Adhezja
Typy połączeń w stomatologii
Połączenie adhezyjne- drugorzędowe wiązanie chemiczne (wodorowe I van der Waalsa)-połączenie cementów glasjonomerowych i polikarboksylowych ze szkliwem i zębiną
Połączenie adhezyjno-mikromechaniczne
-mosty adhezyjne
-licówki porcelanowe
-kompozyt do zębiny
Nowe techniki adhezyjne wykorzystują różne mat. adhezyjne
Żywice z wypełniaczem (kompozyty)
Systemy łączące z zębiną
Glasjonomery
Glasjonomery modyfikowane żywicą
Adhesive
Substancja adhezyjna, materiał lub płyn zastosowany w celu uzyskania adhezji
Adherent
-materiał na który nanoszony jest adhesive
Zwilżalność
Zdolność danego płynu do rozlania się na powierzchnii ciała stałego i uzyskania adhezji
Energia powierzchni ciała stałego jest większa niż energia jego wnętrza
Im większa energia powierzchni tym większa zdolność do wytworzenia adhezji
Energia powierzchni może być zredukowana przez zanieczyszczenia powierzchni np tlen, woda,krew,ślina
Kąt kontaktowy
Miara zdolności zwilżania ciała stałego przez płyn
Zależy od
-energii powierzchni ciała stałego
-napięcia powierzchniowego płynu
-duży kąt kontaktowy wystąpi pomiędzy płynem a ciałem stałym o niskiej energii powierzchni np teflon
-im mniejszy kąt tym adhesive lepiej wypełnia niereguralności powierzchni
Adhezja zależy od
Energii powierzchni
Czystości i suchości powierzchni
Szorstkości powierzchni
Lepkości i napięcia powierzchniowego substancji zwilżającej
Substancja adhezyjna do zęba powinna
Zastąpić wodę
Lub reagować z nią
Zwilżać powierzchnię lepiej niż woda
Utrzymywać długotrwałą adhezję w środowisku wodnym
Zwilżalność szkliwa i zębiny
Zmniejsza się znacznie po zastosowaniu miejscowym wodnych roztworów fluorków które obniżają energię powierzchni
Wiele materiałów stomatologicznych posiada inną niż szkliwo i zębina energię powierzchni czego wynikiem może być akumulacja płytki bakteryjnej
Połączenia adhezyjno-mikromechaniczne
Kompozyt-ząb
-połączenie po uprzednim wytrawieniu szkliwa i zębiny a następnie naniesieniu bondu jako czynnika zwilżającego
-właściwe opracowanie ubytku nadanie mu ksztaltu retencyjnego i oporowego w zależności od rodzaju ubytku
-zachowanie suchości i czystości pola pracy zapobieganie zaślinieniu,zakrwawieniu itp
Połączenie adhezyjno-mikromechaniczne
Licówka-ząb
-cementowanie na cement kompozytowy po uprzednim wytrawieniu wybondowaniu
-ząb przygotowany pod licówke ma określony kształt jest oszlifowany również na powierzchnii podniebiennej by zwiększyć retencje cieńkiej licówki
-trzeba zachować suchość pola przy osadzaniu przy pracy z więcej niż dwoma licówkami najlepiej założyć koferdam zabezpieczyć go klamrami lub gumkami
Licówka cd
-koferdam przydatny jest przy osadzaniu większej liczby licówek zwłaszcza gdy korygujemy niewielkie wady zgryzu oraz zależy nam na prawidłowych punktach stycznych
-koferdam zapobiega przedostawaniu się śliny i krwi która może zaburzyc proces cementowania oraz zniszczyc licówke zmieniając jej kolor
Połączenie adhezyjno-mikromechaniczne
Korona,onlay-ząb
-adhezja występuje przy cementowaniu uzupełnienia zależnie od materialu z którego wykonane jest uzupełnienie używamy określonego cementu tzn
*metal-cement glasjonomerowy np G-cem lub cementy kompomerowe np Panavia
*ceramika,kompozyt-cementy kompozytowe np Variolink II
*licówki,mosty Merylanda cementy kompozytowe
Korona,onlay cd
-mikromechaniczne połączenie ząb uzupełnienie uzyskuje się przez nadanie odpowiedniego kształtu
-korona właściwie oszlifowany ząb ze schodkiem dodziąsłowym by nie naruszyć przyzębia o odpowiednim retencyjnym kształcie wspomagającym utrzymanie korony na oszlifowanym kikucie
-onlay prawidłowy kształt ubytku tzn ściany kąt prosty lub lekko rozbieżne umożliwiające umieszczenie i zacementowanie uzupełnienia
Włókna szklane
-adhezja cementowanie na cement kompozytowy światło, chemo utwardzalny lub chemo-światło utwardzalny w odpowiednich warunkach po uprzednim wytrawieniu wysuszeniu wnętrza kanału i jego wybondowaniu
-mechaniczne utrzymanie prawidłowo przeleczony kanałowo ząb oraz odpowiednio dobrane włokno w kształcie i wielkości (przyg drylem)
Mosty AET
-adhezja za pomocą wytrawienia szkliwa, jego wybondowania i osadzenia na właściwy cement
-mikromechaniczne utrzymanie za pomocą odpowiednio przygotowanych ubytków na powerzchnii proksymalnej i żującej lub rowków i nacięć retencyjnych od strony języka lub podniebienia np łapki
-mosty Rochetta dodatkowo dziurkowane łapki zwiekszające retencje mechaniczną
Adhezja
Z łac. Przyleganie
Łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz(stałych lub ciekłych)
Nie można mylić z kohezją która jest zjawiskiem związanym z oddziaływaniem międzycząsteczkowym występującym w głębi a nie na powierzchnii danego ciała
Miara adhezji
Jest to praca przypadająca na jednostkę powierzchni , którą należy wykonać aby rozłączyć stykające się ciała
Adhezja
Wynika z oddziaływań międzycząsteczkowych stykających się substancji
Granicznym przypadkiem odróżniającym od reakcji chemicznej jest powstanie w łączonej warstwie nietrwałych wiązań chemicznych
Z makroskopowego punktu widzenia czystą adhezję opisuje się jako odwracalny termodynamiczny proces zachodzący w warstwie łączących się materiałów wynikających z różnicy napięć powierzchniowych na styku substancji
Granica między adhezją a zjawiskami powierzchniowymi
Trudno jednoznacznie odróżnić czystą adhezję od adhezji na skutek tworzenia się słabych wiązań wodorowych
Rodzaje adhezji
Do szkliwa
Do zębiny
Adhezja a włókna szklane
Adhezja a uzupełnienia protetyczne
AET-adhezyjne mosty
Korozja metali I ich stopów
Korozja
To zjawisko niszczenia metali lub stopów w stanie stałym na skutek procesów chemicznych i elektrochemicznych środowiska otaczjącego.
Najczęściej rozpoczyna się na powierzchni metalu I powoli przenika do warstw głębiej położonych.
Jeśli rozpoczęta korozja nie jest zatrzymana I przebiega dalej to może doprowadzić do calkowitego zniszcenia metalu lub stopu.
Korozja zależy od
Rodzaju metalu ulegającego korozji
Powstałych produktów korozji
Od warunków w jakich toczy się proces
Od środowiska(powietrze, woda, środowisko jamy ustnej)
Rodzaje korozji
Zależnie od przyczyny powodującej proces niszczenia
-chemiczna
-elektrochemiczna
-naprężeniowa
Zależnie od miejsca powstania
-powierzchniowa
-ukryta
-międzykrystaliczna
Korozja chemiczna
Zmiany powstajęce na lub w metalu pod wpływem działania związków lub pierwiastków w postaci gazów lub cieczy
Korozja elektrochemiczna
Jest to proces powodujący niszczenie metalu lub stopu na skutek przepływu prądu elektrycznego w elektrolicie pomiędzy metalami
Korozja naprężeniowa
Zachodzi w metalu lub stopie na skutek obróbki mechanicznej lub pewnych rodzajów obróbki cieplnej
Korozja powierzchowna
Są to zmiany powstające na powierzchni metalu, przy czym mogą one umiejscawiać się na całej powierzchni metalu, lub na pewnych przestrzeniach metalu lub stopu
Korozja ukryta
Zmiany powstające nie na powierzchni lecz pod powierzchnią metalu, na skutek przenikania czynników korodujących poprzez kanaliki, pory lub wzdłuż granic ziaren krystalicznych
Korozja międzykrystaliczna
Może wystąpić wtedy, gdy zanieczyszczenia metalu umiejscowione na granicach ziaren są bardziej elektroujemne niż ziarna
Korozja elektrochemiczna
Istota tego rodzaju korozji oparta jest na powstawaniu ogniwa galwanicznego, które jest układem zamieniającym energię reakcji chemicznych na energię prądu elektrycznego
Ślina jako elektrolit
Dlatego że zawiera w swym składzie węglany, kwas węglowy, fosforany wapnia, rodanek potasowy i chlorki
Posiada odczyn słabo kwaśny którego kwasowość może rosnąć pod wpływem procesów fermentacyjnych, stanu układu nerwowego lub spożywanych pokarmów
W ślinie kwaśnej powstawanie prądów jest łatwiejsze niż w zasadowej
Elektrometalozy
Zapalenie tkanek przyzębia
Nieżyt błony śluzowej dziąseł I policzków( często o charakterze przerostowym)
Stany zapalne języka jako wynika drażnienia prądem zakończeń nerwowych układu współczulnego
Powstawanie i nasilenie tych objawów jest uwarunkowane osobniczą wrażliwością, wiekiem osobnika,rodzajem metalu
Korozja elektrochemiczna powstaje na skutek mikroogniw
Zastosowanie mostów ktorych części składowe są łączone lutowiem o innym składzie chemicznym niż elementy łączone
Zastosowanie stopu złota o zawartości miedzi powyżej 35% ponieważ stop taki wykazuje potencjał miedzi
Połączenie elementów złotych lutowiem o innej karatowości niż elementy łączone
Mikroogniwa cd
Przeprowadzenie niewłaściwej obróbki cieplnej I mechanicznej powodującej niejednolitą budowę strukturalną metalu
Zastosowanie stopów niejednorodnych których kryształy metali wchodzących w skład stopów będą stanowiły elektrody o różnym potencjale elektrycznym
Pokrywanie metali nieszlachetnych warstwą metali szlachetnych( chromowanie,złocenie)
Zapobieganie korozji
Zjawiska korozji elektrochemicznej mają w stomatologii zasadnicze znaczenie
Jeżeli w jamie ustnej nie ma metalu nie będzie też prądów elektrogalwanicznych
W przypadku metalowych uzupełnień protetycznych ślina jest elektrolitem
Na skutek obecności w jamie ustnej dwóch różnych metali lub metalu nieszlachetnego może dojść do miejscowego uszkodzenia tkanek lub zatruć ogólnoustrojowych
Nie wolno stosować metali I stopow nieszlachetnych
Nie wolno lutować stali
Nie wolno lutować złota lutowiem o niższej karatowości
Nie wolno stosować w jamie ustnej złota o karatowości poniżej 18 karatów
Nie wolno stosować dwóch różnych metali szlachetnych
Istnieje osobnicza wrażliwość na prądy elektrogalwaniczne powstające w jamie ustnej
ODLEWNICTWO W TECHNICE DENTYSTYCZNEJ
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.
TEMAT: Wpływ właściwości fizykochemicznych odlewanych stopów protetycznych na ich właściwości.
Cel pracy
W wyniku realizacji pracy zostanie określony sposób postępowania ze stopami wtórnie przetopionymi.
Zakres pracy
Zakres pracy obejmuje wpływ technologii i parametrów odlewania stopów na właściwości istotne z punktu widzenia zastosowań w protetyce dentystycznej:
wykonanie próbek różnymi technikami odlewniczymi z zastosowaniem różnych parametrów procesu odlewania.
wykonanie próbek o różnej zawartości powtórnie użytego stopu na wybrane właściwości.
badania zmian strukturalnych i składu chemicznego otrzymanych stopów
badania wybranych właściwości mechanicznych i użytkowych otrzymanych stopów
Planowane rezultaty prac badawczych prowadzonych w ramach projektu
Uzyskane wyniki badań zostaną upowszechnione w postaci artykułów naukowych. Zakłada się wygłoszenie referatów na konferencjach naukowych.
Cel naukowy
Celem naukowym projektu jest zbadanie czy i do jakich stopów dodanie powtórnie przetopionego stopu ma wpływ na właściwości.
Istniejący stan wiedzy w zakresie tematyki badań.
Powszechną praktyką w wykonawstwie protez dentystycznych jest dodawanie uprzednio przetapianego stopu.
Istnieją doniesienia, że dodanie powtórnie przetapianego stopu ma negatywny wpływ na właściwości stopu.
Metody i narzędzia badawcze.
Prace dotyczące topienia stopów dentystycznych z użyciem uprzednio przetopionego materiału pozwolą na:
określenie składu chemicznego metodami spektrometrii rentgenowskiej i spektrometrii podczerwieni,
badania struktury z zastosowaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej oraz badania dyfrakcyjne,
badania mikrosegregacji pierwiastków, mikroanaliza rentgenowska,
badania korozyjne,
badania właściwości mechanicznych (na wytrzymałość, rozciąganie, udarność),
statystyczne obliczenia.
Dotychczas przeprowadzone badania.
Wstęp
Konstrukcja protezy szkieletowej - 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.
Bardzo często w pracowniach protetycznych by obniżyć koszt wykonania konstrukcji protezy szkieletowej używa się już wcześniej przetopionego stopu w postaci kanałów i leja odlewniczego, a także elementy nie udanych odlewów czy chociażby większe pozostałości stopu po obróbce mechanicznej samej konstrukcji.
Konstrukcja protezy szkieletowej górnej po oczyszczeniu z formy odlewniczej z kanałami i lejem waży około 28 gramów, natomiast po całkowitej obróbce mechanicznej jej waga maleje do 15 gramów czyli prawie połowa stopu staję się tym samym nieużyteczna (jest tak zazwyczaj przy każdej konstrukcji protetycznej). Jest rzeczą zrozumiała, że pozostały materiał jest jednak wykorzystywany do kolejnych odlewów. Do dzisiaj nie mamy sprecyzowanych odpowiedzi czy po raz kolejny przetopiony stop może być używany do konstrukcji protez. Badania przeprowadzone ujawniają, że charakterystyka stopów topionych ponownie może ulegać zmianom w składzie chemicznym (1), a także następuje zmiana właściwości mechanicznych (2,9), w tym punkcie jednak nie ma całkowitej zgodności. Niektórzy autorzy wykazują że właściwości mechaniczne wzrastają (3) , bądź maleją (4). Producenci natomiast wyraźnie sugerują, że stopy już raz przetopione nie powinny być dalej używane ze względu na zmiany jakie zachodzą w ich składzie chemicznym. Istotne znaczenie dla stopu jest usuniecie wszelkich zanieczyszczeń występujących na jego powierzchni i przygotowanie do powtórnego przetopienia (5).
Wykonane próbki
Stop jednokrotnie topiony – 5 próbek
Stop dwukrotnie topiony – 5 próbek
Stop trzykrotnie topiony – 5 próbek
Nowy – 5 próbek
2/3 Nowy + 1/3 przetapiany – 5 próbek
1/3 Nowy + 2/3 przetapiany – 5 próbek
1/2 Nowy + ½ przetapiany – 5 próbek
Ogółem zostało wykonanych 35 sztuk próbek. Każda z próbek została poddana statycznej próbie rozciągania oraz wyznaczono granicę plastyczności.
Cel badań
Celem przeprowadzonych badań jest określenie wytrzymałości mechanicznych dla powtórnie przetapianego stopu protetycznego chromo-kobaltowego używanego do konstrukcji protez szkieletowych.
Materiały i metody
Przedmiotem poniższych badań jest stop wieloskładnikowy używany do wykonywania struktury metalowej protez szkieletowych Biosil® f. Odpowiada on wszystkim narodowym specyfikacjom oraz międzynarodowemu standardowi ISO 6871-1. Nie zawiera niklu i berylu.
Dane techniczne: skład w procentach wagowych
Tab. 1. Skład chemiczny badanego stopu
Próbki wytworzono z wosku i wówczas zatopione zostały w masie ogniotrwałej Wiroplus® N. Forma odlewnicza została wygrzana w piecu, a następnie siłą odśrodkową został wprowadzony stop topiony w odlewarce z topieniem indukcyjnym. Topienie stopu odbywało się w tyglu. Studzenie formy odlewniczej odbywało się w temperaturze pokojowej. Wszystkie próbki umieszczone były za każdym razem w masie ogniotrwałej i tak np. dla stopu topionego trzykrotnie, trzykrotnie była sporządzana forma odlewnicza zalewna stopem już wcześniej przetopionym. Do tego celu wykonano formę silikonową, która wypełniano woskiem, następnie do wosku umocowano kanały odlewnicze i sporządzano formę odlewniczą zalewając wosk masą ogniotrwałą. Etapy pracy były powtarzane z tym, że do celowa forma odlewnicza została zalana dwukrotnie topionym stopem.
W tejże formie odlewniczej nie znajdowały się już kostki woskowe, ale pręty woskowe, które były po odlaniu oczyszczone z masy ogniotrwałej, a następnie poddane tłoczeniu, ażeby uzyskać odpowiednie pole badawcze (Rys.1). Wszystkie próbki zostały sporządzone w tym samym laboratorium protetycznym przez tego samego technika. Miało to na celu stworzenie identycznych warunków przygotowania stopu. Każda z próbek została poddana piaskowaniu w piaski o średnicy 250 mikrometrów. Na tych próbkach wykonano badania.
Rys. 1. Kształt próbki do statycznej próby rozciągania
Wyniki badań i wnioski
Statyczną próbę rozciągania przeprowadzono zgodnie z wymaganiami norm: PN-EN 10002-1 – „Metale Próba rozciągania Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia” za pomocą maszyny wytrzymałościowej: Instron 4483. Zakres głowicy pomiarowej wynosił 20 kN, a pomiar długości odbywał się przy pomocy ekstensometru o długości pomiarowej 10 mm. Średnie wyniki badań oraz odchylenia standardowe przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Średnie własności mechaniczne oraz odchylenia standardowe rozciąganych próbek*
Z wyników badań wynika, że średnie wartości granicy plastyczności dla próbek jednokrotnie, dwukrotnie oraz trzykrotnie topionych są wyższe niż dla materiału „nowego” – w stanie wyjściowym, a wyniki były do siebie zbliżone, o czym świadczy małe odchylenie standardowe, natomiast wymieszanie części nowego materiału i przetopionego w różnych proporcjach spowodowało nieznaczne zmniejszenie granicy plastyczności. Zmniejszenie granicy plastyczności jest spowodowane zanieczyszczeniem stopu podczas uwalniania z formy odlewniczej i czyszczeniem stopu tylko poprzez piaskowanie. Podobnie wygląda z wytrzymałością na rozciąganie Rm – próbki wymieszane częściowo z nowego materiału z materiałem przetapianym, posiadają niższą wytrzymałość na rozciąganie odpowiednio 777 MPa, 727 MPa, oraz 760 MPa od materiału „nowego” 822 MPa, , natomiast próbki jednokrotnie, dwukrotnie oraz trzykrotnie topione wykazują wyższą wytrzymałość na rozciąganie: 880 MPa, 904 MPa oraz 822 MPa.
Próbki jednokrotnie, dwukrotnie oraz trzykrotnie przetapiane posiadają zbliżone własności mechaniczne do materiału nowego, co stwarza możliwość do wykorzystywania tego materiału w dalszych etapach pracy. Stop został dokładnie oczyszczony z masy ogniotrwałej. Natomiast próbki wykonane z materiałów wymieszanych (nowy + przetapiany) charakteryzują się niższymi własnościami mechanicznymi. Przyczyną jest zwiększająca się liczba zanieczyszczeń po kolejnych przetopach materiału częściowo wymieszanego z nowego materiału z materiałem przetapianym, co prowadzi także do zmian ciągłości struktury w postaci występujących mikropęknięć.
Zanieczyszczenia te powstają podczas oczyszczania stopów z masy ogniotrwałej, a także podczas samego procesu odlewania. Występujące różnice nie wpływają jednak na właściwości mechaniczne stopu. Ważne jest by stop topić w odlewarce z topieniem indukcyjnym, która gwarantuje nam większą precyzję samego odlewu, natomiast sposób przeprowadzenia topienia palnikiem tlenowo-gazowym technologicznie nie jest zbyt dokładny i powoduje gromadzenie się dużej ilości tlenu w przestrzeniach materiału, co nie oznacza że nie jest wykonalny. Istotna rzeczą jest także odpowiednie czyszczenie przetapianego materiału poprzez polerowanie elektrolityczne lub bezpośrednią obróbkę mechaniczną stopu.
Precyzyjny odlew gwarantuje nam również rygorystyczne przestrzeganie procesu technologicznego zalecanego przez producenta, wówczas stopy metali jednokrotnie, dwukrotnie i trzykrotnie topione będą miały do siebie bardzo zbliżone wartości granicy plastyczności, a także podobną wytrzymałość na rozciąganie, a co za tym idzie będzie można wykorzystywać stopy wielokrotnie przetopione w kolejnych pracach bez utraty właściwości mechanicznych stopu wymaganych do konstrukcji protez szkieletowych.
Piśmiennictwo
1. Peraire M., Martinez-Gomis J., Anglada J.M., Bizar J,. Salsenach J., Gil F.: Effects of Recasting on the chemical Composition, Microstructure, Microhardness, and Ion Release of 3 dental Casting Alloys and Titanium, “The International Journal of Prosthodontics”
2. Majewski S., Opoka W., Gacek S.: Właściwości stopu ćwiczebnego w zależności od postaci składników wyjściowych I wielokrotności odlewów, “Prot. Stom.”, XLI, 4, 1991, s.192-198.
3. Horasawa N., Marek M.: The effect of recasting on corrosion of a silver-palladium alloy, “Dental Materials”, 20, 2004, s.352-357.
4. Henriques Guilherme E.P., Consani S., de Almeida Rollo João M.D., Anrade e Silva F.: Soldering and remelting influence on fatigue strength of cobalt-chromium alloys, “The Journal of Prosthetic Dentistry”, 78, 1997, s.146-152.
5. Al-Hiyasap A.S., Darmani H.: “The Journal of Prosthetic Dentistry”, 93(2), 2005, s.158-163.
6. Khamis E., Seddik M.: Corrosion evaluation of recasting non-precious dental alloys, “International Dental Journal”, 45, 1995, 209-217.
7. Ameer M.A., Khamis E., Al-Motlaq M.: Electrochemical behavior of recasting Ni-Cr and Co-Cr non-precious dental alloys,”Corrosion Science”, 46, 2004, s.2825-2836.
8. Behneke A., Behneke N., Blatz M., Heydecke G., Hildebrand D., Kerschbaum Th., Koeck B., Luckeraht W.: „Protetyka stomatologiczna – Korony i mosty”, Wydawnictwo Medyczne Urban i Partner, Wrocław 2000
9. Orlicki R., Kłaptocz B., Rączka K., Zawiła K.: Badania porównawcze niektórych właściwości fizycznych stopu mikromed 1-04 w odniesieniu do innych stopów Co-Cr-Mo „Prot. Stom.”, XXXVI, 1 1986. s. 3-9
Dziękuję za uwagę
Błędy występujące w procesie odlewniczym.
Odlewy mogą być niedopasowane.
Problem
Przyczyna
Sposób unikania błędu
Zbyt duży odlew
zbytnia ekspansja formy
Użycie prawidłowej temperatury wyżarzania
Zbyt mały odlew
Zbyt mała ekspansja masy
Prawidłowe i dostateczne ogrzanie formy (ryc.55)
Zniekształcenie
Zniekształcony model woskowy
Prawidłowe posługiwaniem się woskiem
Mogą mieć szorstką powierzchnię.
Problem
Przyczyna
Sposób unikania błędu
Porowatość powierzchni
popękanie formy
Unikanie przegrzania masy i stopu
pęcherzyki powietrza
Użycie środka zmniejszającego napięcie powierzchowne, mieszanie masy w warunkach podciśnienia
osłabienie powierzchni formy odlewowej
unikanie zbyt dużego stosunku wody do proszku. Unikanie rozcieńczenia masy dodaniem zbyt dużej ilości płynu surfakantowego
Pożebrowanie powierzchni
Pęknięcie masy ogniotrwałej (ryc.56)
Unikanie gwałtownego rozgrzewania masy