Wykonanie odlewów metalowych uzupełnień protetycznych lub części metalowych protez (wkładów, koron, mostów, szkieletów protez ruchomych) odbywa się metodą „traconego wosku”. Procedury niezbędne do sporządzenia odlewów obejmują:
· wykonanie na modelach roboczych (gipsowych, bądź modelach powielonych z masy ogniotrwałej) wzorców - woskowych modeli protez lub ich metalowych elementów;
· przyklejenie wzorców kanałów odlewowych do woskowych modeli protez;
· sporządzenie form odlewniczych, obejmujące: umieszczenie woskowych wzorców (protez wraz z kanałami odlewowymi) na szczycie stożka odlewniczego podstawy formy odlewniczej i ich zatopienie w masie ogniotrwałej, pozwalającej na dokładne odwzorowanie ich kształtu i szczegółów anatomicznych;
· wygrzewanie form odlewniczych – mające na celu:
- usunięcia woskowych wzorców z form odlewniczych w celu utworzenia pustych przestrzeni przeznaczonych do wypełnienia płynnym metalem,
- nadanie formie odlewniczej własności, niezbędnych do wykonania odlewu (poszerzenie formy odlewniczej, uzyskanie odpowiedniej temperatury),
· odlewanie - wypełnienie formy odlewniczej płynnym (stopionym) metalem;
· uwolnienie odlewów z masy osłaniającej, obróbka mechaniczna (szlifowanie i polerowanie).
Wzorce kanałów odlewowych inaczej ćwieki odlewnicze są to sztyfty o średnicy 1-3 mm, wykonane z wosku, tworzywa, a nawet metalu. Przy ustalaniu średnicy kanałów odlewowych dla wzorców woskowych uzupełnień protetycznych należy kierować się zasadą wyboru ćwieków odlewniczych o możliwie największych rozmiarach. Wykonanie bowiem kanałów odlewowych o zbyt małym przekroju może powodować, w trakcie wypełniania formy odlewniczej płynnym metalem, opory przepływu metalu prowadząc do defektów odlewu (porowatość w wyniku skurczu metalu). Jeden koniec ćwieka przyklejamy do wzorca woskowego, a drugi do stożka odlewniczego (wykonanego zwykle z tworzywa silikonowego). Stożek ten usuwany jest z pierścienia odlewniczego po związaniu masy osłaniającej. Natomiast ćwieki odlewnicze są wypalane podczas procesu wygrzewania, pozostawiając po sobie wlot, albo inaczej kanał odlewowy, przez który stop złota będzie wtłaczany do wnętrza formy odlewniczej.
Podczas mocowania ćwieka odlewniczego, należy najpierw w wybranym miejscu wzorca umieścić małą kroplę wosku kleistego, a następnie osadzić na nim ćwiek i nadtopić wosk dookoła jego podstawy, modelując gładkie przejście ćwieka w woskowy wzorzec (bez przewężeń). Należy pamiętać o tym, aby nie narażać wzorca protezy na przedłużone działanie wysokiej temperatury. Ćwieki odlewnicze łączy się z woskowymi modelami protez w punktach ich największej grubości albo w miejscach najbardziej wypukłych, dzięki czemu stop metali będzie swobodnie wpływać do wszystkich okolic formy. Modele protez stałych zębów bocznych łączy się z ćwiekiem odlewniczym, umieszczając go na szczycie guzka wykazującego najgrubszą warstwę wosku. Umieszczenie ćwieków w miejscach wycienionych powoduje taki sam skutek jak zastosowanie ćwieków o zbyt małej średnicy, tj. porowatość w wyniku skurczu metalu. Porowatość może być także wynikiem turbulencji metalu, która zdarza się przy kanałach odlewniczych ustawionych pod kątem prostym względem ścian wzorca. Nieprawidłowe usytuowanie kanałów może także powodować nierównomierną rozszerzalność formy odlewniczej.
Przy odlewach koron na zęby boczne, prócz kanału odlewowego połączonego z największą wypukłością wzorca (guzkiem na powierzchni żującej), można także zastosować dodatkowy kanał przebiegający zwykle między kolejnym guzkiem (w okolicy licowanej), a podstawą stożka odlewniczego (wzorzec tego kanału należy także przyklejać do modelu korony osadzonej na kikucie zębowym). Wierzchołek guzka, do którego umocowano dodatkowy ćwiek odlewniczy powinien być niższy od punktu wejścia głównego kanału odlewowego (ryc.1). W takich przypadkach nie ma potrzeby stosowania podczas odlewania dodatkowych wentyli, pod warunkiem, że zapewni się ucieczkę gazów poprzez schropowacenie gładkiej powierzchni masy osłaniającej w dnie (u wylotu) pierścienia odlewniczego. Kanały odlewowe dla pojedynczych koron przymocowywane są zwykle bezpośrednio do poszczególnych wzorców w celu zapewnienia szybkiego i wolnego od turbulencji przepływu metalu do formy odlewniczej.
W przypadku odlewania metalowych elementów mostów, ze stopów metali nieszlachetnych lub złotoplatynowych, należy stosować pośrednią metodę umieszczania kanałów odlewowych. W tych przypadkach wskazana jest bowiem turbulencja płynącego stopu dla podniesienia temperatury formy odlewniczej i dłuższego utrzymania metalu w fazie ciekłej. W tym celu umieszcza się, na sieci ćwieków odlewniczych, poziomo biegnący kanał, tworzący dodatkowy wlew między stożkiem a formą odlewniczą (tzw. belka poprzeczna) (ryc.2). Kanał ten tworząc rozłożystą belkę stabilizuje wzorzec woskowy mostu, chroniąc go przed zniekształceniem w czasie zatapiania w masie osłaniającej, natomiast podczas procesu odlewania wyrównuje przepływ metalu do poszczególnych miejsc formy odlewniczej, umożliwiając jej równomierne i równoczesne wypełnienie. Podczas przepływu stopu poprzez kanały zasilające (poziomy oraz kanały prowadzące do poszczególnych elementów formy odlewniczej mostu) dochodzi do podniesienia temperatury w otaczającej je masie ogniotrwałej. Metal znajdujący się najdalej od układu kanałów wlewowych (tracący ciepło w wyniku przepływu przez chłodniejszą od niego formę odlewniczą) oraz wypełniający okolicę stożka odlewniczego (wystawiony na temperaturę pokojową), będzie wychładzać się najwcześniej, zaś pozostanie płynny w obszarze kanału poziomego, gdzie spełniać będzie rolę rezerwuaru uzupełniającego niedobór płynnego metalu w formie, powstający w wyniku skurczu krzepnącego stopu.
Przepływ metalu do formy zależy również od usytuowania zatopionych mostów względem aparatu odlewniczego. Wzorce woskowe mostów należy układać w pozycji pionowej na poziomo ustawionej wirówce mechanicznej, gdyż taki układ zapewni równoczesne wypełnienie wszystkich okolic formy odlewniczej. W celu rozpoznania położenia wzorca w pierścieniu należy na stożku odlewniczym umieścić znak orientacyjny w postaci kropli wosku, która pozostawi na masie osłaniającej zagłębienie widoczne w czasie układania pierścienia w wirówce. W tym celu można również wykonać dwa nacięcia na przeciwstawnych ścianach pierścienia, względem których będzie wyrównywana długa oś mostu przed jego zatopieniem w masie osłaniającej (ryc.2).
Ryc.1. Przekrój przez formę odlewniczą.
Ryc.2. Forma odlewnicza z zatopionym mostem. Widoczny kanał poprzeczny oraz położenie orientacyjnych nacięć na pierścieniu odlewniczym względem wzorca mostu.
1
Woskowy wzorzec z zatopionym ćwiekiem odlewniczym usuwa się z kikuta modelu gipsowego (należy pamiętać, że wzorca nie można nigdy ciągnąć za ćwiek odlewniczy, ponieważ może to powodować odkształcenie woskowego wzorca) i umieszcza go na szczycie stożka odlewniczego.
Przyklejając woskowy model do stożka odlewniczego należy pamiętać, by umieścić go w centralnej części (blisko osi) pierścienia odlewniczego. Takie postępowanie sprawia, że wzorzec woskowy otoczony jest jednakową grubością masy odlewniczej, co zapewnia formie odlewniczej równomierną i równocześnie największą ekspansję. W przekroju osiowym odlewane detale powinny być tak ustawione na szczycie stożka odlewniczego, by znaleźć się możliwie blisko dna pierścienia odlewniczego (końcowe brzegi detali powinny znaleźć się 5-6 mm od dna pierścienia – formy odlewniczej) (ryc.3). Budowane formy odlewnicze powinny mieć określoną długość kanałów odlewniczych (nie powinna ona być większa niż 6 mm – może być mniejsza), co zapewnia odpowiedni przebieg procesu krzepnięcia metalu. Zwykle odległość stożka odlewniczego od zbiorniczka wyrównawczego – pogrubienia kanału odlewniczego – wynosi 5mm, zaś zbiorniczek wyrównawczy powinien być umieszczony możliwie blisko odlewanego elementu – do 5mm). Właściwe proporcje osiągamy przez dobranie określonej długości woskowych wzorców kanałów odlewniczych oraz przedłużenie woskiem silikonowego stożka odlewniczego. Wosk wokół podstawy ćwieka odlewniczego należy starannie wygładzić.
Wykonywanie formy odlewniczej
Wnętrze pierścienia odlewniczego wyściela się warstwą miękkiego materiału, który tworząc buforową przestrzeń dla ekspansji masy osłaniającej umożliwi uzyskanie powiększonej formy odlewniczej. Jeżeli nie zabezpieczy się w ten sposób miejsca dla ekspansji zewnętrznej masy, to może dochodzić do wyzwolenia w wiążącej masie naprężeń i w konsekwencji do zniekształcenia formy i powstałego w niej odlewu metalowego. Warstwa miękkiego materiału w pierścieniu ułatwia także usuwanie masy po zakończeniu procesu odlewniczego.
Ryc. 3. Budowa formy odlewniczej.
Przez wiele lat do wyścielania pierścieni odlewniczych stosowano azbest, ale obecnie ze względu rakotwórcze własności tego materiału poleca się wyścielacze wykonane z włókien ceramicznych – na bazie krzemianów glinu (dostępne w warstwach o grubości około 1 mm). Ceramiczny materiał wyścielający jest bardziej efektywny niż azbest, ponieważ umożliwia uzyskanie większej rozszerzalności masy wyścielającej. Należy pamiętać, że ekspansja masy będzie większa w przypadku użycia dwu warstw wyścielacza ceramicznego. Wyścielacz, po wyłożeniu pierścienia odlewniczego, powinien tworzyć zakładkę o szerokości 6 mm.
Rozszerzalność masy osłaniającej zależy także w pewnym stopniu od stanu wyścielacza. Jest ona mniejsza w obecności suchego lub natłuszczonego wyścielacza, natomiast w przypadku użycia mokrego wyścielacza ekspansja masy będzie dodatkowo zwiększona o rozszerzalność higroskopijną. Dla wykorzystania tego zjawiska pierścień odlewniczy z suchym wyścielaczem należy umieścić w misce z wodą celem dokładnego nasączenia wyścielacza, a następnie nadmiar wody usunąć przez potrząsanie pierścieniem. Mokrego wyścielacza nie można bowiem dotykać ani wyciskać, gdyż jego kompresja może prowadzić do zniszczenia efektu wyścielającego.
Masę osłaniającą spajaną gipsem cechuje słabe „zwilżanie” powierzchni woskowych modeli, co może powodować uwięzienie pęcherzy powietrza w czasie zatapiania wzorca woskowego. By temu zapobiec, masę można nakładać ręcznie lub wprowadzać za pomocą wieloczynnościowego mieszadła próżniowego, wykorzystującego zjawisko podciśnienia. Jeżeli wnętrze woskowego wzorca jest zawężone lub ma małą średnicę, to wskazane jest wstępne nakładanie masy małym pędzelkiem, a następnie można umieścić pierścień na stożku odlewniczym i powoli wypełnić jego wnętrze pozostałą porcją masy odlewniczej.
Doświadczeni technicy uzyskują gładkie odlewy metalowe bez względu na zastosowaną metodę zatapiania wzorców woskowych. W metodzie zatapiania podciśnieniowego, łatwiejszej dla początkujących techników, otrzymuje się jednak lepsze zagęszczenie masy, polepszające strukturę powierzchni odlewu metalowego. Z przeprowadzonych badań wynika bowiem, że 95% odlewów wykonanych tą metodą nie miało pęcherzy powietrza, podczas gdy odsetek ten dla metody tradycyjnej wynosił zaledwie 17%.
Ilość wody użytej do zarobienia masy osłaniającej powinna być ściśle odmierzona i zgodna z zaleceniami producenta, ponieważ stosunek wody do masy osłaniającej ma istotny wpływ na ekspansję powstałej mieszaniny (mniejsza ilość wody powoduje mniejszą rozszerzalność masy). Jeżeli zachodzi konieczność zmiany wielkości ekspansji, tj. jej powiększenia lub zmniejszenia, należy przedsięwziąć inne działania niż zmiana proporcji wody do masy osłaniającej. W wyniku użycia mniejszej ilości wody otrzymuje się bowiem masę osłaniającą gęstszą, ale trudniejszą w rozrabianiu i odlewaniu, natomiast dodatkowa porcja wody powoduje rozrzedzenie masy i osłabienie jej wytrzymałości mechanicznej. Do ściśle odmierzonej ilości wody umieszczonej w mieszalniku wsypuje się zawartość jednego opakowania masy osłaniającej, po czym miesza się ją ręcznie szpatułką, a po całkowitym nawilżeniu masy pojemnik przykrywa się szczelnie pokrywą.
Czas mieszania wpływa na ekspansję masy osłaniającej. Stwierdzono bowiem, że przedłużony czas mieszania masy osłaniającej zwiększa jej rozszerzalność termiczną. Dlatego też nie należy wprowadzać żadnych zmian do ściśle ustalonych norm postępowania podczas procesu tworzenia form odlewniczych.
Przy udziale wibratora w ciągu paru sekund masa osłaniająca wypełnia pierścień. Wibrowanie pierścienia z masą zagęszcza masę osłaniającą.
W celu pełnego związania masy osłaniającej należy pierścień umieścić na okres 30 minut w wilgotnym miejscu (np. w przykrytym pojemniku plastikowym z wilgotną ligniną) albo zanurzyć w kąpieli wodnej o temperaturze 37oC, jeżeli zamierza się wykorzystać zjawisko higroskopijnej ekspansji masy.
Wygrzewanie form odlewniczych
Wygrzewanie jest procesem, który przygotowuje formę odlewniczą do odlania w metalu i umożliwia uzyskanie termicznej ekspansji masy osłaniającej. W celu osiągnięcia termicznej rozszerzalności masy kompensującej kurczliwość stopu metalowego należy stosować technikę "wysokiego wygrzewania" w temperaturze 640°C, natomiast dla uzyskania ekspansji higroskopijnej wystarczy wygrzewanie formy w temperaturze 480°C (dla form odlewniczych z masy osłaniającej spajanej gipsem).
W pierwszym etapie postępowania stożek odlewniczy oddziela się ostrożnie od pierścienia, po czym ogląda krater uformowany przez stożek w masie osłaniającej i dokładnie usuwa znalezione w tej okolicy luźne drobiny masy, aby w późniejszym okresie nie zanieczyściły odlewu metalowego. Następnie wstawia się pierścień odlewniczy z kraterem zwróconym ku dołowi na okres 30 minut do pieca o temperaturze 320°C, w którym większość stopionego wosku wypływa swobodnie poza formę odlewniczą, a po upływie tego czasu przenosi do drugiego pieca, gdzie pierścień powinien pozostawać przez okres 1 godziny w temperaturze 480 lub 650°C (w zależności od zastosowanej techniki wygrzewania). Następnie na 10 minut przed odlaniem metalu pierścień odwraca się kraterem do góry celem dokładnego utlenienia wewnętrznych ścian formy odlewniczej i umożliwienia całkowitego wyparowania resztek wosku.
Czas pomiędzy wyjęciem pierścienia z pieca i odlaniem metalu nie powinien być dłuższy niż 30 sekund, aby ograniczyć utratę ciepła i w konsekwencji możliwość obkurczenia formy odlewniczej. Dlatego też należy wcześniej przygotować wszystkie materiały i oprzyrządowanie konieczne do sprawnego przeprowadzenia dalszych faz postępowania laboratoryjnego.
Tygiel umieszcza się w siedzisku zatrzaskowym znajdującym się na ramieniu wirówki aparatu odlewniczego. Na tyglu umieszcza się kostki stopu metali, przy czym ich ilość powinna zabezpieczyć wypełnienie formy, kanałów wlotowych i części stożka odlewniczego, bowiem tylko w takich warunkach możliwe jest uzyskanie precyzyjnego odlewu odtwarzającego wszystkie detale wzorca woskowego.
Następnie zapala się palnik gazowy, regulując dopływ powietrza celem uzyskania stożkowego płomienia. Pierwszy stożek płomienia stanowiący strefę mieszania gazów jest bezbarwny i zimny. Dookoła niego tworzy się zielonkawo-niebieska strefa spalania, w której dochodzi do częściowego spalenia gazów. Ten obszar płomienia jest więc strefą utleniającą. Dalej znajduje się strefa redukcyjna z niebieskawym wierzchołkiem stanowiącym najgorętszy obszar płomienia używany jedynie i wyłącznie do topienia stopów metalowych. Zewnętrzną część płomienia stanowi strefa utleniająca, w której zachodzi całkowite spalanie gazów w atmosferze otaczającego go powietrza.
Strefa utleniająca i spalania nie powinny być stosowane przy nagrzewaniu metalu, ponieważ nie są one tak gorące jak strefa redukcyjna płomienia. Ponadto stop nie powinien być topiony w atmosferze oksydacyjnej, gdyż w takich warunkach mogą tworzyć się niemetaliczne zanieczyszczenia stopu zmieniające jego wytrzymałości mechaniczne i kurczliwość podczas krzepnięcia oraz sprzyjające jego zwiększonej korozji w jamie ustnej.
Stop ogrzewa się płomieniem do momentu zlania kostek do kształtu kulistego. Po osiągnięciu temperatury odlewu kulista bryłka łatwo przemieszcza się przy postukiwaniu tygla, a ponadto podąża za ruchem płomienia. W strefie redukcyjnej płomienia stopiony stop ma błyszczącą lustrzaną powierzchnię. Aby uchronić go przed utlenieniem i zwiększyć jego płynność, dodaje się do niego niewielką ilość topnika.
Utrzymując ciągle płomień nad stopionym stopem wyjmuje się szczypcami wygrzany w piecu pierścień i przenosi ostrożnie do odpowiedniego łożyska na aparacie odlewniczym. Następnie przesuwa się powoli platformę z tyglem szamotowym w kierunku pierścienia odlewniczego, doprowadzając do ich ścisłego kontaktu, który zapobiegać będzie zsuwaniu się pierścienia po uwolnieniu ramienia wirówki.
Dla zapewnienia maksymalnej płynności stopu należy palnik utrzymywać w niezmiennym położeniu nad tyglem aż do momentu uruchomienia wirówki, której pozwala się swobodnie wirować aż do zatrzymania.
Odlewanie stopów metali nieszlachetnych
Aby uzyskać rozszerzalność masy osłaniającej wymaganą przy odlewaniu stopów me...
rozia_buzia101