• ODLEWNICTWO W TECHNICE DENTYSTYCZNEJ

• Stopy metali

To mieszaniny metali(czasem z dodatkiem niemetali) utworzone przez ich wspólne przetopienie

• Kryteria jakie powinny spełniać stopy odlewowe

• Biokompatybilne

• Odporne na ścieranie I korozję

• Odpowiednie właściwości mechaniczne

-wytrzymałość plastyczna

-ciągliwość

-twardość

-łatwe w odlewaniu( duża gęstość, dobra płynność)

• Stopy chromowo-niklowe

• Zastosowanie:

• wkłady, korony, mosty

• Stopy metali

• Konstrukcja protezy szkieletowej i stałej jest to cienkościenny precyzyjny odlew o masie kilku gramów. Cała konstrukcja protezy, a w szczególności klamry protetyczne poddawane są znacznym obciążeniom. Właściwości mechaniczne uzyskujemy głównie po przez odpowiedni dobór składu chemicznego zastosowanego stopu. We współczesnej technice dentystycznej metale znalazły bardzo szeroką skalę zastosowania, w szczególności w materiałoznawstwie dentystycznym. Dzisiaj większość prac protetycznych zawiera w swojej budowie elementy metalowe, ze względu na swoje zalety wytrzymałościowe. Materiałami wykorzystywanymi w laboratorium są prawie wyłącznie stopy metali. Poprzez odpowiednie dobranie metali uzyskano stopy przewyższające swoimi właściwościami mechanicznymi każdy ze składników, z których składa się stop. W technice dentystycznej używane są stopy wieloskładnikowe.

• Przygotowanie jednorazowej formy odlewniczej dla protezy stałej

• Umiejscowienie kanałów odlewniczych

System kanałów jest bardzo istotny w procesie odlewniczym gdyż, musi gwarantować, iż roztopiony metal wpłynie do leja bez zakłóceń i możliwie najkrótszą drogą. Długa droga wprowadzania metalu powoduje częste zmiany kierunku płynięcia wówczas wytwarzają się tzw. wżery oraz porowatości. Natomiast ostre kanty podczas wypływania metalu mogą uniemożliwić odlanie się cienkich elementów struktury.

• Istnieją dwa podstawowe typy kanałów odlewniczych: wielomiejscowe i jednomiejscowe.

• Utytułowanie kanałów odlewniczych musi zapewnić ciągłe zasysanie płynnego metalu przez wszystkie części odlewu, aż do całkowitego zastygnięcia. Stygnięcie poszczególnych elementów obiektu nie następuje w tym samym czasie. Cienkie obszary stygną szybciej i jako pierwsze zasysają metal, natomiast masywniejsze potrzebują więcej czasu i dlatego konstrukcja kanałów powinna utrzymywać metal w wystarczająco długo w płynnym stanie, tak aby grubsze obszary mogły przyjąć wystarczająca ilość metalu i zastygnąć.

• Umiejscowienie kanałów odlewniczych

• System kanałów jest bardzo istotny w procesie odlewniczym gdyż, musi gwarantować, iż roztopiony metal wpłynie do leja bez zakłóceń i możliwie najkrótszą drogą. Długa droga wprowadzania metalu powoduje częste zmiany kierunku płynięcia i wówczas wytwarzają się wżery oraz porowatości. Natomiast ostre kanty kanałów odlewniczych podczas wypływania metalu mogą uniemożliwić odlanie się cienkich elementów struktury.

 

• Istnieją trzy podstawowe wymagania dla kanałów odlewniczych

• 1. Kanał odlewniczy musi pozwolić na ujście roztopionego wosku z formy, dlatego tez najczęściej preferowany jest kanał woskowy, ponieważ topią się tak samo szybko jak model woskowy, co umożliwia swobodne przepłyniecie wosku na zewnątrz formy odlewniczej. Kanały odlewnicze wykonane z plastyku odlewowego ulęgają zniekształceniu w wyższej temperaturze niż model woskowy i mogą zablokować ujście wosku. Tym samym odlew może być nie dokładny. Kanały plastykowe są stosowane przy odlewaniu stałych protez częściowych- wkładów koronowo korzeniowych. Większa ich odporność minimalizuje zaburzenia. Używa się również kanałów odlewniczych – sztyftów metalowych są one wykonane z nierdzewnego metalu, co eliminuje zabrudzenie wosku.

• 2. Kanał odlewniczy musi umożliwić wejście płynnego metalu do formy z jak najmniejszymi zakłóceniami.

• 3. Metal wewnątrz formy odlewniczej musi pozostać w stanie płynnym dłużej niż stop wypełniający formę. Umożliwia to zapas kompensujący skurcz, który zachodzi w procesie przechodzenia odlewu w formę odlewniczą.

• Przy wielomiejscowych kanałach odlewowych należy pamiętać o następujących zaleceniach:

• 1. Lepiej używać mniejszej liczby kanałów o większej średnicy niż większej liczby mniejszych.

• 2. Wszystkie kanały odlewowe powinny być możliwie krótkie i proste.

• 3. Należy unikać zmian kierunku kanału oraz połączeń w kształcie litery T.

• 4. Wszystkie połączenia powinno się wzmacniać woskiem, aby zapobiec powstaniu lokalnych przewężeń w kanałach odlewowych oraz tworzeniu się fragmentów masy ogniotrwałej w kształcie litery V, które mogą się odłamać i znaleźć się w odlewie.

• Aby zatopić matrycę woskową z kanałami odlewowymi w masie ogniotrwałej, niezbędne są dwa elementy: model do zatopienia, na którym formuje się matrycę, i zewnętrzna warstwa masy ogniotrwałej zamknięta w metalowej obręczy. Obręcz tę można ewentualnie zdjąć po zastygnięciu warstwy. Jeżeli czynność ta zostanie pominięta, metal należy pokryć warstwą celulozy, substytutem azbestu lub papierem z włóknami ceramicznymi w celu umożliwienia rozszerzalności termicznej we wszystkich kierunkach podczas wiązania formy odlewniczej.

• Warstwa masy ogniotrwałej musi być dokładnie dopasowana do kształtu matrycy woskowej oraz zachować go po wyeliminowaniu wosku przy wygrzewaniu przez waporyzację i oksydację.

• Zadania masy ogniotrwałej

• 1. Masa ta zapewnia wytrzymałość niezbędną do przeciwstawienia się siłom generowanym przez wpływający strumień płynnego metalu do momentu, gdy nie zakrzepnie on, odwzorowując kształt matrycy.

• 2. Gwarantuje gładkość powierzchni formy odlew­niczej, dlatego gotowy odlew nie wymaga zbyt wielu czynności wykończeniowych; w niektórych sytuacjach stosuje się przeciwutleniacz, dzięki któremu powierzchnia odlewu pozostaje jasna.

• 3. Stanowi drogę ucieczki dla większości gazów uwięzionych w formie odlewniczej przez wchodzący strumień płynnego metalu.

• 4. Wraz z innymi czynnikami umożliwia konieczną kompensację zmian wymiarów stopu" podczas przechodzenia ze stanu płynnego w stały”.

• Gruszkowaty kanał odlewniczy, czyli kanał w kształcie gruszki spełnia wszystkie omawiane wymogi, ponieważ posiada optymalny rezerwuar dla roztopionego metalu. Dzięki swojemu ukształtowaniu bardzo powoli oddaje ciepło w stosunku do swojej pojemności, co powoduje, że dłużej może być wciągany do odlewu.

Metal pozostaje dłużej płynny i wszelkie tzw. wżery powinny przesunąć się od odlewu w stronę miejsca, które najdłużej zastyga, czyli w tym przypadku rezerwuaru. Pod czas wlewania metalu nie występują turbulencje, ponieważ metal wpływa do formy odlewniczej przez lej, a następnie przechodzi przez rezerwuar do obiektu.

• Gruszkowaty kanał odlewniczy powinien być umieszczony w najgrubszym miejscu odlewanego obiektu. Wówczas nie powstanie drugi zbiornik ciepła. W wymodelowanej koronie kanał umiejscawiamy w najgrubszym guzku zęba.

• W mostach protetycznych kanał odlewniczy powinien być umieszczony w przęśle, ponieważ wszystkie cienkościenne korony odleją się z metalu wypływającego do przęsła. Można również doprowadzić pojedyncze kanały do koron.

• Podczas przygotowywania obiektu do odlania trzeba uświadomić sobie, ze zbyt duża ilość kanałów doprowadzi do zbyt mocnego ogrzania tego obszaru i tym samym uniemożliwi równomierne schładzanie odlewu. Funkcje pojemnika gdzie następuje chłodzenie i znajduje się płynny metal ma spełniać w tym przypadku kanał belkowy, a nie nadmierna ilość kanałów doprowadzona do odlewu.

• Kanał belkowy a także pojedynczy kanał z rezerwuarem w kształcie gruszki należy umieścić pod katem 45, tak, aby podczas zalewania formy odlewniczej nie zamknęły się od spodu żadne pęcherzyki powietrza.

• Odstęp odlewanego obiektu do ściany mufy, a także jej spodu powinien wynosić około 5mm. Rezerwuar w przypadku pojedynczej korony, a kanał belkowy w przypadku mostu protetycznego musi znajdować się w centrum pierścienia, ponieważ to w tym miejscu ciepło zostaje utrzymane najdłużej i stwarza odpowiednie warunki do zalania metalem wszystkich obszarów odlewu. Wówczas zarówno rezerwuar jak i kanały belkowe osiągają najlepsze rezultaty chłodzenia.

• Reasumując przygotowanie formy odlewniczej wpływa na jakość odlewu. Należy także zwrócić uwagę na wszystkie przejścia kanałów w odlewany obiekt, które powinny być gładkie i czyste, nie posiadać żadnych ostrych kantów. Również istotną rzeczą jest odpowiedni dobór kanału tzn. musi mieć on odpowiedni przekrój, aby bez przeszkód wypełnił formę odlewniczą. Musimy unikać wszelkich zmian kierunku i okrężnych dróg płynięcia metalu.

• Umiejscowiwszy kanały odlewnicze obiekt odlewany zalewamy masą ogniotrwałą.

Zalewając masa ogniotrwała wzorzec woskowy należy tak rozprowadzić masę, by zapłynęła w każdy punkt wypierając zgromadzone powietrze

• Masa ogniotrwała powinna być rozmieszana w mieszadle próżniowym

• Zalewanie struktury woskowej masą ogniotrwałą

• Wygrzewanie formy odlewniczej

• Podczas rozgrzewania pierścieni w masie osłaniającej, a także w woskach mają miejsce różne procesy chemiczne. Odbywają się one w określonych temperaturach i mogą powodować częściowe zmiany strukturalne. Dlatego też niezmiernie ważną rzeczą jest przestrzeganie każdorazowo optymalnych parametrów podgrzewania i faz spoczynku dostarczonych przez producenta. Jeżeli parametry nie będą przestrzegane to istnieje zagrożenie powstania rys i pęknięć, a tym samym dyskwalifikacja odlewu.

• Formę odlewniczą umieszcza się do nierozgrzanego pieca, który sterowany jest komputerowo i posiada precyzyjny czujnik temperatury wykonany z materiału zawierającego platynę. Piec dający nam gwarancję jednakowej temperatury musi mieć ogrzewane wnętrze z czterech stron. Przede wszystkim z najważniejszej strony, a mianowicie od dołu. Niestety w wielu piecach ogrzewanie od dołu po prostu nie istnieje. Wygrzewanie w piecu musi przebiegać bardzo dokładnie i kontrolować stopień ekspansji. Całe zjawisko przebiega w czterech fazach:

• Faza pierwsza

W temperaturze 0 – 100 paruje woda i woda krystalizacyjna spoiwa

• Faza druga

W temperaturze 270 – 300 następuje wyraźny skok krystobalitu pierścień osiąga temperaturę przy, której składnie kwarcowe wykonują tzw. skok krystobalitu (wyraźna ekspansja)

• Faza trzecia

W temperaturze 560 – 600 następuje skok kwarcu (wyraźna ekspansja). Konieczny jest tutaj kontrolowany i równomierny dopływ ciepła

• Faza czwarta

Temperatura końcowa powinna być utrzymywana tak długo aż mamy pewność, że pierścień jest wyraźnie rozgrzany tym samym gotowy do odlewu

 

• W większości mas ogniotrwały obowiązują następujące zasady wygrzewania formy odlewniczej. W tempie 5º C/min. piec podgrzewa się do temperatury 250º C i przetrzymuje przez 30 – 60 minut. Następnie w tempie 7º C/min. podgrzewa się piec do temperatury końcowej czyli 950 - 1050º C

( temperatura odlewania chromo-kobaltu w wirówce indukcyjnej o wysokiej częstotliwości np. Ducatron, Fornax ) i przetrzymuje przez 30 – 60 minut. Proces ten nazywa się wygrzewaniem pierścienia. Przestrzeń, która powstanie w formie po wytopieniu szkieletu z wosku oraz przewód wlewowy należy traktować, jako naczynia połączone, tzn. warunkiem wypełnienia pierwszego z nich jest odpowiedni poziom ciekłego metalu w drugim.

• Wygrzewanie form odlewniczych w piecu.

• Po dostatecznym wygrzaniu formy przygotowuje się aparat odlewniczy do odlewu metalu. Metoda ciśnieniowo – próżniowa wtłaczania metalu do formy odlewniczej polepsza właściwości klamer protez szkieletowych, w porównaniu z metoda rotacyjną daje większą wartość średniej siły retencyjnej klamer prostych. Metoda rotacyjna powoduje powstanie większej ilości porów pogarszających własności i trwałość zmęczeniową klamer. Do odlewów przy zastosowaniu siły odśrodkowej przy wtłaczaniu metalu służą wirówki poziome z napędem sprężynowym. Składają się one z podstawy z napędem sprężynowym i ramienia poziomego.

• Na jednym z jego końców umieszcza się formę odlewniczą z tyglem szamotowym do topienia metalu, a na drugim znajduje się ciężarek, który równoważy położenie tygla. Ilość obrotów wirówki w jednostce czasu ma być proporcjonalna do ilości metalu użytego do odlewu. Kiedy metal ulegnie stopieniu sprężyna wprawia w ruch wirowy pierścień z tygielkiem, z którego metal jest wtłaczany do wnętrza formy. Odlewać można też za pomocą indukcyjnych zestawów automatycznych. Są tam dwa podstawowe podzespoły – elektroniczny i mechaniczny. W tym pierwszym topiony jest metal, drugi to wirówka napędzana elektrycznie przez silnik.

• Umiejscowienie formy odlewniczej w odlewarce indukcyjnej.

• Proces wygrzewania indukcyjnego

• Moc indukcji jest wytwarzana przez transformator, który jest podłączony do zmiennego napięcia. Napięcie jest następnie podawane na cewkę, która jest nawinięta na tygiel. Kiedy moc jest przenoszona na cewkę, tworzy tak zwaną turbulencję elektryczną, a także zmienne pole magnetyczne w tyglu – co powoduje powstanie ciepła (ciepło Joule’a), które powoduje topienie się stopu. Pole magnetyczne istniejące wewnątrz tygla powoduje przemieszczanie się i mieszanie stopu. Tak zwana wirowość pola jest bardzo korzystna, gdy stosuje się nowe i używane stopy, które wymieszane są w sposób ciągły i homogeniczny.

•  
  Odlewanie próżniowo-ciśnieniowe

• W odlewaniu próżniowo-ciśnieniowym wypełnienie wnęki formy ciekłym metalem następuje przez wytworzenie w niej obniżonego ciśnienia w stosunku do atmosferycznego, czyli próżni. Obniżenie za pomocą pompy próżniowej ciśnienia w formie umożliwia wprowadzenie ciekłego metalu i wypełnienie wnęki.

• Ten sposób odlewania daje wiele korzyści, a między innymi bardzo dobre odpowietrzenie, dokładniejsze odwzorowanie cienkich przekrojów i drobnych szczegółów konstrukcyjnych, zmniejszenie porowatości oraz nieco lepsze właściwości mechaniczne odlewu.

•  
  Odlewanie w formach wirujących

• Odlewanie formach wirujących, nazywane powszechnie odlewaniem środkowym, polega na wprowadzaniu ciekłego metalu do wirującej formy. Ciekły metal pod działaniem siły odśrodkowej odtwarza kształty odlewu i ulega procesowi krzepnięcia. W procesie odlewania odśrodkowego występują specyficzne warunki kształtowania się odlewu, zarówno pod względem geometrycznym jak i strukturalnym pod wpływem złożonych sił, co powoduje powstanie wielu zjawisk hydrostatycznych i dynamicznych oraz cieplnych.

• Ciekły metal wprowadzony do wirującej formy podlega działaniu sił: odśrodkowej, ciężkości, tarcia krystalizacji. Siły krystalizacji powstające w okresie krzepnięcia w wyniku naprężeń krystalicznych mają wpływ na strukturę odlewów, a więc i ich właściwości, nie mają jednak większego wpływu na kształty geometryczne.

• Wobec złożoności zjawisk dynamicznych i cieplnych jakie zachodzą w procesie odlewania odśrodkowego, liczbę obrotów formy przyjmuje się n podstawie uproszczonego modelu nie uwzględniając wymiany ciepła.

• Odlewy wytwarzane metodą odśrodkową dla przedmiotów o małych wymiarach odznaczają się dobra dokładnością. Odlewanie w formach wirujących w stosunku do odlewania grawitacyjnego wykazuje następujące zalety:

• - lepsze właściwości wytrzymałościowe nawet do 60%, większa twardość, lepszą elastyczność

• - polepszenie właściwości technologicznych

• - zmniejszenie lub wyeliminowanie porowatości.