Jrrn.lK.dok nrcitl thiv.Fitr Indoldir
,\KGI i I 2000 1tL.llsKhur^ I I I ll I I 5 l)nerbtkai tlt lotrrta
ISSN0854-364X
PERBEDAANSIFAT MEKANIK KAWAT ORTODONTIK JENIS BAJA TAHAN KARAT AKIBAT PENGARUHSTRT]KTURMIKRO (Studi in-vitro)
Siti Triaminingsih Indonesra (ligi I:lrkuhasKcdokteran(ligi t-lniversitas BagianIlmu MaterialKedokteran
JenisBaja'IahanKaratAkibatPengaruh SifntMekanikK^warOrtodontik Siti TrianininesihiPerbcdaan 7 (adisiKius s)i I 10-I l5 20001 Indoncsia GigiUniversiras r"dokreran itr*,rr-J*"."rr*"r
Abstract 'l
as a wire ofchoice thal has a greatproleny in elaslic he othodoniis( has chosenthe stainless'slccl haslow fomabilitv
*'" u'i'relr,-steclonhodonticwire thatwasfound ir"**'. a""..',r:";o"i;;'Jii;. thento the pto(esswill affectthe microstnrcrure-and rhe desreeofolastic deformaliondurrngue draqrn8 of propenies ne(hanical the p'on'.that ir'i''"i'al *u" to nechanicalpropertiesof tir. wi'e rne purposcoi before
w?sevaruated rhe microstructue *i." ,n ir"d ry tr..rrmicfosrructur€. samples
iii:;i;i;;,ili.;;h"d.nri.
from the am€aledsamPl€sSix ar tOSu'c. anomt g'J 'l'e w's measur€d andafterbeingannealed oflwoslai|lless.stee|sorrhodonricwireslrrrr,ruandwilcoc}.)wereusedtodererninelheirtensilestren to determinethe ductilitv' machrnelne areaofihe surlaceiiacttre wasrneasured usinathe universaltesnng res tts showedthat the rhe rester' *"" i*,"4 uv *''g 'r'" r'a;"o vi"r*' Hardness ;;"T';.;;;d""; strengthbut low€r in tensile higher and nunber' Wilcock wire has a smallerg'ain size t'igbe'-ha'aness
;i':;iil
;;;;ili.;.
wires ineiitc"ct *rres rravez'rowcrrormabiritvthanihe RMo
Abstrak kd*rl! rnshanrar9:s'*t'" 9"1'T.T:::"an orrodonri rnerupakarr r.$4 ie,,itbdi,,uharrrd' dr ditemukan Narnunpadakenvabannva
baik ka.enamcrnilikisital dcfonnasielasrsdanmampubcnt;k )ang n'ami*uenrut'vangletih rendahBesamvadeformasi kawarorbdontijenisbajatun'n "o'ut v'ng -tt!t;l' mempengadhisifal strukturmikro dan selanjutnya Dlas(isselamaproseswir" a,u*ng urun *"fnp*garuhi ortodonti jenis baja peneritianini aaararrrierilukiikan bahwa sifat mekanik kawat i;j;' il.#'il;;
l'*,"*n';* :*i:l:T!:1;i,T*-H:"1il:",il1$?J*il i"i".1",", i]Hl:l*ff:'.ffiSffi ddn wilcock Pengamalanpada srrukhr mrkr' pada pada kawar uj; seletahdianil. uji iar;k dilakukan ;;ru :i.l,;;-gki. n..sukuran bcsarburn rtitakLrkan
Tenu lhniah KPPIK(; XII
l '.httl,r,t
\rlut M.r'n,rk Ku\td t nkxh'itt
lot\
liqu ldan
Ktaa lkthd P'nqa'rh sllkltr
MtkJo
universalrestingmachinedansifar I buah)densarmensgunakan sebanyak Id: \:$ar uji (trasitrs-masing pada permukaanp^*an' Micro penampans lLras reduksi penghitungan ,nelalui i;,"*ur,,o'i l-r".t, padastruktur 7drl.r digunakanuniukmengukurkekeDsankeduakawatuji Pengamatan r*^ ti,,a*" kawat Meskipun bulif lebihhalus. :iemperliha anbah;a kawatortodontimerekw;tcockmempunyai Lf mempunvai namun daDkekuarafltarik vang lebih besar' "i.*l Wilcock mempun)aikckerasan -"r-t, rnclekRMO s€hiflggamempunvaimampu-bentuk oaondonli ka\\'at dibanding rendah lebih b.1r \an.g !+ <1.,hre .tahPula
ftrdahuluan l.,d(ar ,'rlodontiienrshaia Iahanharat rErralan karvatyang paling banyak digu-.-m Jdl rr fera$alarr onodonrr bail di Kas rt b'a(.r.. In.ttrnrrn.lirnrrrrtanepara dalan yang digunakan tahan karal Lr haia lahdn t!-r*rla1^n,.donri .rJalahkaqal L-r, ru.r(nir atlu \ering di.chul baia tahan Ka$al rni di\ukai karenx lR-8. L"x -rt lestabilan. hiokLrrnparihrlilas. rl .drlrri ai..m3si elNstis.dan manrpu-bentukyang iena dapat disolder' Diljnjau dari segl E -I:rut. \rl.rl defunnasreta'ti- dan mrmpuhr\ )ang baik sangatdiperlukandi dalam n ka$at ortodonti Namun drte lEgunt k\\rl ofiodonti ienis baja lahan ka-.rr. .rn.t Incmf'un)ai numprFhenluk)arrP r rendah.Padadasamyaka\\'atdipcroleh iui proscs l,irs dr'.n ing dan selama 3kan terjadi perubahanstruktur mi$r\1da kawat. Prcses vire drawing !{l\a dilakukan secarapengerjaandingin U '. orti'rg7." Ka$'at baja tahan karat didetbrnasi sccara pengerjaandjngin mengalaml pcngerasan regangan ' hardeningl.\' Karena itu besamYa si yang terjadi selama proses ltire akan mempengaruhisifat kawat. Jcngan kata lain sifat mekanik kawat rrhan karat dilentukan olch struktur P3Jr pcnelilian ini dilakukan peng.rn,lnrr mikJo ddn uji mekanik la$ar ortodonti jenis baja tahan karat ncmbuktikan bahwa sifht mekanik onodonti jenis baja lahan karat ruhi 0leh struktur mikronya.
Bahan daD Cara Kerja Hal-hal yang dilakukan dalam penelitian ini berupa pengamatan terhadap stnrktur mikro se(a uji mekanik berupauii kerasdan uji tarik pada kawat ortodonti jenis baja Material uji berupa kawat ortodonti jenis baja lahan karal merek RMO (Batch No. 96065) dan merek Wilcock-special (Batch No.23l -320), yang masing-masing kawat herdiamerer u.4 mm. Keduamalerialuji ini merupakan baja tahan karat auslenit 304' Pengamatandan pengujian dilakukan Pada kaw^t as receiwd (kawat dari kemasan pabrik) dan kawal setelah dianil pada temperatur 1050 'C selama30 meni! dan celupcepal kc dalam air. Pengamatan struktur mikro dilakukan pa-da potongan longitudinal dari material uij- Pengamatandilakukan dengan menggunakan mikroskop metalurgi mer€k Nikon pada material uji yaDg telah dietsa dengan larulan etsa 15 mL HCI + 10 ml, HNOr + I0 ml AsamAselal r .1-5rere.Cliserol.'" Dari gambaran metalografi, besar butir..diukur denganmetodagaris menurut Heyn." Pengamatan struktut miko dilanjutkan dengan menggunakan SEM (Scanning Electrone merek Philips sehingga Microscopf\ dipcroleh gambaranlopografi dari malerial ql'. tJji kekerasandilakukan dengan menggunakan alat uji Micro Vick€rs merek Zwick pada material uji as rcceived dan setelahdianil. Pengujiandilakukan pada 15 tempat yang mewakili bagian tepi dan bagirn lcngahmdlerialuji denganbebanuji sebesar200 gram.
I
d'laru{an PaJd penelilianini Lji tarrk ma\rng-masrnF Dada 3 tuah samp'l dffr \tumao/u '\r 'merck. \lal uji tarik merck 5 n.lnv menil soOOi o"n*u" f".tpu'an uji 0 pJntsu;ran dicunakar' Lrnrtrl' mclakul'an rr\ rpesrlrrJs' 'c'u"i MrrerrLl,i' dr"iapkrn gA ujung Kedua Z )201 rcst piece -kawat dengan al.rl nemcgdng<sual .r;ikfll nadr drtutungDer' ASI\,1 All8 KcktraldnIuluh pactal(uryang terdapat .lasarkan iidk luluh \ a tesallg.an-regangon 't 4eiarui milr"'Lop \tereo perrnu[ain dJn k'ulcranLliulLrrrrrelalur nrlahandrarnarr penampang i,"r"trryu p"ttgututtguttluas
ono_ l. Gambar stuktur l1liko kawat /et"t'ed a! RMO nrerek donli
kembardn.dfl| Gar)rhatL ALrtnekuiJksi'11dan nadakawrt urtudonn merci ruvru setelahdianil p3darenp€ratur 1050'c selana 30 menit dan celup'cepatKe dala air
ltl
Hasil Padagambarstruktur mikro dari kawat ortodonti . received trd^k tampak adanya butir-butir loneitudinal' melainkan hanya u"..,pu gua"g*i. yang memanjangsearah u /' 'P dencan ar$ penaril'anfada nroses driting rcambx I & L' nbar 2) -\e'lane'c i* o.ir". o"ir pada rempcrarur1050 dan meniasillanbutLrharu)angekuia\'ial yang kembxan tnl (annealing t'i' ) seperh 4' terlihat padaGambar3 dan Gambar
ot-toGambar2. Gambarsnrrkturmik-|okawat donti merekwilcock at rece rd
Butir ekuiaksialdan kembarandnil oadakawatorrodo i merekwilcock ;erelahdianil padatemperaturi 050"c selamal0 menit dar celupcepatKe dalamair
t'onutut'
Silitt Mrkhil
Kuntdt Ottdl@ti, Jern Batu lhhtn K.rut /llihut I'.nwuh
l- memperlihatkanhasil pengukuran butii padamaterialuji setelahdianil. i butir yang lebih besar. Sedangl - Ukuranbutir setelahlenganilanpada temperatur1050"C s€lama30 menil.
Tabel 2. Kekerasannaterial uji (!'HN) MaterialUii RMO
49,9+ 6,3 8 + 1.98
IllEock
Mik o
kan hasil uji keras (Tabel 2). menunjul
bahwa kawat ortodonti merek RMO
rMo
Sitttt
Easil uji tarik memperlihatkanadanya Fint phenomenon dengan kekuatan sta kekuatantank sepertryang tertera Trbel 3. Kekuatanluluh keduamaterial berbeda bennakna, namuil kawat merek Wilcock mempunyai
As rec.eived
487+ 27 520+ 2l
Setelal dianil 159+8 166+5
kekuatan tarik yang lebih besar. Demikian juga pengamatan pada keniringan kurva t€gangan-regangan menunjukkan bahwa kawat ortodonti merek Wilcock bersifat lebihkaku.
Tabel 3. Kekuatanluluh dan kekuatantarik materialvii as recetued(MPa\ KekuatanLuluh
MaterialUji RMO wilcock
6v atas
Kekuatantarik
ovba\uh
1349+ 39 1421+ 1
kedua material uji merupakan yzmg uet, ntuntm kawat ortodonti wilcock mempunyai keuletan yang
1307+ 38 1389+7
1957+ t5 2138+ t3
lebih rendah. Hal ini ditu:ljul&an dan besam)a reduksi penampaog p da permukaan palahan .(Tabel 4)
Tabel 4. Reduksipenampa,rg Mateial uji RMO
diperoleh da batangkawat yang dm pada kondisi anil butir berbentuk iaf. Proses lrie drawins akan me-
butir berbenfirl longitudinal ddgan amh penarikan.Namun pada !ji. as received hanya tampak d3'ial gms-gans yar1g memanjang, nar nx
Reduksipenarpans (%) 85,18+6,16 67,3t + 4,64
disebabkankarena kawat mengalami deformasi yang sangat besar akibat prosespenarikan sehinggabutir menjadi sangatpipih. Untuk dapatmenganalisabentuk dan ukuran buti perlu dilakukan rekdstalisasi pada kedua material uji, yaitu delgan melakulqn pemanasanpada temperatur rekristalisasr.
l13
Proses rekistalisasi akan menyebabkan Dertumbuhanbutir baru yang m€nggantikan iuii, tt'o yung mengalami deformasio'* Rekistalisasi pada baja tahan karat austenit 104 teriacli pada temperatur sekitar 600 {namun bila dilakukan pada temperatl[ rnl hdta rahan krfdl akan Incngalamr Londisi I seirsitlsasi.r oteh karena itu pada pcnelitirn ini dilakukan penganilan pada tem'C dan dilanjutkan dengan pcralut 1050 cepatunluk menccgahpengenDcndir)qinan dapankhrom-krrbidadi hata\ hutir' Selelah rekristalisasi tampak butir yang ekuiaksral dan k€rnbaran anil Adanya kembaran anrl Lare r heJua rnarerialuji melupalan haja tahan karat auslenit dan berstruktur krislal lt r \fdie ( enrc'lJ ( r6i, ," Iogam l-(c yans meniliki energi satahlumpuk (trd'ii'g 't air Ine,91 JFt | )ang IcnJdhalan membenrul Lembdrana'rrl"ddn baja lahan karil austenit mcmilikj Sfl] rendah. yaitu 18-20 rnj m'.'nr oleh karenaitu kembarananil cliiemukan pada kedua material uli yang telah dianil. Adanva kembaranpada struktur menunjukkan pula bahua logam mikro menqalami defirnnasi mekanik sebelum dilakulian pe-nganilan. yaitu pada waktu proscswire drav'ing Padapenelitian ini tampak bahwa s€telah Denganilan.ka*at onodonti merek Wilcock rn".itit i buti. yang lebih kecil dari butir KM(J hal lnl fadd kasal onodonll mere[ discbabkan karena proses fltre drawtng menimbulkan defbrmasi besar' l'ogam yang mengalami defbrmasi pada pengerjaan dingin mempunlaienergidalam )ang lebih tinepi karena nailn)d Lerapalandrslorasr' besar maka pengintian inti lli;dcfonnasi Pada waktu baru semakin banyak rekristalisasi akan mcnghasilkan butit yang lebih kecil karena dalam p€rtumbuhannya inti cepat bertemu salu sarna lain. Dengan demikian dapat {tikatakan bahwa kar'"at ortodontrmerekwtlcuc( tncm|unlai cnergi dalarn .ang lrnggi aLih:rt mengalami deformasi yang lebih bcsar pada waktu pcmbualannya-
I 1,1
Baja tahan kamt austenithanya dapat dingin Sebab denganpengerjaan dikeraskan adalahkaini pengerasan utamat€rjadinya adanya dan rena ef'ek pengerasanregangan regang_ martensit.\"Pengerasan transformasi dari interaksi adanya karena disehabkan an dismengakrba*an drslokasi-dislolasi )ang terjadi sehingga lokasiyang sukarbergerak dislokasi."' Hal ini terburtr pelipatgandaan dari hasil uii kekerasan pada kawat as akibatlerjadinyarelrisr".etvpd.Sedangkan dan butir yang regangan talisasi.pengerasan secaracepathilangdenganterbent€ralistorsi Hal tuknyabutir baru yang bebasregangan. ini dapal dilunjukkan d€ngan menuunnya kekerasan.Hasil uji kekerasanmemperlihatkan bahwa kawat ortodonti merek \\ ilcoct memiliki kekera.anlebih linggi' Keadaanini menunjuklanbahwapadawaktu proseswire druwing, kawat ortodonti mer€k Wilcock mengalamipengerasanregangan vans lebih besar.Terbuktipula bahwaseteiah r:lianilkawat ortodonti mer€k Wilcock Drcmilikibutir yanglebihhalus. Baja tahan karar austenil304 lnenganrendung unsur karbondcngankonsentrasi rendah karbon Yang dah.'&rr Baja mengalamipenaikan akan memperlihatkan fcl|.or .1et\a iielding Hal ini terjadi karena adanya sejumlah kecil atom karbon yang Pectb dan Hall inte$tisi. larut mengemukakanhubunganantara besarbutir dan k€kuatanluluh padabaja karbonrendah berdasarkan konsep bahwa batas butir berperan sebagai Penghalang bagr Derserakandislokasi,6sehingga butir halus akai memberikankekuatanluluh lebih besar' Kawat ortodonti merek Wilcock memiliki merekRMO' butir lebih halusdibandingkan karena itu terlihat adanya kenaikaflnilai kekuatanluluh dankekuatantarik yanglebih bcsar. Nilai kekuatanluluh dan kekuatan tarik pada Penelitianini berkisardi antara nilai kekuatanluluh dan kekuatantarik yang diperolehpara peneliti terdahulu.''Dengan demikianterlihatbahwabesamyadeformasr ddnteknil )ang ditalukanpadapro'eswir"
ll.hdu,
\tldt Mektntk Kukat (rt"l.nttI
,r-a r?g sangat beQengaruh lerhadap silal rd.inrl \ang dihasilkan i:edua nraterial uji merupakan materral rr"r uler llal ini terbukti dari hasil pengErLx_ ndLlrnermulaanpdlahdn)ang me'n ri- rhallan bcnluk . rp-a,d-c.7re Meskrpun .-:.:i,rrn. hasil pengukuran luas permukaan Erxan Inenperlihalkan bahwa kawat on' &1ir merek wilcock mcmiliki keuletanIebih -r;.ah Kenyataan ini sesuai dengan per -ri.ran \\'are bah$a kawat ortodonti merek tidak seulc! k wat lainnya. Karena i-i..cl ,\ 3r. men\arrnkan penekukanpada kanndonli nrerck WilcocL dilakukan .r. ' -c-::r h;ri'hati f6impulan hasil pcngamatandan pengujran }ri E r.l.rP La\al o(odonti ienis baja tahan merel RMo dan wilcock daPal b-r: bahwa: &::aullan I !rir lawat ortodonli ienis baja tahan rr.31 Jipengaruhiolch slruktur mjkronya 2 t r..3l orlodontimerekWilcock memiliki rrrr lebih llalus akibai pengerasanrega.1-rn. rne lc\ih hcsat-elarnapr"sc' rr'r'P .?-.|,|].q
!mt rsat onodontimerek wilcock meniliki i.l..asan dan kekuatanlarik lebih besar. arnun lculelan ).rang lebih rendah '.hrngga sitht mampu-benluk Yang lcbih rcndahPula & .nsrli(in)a
ff.r i.
Pustaka
l.|tr Butzl Tihtt
^:dttt tlthal Pensuru|t Shuktut Mtkr.
2. Phillips RW Skinners Scienc. al Dentdt
Moteritll'. 9rh ed. Philadelphia: WR S a u n d e r s , 1 9 95l :3 7 4 2 . I Begg PR. Kesling PC. Bega Otthodontic Theo anl Technirlue lrd ed Philadelphia: WR Saunders.1977r9'1-5. Kalpakiian S. Mnnul4cttinF Lksine?rinF IJSA: ed 2nd TethholoFr und Addison-Wesley Publishing Conpan). 1992: 444 9 Pe€kn€r D. Bemstein lM Hdndh.'ok ol Stainless Steel. USA: Mccraw-Hill Book C o m p a n y I. 9 7 7 : 2 8 : l - 4 . 4 r 1 9 - 2 3 Sl Dieret CE. Melhahicdl Metallug. H i l l B o o k M c G r a w L o n d o n : Mchic Edition. 9 1 . 2 0 1 l 7 . 1 8 4 l 9 ? l . l 0 C o m p d n y .l 9 l t 8 : )29.31.262-5. 7 . HoneycombeRWK Ttu Plastn De/t,nutn,t Ed\\zrd Amold of Metals. Londo ( P u b l i s h e rl ). r d . .1 9 6 8 :2 2 8 - 3 5 .2 9 5 - 3 1 9 Atlrtenitic Stainless Steel Marshall l'. Mi.rostlucnft unti M!chdhical P/oPetties USA: tilsevier Appiled ScieIcc Publ'shcrs L t d . .I 9 8 4 :8 1 . 9 1 . 293 Sili I fiamnungsih. Kaukterisasr kawat '/ ododonti jenis bria rahaD karat KCf 2000:7(l):428.
1 0 . Leco CoQoration. Metallograh)' princtptes and pnredties. 1971: 45.
1 t . Vander Voort a'l. Metdlltisruphy priciptes Book conpan). and pructicc. Mccrawllill 1 9 8 , 14: 4 7 5 1 . 12. Smith WLl Sltrclr'c dD.] PloPerties 01 Singapore: Ensikceling Allors 2nd ed Mccraw-Hill Intemarioral Fditions. 1993: 288-112. l . l Sunil K. Rohit S. Mechanical propertiesand clinical applicationsof orthodonticwires .'ld .l Orthod Dentolat O/thop 1989: 96:100 9
Dutal Materiols.9rlr aarg RG. Restaruttue .: Srl.ouis:The CV Mosbv Conrpanv' et,r t!.1-5.1.
lt5
