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.
Данный процесс широко применяется при протезировании несъемными (вкладка, полукоронка, коронка, мостовидный протез) и съемными (дуговой, с металлическим базисом) протезами и шинами, ортодонтическими и челюстно-лицевыми протезами и аппаратами.
Литьем называется получение отливок нужных деталей протеза путем заливки расплавленного металла в литейную форму.
Для плавления сплавов металлов применяется разнообразная аппаратура: ацетиленовые горелки, электродуговые установки, печи сопротивления и автоматизированные высокочастотные печи, обеспечивающие более качественное литье.
Литье легкоплавких сплавов (с точкой плавления до 300 °С), предназначенных для создания металлических штампов, проводится с использованием гипсовой формы и расплавления металла в специальной металлической ложке над пламенем газовой или спиртовой горелки.
Литье твердоплавких (среднеплавких) металлов (с точкой плавления свыше 1100 °С) проводят для получения каркаса зубного, челюстного или лицевого протеза.
Для получения качественного литого каркаса протеза необходимо тщательно выполнить все этапы, связанные с подготовкой литья, строго выдерживать режим самого процесса литья и использовать для него только фабричные заготовки сплавов металлов для протезов. Кроме того, для каждого сплава металлов необходимо использовать свой керамический тигль, прочность и химическая стойкость которого позволяют использовать его, как правило, не более 6 раз.
Процесс литья каркаса протеза из сплавов металлов включает в себя ряд последовательных операций:
1) изготовление восковых репродукций (моделей) каркаса протеза. Этот процесс изложен в главах 5 и 6.
2) установка литникобразующих штифтов и создание литниковой системы. При всех способах литья в литейной форме, кроме формы металлического каркаса, предусматривается литниковая система, представляющая собой каналы, по которым жидкий металл подводится к отливке.
Литниковая система создается путем подвода к восковой репродукции (модели) каркаса протеза полимерных или восковых литникобразующих штифтов, которые после удаления воска из опоки представляют собой литьевые каналы. Кроме того, литниковая система позволяет сместить образование пористой структуры в сторону от объектов литья.
Опока в литейном производстве — приспособление из чугуна, стали или алюминия для удержания формовочной массы при изготовлении литейной формы и заливки ее металлом.
Существуют определенные условия построения литниковой системы:
— при литье все участки каркаса протеза должны находиться в равных условиях. Это реализуется тем, что для литников используются готовые восковые стержни-профили и восковая проволока, диаметром 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 мм, или они моделируются непосредственно в зуботехнической лаборатории. Причем для мелких деталей используется один литник диаметром 1,5— 2,5 мм, для крупных (толстых или протяженных) — 3—6 литников, диаметром от 2,5 до 4,5 мм. Более того, если в каркасе протеза несколько металлоемких участков, связанных между собой посредством ажурных деталей, то каждый такой участок должен иметь свои литники. Все литники объединяются общим коллектором большого диаметра, который заканчивается воронкообразным расширением;
— размеры литниковой системы должны обеспечивать процесс затвердевания сплава в литниках позже, чем в отливаемом каркасе протеза. Длина литника должна быть таковой, чтобы наивысшая точка на восковой модели была на расстоянии 6 мм от края опочного кольца. Если восковая модель каркаса протеза находится слишком близко к краю опочного кольца, расплавленный металл может пробить формовочную массу при литье, если она слишком далеко — газы не могут достаточно быстро выйти, чтобы обеспечить четкое заполнение формы сплавом.
С другой стороны, слишком короткий литник вынуждает располагать восковой каркас протеза ближе к верхнему краю опоки, что приводит к преждевременному остыванию металла, приводящему к увеличению числа дефектов отливки;
— расплавленный металл должен течь от толстостенных участков к более тонким. Поэтому на литнике, вблизи массивных участков восковой репродукции (модели) каркаса протеза, создается утолщение (муфта) — дополнительное депо жидкого металла для устранения усадочной раковины, рыхлости и пористости в металле;
— следует учитывать не только колигество, длину и диаметр литников, но и их направление и расположение, так как они не должны резко менять направление тока металла, а центробежная сила способствовала бы уплотнению металла;
3) выбор и подготовка огнеупорной формовогной массы, представляющей собой огнеупорный мелкодисперсный порошок и связующие вещества. Напомним, что, в зависимости от рецептуры, сплавы металлов на основе благородных и неблагородных металлов имеют не только разную температуру плавления (сплавы золота—до 1100 °С; нержавеющая сталь — 1200—1600 °С; кобальто-хромовые сплавы (КХС) — 1458 °С), но и разную велигину усадки при переходе из жидкого состояния в твердое (для нержавеющей стали она составляет 1,1—1,25%, для золотосодержащих сплавов — 1,3% объема, для КХС — 0,3%).
В современном литейном производстве используются различные формовочные материалы, компенсирующие эту усадку, чем и обусловлен выбор формовочной массы:
— гипсовой — для литья каркасов протезов из сплавов золота;
— фосфатной — для литья каркасов протезов из всех видов сплавов, в том числе и кобальтохромовых;
— силикатной — для литья каркасов из нержавеющей стали. В процессе литья необходимо обеспечить удаление из литейной
формы воздуха, влаги и газа, выделяющегося из жидкого сплава металлов. Для этого литейная форма должна быть газопроницаемой (недостаточное удаление газа приводит к образованию в отливке газовых раковин). Кроме того, такая масса должна быть пластичной, прочной, огнеупорной, иметь коэффициент термического расширения (КТР), равный таковому у используемого сплава металлов.
В создании расширяющейся литейной формы играют роль четыре механизма:
а) расширение при твердении формовогной массы, которое возникает как результат обычного роста кристаллов. Расширение, вероятно, увеличивает частицы окиси кремния в формовочной массе, которые препятствуют формированию кристаллической структуры гипса, вызывая его расширение наружу. Этот тип расширения в обычных условиях, как правило, составляет около 0,4%, но расширение частично ограничено металлическим кольцом;
б) гигроскопигеское расширение. Его можно использовать для увеличения обычного расширения. Формовочной массе дают отвердеть в присутствии воды, вызывая дополнительное расширение. Предполагается, что вода, в которую погружается формовочная масса, замещает воду, занятую в процессе гидратации. Это удерживает пространство между растущими кристаллами, позволяя им непрерывно расширяться наружу вместо их ограничения. Это расширение варьирует от 1,2 до 2,2% и его можно контролировать добавлением определенного количества воды к твердеющей формовочной массе;
в) расширение восковой модели. Возникает в жидкой формовочной массе, когда воск нагревается до температуры, при которой он моделировался. Тепло может выделяться от химической реакции в формовочной массе или от водяной бани, куда погружено кольцо. Расширение восковой модели при нахождении формы в воде меньше, чем в случае застывания формовочной массы на воздухе;
г) термигеское расширение. Расширение формовочной массы возникает при нагревании ее в муфельной печи. Нагревание формы помогает также убрать восковую модель и избежать застывания сплава до полного заполнения формы. Метод высокотемпературного выжигания восковой модели в первую очередь основывается на термическом расширении формы. Формовочной массе вокруг восковой модели дают затвердеть на воздухе при комнатной температуре, а затем нагревают приблизительно до 650 °С. При этой температуре формовочная масса и металлическое кольцо расширяются достаточно, чтобы компенсировать усадку золотого сплава.
Подготовка огнеупорной формовогной массы проводится в строгом соответствии с рекомендациями фирмы-производителя. Это касается в первую очередь объемно-весового соотношения компонентов (порошок и жидкость соответствующей концентрации), что позволяет привести в соответствие КТР огнеупорного материала и сплава металлов при литье каркасов протезов.
Смешивание компонентов формовочной массы выполняют ручным способом или в специальных вакуумных смесителях (например, Аверон, Смартмикс и др.). При этом, как правило, в емкость с отмеренным количеством жидкости добавляют порошок;
4) формовка восковой репродукции (модели) каркаса протеза и литниковой системы огнеупорной массой в опоке проводится в соответствии с рекомендациями фирмы-производителя. Вместе с тем следует отметить некоторые общие манипуляции:
— покрытие восковой репродукции (модели) каркаса протеза и литниковой системы специальной жидкостью для улучшения текучести формовочного материала и огнеупорным облицовочным слоем, который наносится с помощью кисточки или несколько раз погружается в жидкую массу;
— просушивание нанесенного облицовочного слоя (огнеупорной оболочки) при комнатной температуре;
— установку облицованной формовочной массой восковой репродукции каркаса протеза в опоке на опочный конус и его фиксацию (укрепление) горячим воском;
ОПОЧНЫЙ конус — воронкообразное пустотелое приспособление (как правило, металлическое или полимерное), используемое для создания резервуара жидкого металла в опоке при литье металлического каркаса протеза.
— заполнение опоки формовочной массой (в нужном объеме) на вибрационном столе;
— освобождение опоки от конуса после затвердения формовочной массы.
5) выплавление воска, сушку и обжиг литейной формы (опоки) проводят в специальных обжиговых (муфельных) по режиму, рекомендованному для данной формовочной (огнеупорной) массы.
Обжиг — нагрев и выдержка при высокой температуре (в обжиговых печах) различных материалов для придания им необходимых свойств или удаления примесей (например, обжиг руды, глины, огнеупоров, керамики).
Обжиг необходим для окончательного выжигания остатков воска, высушивания, повышения газопроницаемости формы, а также создания высокой температуры внутри формы и литниковых каналов, чтобы не остывал протекающий по ним жидкий металл, для его лучшей жидкотекучести. Его прекращают только тогда, когда устья и стенки литьевых каналов станут красными. Но здесь хороша золотая середина, так как перегревание формы, быстрое повышение температуры в муфельной печи, где ведется обжиг, нагревание формы в открытом пламени приводят к ее растрескиванию и осыпанию. Для металлов, используемых в стоматологии, оптимальной является температура обжига от 700 до 850 °С.
Продолжительность пребывания опоки в обжиговой печи связана с объемно-весовым соотношением компонентов формовочной массы, использованной для опоки: чем выше концентрация специальной жидкости (т. е. чем меньше содержание воды в опоке), тем меньше время прокаливания опоки. Кроме того, величина концентрации специальной жидкости определяет коэффициент термического расширения опоки. В качестве примера приведем три режима прокаливания в муфельной печи опоки из огнеупорной (формовочной) массы Пауэр Кэш:
1-й режим — помещение опоки в горяъую пегъ (для быстрого выгорания воска) при температуре 700—800 °С с последующим подъемом температуры до конечной величины и экспозицией (выдержкой) литьевой формы в печи в течение 40 мин. Этот режим, создающий экономию времени не менее 80 мин, используют при литье каркасов из сплавов золота;
2-й режим — помещение опоки в горягую пегъ (для быстрого выгорания воска) при температуре 430 °С с последующим подъемом температуры до конечной величины при получении каркасов протезов из сплавов с температурой плавления свыше 1100 °С;
3-й режим— помещение опоки в холодную пегъ для двухступенчатого прокаливания. При этом в интервале от комнатной температуры (22 °С) до 430 °С скорость ее подъема составляет 8 °С/мин. При температуре 430 °С опоку выдерживают 30 мин, а затем (после подъема температуры до максимальной величины со скоростью нагрева 14 °С/мин) опоку дополнительно выдерживают в печи еще не менее 30 мин.
Более того, при использовании не содержащего углерод-фосфатного формовочного материала Фудживест и Фудживест Супер (Япония), применяемого для литья каркаса из любого сплава металлов, опока помещается прямо в нагретую обжиговую печь при конечной температуре 800° + 50 °С, что обеспечивает экономию времени до двух часов. Такой быстрый прогрев опоки не оказывает влияния на расширение и качество поверхности сплава металла.
Следует отметить, что керамические тигли, в которых проводят плавку сплавов металлов, помещаются в муфельную печь одновременно с опокой, таким образом к окончанию этой процедуры опока и керамический тигель имеют одинаковую температуру;
6) плавка и литье металлжеского сплава. После проведения вышеперечисленных предварительных мероприятий осуществляется литье — процесс производства фасонных отливок путем заполнения жидким металлом заранее приготовленных форм, в которых металл затвердевает.
Существует несколько способов заливки металла в формы:
— свободная заливка — металл заполняет форму свободно, под действием гравитационных сил;
— литье под давлением, создаваемым поршнем или воздухом с применением литейных машин;
— центробежное литье — заливка во вращающуюся форму — металл заполняет ее под влиянием центробежной и гравитационной сил;
— вакуумное литье — заливка вакуумным всасыванием.
При литье допускается некоторый перегрев металла, но не выше температуры плавления на 100—150 °С. Дальнейшее увеличение нагрева приводит к значительному поглощению газов и в последующем образованию газовых раковин.
Получение качественной отливки каркаса протеза зависит от температуры расплава. Так, при недостаточной температуре расплава:
— происходит преждевременное затвердевание, что сказывается на качестве структуры отливки;
— существует риск образования преждевременных сгустков. Условия для образования сгустков возникают в случае недостаточной температуры разогрева, которая не позволяет потокам металла полностью смешиваться;
— низкая температура литья при большой площади отливки приводит к волнистой структуре ее поверхности;
— при недостаточном разогреве сплава происходит преждевременное затвердевание металла, что проявляется недоливами объектов литья;
— рябь на поверхности объясняется низкими температурами литья. Вследствие быстрого затвердевания, рябь, проявившаяся из-за наличия оксидных пленок на поверхности металла, не исчезает.
При избыточной температуре расплава или увеличении времени прогрева опоки возможно:
— разрушение формовогной массы. Нестабильность структуры формовочной массы при контакте с протекающим расплавленным металлом приводит к высвобождению микроскопических частиц опоки, которые попадают в поверхностные части отливки. Значимыми факторами в реакции между сплавом и материалом литейной формы являются: температура металла (любой сплав с температурой литья выше 1150 °С, которая превышает температуру плавления на 38—66 °С, должен отливаться в фосфатной формовочной массе), его химический состав, поверхностное натяжение, статика металла, состав литейной формы, а также термическая, химическая и механическая стабильность формовочной массы;
— испарение компонентов сплава (например, цинка) и развитие реакций распада расплавленного металла с образованием газов, мешающих заполнению литейной формы. Этот эффект возникает в случае применения высокотемпературного сплава в сочетании с формовочными массами на гипсовой основе. Газы высвобождаются в ходе охлаждения и затвердевания металла, поскольку их растворимость понижается вместе с понижением температуры, хотя в процессе охлаждения большая часть газов может покинуть металл, но остатки газов образуют поры в структуре отливки;
— возникновение эффекта губки, когда во время затвердевания сплава в полости газ поднимается к поверхности расплавленного металла, но вследствие плотной структуры формовочной массы, не в состоянии выйти за пределы отливки. Одновременно происходит процесс неконтролируемого затвердевания перегретого сплава, что ведет к образованию пористой структуры отливки;
— возникновение неоднородности структуры отливки;
— возрастание усадки в отливке, что проявляется в увеличении жесткости каркаса протеза.
Во время перехода из жидкого состояния в твердое, расплавленный металл уменьшается в объеме. Недостаток объема в ходе процесса литья выражается в виде пористости сжатия, которую можно встретить преимущественно в областях, где металл затвердевает в последнюю очередь;
7) освобождение каркаса протеза от огнеупорной массы и литниковой системы. После извлечения опоки из литейной установки, ее охлаждают, причем, с целью предупреждения внутреннего напряжения и трещин, рекомендуют охлаждение отливок проводить медленно: на воздухе или в разогретой, но выключенной муфельной печи.
Затем осторожно удаляют гипсовым ножом или выдавливают формовочную массу из опоки:
— отливка из золотых сплавов нагревается паяльным аппаратом и опускается в раствор соляной кислоты. Затем карборундовым или вулканитовым диском отрезаются литники. Отливка обрабатывается твердосплавными борами и карборундовыми камнями различных фасонов до получения ровной поверхности;
— при плотном припекании облицовочной массы к поверхности металлической отливки из сплавов неблагородных металлов, последние погружают в раствор кислоты или щелочи. Чаще же проводится ультразвуковая очистка или обработка в камере пескоструйного аппарата.
Литниковая система отделяется от каркаса протеза с помощью отрезных кругов и дисков.
Рассмотренный выше вариант получения литого каркаса (или его элемента) зубного протеза является промежуточным этапом в процессе создания зубного протеза.
Следует отметить, что освобождение каркаса протеза от огнеупорной массы и литниковой системы, а также его отделка, по сути являются сочетанием механической, термомеханической и химической обработки сплавов металлов , что требует проведения данных манипуляций в специально оборудованных производственных помещениях при строгом соблюдении технологической дисциплины, техники безопасности и условий эксплуатации используемых для этого оборудования, механизмов и приспособлений, рекомендованных заводом-изготовителем.
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:
- Невозможность перегрева расплавляемого сплава, позволяет получить как высокую точность, так и высокое качество стоматологического литья.
- 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.
- 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.
