Литьё сплавов металлов.

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 количество, 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 формовочной 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.