Title

ANÁLISE DE FALHA EM IMPLANTE ORTOPÉDICO DE FIXAÇÃO DE FRATURA ÓSSEA

FAILURE ANALYSIS OF ORTHOPEDIC IMPLANTS FOR INTERNAL FIXATION

Authorship

Bezerra, Raquel Reis; Rosenthal, Ruben; Bott, Ivani de Souza

Bezerra, Raquel Reis

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Rosenthal, Ruben

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Bott, Ivani de Souza

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DOI

10.5151/2594-5327-0349

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Abstract

Este trabalho tem por objetivo estudar as causas que levaram à falha em serviço um implante ortopédico de fixação interna de fratura. As peças constituintes do implante fabricado em aço inoxidável fornecidas para exame foram a placa e quatro parafusos, sendo que dois destes apresentavam fratura enquanto que os restantes não evidenciaram danos aparentes. Para análise das causas da falha foram examinadas as regiões de fratura dos parafusos, e os orifícios da placa, ficando evidenciado que a fratura dos parafusos ocorreu por fadiga. A análise incluiu também a caracterização microestrutural do aço, para os diversos componentes do implante, revelando que a liga, um aço do tipo 316L, apresentou uma microestrutura típica de austenita deformada a frio. Embora a estrutura com deformação a frio eleve os índices dos limites de escoamento, de resistência à tração e à fadiga, o aço fica mais suscetível ao entalhe e com isto pode ficar prejudicada a resistência à fadiga. Embora nem todos os exames necessários à avaliação tenham sido realizados, algumas possíveis causas para a ocorrência da fratura são discutidas. As conclusões foram dificultadas, em particular, pela inexistência de radiografias que pudessem documentar uma possível ocorrência de fixação instável do implante, uma das principais causas que levam à falha por fadiga de parafusos de fixação.

The present work aim the investigation of the causes that resulted in the failure of an stainless steel orthopedic internal fixation implant. The analysis included the examination of the fixation plate and four screws, two of which broke at different thread levels. The observation of the fracture surface led to the conclusion that the screws failed by fatigue. The microstructural characterization of the AISI 316L steel has shown a highly deformed austenitic structure. Although the cold-worked structure increases yield, ultimate tensile and fatigue stress, it is notch-sensitive thus losing in fatigue strength when comparing with the annealed condition. The lack of radiographs has not allowed the indication whether unstable fixation of the implant has in some extent contributed to the fatigue failure. Other possible causes are discussed.

Keywords

Análise de falha; Implante ortopédico; Aço inoxidável.

Failure analysis; Orthopedic implant; Stainless steel.