REHABILITACIÓN ORAL COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA FLEXURAL DE TRES SISTEMAS DE SOLDADURA EN ESTRUCTURAS METAL BASE DE TRES UNIDADES RESUMEN

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1 REHABILITACIÓN ORAL COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA FLEXURAL DE TRES SISTEMAS DE SOLDADURA EN ESTRUCTURAS METAL BASE DE TRES UNIDADES Recibido para publicación: Aceptado para publicación: RESUMEN Objetivo: Comparar la resistencia flexural de 3 técnicas de soldadura: soplete, arco y laser mediante una carga compresiva con un dispositivo universal de prueba. Método: El tamaño de la muestra fue indicado por la norma ISO 68319:2010, 6 especímenes por cada técnica de soldadura, laser, arco y soplete; y un grupo control. Cada espécimen de 15mm de longitud y 3 mm de diámetro a los que se les realizó una carga compresiva de 1,5 mm por 1 minuto, con una máquina universal de pruebas, Shimadzu 200T. Resultados: El grupo control mostró una resistencia a la deformación de 300MPa, el grupo soldado con soplete presentó un promedio de 114,8MPa de resistencia a la fractura, el grupo soldado con arco, 97,5MPa de resistencia a la fractura y el grupo láser de 88,5MPa de resistencia a la fractura. La diferencia entre el grupo control y las tres técnicas de soldadura, fue significativa, entre las tres técnicas se encontró que la mayor carga fue soportada en el grupo de soldadura con soplete. Conclusiones. La soldadura es un proceso de uso diario en la práctica odontológica, sin embargo las uniones no son tan resistentes como la estructura sin soldar. De las tres técnicas de soldadura evaluadas la que mostró mejor comportamiento de resistencia a la fractura, fue la técnica de soldadura con soplete. Palabras clave: Técnicas de soldadura. Resistencia a la fractura. Carga compresiva. Estructura de metal base. ABSTRACT Objective: To compare the flexural strength of three welding techniques: torch, arc and laser using a compressive load with a universal test. Method: The sample size was indicated by ISO 68319:2010, 6 specimens for each welding technique, laser, and arc torch, and a control group. Each specimen of 15mm in length and 3 mm in diameter to which underwent a compressive load of 1.5 mm for 1 minute with a universal testing machine, Shimadzu 200T. Results: The control group showed a yield strength of 300MPa, torch welded group showed a mean of MPa fracture strength, arc welded group, 97.5 MPa of tensile strength and laser group 88.5 MPa of tensile strength. The difference between the control group and the three welding techniques, was significant between the three techniques was found that the loading was higher in the group supported welding torch. Conclusions. Welding is a process of daily use in dental practice, though unions are not as strong as the unwelded structure. All three evaluated welding techniques showed the better performance of fracture toughness was the flame welding technique. Key words: welding techniques. Fracture resistance. Compressive load. Structure of base metal.

2 Rehabilitación Oral 17 INTRODUCCIÓN La soldadura es una alternativa para mejorar el asentamiento de las prótesis fijas, aumentar el volumen de metal donde se requiere, corregir pequeños errores del colado y llenar espacios. Requiere precisión, fuerza y resistencia a la corrosión. Las aleaciones utilizadas no deben ser tóxicas y preferiblemente nobles. En la actualidad existen diversos sistemas de soldadura. La técnica más utilizada por los profesionales y técnicos, es la técnica de soplete. En años recientes se han desarrollado sistemas de soldadura como la técnica de soldadura por arco y láser. Las técnicas de soldadura datan de más de años y la historia de la unión de metales se remonta a varios milenios. (1) La literatura clasifica a la soldadura en dos términos; Brazing, en inglés, es una aleación que fluye entre y alrededor de dos estructuras que van a ser unidas a una temperatura de fusión mayor de 450 C. Welding, es la fusión de los metales a ser unidos sin la necesidad de un material intermedio a una mayor temperatura, ambos llamados soldaduras en odontología. (1,2) Las soldaduras dentales se presentan en diferentes formas, espesores y tamaños comerciales: tiras, varillas, alambres o cubos, cada uno diseñado para una aplicación específica. El fundente provee una capa protectora que previene la oxidación de la soldadura y de las partes a soldar y humedece permitiendo una mayor fluidez de la soldadura. (3) La técnica de soldadura con soplete o de llama. Provee la unión de dos metales que se da con ayuda de una aleación cuyo punto de fusión es menor que el de las aleaciones de la estructura. La unión depende de la penetración de la soldadura en las diferentes irregularidades del metal, obteniendo una íntima unión mecánica. (2) En el soplete se quema gas natural mezclado con oxígeno comprimido. La llama producida de la combustión se divide en 3 zonas. Zona de mezcla: incolora y poco caliente. Zona de combustión: Área oxidante de color azul-verdoso donde tiene lugar una combustión parcial. Zona reductora: Es la zona más caliente de la llama y su color es azul oscuro. Ni la zona oxidante, ni la zona de combustión deben emplearse para calentar el metal. No son tan calientes como la zona reductora y la aleación no debe ser fundida en una atmósfera oxidante ya que se pueden formar impurezas no metálicas con los correspondientes cambios en las propiedades físicas y químicas de la soldadura. (4) La soldadura de arco, Tungsteno y gas (GTAW), o la soldadura de Tungsteno y gas inerte (TIG), son procesos manuales de soldadura que utilizan un electrodo de Tungsteno no consumible, una mezcla de gas inerte o semi-inerte y un material de relleno separado, especialmente útiles para soldar materiales finos. Este método es caracterizado por un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y solamente puede ser lograda en velocidades relativamente bajas. (3,5,6) El arco actúa bajo una atmosfera de argón, evitando salpicaduras y contaminación,alimentándose si es necesario de sí mismo y evita que el arco se

3 18 Rehabilitación Oral desestabilice por corrientes de aire contaminantes. De no ser así, la soldadura queda porosa y frágil. (7) Por último la soldadura de rayo láser emplea un rayo de luz altamente enfocado. Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona extremadamente reducida del material haciendo posible la penetración de la soldadura profunda y minimizando el área de la misma. Es un proceso rápido y fácil de automatizar haciéndolo altamente productivo. La desventaja más notable es su alto costo y la susceptibilidad al agrietamiento. No requiere el aporte de ningún material de relleno, por lo que la soldadura se realiza únicamente por la fusión de la zona a soldar, según el espacio. (8) Los láseres dentales, permiten un destello con un diámetro enfocable de 0,2 a 2 mm y una duración diversa de 0,5 a 20 milisegundos. Al soldar con láser, un potente destello llega hasta la superficie metálica para fundirla. Los rayos estimulan a los átomos del metal hasta provocarles movimientos oscilantes y calentarlos. Con la penetración del calor en la aleación se genera un rápido calentamiento de la superficie del metal. (8) La soldadura dental, para que pueda ser aplicada en la clínica tiene que contar con características como: 1. Resistente a la corrosión: La pureza mínima que se debe de utilizar en la soldadura de oro, es de 580 partes por millón. Se recomienda un mayor valor para prevenir la pérdida de brillo y tinción. 2. De menor punto de fusión que la aleación: Ha de tener una temperatura de fusión, unos 60 C por debajo del metal a soldar. 3. Resistente a la formación de poros: Que son espacios que quedan sin soldadura cuando el espacio entre los componentes de la soldadura es estrecho o se sobrecalienta. 4. De requerir una aleación de relleno. a. La aleación entre más pura más blanda; b. La Plata utilizada en ella la hace adherirse al metal y fluir con mayor libertad. c. El Cobre por otro lado, la hace más lenta. d. Las soldaduras entre mayor rango de fusión, menor tensión superficial y fluyen con facilidad a través de los espacios estrechos. d. Del mismo color. El color de la soldadura debe de ajustarse al de la aleación que se suelda. 5. Resistencia mínima a la fractura de 350MPa: Según la norma ISO 28319:2010 (11) y según Rosentiel y colaboradores (5) la soldadura debe resistir la fuerza ejercida por la mano. MÉTODO Investigación de tipo experimental in vitro. La muestra fue constituida por estructuras metálicas de prótesis parcial fija de tres unidades coladas en metal base. Para determinar el tamaño de muestra se utilizó la norma ISO 28319:2010 Odontología Soldadura Laser (Dentistry láser welding). La cual dictamina la utilización de 6 estructuras para cada grupo. (11) La distribución de los grupos puede observarse en la figura 1.

4 Rehabilitación Oral 19 Figura 1. Diagrama de distribución de los grupos Esta investigación se desarrolló en las siguientes fases. Elaboración de los especímenes. Proceso de soldadura Prueba mecánica Análisis Estadístico Figura 3. Diseño barra norma ISO 28319:2010 Se escaneo el modelo maestro mediante un sistema CAD, el equipo INEOS BLUE (SIRONA, ALE- MANIA) y se realizaron las cofias en un material polímero calcinable, (CAD WAXX, VITA ALEMA- NIA). Estas cofias llevan un diseño, el cual se usó para realizar el corte. (Figura 4). ELABORACIÓN DE ESPECÍMENES Se realizó un modelo maestro utilizando los modelos del Dr. Enrique Mejía, realizando preparación para prótesis parcial fija, según el protocolo del Dr. Enrique Mejía, en premolar (14) y molar (16), (Figura 2). Figura 2. Modelo maestro Teniendo estos últimos como pilares de la prótesis y el espacio del 15 como una barra de 15mm de longitud y un diámetro de 3mm siguiendo las especificaciones de la norma ISO 28319:2010 (14) (Figura 3). Figura 4. Ineos Blue, Fresadora MXLC, Cofias en Cad-waxx Se colocaron los bebederos de 2,5 mm de diámetro a una distancia de 3mm, se peso la estructura para

5 20 Rehabilitación Oral conocer la cantidad de metal necesario para realizar el colado. Teniendo en cuenta una aleación de metal base Níquel-Cromo, (WIRON 99, BEGO, ALEMANIA) cuya densidad es de 8,2. (20) (Figura 5). Figura 5. Estructura con bebederos En el anillo de libre expansión, de 180Gr, (BEGO ALEMANIA) se disponen dos estructuras, por anillo, lo más alejado del centro térmico, según protocolo de la casa comercial. Se revistieron las estructuras, con revestimiento, ligado por fosfato, (BELLAVEST SH, BEGO ALEMANIA). Siguiendo las instrucciones del fabricante. (21) (Figura 6). BEGO, ALEMANIA), a 1000 c por 4 horas, para realizar el desencerado. Siguiendo el protocolo de calentamiento de la marca comercial BEGO. (22) Se realizó el colado en la máquina de inyección y presión al vacío, (NAUTILUS BEGO, ALEMANIA.) (23) de los anillos con la aleación de metal base, (WIRON 99, BEGO, ALEMANIA). (20) Se lleva los anillos a la equipo de ventilación con el botón hacia arriba, una vez enfriados se procedió a recuperar las estructuras. Con martillo, se golpeo el botón del colado y posteriormente con arenador, oxido de aluminio de 110 micrómetros a 3 bar de presión, se procedió a limpiar las estructuras. Se verificó adaptación en el modelo maestro, retirando nódulos con visión microscópica (Stemi 2000-c ) a 20 x, en la Fundación CIEO. (Figura 9). Figura 7. Estructuras recuperadas Se recortaron los bebederos de las estructuras con discos de carburo 22x0.6mm con el equipo Non Stop (Bego, Alemania). Se separaron en cuatro grupos, de igual cantidad en, 1.Control, 2. Soldadura con soplete, 3. Soldadura arco, 4. Soldadura láser. PROCESO DE SOLDADURA Figura 6. Anillo revestido Una vez terminado el proceso de fraguado del revestimiento, se llevó al horno (MIDITHERM, Cada estructura de los grupos de soldadura, fue seccionada en el conector del 14-15, utilizando un disco de carburo nuevo de 0.6 mm para cada estructura con el motor NON STOP SL, BEGO, ALEMANIA.

6 Rehabilitación Oral 21 SOLDADURA CON TÉCNICA DE SOPLETE Para las estructuras que fueron soldadas con la técnica de soplete, se realizó una llave de transferencia en el modelo, usando resina acrílica de baja contracción (Pattern resin, GC, JAPON) se posiciono la estructura en el revestimiento, ligado por yeso (Hi Heat, Whipmix USA). (Figura 8). Figura 9. Soldadura con arco SOLDADURA CON TÉCNICA LÁSER Para las estructuras que fueron soldadas con la técnica de láser, se llevó el modelo maestro, se posicionó la estructura y se soldó con láminas del mismo material de 5x5mm y 0.6mm de ancho. (Figura 10). Figura 8. Llave de transferencia, Técnica de soplete Se precalentó el conjunto de la estructura y el revestimiento, en el horno, a 500 C por una hora, a continuación con el soplete, se calentó de afuera hacia adentro, una vez la estructura se observó rojo cereza, se procedió a colocar la soldadura (Wiroweld, BEGO, ALEMANIA) correspondiente a este tipo de aleación. Se dejo enfriar a temperatura ambiente y se recuperó la estructura soldada. SOLDADURA CON TÉCNICA DE ARCO Para las estructuras que fueron soldadas con la técnica de arco, se llevó el modelo maestro, se posicionó la estructura y se soldó con láminas del mismo material de 5x5mm y 0.6mm ancho. (Figura 9). PRUEBA MECÁNICA Figura 10. Soldadura con láser Se colocó la estructura en la máquina universal de pruebas, en el soporte especialmente diseñado para la estructura de tres unidades. Se ejerció la fuerza compresiva a una velocidad de 1.5mm/ minuto, para medir la resistencia flexural de la estructura sobre la barra y se registraron los datos. Para el grupo control, se registró la fuerza máxima soportada antes de flejar y para las estructuras soldadas hasta lograr su fractura. (Figura 11).

7 22 Rehabilitación Oral Figura 12. Análisis de normalidad Figura 11. Soporte diseñado para la prueba. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ANOVA indicó que si habían diferencias significativas en la carga máxima resistida al comparar los 4 grupos. (Figura 13). Los datos fueron registrados en el anexo 1 y posteriormente se realizaron las pruebas estadísticas utilizando el software R versión La prueba de Shapiro Wilk, para determinar si los datos provenían de una población con distribución normal y poder aplicar de esta forma pruebas paramétricas o no paramétricas. Se aplicó ANOVA de una vía para realizar comparaciones dentro de las tres técnicas de soldadura. Luego se aplicó la prueba de Tukey, para identificar donde se presentaban las diferencias significativas entre las tres técnicas. Estas pruebas con un nivel de significancia del 95 %. RESULTADOS La prueba de Shapiro Wilk determinó que los datos de la carga máxima tolerada provenían de una población con distribución normal. Grupo control (p=0.8), Grupo soldadura con soplete (p=0,623), Grupo soldado con arco (p=0.739) y grupo soldado con láser (p=0,469). (Figura 12). Figura 13. Comparación de la resistencia flexural La Prueba de Tukey, reportó diferencias significativas al comparar las tres técnicas de soldaduras con el grupo control, siendo este el mas resistente. (p=6,2e0, 9) La técnica con soldadura con soplete, presento mayor resistencia compresiva con un valor promedio de 114,8MPa, la técnica de soldadura con arco un promedio de 97,5MPa y la técnica con soldadura. láser, 88,5MPa. Al realizar la comparación entre las tres técnicas no se encontraron diferencias significativas. (Figura 14).

8 Rehabilitación Oral 23 soplete mostró mejor comportamiento debido a la capacidad de fundición y humectación de la soldadura en el metal, esto también pudo estar asociado a la forma del conector ya que el cilindro distribuye la carga de manera transversal a la superficie y la forma cúbica usada por Pinzón y colaboradores absorbe la carga sobre un punto. DISCUSIÓN Figura 14. Nivel de confianza La soldadura dental, ha evolucionado de manera empírica por más de 2000 años, se aplica actualmente para corregir pequeños defectos y errores del metal. Teniendo en cuenta que la precisión, biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y fractura, son sus principales características. (1) En el presente estudio se utilizó el método diseñado por la norma ISO, empleando tres técnicas de soldadura, sin encontrar diferencias estadísticamente significativas entre estas. Los valores de resistencia flexural fueron 300,8 MPa, para el grupo control 114,8 MPa para técnica de soplete, 97,5MPa para arco y 88,5MPa para láser. De la misma manera Pinzón y colaboradores, (19) no encontraron diferencias significativas, al comparar la resistencia flexural de una barra conectora de 21mm de longitud, 4mm de alto y 1.9mm de ancho, utilizando las técnicas de láser y soplete, obteniendo resultados inferiores a los obtenidos en la presente investigación, pero coincidiendo en que la técnica de Por su parte Sujesh y colaboradores (13) en su método de investigación utilizaron la norma ASTM E8, empleando un área de 12,5mm 2, en contraste con la norma ISO28319 (11) con un área menor de 7mm 2 encontrando menores resultados en el presente estudio, ya que el área de contacto es menor y por lo tanto hay una menor resistencia ante las fuerzas, esto con el fin de evitar que las restauraciones flejen bajo las fuerzas masticatorias normales, provocando que se ejerza una tensión extrema sobre los pilares. (24) La norma ISO propone 4 tipos de corte: en forma de V, I, X, Y. Bertrand y colaboradores (16) en 2009, propone dos formas para uniones de metal con Tungsteno, X & I, determinaron que todas las técnicas de soldadura sin importar el tipo de cortes generan uniones más débiles que el metal sin soldar. En el estudio se usó la forma en I, siendo esta la forma más empleada en clínica por su práctico y rápido manejo. De acuerdo a los resultados tanto de la presente investigación como de los diferentes estudios analizados, (13-17,19) se podría determinar que es viable utilizar cualquiera de las diferentes técnicas de soldadura que existen en el mercado ya que no hay diferencias estadísticamente significativas entre las técnicas. CONCLUSIONES Teniendo en cuenta las limitaciones de este estudio in vitro, se concluye:

9 24 Rehabilitación Oral Las tres técnicas de soldadura (soplete, arco y laser) presentaron un comportamiento similar en cuanto a su resistencia flexural. A pesar que la soldadura es un proceso de uso diario en la práctica odontológica, las uniones no son tan resistentes como las de la estructura sin soldar. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Byrne G. Soldering in prosthodontics an overview, Part I. J Prosthodont 2011; 20: Jeffus L. Soldadura: principios y aplicaciones. 5ta Edición. Ed Paraninfo Madrid. 3. Powers J. Sakaguchi R. Craig s. Restorative dental materials. 12 Edicion. Ed Mosby Elservier Estados Unidos 4. Kenneth J. Ciencia de los materiales dentales de Phillips. Ed Elsevier Estados Unidos. 5. Rosentiel SF. Land MF. Fujimoto J. Contemporary fixed prosthodontics. 4 Edicion. Ed Mosby Elservier Estados Unidos 6. Houldcroff P. Tecnología de los procesos de soldadura. Ed Ceac S.A. 3 Ed Australia. 7. Giachino J. Weeks W. Técnica y práctica de la soldadura. Ed Reverte. 1 Ed Barcelona. 8. Bertrand C. Le Petitcorps Y, Albingre L, Dupuis V. The laser welding technique applied to the non-precious dental alloys procedure and results. Br Dent J 2001; 190: Bachs J. Aplicaciones industriales del láser. Ed. Productica Mac E, Hawbolt B. The tensile and shear strength of a base metal weld joint used in dentistry. J Dent Res 1981; 60: International Standard Organization. ISO28319 Dentistry, laser welding Zavanelli R. Guilherme A. Pessanha-Henriques G, Antonio De Arruda Mesquita M. Corrosion-fatigue of laserrepaired commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloy under different test environments. J Oral Rehab ; Sujesh M, Vasanth M. Microstructure, mechanical performance and corrosion properties of base metal solder joints. Indian J Dent Res, 2011; WeiTe V. Nicholls J. Bulson T. Fatigue life of a Nd:YAG laser-welded metal ceramic alloy. Int J Prosthodont 1997; 10: Sang- Yeob L, Jong-Hyuk L. Effect of soldering techniques and gap distance on tensile strength of soldered Ni-Cr alloy joint. J Adv Prosthodont 2010;2: Bertrand C. Poulon A. Proposals for optimization of laser welding in prosthetic dentistry. J prosthodont. 2010;19: Rocha R, Pinheiro A. Villaverde A. Flexural strength of pure Ti, Ni-Cr and Co-Cr Alloys submitted to Nd:YAG laser or TIG welding. Braz Dent J : Barbosa E, Giraldo S, Milan P. Comparación de la resistencia compresiva de una nueva técnica de soldadura colada con la técnica de soldadura a llama. Bogotá: Informe de investigación. Fundación CIEO. Bogotá Pinzón C. Ortiz J, Araque L. Comparación de la resistencia flexural de una barra conectora soldada con llama o con laser sobre dos muñones restaurativos. Informe de investigación. Fundación CIEO. Bogotá Metal Base: Wiron99 disponible en begousa. com/results.wss/ search_display/individual_product/ item_guid/c00a33f5-c1bc-aaa2-2ae8-e0edb4b Revestimento: Bellabest SH disponible en: Results.wss/search_display/ individual_product/ item_guid/ deef1e8c-5ab4-0f ef04e56e Protocolo de desencerado disponible en bego.com/es/ produkte/ path/kronen_ und_bruecken0 23. Máquina de inyección y presión al vacío: Nautilus disponible en play/individual_product/item_guid/a45cf0c9-d4b2-75a8-ce30-c96307ae5a2c 24. Diseño de estructuras para restauraciones de cerámica sobre metal, Manual. Ivoclar Vivadent.