. La durezza e il modulo di elasticità  dei Genius si mantiene costante prima e dopo l'uso, mentre i Reciproc mostrano una leggera diminuzione della durezza e un aumento del modulo elastico. I Genius hanno una resistenza a fatica ciclica pi๠alta rispetto ai Reciproc (P<0,0001). L'analisi frattografica dei Reciproc mostra la presenza di un'area caratterizzata da frattura fragile ed una da frattura duttile. Diversamente la superficie di frattura dei Genius appare puramente duttile. Conclusioni: Il dispositivo per la prova di fatica ciclica, realizzato per questo studio, ha permesso una determinazione precisa del tempo di frattura. Nonostante presentino caratteristiche metallurgiche simili, i Genius mostrano una resistenza a fatica ciclica pi๠alta rispetto ai Reciproc (P<0,0001). Ciಠਠstato attribuito alla maggiore duttilità  della lega dei Genius, messa in evidenza dall'analisi frattografica. Tale duttilità  à¨ certamente indotta dai diversi trattamenti termici delle leghe, come testimoniano le diverse temperature di transizione martensite-austenite identificate per i due file.