Un fil orthodontique est constitué par un brin ou l’assemblage de plusieurs brins d’alliages. Ce fil va être soumis à des contraintes et son comportement va dépendre de ses propriétés mécaniques.
1. La contrainte (stress)
Un arc soumis à une force tend à se déformer et développe une résistance à l'application de cette force. La contrainte est la réaction interne à la force externe.
La contrainte est définie comme la force par unité de surface : contrainte = F / S
Différents types de contraintes: - tension
- compression
- cisaillement ou flexion
- torsion
2. La déformation
Quand un corps est soumis à une force, il subit une déformation, et chaque type de force produit une déformation correspondante.
Exemple pour la tension : déformation = allongement / longueur initiale = Δl/l.
3. Le rapport charge/flexion
Comme nous l’avons vu précédemment, le rapport charge/flexion donne la charge délivrée par unité d’activation du fil, ou la force nécessaire pour produire une unité de flexion. Plus ce rapport est faible et plus la force délivrée sera constante lors du déplacement…c’est précisément ce que nous recherchons en orthodontie.
La courbe est représentative du travail en flexion : elle porte en abscisse les déformations du fil et en ordonnées les charges imposées au fil.
De 0 à LP, la déformation est proportionnelle à la contrainte appliquée.
Quand la contrainte devient supérieure à LP, le taux de déformation relative change et ne devient plus proportionnel à la contrainte. Nous rentrons alors dans la zone de déformation plastique du fil.
4. La limite élastique (L.E.)
C’est le point à partir duquel la déformation permanente apparaît. C’est la limite proportionnelle. La limite élastique peut être modifiée par les traitements mécaniques et thermiques. L’écrouissage augmente la limite élastique de l'acier. En orthodontie, toute contrainte supérieure à la limite élastique réalise un écrouissage, qui entraîne une augmentation de la limite élastique et une diminution de la zone plastique.
5. La limite conventionnelle d’élasticité ou charge maximale élastique (C.M.E)
Elle est utilisée pour décrire la contrainte au niveau de laquelle le matériau commence à réagir de manière plastique : à cette contrainte correspond une déformation permanente limitée.
Un arc est déformé de manière permanente quand une contrainte égale ou supérieure a été développée.
6. L’étendue élastique
C’est la quantité de déformation à la limite élastique.
7. L’étendue plastique
C’est la quantité de déformation que le fil peut subir ente la limite élastique et le point de rupture(P.R.).
8. La résistance à la rupture
La résistance est l'effort maximal nécessaire pour briser la structure.
Pour les aciers, après que la contrainte maximale ait été appliquée, ils commencent à s'allonger, la contrainte diminue alors jusqu'à la rupture finale.
9. L’allongement
La déformation qui résulte de l'application d'une force de traction est l'allongement. L'allongement en dessous de la limite proportionnelle n'est pas permanent et est fonction de la contrainte appliquée. L'allongement après la limite proportionnelle et avant la contrainte de fracture est permanent. Cette propriété caractérise la déformation plastique et permet de donner à un fil une forme déterminée.
Il s’exprime en pourcentage et comprend à la fois l'allongement plastique et l'allongement élastique.
Ex : un alliage montrant 20 % d'allongement est ductile
un alliage montrant 1 % d'allongement est fragile.
Un pourcentage d'allongement élevé permet de travailler un arc sans risque de fracture.
Pour beaucoup d'alliages orthodontiques, plus la limite proportionnelle est grande, plus l'allongement est petit.
10. La diminution de la section
Lorsqu'un alliage est soumis à une contrainte de tension, une diminution de la section apparaît simultanément. A l'intérieur de la zone élastique, cette diminution représente le 1/4 de l’allongement.
11. Le module d’élasticité ou module de YOUNG
La mesure de l’élasticité d'un matériau est décrite par le module de Young : il représente sa rigidité à l'intérieur de la zone élastique .
MODULE = E = contrainte = F/S
déformation Δl/l
La valeur du module d’élasticité est habituellement constante pour un matériau donné ; elle n'est pas modifiée par les traitements thermiques ou mécaniques.
Ce module représente la pente α de la portion élastique de la courbe contrainte-déformation : si α est grand, il faut une contrainte importante pour obtenir une déformation : le matériau est rigide.
La flexibilité maximale est donc proportionnelle à la limite de proportionnalité, et inversement proportionnelle au module d'élasticité. Plus le module d'élasticité est petit, plus la déformation élastique permettra de stocker l'énergie nécessaire au déplacement dentaire.
12. Malléabilité et ductilité
La malléabilité représente l'aptitude d'un métal à être martelé, aplati, enroulé sans se fracturer.
La ductilité représente son aptitude à être étiré en fil sous des forces de tension.
13. La résilience
C’est l’énergie nécessaire pour contraindre le matériau jusqu’à la limite élastique. C’est donc la surface située sous la portion élastique de notre courbe. Cette traduction littérale de l’anglais “ resiliency ” contrariera JP Loreille et une note technique de sa part en rappelle les principaux fondements (voir biblio).
En orthodontie elle représente la quantité de travail que l'on peut espérer obtenir d'un arc pour déplacer une dent. Un fil résilient a un module d’élasticité élevé et une limite proportionnelle élevée : il stocke beaucoup d’énergie (BEGG).
14. La ténacité
Elle décrit l'énergie nécessaire pour contraindre le matériau jusqu'à son point de fracture.
15. La torsion
C'est quand un fil est soumis à une contrainte de torsion, c'est à dire un couple, agissant dans le plan de section, on dit que le fil est torqué.
Source: orthodontie-fr
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