WAK vereinfacht
Wärmeausdehnungskoeffizient
Der Wärmeausdehnungskoeffizent (WAK) ist ein Materialwert, der angibt, wie stark sich ein Material bei einer Temperaturänderung ausdehnt (vergrößern, Fachbegriff: expandiert) oder zusammenzieht (verkleinern, Fachbegriff: kontrahiert).
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient α
Festkörper vergrößern sich bei Erwärmung. Die Ausdehnung für feste Stoffe (keine Flüssigkeiten oder Gase) wird meist als linearer Wärmeausdehnungskoeffizient α oder als Längenausdehnungskoeffizienten α angegeben.
Bedeutung des WAK in der Zahntechnik
Der WAK von Dentallegierungen ist in Legierungstabellen von großer Bedeutung. Deutlich wird dies bei der keramischen Verblendung. Dabei können 3 Fälle auftreten:
1. Der WAK der Legierung ist gleich dem WAK der Keramik. WAK_Legierung = WAK_Keramik.
2. Der WAK der Legierung ist größer als der WAK der Keramik. WAK_Legierung > WAK_Keramik.
3. Der WAK der Legierung ist kleiner als der WAK der Keramik. WAK_Legierung < WAK_Keramik.
1. Der WAK der Legierung ist gleich dem WAK der Keramik.
Beide Stoffe dehnen (expandieren) sich bei Erwärmung gleich stark. Leider ist dies technisch meist nicht möglich, da es immer zu kleinen Abweichungen bei der Produktion kommen kann. Da Fall 1 nie vorkommt, schauen wir uns Fall 2 und Fall 3 an.
2. Der WAK der Legierung ist größer als der WAK der Keramik.
Im Aufwärmvorgang vergrößert sich die Legierung stärker als die Keramik. Im Abkühlungsvorgang verkleinert sich die Legierung demnach auch stärker als die Keramik. Im äußeren Bereich kann die Keramik sich normal verkleinern. Im Bereich zwischen Keramik und Metall wird die Keramik jedoch zusammen gedrückt, da die Keramik in diesem Bereich an der Legierung haftet. Dabei entstehen Druckspannungen. Druckspannungen sind normalerweise kein Problem für Keramiken.
WAK_Legierung > WAK_Keramik
WAK_Legierung > WAK_Keramik, obere Kante der Keramik normale Kontraktion, untere Kante der Keramik gezwungene Kontraktion
3. Der WAK der Legierung ist kleiner als der WAK der Keramik.
Im Aufwärmvorgang vergrößert sich die Keramik stärker als die Legierung. Im Abkühlungsvorgang verkleinert sich die Keramik auch stärker als die Legierung. Im äußeren Bereich kann sich die Keramik normal verkleinern. Im Bereich zwischen Keramik und Metall wird die Keramik jedoch auseinander gezogen und es entstehen Zugspannungen, da die Keramik in diesem Bereich an der Legierung haftet. Dabei entstehen Zugspannungen. Zugspannungen sind normalerweise ein Problem für Keramiken und führen schnell zu Rissen.
WAK_Legierung < WAK_Keramik
WAK_Legierung < WAK_Keramik, obere Kante der Keramik normale Kontraktion, untere Kante der Keramik gezwungene Kontraktion
Optimaler Legierungs-WAK und der Grund für Risse und Abplatzungen in der Verblendung
Die Legierung und die Keramik müssen demnach aufeinander abgestimmt sein. Am besten ist für die Legierung ein um 0,5 bis 1 µm/m*K größeren linearer WAK-Wert (WAK_Legierung > WAK_Keramik). So wird die Legierung bei der Abkühlung stärker verkleinert und die Keramik (die an der Legierung haftet) wird leicht zusammengedrückt (siehe Fall 2: WAK_Legierung > WAK_Keramik).
Ist der WAK der Legierung viel größer als der WAK der Keramik führt dies zu Abplatzungen, da die Keramik gezwungen wird, stark zu schrumpfen und somit die Druckspannung (Keramik wird zusammengedrückt) sehr hoch wird. Ist der WAK der Legierung viel kleiner als der WAK der Keramik, führt dies zu Rissen, da die Keramik gezwungen wird, sich stark auszudehnen und somit die Zugspannung (Keramik wird auseinander gezogen) sehr hoch wird.
WAK_Legierung viel kleiner als WAK_Keramik
WAK_Legierung viel größer als WAK_Keramik
