Литейное дело в зуботехническом производстве

Литейная установка «DUCATRON»

Начиная с 1968 года

производит известную во всем мире индукционную литейную установку
«Ducatron»
.

Отличительной особенностью современной литейной установки является то, что она имеет встроенный тиристорный генератор, с очень высоким КПД — 90% от потребляемой мощности, в то время как традиционные ламповые генераторы имеют КПД не более 80%. Кроме того, тиристорный генератор обеспечивает стабильную выходную мощность, что обеспечивает заданные режимы плавки и положительно сказывается на качестве расплавляемого металла.

Оптимальная частота работы генератора (135 кГц) обеспечивает наилучшее перемешивание металла во время плавки, что гарантирует однородность сплава и исключает поверхностный перегрев, характерный для традиционных ламповых генераторов.

Конструкция центрифуги для заливки расплавленного металла в литейную форму выполнена таким образом, что обеспечивает автоматическую балансировку опоки и тигля за счет противовеса, установленного в задней части рычага. Равновесие достигается в результате использования комплектов «цилиндр — люлька» постоянного веса.

Кроме того, центрифуга оснащена датчиком положения рычага и имеет автоматический лифт, что гарантированно исключает повреждение плавильного тигля от случайных его поломок во время плавки и заливки расплавленного металла в литейную форму.

Литейная установка «DUCATRON»

имеет простое управление при помощи мембранных клавиш и плавную регулировку выходной мощности, что гарантирует качественное расплавление любых стоматологических сплавов в широком диапазоне температур.

Данная установка оснащена также блокировкой для крышки во время работы, связанной с расплавлением и заливкой металла и, кроме того, она оснащена всем необходимым для работы, включая комплект тиглей для плавки как благородных, так и не благородных стоматологических сплавов, щипцами для удержания тиглей, встроенная система контроля мощности, защита сплава от окисления аргоном и т.д.

Точное литье стали

Литьем называют процесс заполнения расплавленным металлом заранее приготовленных форм; металл, застывая, точно воспроизводит очертания формы. Полученные таким способом изделия нуждаются только во внешней отделке — шлифовке и полировке.

Существуют два основных способа получения мелких деталей:

• 1) литье в сухие песчаные формы по постоянным моделям;
• 2) точное литье по выплавляемым моделям в формы с огнеупорной оболочкой.

В зубопротезной технике применяется второй способ литья, обеспечивающий отливку деталей сложной конфигурации, наибольшую чистоту поверхности и высокую точность изделий. Процесс литья включает следующие основные операции:

• 1) изготовление выплавляемых восковых моделей;
• 2) покрытие моделей огнеупорным составом:
• 3) сборка восковых моделей в блоки;
• 4) приготовление упаковочной массы:
• 5) формовка блока моделей в опоку;
• 6) выплавление моделей из формы;
• 7) обжиг формы;
• плавка металла;
• 9) заливка формы расплавленным металлом;
• 10) удаление отливок из опоки;
• 11) очистка отливок от упаковочной массы и огнеупорного покрытия;
• 12) отрезание литниковой системы от отливок;
• 13) контроль качества литья.

Восковые модели деталей протеза укрепляют на металлических или восковых стержнях диаметром 1,5—2 мм. Затем покрывают модели с помощью волосяной кисточки огнеупорным составом, в который входит огнеупорная масса и связующее жидкое вещество (стр. 139). Модели выплавляют при температуре 100—200°, в результате чего в опоке образуются полости, повторяющие форму моделей. Для придания оболочке, отграничивающей литейную полость, огнеупорных свойств и для выжигания остатков воска опоку подвергают обжигу в муфельной печи при температуре 600—800° в течение 1—2 часов. Затем расплавляют металл в электрических печах системы Д. Н. Цитрина или в пламени ацетиленовой горелки непосредственно в литниковой воронке опоки.

Не следует производить плавку стали с помощью дуги Петрова, так как сталь сильно насыщается углеродом, становится твердой и приобретает склонность к межкристаллитной коррозии.

По способу заполнения формы расплавленным металлом различают следующие виды литья:

• 1) центробежное литье,
• 2) литье под давлением,
• 3) литье под вакуумом.

Центробежное литье и литье под давлением дают более плотные отливки и исключают пористость, недоливы, усадочные раковины.

Литье под вакуумом требует наиболее просто устроенных литейных агрегатов. Создание вакуума в опоке способствует более полному удалению пузырьков газов со стенок полости, что предупреждает образование пор и обеспечивает более гладкую поверхность отливок. Но при этом получается менее плотное литье с нечеткими очертаниями острых граней.

Опоку после заливки металла быстро охлаждают в холодной воде для улучшения структуры металла в отливках.

Литье, освобожденное от упаковочной массы, очищают от формовочной массы на электрическом моторе с помощью металлической круглой щетки, затем отрезают литниковую систему и контролируют отливку для выявления брака.

Устройство аппарата для плавки и литья стали системы Д. Н. Цитрина. Аппарат для плавки и литья стали под вакуумом, предложенный Д. Н. Цитриным, имеет две основные части: электрическую печь сопротивления и вакуум-насос.

Электрическая, печь состоит из металлического кожуха (1) со съемной крышкой и вставленного внутрь него огнеупорного керамического цилиндра (3), изолированного от кожуха слоем асбеста (2). Внутри керамического цилиндра имеется овальное углубление (4), в которое вставлены электроды (5) и тигель (6), изготовленный из кварцевой трубки и электрокорунда, кварцита, мулита и пр. (рис. 78).

Пространство между тиглем и керамической футеровкой заполнено мелкими кусочками графита одинаковой величины, между которыми при включении тока возникают микровольтовы дуги; вследствие этого происходит расплавление стали в тигле. Овальное углубление в цилиндре закрыто керамической крышкой (7) с отверстием в центре. Печь установлена на двух стойках (8), на правой оси ее укреплена рукоятка (9) для опрокидывания печи при заливке металла в форму. После расплавления стали на керамическую крышку устанавливают опоку (12), которая плотно фиксируется с помощью подвижной дуги (10) и цилиндрического флянца (11). Последний имеет трубку, соединенную посредством резинового шланга с вакуум-насосом. Через шланг отсасываются газы и создается отрицательное давление в опоке.

Вакуум-насос может быть механическим или водоструйным. Устройство второго вида насоса более простое. Он состоит из насоса (13), двух резиновых шлангов, стеклянной бутыли и вакуумметра. Электрическая печь снабжена понижающим трансформатором на 3—5 kW и 40—50 А, реостатом, вольтметром, амперметром и термопарой с потенциометром.

Печь может питаться от обычной осветительной сети или трехфазным током в 350 V. Она дает высокую температуру нагрева, достигающую 2 000—2 500°. Процесс первой плавки и литья занимает около 15—20 минут, последующие плавки длятся 3—4 минуты.

Плавка стали в печи системы Д. П. Цитрина, имеет ряд важных преимуществ; прежде всего не происходит науглероживания стали, имеющего место при электродуговой плавке; кроме того, температура нагрева стали легко регулируется, что позволяет избежать перегрева металла и ухудшения качества отливок.

Устройство печи простое, она удобна для пользования и позволяет расплавлять до 100—200 г металла.

Литейная установка «INDUCAST»

Вакуумная плавка

Основываясь на своем многолетнем опыте и современных технологиях,

представила вакуумную литейную установку
«INDUCAST»
. Концепция вакуумной плавки предоставляет множество преимуществ: плавка стоматологических сплавов в вакууме (или в среде инертного газа), а заливка данного сплава в литейную форму осуществляется под давлением. Оптимальная частота работы генератора (135 кГц) обеспечивает нагрев всех типов стоматологических сплавов в широком интервале температур и гарантирует изготовление высокоточных стоматологических отливок с высокой чистотой поверхности.

Характерной особенностью литейную установки «INDUCAST»

также является то, что вакуумирование, нагрев расплавляемого металла и последующее литье расплавленного металла в литейную форму под давлением происходит в одной камере.

Поэтому по сравнению с другими типами высокочастотных литейных установок все это дает значительные преимущества, а именно:
1. Невозможность перегрева расплавляемого сплава, позволяет получить как высокую точность, так и высокое качество стоматологического литья.
2. Возможность создания вакуума в плавильной камере данной установки исключает угар легирующих элементов сплава, образование химических паров от огнеупорной смеси и тем самым обеспечивает высокую чистоту поверхности стоматологической отливки.
3. Использование аргона с целью обеспечения заливки расплавленного сплава под давлением в литейную форму исключает окисление данного сплава.

В установке «INDUCAST»

имеются встроенные замкнутый контур охлаждения индуктора и вакуумный насос для обеспечения создания вакуума в плавильной камере. Верхняя крышка литейной установки имеет простой и надежный предохранительный механизм для ее закрытия, она снабжена детектором закрытия, а также имеет смотровое окно для прямого наблюдения за сплавом в процессе его расплавления и литья в литейную форму.

Как эксклюзивный представитель Ugin Dentaire в России, ООО «Стоматорг» обеспечивает гарантийное (в течение 2-х лет) и постгарантийное обслуживание литейных установок.

Литейное дело в зуботехническом производстве

В последнее время стоматологическому литью стали уделять особо много внимания, поэтому мы в этой статье решили внести свою лепту в освещении этой темы.

Подготовка лаборатории

По действующим в нашей стране санитарным нормам литейная лаборатория в государственной стоматологической поликлинике, отделении или в частной лаборатории при монтаже высокочастотной литейной установки должна иметь площадь 24 кв. м., при монтаже других печей – не менее 12 кв.м.

Пол в помещении делается плиточным или цементным. Печь устанавливается на толстом резиновым ковре. Около печи и на всех других рабочих местах должны быть изоляционные коврики.

Приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать пятикратный обмен воздуха.

В литейной комнате, кроме печи для литья, устанавливается вытяжной шкаф с прокалочными печами. Помещение обеспечивается трехфазным током мощностью 16 квт с щитом энергопитания, питающим водопроводом с внутренним диаметром труб 1/2 ,, манометром до 4–5 атм. регулирующими вентилями. Обратные трубы делаются с видимыми сливами в раковину. При нестабильной подаче воды из водопровода населенного пункта или при малом давлении гарантированное водоснабжение обеспечивается за счет водооборота.

В помещении вводятся стальные шины заземления сечением 100 кв.мм.

С целью гарантированного обеспечения имущественной, общественной и личной безопасности действует специальная инструкция, которая вручается под подпись каждому работающему в литейной лаборатории. За нарушение правил инструкции обслуживающий персонал несет ответственность.

Категорически запрещается:

а) просовывать какие-либо предметы в щели включенного агрегата;

б) приводить во вращение печь без установленных опок и при открытой крышке (возможно при выключенной или поврежденной блокировке).

Подготовка к литью металлокерамических и цельнолитых каркасов

Как правило, зубной техник моделирует каркас мостовидного протеза из четырех видов воска: погружной воск, пришеечный, моделировочный и безусадочный воск для склеивания промежуточной части протеза с коронками. Все эти воски выпускаются в плотно закрытых баночках, чтобы избежать попадания лабораторной пыли (мельчайшие частички гипса, остатки ваты, алмазная крошка от обрабатывающего инструментария) в воск. Поэтому зубной техник должен следить за тем, чтобы воск, которым он работает, должен быть чистым, потому что все выше перечисленные составляющие лабораторной пыли при t=1020 °С муфельной печи полностью не выгорают и образуют золу, которая остается в металлическом каркасе в виде раковин, пор и т.д. Если же получилось так, что воски, которыми зубной техник работает, загрязнились, то нужно их очистить следующим образом: поместить воск в жестяную емкость, разогреть его до жидкого состояния, в это время вся грязь осядет на дно, и подождать, когда воск застынет. После емкость разрезать, достать воск и срезать загрязненную часть.

Еще немного хотелось бы остановиться на воске для склеивания частей мостовидного протеза. Дело в том, что любой воск, даже который называется безусадочным при переходе от жидкого состояния в твердое дает усадку, которая создает напряжение в восковой композиции, что в свою очередь может привести к деформации протеза. Поэтому здесь мы бы посоветовали моделировать в апроксимальных областях коронок и промежуточных частей протеза моделировочным воском до полного их контакта и только после этого небольшой капелькой склеивающего воска закрепить составляющие части в единую восковую конструкцию. Если это не учитывать, то можно столкнуться с тем, что отлитый каркас будет балансировать на модели и в полости рта. Также нужно строго следить во время моделировки за толщиной стенок коронок, которая должна составлять 0,3–0,5 мм. Если толщина будет меньше, то возникает вероятность появления дыр либо во время литья, либо во время пескоструйной обработки каркасов после литья.

Формирование литниковой системы при литье металлокерамических и цельнолитых каркасов

Формировать литниковую систему нужно так, чтобы в ней не возникало напряжений. Для этого нужно следить за тем, чтобы воск, который склеивает литниковый канал, полностью затвердел, а литниковый воск, из которого формируются каналы, нужно как можно меньше подвергать изгибанию.

При всех способах и приемах литья расплавленный на поверхности литейной формы сплав нужно подвести к отливке. Это возможно благодаря созданию литниковой системы. При этом добиваются, чтобы все участки отливки находились во время литья в равных условиях, но к более тонким участкам отливок подводился бы наиболее горячий сплав. У толстостенных отливок должны быть дополнительные депо жидкого сплава для предупреждения образованию дефектов (см. рис. 1).

Построение литникообразующей системы в высокоточном литье определяется следующими принципами:

•

все участки отливки должны находиться в равных условиях при литье;

•

все толстостенные участки должны иметь дополнительные депо жидкого металла для устранения усадочной раковины, рыхлости и пористости металла;

•

к тонким участкам должен быть подведен наиболее горячий металл. Литник – это стержень из металла, воска или комбинации, после удаления которого, в форме получается литьевой канал, соответствующий диаметру (см. рис. 1).

На смоделированных из воска деталях литник устанавливается и закрепляется на нерабочую поверхность (на коронках – на небную, зубах – десневую, вкладках – окклюзионную, кламмерах – в отросток). К большим деталям, например, при изготовлении цельнолитого каркаса, бюгельного протеза, возможны разные подходы.

Одни специалисты устанавливают по одному литнику на каждый элемент каркаса, другие в пределах 6–8 литников на весь каркас. Третьи возражают против таких подходов, предлагают лить один литьевой канал, мотивируя тем, что сплав должен течь только в одном направлении, без столкновения потоков, в результате которых на отлив­ке получаются швы (холодный «стык»).

Благодаря этому конструкция протеза находится вне теплового центра опоки, ближе к ее стенкам и охлаждается первой. Это предупреждает образование усадочных раковин. Кроме того, распределительный канал должен быть на 2 мм длиннее с каждой стороны, чем восковая конструкция протеза.

При отливке мостовидного протеза промежуточная его часть требует больше металла. Для этого необходимо смоделировать распределительный канал таким образом, чтобы его объем соответствовал объему промежуточной части (см. рис. 1).

Распределительный канал выполняет роль литьевого резервуара. Он создает достаточное депо металла, как для коронок, так и для промежуточных частей мостовидного протеза. Этим устраняется возможность усадки.

Во избежание усадки, распределительные литьевые каналы для одиночных коронок должны быть диаметром 4 мм и не должны сужаться. Литьевая восковая проволока, связывающая с коронкой, должна быть длиной 1–5 мм и шириной 2,5 мм. Для мостовидных протезов распределительный канал должен иметь диаметр 5 мм.

Восковая проволока диаметром 4 мм достаточна для литников, идущих от воронки резервуара до распределительных каналов.

Если отливается мостовидный протез на весь зубной ряд (по дуге), то распределительный канал разделяется по всему зубному ряду по дуге. Это предотвращает деформацию протеза в ходе остывания (см. рис. 2).

По форме литник лучше делать дугообразным. При кристаллизации он будет распрямляться и в нем не возникнут внутренние напряжения. У места соединения с отливкой делают утолщения – шлакоулавливатели в половину диаметра литника. Для уменьшения усадки вне пределов детали создают «муфты». При затвердевании сплава в последнюю очередь становится твердым тот сплав, который находится в муфте, поэтому затвердевающее изделие как бы пропитывается жидким сплавом.

Снимать восковую конструкцию с модели нужно только после полного формирования и затвердевания всей литниковой системы. При учитывании всех этих факторов снижается вероятность баланса в отлитом металлическом каркасе.

После того, как зубной техник или литейщик обезжирит всю восковую конструкцию специальной жидкостью, нужно дождаться, когда эта жидкость полностью высохнет, иначе на металлическом каркасе будет множество мелких шариков.

Паковка

Паковочная масса и жидкость перемешиваются вручную с помощью шпателя, в соответствии; на 100 г порошка 18–20 мл жидкости 60% концентрата, до образования однородно влажной массы. Полученная масса в течении 60 секунд перемешивается в вакуумном смесителе. Затем масса быстро помещается на вибратор при средней степени интенсивности его работы. Внутренность коронки аккуратно заполняется жидкой массой при помощи канюли (см. рис. 3). Формовочный материал затвердевает наилучшим образом в компрессорной камере в течении первых 10 минут. Затем удаляются муфельные кольца и в течении последующих 20 минут опокам необходимо дать затвердеть перед последующим прогревом.

Время схватывания: 30 минут.

Предварительный прогрев

Для получения безупречного литья важное значение имеет точный температурный режим для прогрева печи.

В муфельной печи во время термической обработки скорость подъема температуры нужно регулировать в зависимости от протяженности мостовидного протеза. Чем больше мостовидный протез, тем меньше должна быть скорость подъема температуры. Это снижает вероятность усадки в отлитом протезе. Опоку в печи лучше ставить на бок, чтобы из конуса остатки пыли или крошки опоковой массы (которые могли попасть в конус) вытекали бы вместе с расплавленным воском (см. рис. 4). Тигель, в котором расплавляется металл нужно тщательно очистить от шлаков и пыли, которые остаются от предыдущей плавки. Это также снижает вероятность зашлакованности в отлитом металлическом каркасе.

Термическая обработка опоки подбирается индивидуально к каждому типу паковочных масс.

Плавка и обработка отлитых каркасов

Расплавление металла происходит в тигле, где находится необходимое количество металла к каждой опоке (рассчитывается необходимое количество металла по формуле: масса воска умножается на удельную плотность расплавляемого металла). Кусочки металла расплавляются, стекаются в одну каплю, после чего по краям капля начинает светлеть и в середине появляется тень. После исчезновения тени, можно включать центрифугу. В некоторых случаях можно еще выждать несколько секунд. После отливки, если позволяет время, опоку вместе с отлитой конструкцией поставить остывать в муфельную печь, чтобы она остывала медленно и равномерно. Это снижает вероятность усадки протеза.

Нельзя ни в коем случае остужать опоку в холодной воде и разбивать опоковую массу молотком! В этом случае может произойти деформация протеза. Отрезать литниковую систему нужно равномерно, не нагревая металл и не оказывая механического давления на отлитую конструкцию. После того, как опока остынет, отлитую деталь извлекают, производят пескоструйную обработку, отрезают литники и припасовывают (см. рис. 5).

В статье использованы иллюстрации из учебного пособия «Неблагородные сплавы для облицовки керамикой».

В следующем номере продолжение темы:

«Литье бюгельных протезов на огнеупорных моделях».

Более подробно по вопросам стоматологического литья можно проконсультироваться по т., ООО «Вавидент» Пряников В.А. (г. Самара).

(№ 1 (36) 2003)