-
Techniky odlévání kovů
Absolventská práce
Josef Šulc
Vyšší odborná škola zdravotnická a Střední zdravotnická
škola
Praha 1, Alšovo nábřeží 6
Studijní obor: Diplomovaný zubní technik
Vedoucí práce: Jan Klička
Datum odevzdání práce: 18. 4. 2014
Datum obhajoby:
Praha 2014
-
Prohlašuji, že jsem absolventskou práci vypracoval samostatně a
všechny použité prameny
jsem uvedl podle platného autorského zákona v seznamu použité
literatury a zdrojů informací.
Praha 18. dubna 2014
Podpis
-
Děkuji mému vedoucímu práce panu Janu Kličkovi za odborné vedení
absolventské práce.
Dále bych chtěl poděkovat všem, kteří mi poskytli studijní
materiály k tomuto tématu.
-
Souhlasím s tím, aby moje absolventská práce byla půjčována ve
Středisku vědeckých
informací Vyšší odborné školy zdravotnické a Střední
zdravotnické školy, Praha 1, Alšovo
nábřeží 6.
Podpis
-
Abstrakt
Šulc Josef
Techniky odlévání kovů
Vyšší odborná škola zdravotnická a Střední zdravotnická škola,
Praha 1, Alšovo nábřeží 6
Vedoucí práce: Jan Klička
Absolventská práce, Praha: VOŠZ a SZŠ, 2014, 49 stran
Odlévání kovových konstrukcí, ať už pro fixní, nebo snímatelnou
protetiku, je nedílnou součástí
každodenní náplně práce zubního technika. Na úrovni preciznosti
lité konstrukce závisí úspěch
či neúspěch finálního protetického řešení a z toho důvodu by měl
každý zubní technik metodiku
lití bezpečně ovládat tak, aby byl vždy schopen vyrobit
kvalitní, funkční produkt a šetřil čas a
finance sobě i pacientovi. Svou prací jsem chtěl řádně
zdokumentovat hlavní faktory podílející
se na přesnosti litých konstrukcí. Vycházel jsem z teoretických
poznatků, jako jsou objemové
změny materiálů vyskytujících se v procesu lití, které jsem
zpracoval v první části práce. V
druhé části práce bylo mým cílem popsat způsoby samotného lití,
dále možné defekty odlitků
související s nesprávným postupem, jejich možné příčiny, řešení
a licí techniku jako takovou
krok za krokem. Zde jsem se kladl důraz především na nejrůznější
vtokové soustavy a jejich
umístění v licím kruhu a to hlavně kvůli jejich nepopiratelném
vlivu na výslednou přesnost
odlitku. Na závěr jsem se zabýval alternativními metodami, jako
jsou technologie laserového
sintrování tzv. Direct Metal Laser Sintering (DMLS) a počítačem
řízené frézování, které
umožňuje vytvořit rozsáhlou kovovou konstrukci bez všech
nedostatků spojených s klasickou
technikou odlévání, jako jsou nehomogenní struktura,
mikroporozita a především vnitřní pnutí
kovových konstrukcí.
Klíčová slova: technika, lití, preciznost, kontrakce,metody
-
Abstrakt
Šulc Josef
Techniky odlévání kovů
Metal casting techniques
Vyšší odborná škola zdravotnická a Střední zdravotnická škola,
Praha 1, Alšovo nábřeží 6
Vedoucí práce: Jan Klička
Absolventská práce, Praha: VOŠZ a SZŠ, 2014, 49 stran
The casting of metal frameworks for both fixed and removable
prosthetics is undeniably an
everyday job for dental technicians. The level of precision of
said framework determines its
success and for that reason, each and every dental technician
should master the casting process
in order to be able to create quality and functional product and
by that save his and patient‘s
time and finances. Therefore I tried to gather and summarize all
the main factors that contribute
to a precise casting of various metal frameworks. This thesis is
based on theoretical facts of
materials in casting process and their volume changes that I
analyzed in the first part. In the
second part of this thesis, my goal was to describe various
casting techniques, possible casting
defects related to improper execution, their causes, possible
solutions and casting technique
itself step by step. I put great emphasis on various influx
systems and their location in casting
ring mainly because of their undeniable influence on the final
precision. In the end, I analyzed
alternative methods such as the Direct Metal Laser Sintering
(DMLS) and computer operated
milling, which allows to create frameworks of all kinds without
any flaws of conventional
casting technique, such as inhomogeneous structure,
microporosity and mostly contraction
stress of casted frameworks.
Keywords: technique, casting, precision, contraction,
methods
-
Obsah
Úvod
........................................................................................................................................................
9
1 Historie licí techniky
...........................................................................................................................
11
2 Rozměrová přesnost odlitku
..............................................................................................................
14
2.1 Otiskovací hmoty
.........................................................................................................................
14
2.2 Sádra
............................................................................................................................................
15
2.3 Vosky a jejich vlastnosti
..............................................................................................................
16
2.3.1 Objemové změny vosků
.......................................................................................................
17
2.3.2 Deformace voskového modelu
............................................................................................
17
2.3.3 Alternativy vosků jako modelovacích materiálů
..................................................................
18
2.4 Zatmelovací hmoty a jejich vlastnosti
.........................................................................................
18
2.4.1 Objemové změny zatmelovacích hmot
................................................................................
20
2.4.2 Fosfátové zatmelovací hmoty pro rychlé odlévání
..............................................................
20
2.5 Kovy a jejich slitiny
......................................................................................................................
21
2.5.1 Slitiny kovů
...........................................................................................................................
21
2.5.2 Struktura slitin
......................................................................................................................
21
2.5.3 Tavení čistých kovů, slitin a jejich krystalizace
.....................................................................
22
3 Technologie odlévání
.........................................................................................................................
24
3.1 Licí aparáty
..................................................................................................................................
25
3.2 Odstředivé lití
..............................................................................................................................
26
3.3 Nízkotlaké lití
...............................................................................................................................
26
3.4 Vysokotlaké lití
............................................................................................................................
27
3.5 Vakuově tlakové lití
.....................................................................................................................
28
4 Defekty odlitků
...................................................................................................................................
28
4.1 Vady tvaru a rozměru odlitku
......................................................................................................
29
4.2 Drsnost a nepravidelnost povrchu
..............................................................................................
29
4.3 Porozita
.......................................................................................................................................
30
4.4 Neúplnost odlitků
........................................................................................................................
31
5 Licí technika - postup
..........................................................................................................................
32
5.1 Druhy licích čepů
.........................................................................................................................
33
5.2 Připojení licích kanálků
................................................................................................................
35
5.3 Zatmelení
.....................................................................................................................................
36
5.4 Vyhřívání formy
...........................................................................................................................
36
5.5 Odlití
............................................................................................................................................
37
6 Alternativy licí techniky
......................................................................................................................
38
-
7 Závěr
...................................................................................................................................................
39
8 Seznam použité literatury a zdrojů informací
....................................................................................
40
8.1 Knižní publikace
...........................................................................................................................
40
8.2 Časopisy
.......................................................................................................................................
40
8.3 Webové stránky
..........................................................................................................................
40
8.4 Zdroje obrázků
............................................................................................................................
41
9 Seznam bibliografických citací
............................................................................................................
42
11 Přílohy
..............................................................................................................................................
43
-
9
Úvod
Kovolitectví (slévárenství) patří k nejstarším, nejpoužívanějším
a nejrozšířenějším
technologiím získávání kovů z rudy, kovových polotovarů či
finálních výrobků ve formě
odlitku. Je to nejekonomičtější metoda pro přeměnu kovu na
finální popřípadě polo finální
výrobek. Kovolitectví a kovotepectví patřily spolu s hrnčířstvím
a výrobou textilií mezi první
technologie, které lidstvo zvládlo, což v konečném důsledku
znamenalo zlepšení životních
podmínek a pokrok obecně. S postupným vývojem se měnily
požadavky na vlastnosti
materiálů, kvalitu a materiálovou strukturu samotných odlitků.
Vedle toho se vyvíjely i vlastní
technologie odlévání a zpracování kovů jako např. kování, tepání
a zlacení. S tím vším se měnil
a zvětšoval sortiment získávaných kovů a jejich slitin. V
počátcích hrála hlavní roli měď a její
nejvýznamnější slitina bronz, po níž je pojmenováno celé
historické období vývoje lidstva,
vyznačující se dominantním využitím bronzu, tedy slitiny mědi a
cínu pro výrobu nejrůznějších
potřeb. Poté přišlo na řadu zpracování zlata a stříbra a
zpracování různých slitin, především
mědi se zinkem a olovem. "Převratem bylo získání a zpracování
železa v období asi 1500 let
př. n. l., i když lze podle určitých nálezů předpokládat i
starší datum (sběr a zpracování
meteoritického železa). Svou dominanci v množství vyrobeného
kovu a jeho slitin si železo
udrželo až do současnosti. Postupně byly objeveny i další kovy.
Možnost průmyslového
získávání hliníku elektrolýzou na konci 19. století znamenala
exponenciální nárůst výroby
tohoto kovu a jeho široké uplatnění (hlavně v dopravě) do takové
míry, že hliník a jeho slitiny
se staly druhým nejdůležitějším kovem za železem a jeho
slitinami.“(1)
Slévárenství je stále se vyvíjící obor, který od počátků směřuje
ke stále kvalitnějším a
přesnějším produktům. Zlepšuje se kvalita povrchu odlitků. Díky
novým technologiím a
materiálům je možné odlévat tvarově komplikovanější odlitky s
lepší strukturou a omezit vznik
vnitřních defektů. V současnosti se slévání kovů uplatňuje
nejvíce ve strojírenství a pak také v
automobilovém průmyslu. Odlitky mají široké uplatnění, jsou to
například části čerpadel,
spalovacích motorů, kompresorů, obráběcích a tvářecích strojů,
najdeme je v letadlech, lodích,
osobních automobilech. Jen na jeden automobil připadá kolem 100
součástí vyrobených licí
technikou. Přesto, že se slévárenská výroba řadí k jednomu z
nejekonomičtějších způsobů
výroby, mnozí na ní nahlížejí s nedůvěrou a to především proto,
že s sebou nese jistá rizika.
Odlitky mohou být postiženy celou řadou vad, jako je nestálá
vnitřní struktura, proměnlivá
kvalita povrchu a možná rozměrová nepřesnost. Díky
technologickým pokrokům je však dnes
již možné většině z těchto vad předejít. Nové poznatky v oblasti
metalurgie a výroby forem,
-
10
systémy řízení jakosti, počítačové simulace k optimalizaci
konstrukcí s ohledem na zatížení, ve
stomatologii pak použití CAD/CAM systémů, napomáhají ke snížení
výskytu vad a k dosažení
požadovaného produktu s danou jakostí.
Existuje mnoho nejrůznějších technik pro odlévání kovů. Od
nejrůznějších průmyslových
technik odlévání, sloužících k výrobě masivních dílů, až po
techniky používané ve stomatologii
k odlévání protetických konstrukcí. Každá technika má své klady
a zápory, ať už jde o složitost
provedení, či časovou případně finanční náročnost. Ne všechny
jsou však vhodné pro náš obor.
Cílem této práce je popsat základní principy, postupy, techniky,
licí aparáty a potřebné
materiály pro precizní lití kovů ve stomatologii.
-
11
1 Historie licí techniky
Nejstarší dochované odlitky se datují do doby před cca 6000 –
7000 lety a byly téměř čistě z
mědi. Už v té době probíhala těžba mědi v dolech a to především
na Balkánském poloostrově
(Bulharsko) a na Středním Východě (Turecko, Irán, Irák). Je to
právě měď a její slitiny,
především s cínem, které jsou spojeny s počátkem slévárenství.
Současně s mědí se získávalo
a zpracovávalo také zlato, což bylo potvrzeno po objevení asi
200 hrobů z neolitického období
na Balkáně (naleziště Varna), kde bylo nalezeno přes 2000
zlatých předmětů, jako jsou náušnice
a prsteny a dále také mnoho dalších měděných nástrojů. Tento
objev měl za následek posunutí
historické hranice pro zpracování a poznávání kovů, kde k mědi
přibylo zlato jako rovnocenný
kov z hlediska doby zpracování. Slitiny jako takové se objevují
kolem 2500 let př. n. l. Během
tohoto období (liší se pro různé oblasti) lidé přišli na to, že
smíšením různých rud získáme
materiál, slitinu, s výhodnějšími vlastnostmi, jako je např.
větší pevnost, nižší teplota tání (Cu
1084 0C, Cínový bronz 960 0C) a lepší zpracovatelnost. Další
významný posun ve zpracování
nastal u Sumerů kolem 3. tisíciletí př. n. l. Zpracovávali měď,
bronz, zlato a také stříbro, které
v té době začali používat jako platidlo. O tom svědčí zápisky na
hliněných tabulkách z té doby.
Jejich vliv na zpracování kovů dokazuje také fakt, že jejich
slovo pro měď ,,urudu", bylo přejato
do indoevropských jazyků jako ,,kov" a ,,ruda". Nejdříve se
objevily dvousložkové bronzy,
které byly odlévané do hliněných forem a pak se např. u
pravěkých Egypťanů a Asyřanů začali
používat bronzy až ze 4 složek. Obsahovaly měď, cín, olovo a
zinek.
Další velký posun ve slévárenství nastal u Keltů během 5. stol.
př. n. l., na území západní,
střední a částečně jižní Evropy v oblastech současného Německa,
Francie, Švýcarska,
Rakouska, České a Slovenské republiky. Zpracovávali měď a její
slitiny s cínem (bronz),
zinkem (mosaz), olovem (potin) a také zlato, stříbro a cizí jim
nebylo ani železo. Největším
slévárenským přínosem Keltů však byly různé způsoby odlévání,
tzv. moderní způsoby, které
v podstatě používáme dodnes. Byly to hlavně:
1. Odlévání do otevřených forem, tzv. Kadlubů, které byly
zahloubeny v zemi, jindy
bývaly vyrobeny z kamene či hlíny. V kadlubech se zpracovávala
jen jedna strana
předmětu, druhá bývala plochá a opracovávala se broušením a
kladivem. Takto se
vyráběly srpy, dláta a některé druhy nožů.
-
12
2. Odlévání v dvoudílných či trojdílných kadlubech. Kadlub býval
vymazán tukem či
olejem, aby předmět šel z formy lehce vyjmout. V trojdílných
kadlubech se odlévali
např. kroužky řetězů z bronzu.
3. Odlévání do ztracené formy. Tato metoda je ještě složitější
než předchozí. Nejdříve byl
odlit v pomocném kadlubu odlitek z vosku, který byl vzápětí
potažen vrstvičkou hlíny,
aby se v ní zdobení hezky otisklo. Poté byl obalen další vrstvou
hlíny, která byla více
porézní a odváděla vzduch. Toto celé se umístilo do pece, kde
vosk následně vytekl a
zbyla jen hliněná forma, do které se pak nalila slitina.
4. Odlévání dutých předmětů. U této metody se nejdříve
vymodelovalo jádro předmětu,
které pak bylo potaženo voskem v takové tloušťce, jakou měl mít
cílový předmět, a celé
se to poté zabalilo hliněným obalem jako u předchozí metody.
Jádro a vosková vrstva
byly protkány bronzovými tyčinkami, které zasahovaly až do
pláště kadlubu. Tím se
zpevnila poloha hliněného jádra i po odtečení vosku. Jádro i
tyčinky poté pohltila
rozžhavená tavenina.
Odlévání do ztracené formy bylo však známé už dříve a to cca
před 5000 lety v přední Asii a
Indii. Například bronzová soška tanečnice z kultury Indus, která
měří 112 mm, pochází z období
3000 let př. n. l. Je odlita právě touto metodou. V Číně navíc
existovala velkosériová výroba již
před 2000 lety. Odlévala se zde litinová ložiska v hliněných
stromečkových formách (Wengian)
a nejrůznější nástroje na opracování půdy z temperované litiny
(žíhaná slitina železa s uhlíkem
o obsahu větším než 2,14%) již ve 4. stol. př. n. l., zatímco v
Evropě se průmyslové zpracování
temperované litiny objevilo až během 19. stol. Můžeme tedy říci,
že Čína a Indie měly před
zbytkem světa náskok, co se slévárenských technologií týče.
Dalším významným krokem byla cílená výroba železa z rudy. Ta se
objevuje kolem roku 1500
př. n. l. V Sýrii a oblastech dnešního Iránu (Chetitská říše) a
v Číně. Výroba železa se rozšířila
teprve s pádem Chetitské říše kolem roku 1200 př. n. l..
Kovové konstrukce zubních protéz se dnes vedle lití zpracovávají
i dalšími způsoby. Vedle lití,
se v současné době vlivem rozmachu výpočetních technologií k
výrobě kovových konstrukcí
používá také technika laserového sintrování a frézovací technika
(systémy CAD/CAM). Proces
zpracování kovových slitin prošel značným vývojem. V minulosti
se často používalo ražení a
spájení, ale s postupným vývojem licí techniky začaly tyto
postupy z praxe mizet.
-
13
Od svého zavedení do praxe se ve své podstatě licí technika
nemění, pouze se technicky a
materiálově zlepšuje. Základem licí techniky ve stomatologii je
tzv. Metoda ztraceného vosku
zavedená do oboru na přelomu 19. a 20. století. Pro získání
odlitku musíme splnit tři základní
požadavky a to:
1. Mít voskový model.
2. Získat jeho přesnou formu.
3. Formu poté v licím přístroji vyplnit vhodnou slitinou.
Cílem lití je získat co možná nejpřesnější hustou, pevnou
konstrukci bez povrchových
defektů. Ovšem kvůli různým objemovým změnám, kterým materiály
(vosky, formovací
hmoty, kovové slitiny) použité v procesu podléhají, stoprocentně
přesná nikdy nebude. Za
optimální považujeme odchylku mezi 0,1 – 0,2 % a to jak u
fixních, tak i u snímatelných
konstrukcí.
-
14
2 Rozměrová přesnost odlitku
Abychom byli schopni vytvořit precizní litou konstrukci, měli
bychom znát několik základních
faktorů, které se podílejí na její přesnosti. Jsou to:
1. Přesný otisk situace.
2. Přesná modelace technika.
3. Dodržování pracovních postupů – přesný sádrový model situace,
šířka licích kanálků,
adekvátní vtoková soustava, správné umístění modelu v kruhu,
formovací hmota
odpovídající druhu lité slitiny.
4. Tepelné roztažnosti materiálů – vosky, formovací hmoty,
slitiny
Základem všeho je přesný otisk situace v ústech pacienta. Pokud
se v otisku situace objeví
defekty, jako například bubliny, neotisklé detaily (v oblasti
budoucí náhrady), nemá smysl
pokračovat ve výrobě protetického řešení, neboť nikdy
nedosáhneme požadované přesnosti.
Dále je to modelace voskové náhrady, kde klademe důraz na
precizní krčkový uzávěr (v případě
korunek a můstků), správnou tloušťku a samozřejmě na anatomickou
korektnost a artikulaci,
které ale v procesu lití nehrají žádnou roli a tak nemá smysl je
více rozebírat. Při dodržení
všech pracovních postupů, které udávají výrobci, se s jistou
nadsázkou dá říci, že to co si
vymodelujeme, máme. Nakonec jsou to fyzikální vlastnosti
samotných materiálů v procesu lití,
které určují, jak přesný odlitek nám vznikne. Proto se v
následujících kapitolách ve stručnosti
podíváme na otiskovací hmoty, sádry, vosky, formovací hmoty a
protetické slitiny.
2.1 Otiskovací hmoty
Otiskovací hmoty jsou protetické materiály, které slouží k
zachycení situace v ústech pacienta
v ordinaci a k následné reprodukci modelů v laboratoři pro
konstrukci protetického řešení.
Abychom toho byli schopni, je nutné mít otisk situační, otisk
antagonální a znát vzájemnou
polohu obou čelistí ve skusu.
Dnes se nejvíce používají alginátové hmoty a elastomery.
Alginátové hmoty jsou
dvousložkové. Jedná se o prášek obsahující alginát sodný,
draselný nebo trietanoloamoniový a
vodu. Dále je jsou v prášku přítomny další látky, jako například
sádra a oxid hořečnatý
(CaSO4.H2O;MgO). Jejich použití se zaměřuje hlavně na pomocné
otisky, tedy antagonální a
-
15
předběžné. Jsou snadno zpracovatelné, dobře se aplikují, jsou
přesné a také levné. Protože to
ale jsou hmoty na bázi vody, mají jednu velkou nevýhodu a tou je
vysychání, s čímž je spojená
rozměrová nepřesnost zvětšující se s dobou uplynulou od
zpracování. V ideálním případě by se
měly zpracovat do 30-60 minut a měly by být uchovávány ve vlhkém
prostředí, například sáček
s vlhkou buničinou. Není možné je uchovávat ve vodě, protože by
ji nasály a opět by došlo k
objemovým změnám.
Druhou skupinou jsou elastomery, tedy pružné syntetické
otiskovací hmoty, tuhnoucí polyadicí
nebo polykondenzací. Jsou to dvousložkové směsi, obsahující tzv.
báze a aktivační složku. Jsou
velice přesné, mají zpravidla vysokou pružnou deformaci, jsou
schopné reprodukovat i ty
nejmenší detaily a oproti otiskovacím hmotám na vodné bázi mají
jednu velkou výhodu a to
sice objemovou stabilitu. Mají podobu pasty a tekutiny
(C-silikony) nebo pasty a pasty (A-
silikony). Používají se jak ve fixní, tak i ve snímatelné
protetice jako univerzální a přesné
otiskovací hmoty. Jejich jedinou nevýhodou oproti alginátovým
hmotám je jejich vyšší cena.
2.2 Sádra
Sádra je nejvíce užívaným materiálem v zubní laboratoři. Slouží
především k odlévání
situačních modelů pro zhotovení budoucího protetického řešení.
Podle způsobu rozkladu
sádrovce CaSO4 .2H2O vzniká několik typů dentální sádry s
různými vlastnostmi. Liší se
mísícími poměry, strukturou krystalů, pórovitostí, velikostí
expanze, pevností, dobou tuhnutí a
dobou zpracování. Typy I a II vznikají rozkladem sádrovce v
otevřeném reaktoru a vyznačují
se nejmenší pevností. Vzniká b-hemihydrát (otiskovací a
alabastrová sádra), která používá se
ke zhotovování předběžných situačních modelů a připojování
modelů do artikulátoru. Typ III,
tedy tvrdá hydrokalová sádra vzniká rozkladem sádrovce za
přítomnosti vodní páry a tlaku v
autoklávu, vzniká a-hemihydrát, hydrokalová sádra. Vyznačuje se
větší pevností než předchozí
typy sádry, kolem 20 MPa. Super tvrdé sádry typu IV a V vznikají
rozkladem sádrovce za varu
v přítomnosti chloridu vápenatého (CaCl2). Jsou nejtvrdší, s
tvrdostí kolem 60 MPa hodinu po
vytvrzení. Pro rozměrově přesný pracovní model je dodržovat
výrobcem dané postupy, tedy
mísící poměry, dobu mísení, a pokud je to možné, upřednostnit
mísení ve vakuu.
-
16
2.3 Vosky a jejich vlastnosti
Vosky spadají do kategorie modelovacích materiálů a jako takové
musí splňovat určité
podmínky. Měly by být dokonale tvárné, tak aby se daly dobře
zformovat a po ztuhnutí si
udržely svůj tvar, aniž by podléhaly dalším objemovým a tvarovým
deformacím. Měly by mít
tmavší barvu, tak aby na pracovním modelu dobře kontrastovaly, a
především musí být beze
zbytku spalitelné či vyplavitelné. Při laboratorní teplotě by
měli být pevné až křehké. Mezi 30
0C – 50 0C mají měknout a mezi 50 0C – 90 0C tát, aniž by se při
tom rozkládaly. V roztaveném
stavu musí mít malou viskozitu a nesmí být vláknité. Dále by
měly být lehce leštitelné a
odpuzovat vodu.
Z chemického hlediska jsou vosky tzv. amorfní látky (z Řečtiny:
beztvarý), tedy látky v pevném
skupenství, které nemají pravidelnou krystalickou strukturu.
Jejich částicové uspořádání je
zcela náhodné. Amorfní látky jsou izotropní (mají ve všech
směrech stejné fyzikální vlastnosti:
mechanické, tepelné…), lze je pokládat za kapaliny s velmi
vysokou viskozitou. Během
zahřívání postupně měknou, až do teploty, kdy se rozpustí.
Jejich teplotu tání nelze určit.
Můžeme ji pouze charakterizovat pomocí oblasti měknutí, což je
teplotní interval mezi pevnou
a kapalnou fází.
Vosky jsou estery vyšších mastných kyselin a vyšších alkoholů.
Voskové směsi se skládají z
řady látek. Jsou to vlastní vosky (přírodní i syntetické), tuky,
oleje, mastné kyseliny, pryskyřice
(přírodní i syntetické) a barviva. Vlastnosti směsí jsou dány
poměry výše zmíněných přísad.
Základní součást voskových směsí je parafín, bílá průsvitná
krystalická směs vyšších
nasycených alifatických uhlovodíků. Vyrábí se z ropných olejů
nebo hnědouhelného dehtu
(přírodní) a vodního plynu za tlaku, teploty a přítomnosti
ruthémiových katalyzátorů
(syntetický). Taje v rozmezí 40 0C – 70 0C. Chladnutí je
doprovázeno značnou kontrakcí a to
o 11-15 obj. %. Ke zlepšení vlastností parafínu se používá
ozokerit nebo cerezin, který zvyšuje
bod tání. Tvrdost a bod tání zvyšuje také karnaubský vosk. Včelí
vosk má oproti tomu opačné
vlastnosti, změkčuje a zvyšuje lepivost. Jako změkčovadlo se
také používá kyselina stearová
(C17H35-COOH). Oleje snižují bod tání voskových směsí. Většina
voskových směsí má po
ztuhnutí krystalickou strukturu. Záleží na chemickém složení,
zda budou krystalické nebo
zůstanou amorfní.
-
17
2.3.1 Objemové změny vosků
Pro přesnost lití je zcela zásadní tepelná expanze vosku.
Teplotní objemová roztažnost je jev,
při kterém se látka zahřátá o určitou teplotu zvětší o určitý
objem. Objemová roztažnost se
uplatňuje u pevných látek, kapalin i plynů. Vosková směs,
jakožto termoplastický materiál, při
zahřívání zvětšuje a při ochlazování zmenšuje svůj objem. Za
každý 10C při ochlazování
kontrahuje a při ohřívání expanduje přibližně o 0,033%. Průběh
expanze není rovnoměrný,
objem vosku se při stoupající teplotě stále zvyšuje. Během
procesu chladnutí je to obráceně. Při
tuhnutí roztaveného vosku dochází k velké kontrakci, která se
postupně zmírňuje. Mezi 45 0C
– 20 0C kontrahují některé směsi až o 5%. Abychom mohli vytvořit
přesný model, je třeba
používat kvalitní materiály. Ty by v teplotním rozmezí 25 0C –
40 0C neměly mít větší expanzi
než 0,8 %.
2.3.2 Deformace voskového modelu
Vnitřní napětí vosků se odvíjejí od výrobního procesu a
způsobují jeden z nejzávažnějších
problémů a to deformaci vosku. Deformace je dána plastickými
(lze je formovat do
požadovaných tvarů) a elastickými (vykazují snahu se navracet do
původního tvaru)
vlastnostmi vosků a dále také jejich tepelným a mechanickým
zpracováním.
Pokud je voskový model náhrady na pracovním modelu, objemové
změny se neprojeví, protože
pracovní model působí jako omezující faktor. Sejmeme-li ho,
vnitřní pnutí se postupně začne
projevovat a voskový model změní svůj tvar.
Velikost vnitřního pnutí vosku bude záležet na metodě zpracování
voskového modelu a na čase
a teplotách, které budou předcházet zatmelení.
Abychom předešli deformacím vlivem vnitřního pnutí, měli bychom
se snažit dodržet
následující:
1. Vybrat kvalitní vosk, který splňuje požadavky mezinárodních
norem.
2. Neochlazovat prudce vzduchem nebo vodou, aby nevznikala
vnitřní napětí deformující
modelaci.
3. Co nejdříve po modelaci zatmelit do licí formy.
-
18
4. Před zatmelením aplikovat přípravek na snížení povrchového
napětí (např. Debbulizer).
2.3.3 Alternativy vosků jako modelovacích materiálů
Vosky nemají vždy ideální vlastnosti a při manipulaci s nimi
musíme být opatrní. Z toho důvodu
existují materiály, jako jsou beze zbytku spalitelné
samopolymerující pryskyřice, které je
mohou nahrazovat, ať už částečně nebo zcela. Zpravidla se
používají k výrobě kapen, které jsou
ve srovnání s vosky mnohem odolnější proti vnějším vlivům a
nemusíme se bát o poškození
krčkového uzávěru při manipulaci. Dále disponují minimální
kontrakcí a krátkým časem
polymerizace, většinou do několika minut (Pattern Resin 4 min,
obr. 1 str. 42 ). Při používání
těchto pryskyřic je třeba dbát na dostatečnou izolaci
modelu.
2.4 Zatmelovací hmoty a jejich vlastnosti
Úkolem formovacích hmot je vytvořit přesnou formu kolem modelu,
tak aby byl po odlití
konečný produkt rozměrově pokud možno stejný, jako jeho voskový
model. Abychom toho
byli schopni dosáhnout, je třeba vědět pár základních faktů o
formovacích hmotách a dodržovat
dané postupy.
Podle počtu odlitků, které můžeme reprodukovat, dělíme formy na
trvalé a jednorázové. Trvalé
formy jsou zpravidla z kovu a jejich výroba je velmi nákladná,
neboť jsou na ně kladeny velké
nároky. Především si musí udržet svou rozměrovou přesnost a
detail i po vyprodukování
několika set až tisíců odlitků. Používají se především v
průmyslu u velkosériové výroby, např.
části motorů automobilů. Ve stomatologii se běžně používá druhý
z výše zmíněných typů forem
a to formy jednorázové. Tyto formy jsou připravené z formovacích
směsí, většinou sádrových
(Special Gloria, Expadenta - Dental) a fosfátových (Silikan –
Dental, Wirovest – Bego,
Modelcast – Interdent), podle typu odlévané slitiny a je možné z
nich reprodukovat pouze jeden
odlitek, protože se při vyjmutí odlitku rozruší.
Složení formovacích směsí
Formovací směsi obvykle tvoří 3 základní složky a to:
Ohnivzdorná složka (ostřiva) : 60-80%
Aglutinující složka (pojiva) : 15-35%
-
19
Modifikátory: 5%
Ostřiva jsou žáruvzdorné materiály, které tvoří základní kostru
formovacího materiálu, zajištují
expanzi a představují až 98% hmotnosti směsi. Ostřiva můžeme
podle původu vzniku rozdělit
do dvou kategorií a to ostřiva přirozená a ostřiva uměle
vyrobená. Jako přirozená ostřiva se ve
slévárenství používají hlavě křemenné písky, olivín
(Mg,Fe)2[SiO4], minerál s proměnlivým
podílem hořčíku a železa v závislosti na podmínkách při jeho
vzniku), zirkon (křemičitan
zirkoničitý ZrSiO4). Do umělých ostřiv pak řadíme např. korund
(Al2O3) a šamotovou drť
(směs oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a dalších příměsí). Ve
stomatologii se jako ostřiva
používají různé krystalické formy křemíku (tridymit, křemen,
cristobalit). Nejvíce je ve
formovacích směsích používán cristobalit (Cristobalit je
vysokoteplotní forma oxidu
křemičitého SiO2) a to hlavně díky jeho tepelné expanzi, která
je z výše zmíněných největší.
Dále se jako ostřivo používá křemen. Formovací hmoty zpravidla
obsahují směsi křemene a
cristobalitu za účelem přesné kontrolované expanze, která je
nezbytně nutná pro kvalitní
odlitek. Při ohřívání alfa-křemene na 5750 C dojde k celkové
expanzi o 1,4%. Při zahřívání
cristobalitu dojde za teploty 2250 C k lineárnímu zvětšení o
1,8%. Těchto poznatků o roztažnosti
různých forem oxidu křemičitého se využívá k vyrovnání
kontrakce, jež nastává při chladnutí
vosku a hlavně kovu, která podle druhu slitiny představuje 1,4
-/+ 0,2%. Úkolem pojivové
složky je vytvořit pevnou a soudržnou hmotu, jelikož křemík tuto
schopnost v žádné ze svých
krystalických forem nemá. V průmyslu se jako pojiva běžně
používají speciální teplem
vytvrditelné pryskyřice. U dentálních formovacích hmot se
nejčastěji jako pojivo používá
sádrovec ( CaSO4•2H2O, hydratovaný síran vápenatý, dihydrát
síranu vápenatého) a
fosforečnan hořečnatý (Mg3(PO4)2).
Směsi se sádrovým pojivem jsou určeny k odlévání vazných slitin
s nižší teplotou tání, kde není
třeba formu zahřívat na více než 700 0C. Sádrovec se při
teplotách nad 700 0C začíná rozpadat
a uvolňuje sulfurické plyny, které nepříznivě ovlivňují kvalitu
slitiny. Slitina pak křehne. Pro
odlévání vysokotavitelných slitin (s bodem tání mezi 1200-14000
C) jsou pak určeny směsi s
pojivem na bázi fosfátu a teplotou vypalování mezi 850-9500
C.
Přísady jsou látky upravující vlastnosti formovacích hmot. Ve
směsi jich obvykle bývá mezi 3-
5%. Jejich funkcí ve směsi je např. urychlení tuhnutí (síran
draselný), zvýšení tepelné expanze
(chlorid sodný/draselný) a regulace teploty vypalování. Dále se
přidávají spalitelná barviva k
rozlišení jednotlivých směsí.
-
20
Všechny složky se nejprve rozemelou, přetřídí na sítech a
nakonec se poměrech určených
výrobcem promísí. Během transportu se mohou těžší složky usadit
na dně, doporučuje se proto
před použitím formovací hmotu promísit.
2.4.1 Objemové změny zatmelovacích hmot
Expanze formovacích směsí má za úkol vykompenzovat kontrakci
chladnoucího vosku
(průměrně až 0,5 %) a kontrakce chladnoucí slitiny (1,2-1,8 %)
tak, aby byl odlitek rozměrově
co nejpřesnější. Probíhá ve dvou fázích a to během tuhnutí
formovacích směsí a poté během
zahřívání formy v peci.
Reakce tuhnutí je u fosfátových formovacích hmot doprovázena
expanzí od 0,5% - 0,7% podle
použitého mísícího poměru. U formovacích hmot se sádrovým
pojivem dosahuje expanze
tuhnutí hodnot mezi 0,2 – 0,5 %. Tepelná expanze probíhající
během vypalování formy v peci
je dána změnou stavu plnidel v důsledku dodané teploty. Nejvíce
se jako plnidla používají
křemen (expanze při 575 0C), kristobalit (expanze při 2750 C) a
jejich směsi, protože se tím
rozloží prudká expanze obou modifikací na větší teplotní úsek
(275 – 5750 C). „Všeobecně se
dá říci, že formovací hmoty s křemenem mají tepelnou expanzi při
7500 C od 0,4 do 0,7 %,
krystobalitové dosahují pravidelně 1,2 až 1,4 % a směsné jsou
mírně nad 1%." (2)
Pro zvýšení expanze se do formovacích směsí, jak sádrových tak
fosfátových přidávají podobné
materiály a to především různé modifikace kysličníku
křemičitého. Jsou to pegmatický křemen,
tridymit, křemenné sklo, wolastonit a zirkon. Tepelné expanze
nejpoužívanějších plnidel jsou
znázorněny na obr. 2 str. 42. Průběh a velikost tepelné expanze
tedy závisí na chemickém
složení směsi a mísícím poměru.
2.4.2 Fosfátové zatmelovací hmoty pro rychlé odlévání
Nevýhodou konvenčních zatmelovacích směsí je nutnost dlouhé doby
vyhřívání v peci, které
se podle typu směsi pohybuje kolem 2 až 3 hodin. To má za
následek nemalé náklady na
elektřinu a komplikace u zakázek, které potřebujeme vyřídit
přednostně. Kvůli těmto důvodům
byly vyvinuty tzv. ,,Speed" formovací směsi, které umožňují
umístění formy bezprostředně po
zatmelení do pece vyhřátě na finální teplotu. Díky tomu se
značně sníží doba od zatmelení po
odlití a energetické náklady.
-
21
Pokud bychom umístili konvenční zatmelovací hmotu do pece
vyhřáté na finální teplotu, tedy
až 9500 C, došlo by k explozi formy. ,,Je zajímavé, že destrukci
prudkým ohřátím formy
nezpůsobuje rychlá přeměna modifikace a-b křemene (zkoušeno u
fosfátové zatmelovací hmoty
s křemenným plnivem), ale rozpadové zplodiny tuhnutí fosfátových
hmot, které vznikají při
rozkladné reakci MgNH4PO4.6H2O ► MgNH4PO4.H2O a přeměna na
MgNH4PO4 spojená s
únikem vodní páry. To vyplývá z měření vývinu vodní páry a
amoniaku při uložení ztuhlé
zatmelovací hmoty do pece s teplotou 10000 C.“(3)
2.5 Kovy a jejich slitiny
Kovy a jejich slitiny představují rozsáhlou skupinu materiálů,
která má díky svým vlastnostem
široké použití a to nejen ve stomatologii. Kovy jsou obecně
chemické prvky s typickými
vlastnostmi, kterými se odlišují od nekovů. Pro stomatologickou
protetiku je nejdůležitější
jejich pevnost, zpracovatelnost a biokompatibilita. Dále jsou to
lesk, opacita, hutnost, tepelná a
elektrická vodivost. Žádný čistý kov nedisponuje ideálním
souhrnem všech výše zmíněných
vlastností, a proto čisté kovy v protetice dnes už nepoužíváme.
Místo toho hlavní roli hrají
slitiny. Kombinací různých kovů a jiných prvků získáme žádané
vlastnosti.
2.5.1 Slitiny kovů
Použití čistých kovů v technologické praxi je kvůli jejich
nevhodným mechanickým a
technologickým vlastnostem až na výjimky značně omezené a z toho
důvodu se kovy mísí s
dalšími jak kovovými, tak i nekovovými prvky pro dosažení
žádoucích vlastností, jako je
redukovaná teplota tání a různé další mechanické vlastnosti. Ty
se mohou značně lišit od
vlastností základního kovu. Podle počtu složek dělíme slitiny na
binární, ternární, kvarternární
až komplexní (obsahující větší počet složek). Nejčastěji se
připravují roztavením jednotlivých
kovů nebo spékáním práškových kovů v žáru.
2.5.2 Struktura slitin
U čistých kovů, tak i u slitin nacházíme krystalickou mřížku,
podle které rozlišujeme dva
základní typy slitin. Jsou to slitiny se substituční
krystalickou mřížkou a slitiny s
interstacionální krystalickou mřížkou. U substituční krystalické
mřížky jsou přímo v uzlových
bodech atomy jednoho kovu nahrazovány atomy druhého. To je možné
pouze, pokud mají oba
-
22
atomy kovů ve slitině srovnatelnou velikost. V interstacionální
mřížce vnikají atomy
rozpuštěného kovu s menším atomovým poloměrem mezi uzlové atomy
základního kovu.
2.5.3 Tavení čistých kovů, slitin a jejich krystalizace
U kovů nazýváme přechod z pevného do kapalného skupenství za
přísunu tepla tavení a teplotu
k tomu potřebnou nazýváme teplotou tání. Proces tavení u čistých
kovů probíhá lehce odlišně,
než je tomu u jejich slitin. Při zahřívání čistého kovu jeho
teplota stoupá, až dosáhne teploty
tání, kde kov přejde do kapalného skupenství. Zde však i přes
další přísun tepla zůstává teplota
kovu stejná a to do doby, než kov změní skupenství v celém svém
objemu. Poté jeho teplota
začne opět stoupat (obr. 3 str. 43). Tavení slitin probíhá
odlišně. Během dodávání tepla stoupá
teplota slitiny až do bodu zvaného solidus. Ještě v solidu je
slitina v pevném skupenství. Při
dalším dodávání tepla teplota slitiny pomalu stoupá až do bodu
zvaného likvidus (obr. 4 str.
43). Nad likvidem je slitina v celém svém objemu v kapalné fázi
a její teplota opět začne strmě
stoupat, jako tomu bylo před solidem. Pod solidem a nad
likvidem, tedy v pevné a kapalné fázi
mají slitiny homogenní strukturu, ale v intervalu mezi solidem a
likvidem vedle sebe existuje
jak tuhá, tak i kapalná fáze a slitina je heterogenní.
Objem kovu a slitiny je při určité teplotě konstantní a při
normálním tlaku je funkcí teploty.
Přírůstek objemu při zvyšování teploty se nazývá "koeficient
tepelné roztažnosti. Se zvyšující
se teplotou se plynule zvětšuje objem kovového materiálu, ale
zároveň klesá jeho hustota.
Během změny skupenství dochází k velkému objemovému skoku, který
je následován dalším
plynulým přírůstkem či úbytkem objemu. Úbytek objemu se nazývá
smršťování. Smršťování
probíhá za poklesu teploty slitiny a můžeme ho rozdělit do třech
fází. Nejdříve probíhá
kontrakce během chladnutí slitiny ještě v tekutém stavu, další
smrštění probíhá mezi solidem a
likvidem, tedy při změně skupenství a nakonec slitina kontrahuje
od solidu po laboratorní
teplotu. Kontrakci slitiny v kapalném stavu nijak neovlivníme,
kontrakci mezi likvidem a
solidem můžeme minimalizovat, pokud použijeme adekvátní licí
soustavu a budeme-li působit
dostatečnou odstředivou silou (u rotačních licích
přístrojů).
Pokud je slitina v pevném stavu, její atomy jsou drženy v
určitém místě v rámci prostorové
mřížky pomocí meziatomových sil. Atomy ve střední poloze
prostorové mřížky nejsou v klidu,
ale oscilují až milionkrát za sekundu. Během zahřívání slitiny
jim dodáváme energii až do
teploty tavení, kdy překonají meziatomové síly a začnou se
náhodně pohybovat v rámci
roztavené slitiny.
-
23
Při procesu krystalizace přecházejí kovy a slitiny z kapalného
stavu do stavu tuhého. Průběh
krystalizace má podstatný vliv na výslednou strukturu a
vlastnosti odlitého materiálu.
Krystalizace nastává v tzv. krystalizačních jádrech a probíhají
během ní dva děje a to nukleace,
kdy se vytvářejí samotné krystalizační zárodky a růst krystalů.
Nuklaci můžeme dále rozdělit
podle způsobu vzniku krystalizačních jader na homogenní a
heterogenní. Při homogenní
nukleaci se za určitého podchlazení slitiny vytvářejí nová
krystalická jádra bez pomoci cizích
zárodků v tavenině. Tento typ nukleace se v praxi v podstatě
neuplatňuje, protože použitá
tavenina není nikdy ideálně čistá. Naproti tomu u heterogenní
nukleace začíná krystalizace
slitiny na cizích zárodcích, jako jsou například oxidy a různé
nečistoty.
-
24
3 Technologie odlévání
Technologie odlévání můžeme podle použitého aparátu rozdělit na
odstředivé a tlakové. Dále
podle způsobu tavení slitin, na tavení plynem a elektrickým
proudem, přičemž dnes je nejvíce
používáno indukční tavení a to jak u odstředivých, tak u
tlakových licích přístrojů.
I. plynem
i. zemní plyn
ii. kyslík
iii. acetylén
iv. propan-butan
II. elektrickým proudem
i. el. oblouk
ii. odporová spirála
iii. indukce
Tavením plynem ve směsi se stlačeným vzduchem dosáhneme teploty
až 1200 C. V praxi se
tento způsob používá zřídka. Další možností je tavení
elektrickým obloukem a odporovou
spirálou, které se dříve užívalo k tavení vysokotavitelných
kovových slitin. Elektrický oblouk
vznikne mezi dvěma uhlíkovými elektrodami a dosahuje teplot
okolo 2000 0C. Hrozí snadné
přehřátí slitiny, nauhličení a následná křehkost odlitého
materiálu. Tavení elektrickým
odporem probíhá na principu topné spirály izolované v keramice.
Poslední a dnes díky své
všestrannosti asi nejpoužívanější tavící metodou je tavení
pomocí indukce. Slitiny se taví v
žáruvzdorném kelímku a potřebné teplo se vyvíjí vířivými proudy,
které vzniknou ve slitině po
nasunutí indukční cívky na tavící kelímek. Tavící cívka vytváří
vysokofrekvenční
elektromagnetické pole a v kovovém předmětu se indukují proudy,
které jej ohřívají. Kelímky
jsou zpravidla keramické, z oxidu hliníku, křemíku nebo hořčíku
a snášejí vysoké teploty
potřebné k tavení vysokotavitelných slitin. Životnost kelímku se
pohybuje kolem 30 – 100
tavení. Pro každý typ slitiny bychom měli používat jiný kelímek.
Slitiny s nižší teplotou tání a
nízkým elektrickým měrným odporem, tedy slitiny zlata, stříbra a
kovů platinové skupiny, se
taví v grafitových kelímcích. Grafit má vysoký měrný elektrický
odpor, snadno se během
několika sekund zahřeje na teplotu kolem 1200 0C.
-
25
Co se samotného lití roztavené slitiny do formy týče, existuje
mnoho způsobů. Od obyčejného
odstředivého lití, kam spadá prak a starší licí aparáty až po
tlakové lití ve vakuu či v inertní
argonové atmosféře. Argon je inertní plyn a lze jej použít k
vytvoření ochranné atmosféry pro
omezení nebo eliminaci povrchové oxidace a plynových inkluzí.
Většina dnes vyráběných
moderních licích přístrojů je buď vakuově tlakových, popřípadě
pracujících s ochranou
argonovou atmosférou nebo odstředivých. Převážná většina také
používá k tavení indukci.
Ceny moderních licích aparátů používajících se ve stomatologii
se pohybují od 200. 000,- u
strojů pracujících na bázi odstředivé síly až po 400.000,- až
600.000,- u strojů pracujících na
bázi vakua a tlaku.
3.1 Licí aparáty
Intercast 60: odstředivý licí přístroj s indukčním tavením k
lití všech dentálních slitin mimo
titanu.
Výrobce: Interdent
Cena: 199.980,-
Obr. 5 str. 43.
Fornax T: stolní odstředivý licí přístroj s indukčním tavením k
lití všech dentálních slitin mimo
titanu.
Výrobce: Bego
Cena: 229.890,-
Obr. 6 str. 43.
-
26
Nautilus T: jednodušší vakuově tlakový licí přístroj s indukčním
ohřevem k lití všech dentálních
slitin mimo titanu.
Výrobce: Bego
Cena: 439.980,-
Obr. 7 str. 44.
Heracast IQ: programovatelný vakuově tlakový licí přístroj s
indukčním ohřevem.
Výrobce: Heraeus
Cena: 554.990,-
Obr. 8 str. 44.
3.2 Odstředivé lití
Odstředivé lití jak název napovídá, využívá odstředivé síly,
jejíž funkcí je vyplnit dutinu formy
roztavenou slitinou. K tomu je zapotřebí rotační aparát, kde na
jednom konci rotačního ramene
je umístěna předehřátá forma s roztavenou slitinou a na druhém
je nastavitelné závaží pro
plynulou rotaci. Odstředivá síla může působit svisle (licí prak)
nebo vodorovně (většina
rotačních aparátů). Jakost odlitku je u odstředivého lití dána
velikostí odstředivé síly a ta je
určena poloměrem otáčení, počtem otáček za minutu a hustotou
odlévané slitiny. Při malém
počtu otáček nemusí být dosáhnuto potřebného tvaru, struktury a
hladkosti povrchu odlitku,
naopak při velkém počtu otáček hrozí nebezpečí velké odstředivé
síly, která může mít za
následek vznik trhlin a nehomogenitu odlitku v důsledku
gravitačního odmíšení. Nevýhodou
odstředivého lití je nerovnoměrnost chemického složení ve
struktuře odlitku.
3.3 Nízkotlaké lití
Nízkotlaké lití je způsob výroby odlitků, využívající k vyplnění
dutiny roztavenou slitinou
tlaku, zpravidla od 0,01 až po 0,07 MPa. Tlak působí na
roztavenou slitinu v udržovací peci a
následně ji vtlačuje do formy. Po zaplnění formy se tlak dále
udržuje až do ukončení tuhnutí
-
27
odlitku. Nízkotlakým litím získáme kvalitní odlitky s velkou
hustotou stěn a malou porozitou.
Zjednodušený princip nízkotlakového licího aparátu je znázorněn
na obrázku níže. Základ tvoří
tlakový stroj, na kterém je upevněna forma a udržovací pec,
která je hermeticky uzavřená.
Součástí aparátu je také trubice pro transport roztavené slitiny
vedoucí od dna pece až po ústí
formy. Samotný průběh lití můžeme rozdělit na dvě části, a sice
nalití a dotlak. Tlak lití je pak
max. do 0,04 MPa a dotlak max. 0,1 MPa. Faktory určující kvalitu
odlitku u nízkotlakého lití
jsou rychlost plnění dutiny formy roztavenou slitinou, velikost
konečného dotlaku a průřez
plnící trubice. Licí tlak musí být dostatečně velký, tak aby
překonal všechny překážky, jakou
jsou odpory způsobené tlakem plynů ve formě a zvětšující se
viskozita taveniny se snižující se
teplotou. Rychlost plnění musí být dostatečně velká, tak aby
roztavená slitina stihla před
ztuhnutím zaplnit celou formu. Dotlak by se měl poté postupně
zvětšovat až k hodnotám kolem
0,1 MPa, tak abychom předešli porozitě v odlitku. I zde platí
základní principy přesného lití a
je tedy třeba zajistit usměrněné tuhnutí odlitku pomocí vhodně
zvolené licí soustavy a
správného umístění odlitku v licí formě.
3.4 Vysokotlaké lití
Vysokotlaké lití je metoda odlévání, kde na roztavený kov nebo
slitinu v tlakové komoře působí
vysoký tlak, zajišťující transport taveniny přes vtokovou
soustavu do dutiny formy. Tavenina
potom tuhne při dalším působení tlaku a odlitek dosahuje jemné
krystalizace. Pracovní tlak se
u vysokotlakého lití pohybuje od 20 do 120 MPa.
Většina moderních tlakových licích aparátu používaných ve
stomatologii pracuje s tlakem
pohybujícím se mezi 4-7 bary, tedy 0,4 až 0,7 MPa, indukčním
ohřevem ve vakuu či v ochranné
argonové atmosféře.
V souvislosti s rychlostí transportované taveniny do formy
rozlišujeme v rámci tlakového lití
dva druhy plnění formy.
Laminární plnění probíhá při rychlosti taveniny do max. 0,3 m/s.
Výsledkem je zhuštění
hutnosti odlitku a snížení podílu bublin a pórů. Plnění
laminárním prouděním umožňuje dobré
odvzdušnění formy a používá se k výrobě tvarově jednoduchých
odlitků za použití slitin s
velkým intervalem teplot tuhnutí.
Souvislé turbulentní proudění taveniny do formy nastává, pokud
se rychlost transportované
taveniny pohybuje mezi 0,5 – 15 m/s. Při těchto rychlostech
naráží tavenina na protilehlou stěnu
-
28
formy a rozděluje se na dvě části, které dále vyplňují formu v
opačném směru a mají tedy
turbulentní charakter. V důsledku turbulence se v objemu
taveniny hromadí množství plynů,
které již z taveniny nestačí uniknout a nakonec jsou rozptýleny
v odlitku.
Na straně 45 a 46 znázorňují obr. 9 a 10 princip tlakového lití
a proudění taveniny ve formě.
3.5 Vakuově tlakové lití
Tento způsob lití je dnes ve stomatologii velmi rozšířený,
protože umožňuje dosažní kvalitních
výsledků. Licí aparáty pro tlakové lití ve vakuu pracují na
stejném principu jako klasické
tlakové aparáty, navíc ale disponují vakuovým systémem. Vakuová
pumpa před samotným
odlitím přes vysaje z dutin licí formy vzduch a zbytky plynů.
Poté roztavená slitina zajistí
dokonalé vyplnění formy.
4 Defekty odlitků
Stejně jako ostatní výrobní procesy, také výroba dentálních
náhrad licí technikou sebou nese
jistá rizika ve formě defektů, které mohou vést k pacientově
nespokojenosti či nutnosti opakovat
celý výrobní proces k získání v praxi použitelného výrobku. Při
výskytu defektu bychom měly
přijmout taková opatření, která nám umožní eliminovat jeho
příčinu a zamezit jeho dalšímu
opakování. Toho lze samozřejmě dosáhnout pouze, pokud umíme
defekt identifikovat a určit
jeho příčinu. Při výskytu defektu bychom se měli držet
následujícího postupu:
1. Určit o jaký defekt se jedná
2. Vyhledat příčinu
3. Eliminovat faktory podílející se na vzniku defektu
Defekty odlitků jsou každé tvarové, rozměrové a hmotnostní
odchylky od předem daných
norem a technických podmínek. Podle závažnosti je můžeme
rozdělit na vady přípustné, vady
nepřípustné, vady opravitelné.
Nepřípustné vady neumožnují opravu odlitku, odlitek se svými
vlastnostmi liší od povolené
normu a musí být vyřazen z výrobního procesu.
Přípustné vady jsou odchylky v rámci normou povoleného spektra.
Odlitek není vyřazen z
výrobního procesu.
-
29
Opravitelné vady jsou odchylky nad rámec normou povoleného
spektra, které lze však podle
daných norem a technických opatření opravit. Odlitky tedy nemusí
být vyřazeny z výrobního
procesu.
Vady odlitků upravuje ČSN 42 1240.
Ve stomatologii používáme dělení vad do 4 kategorií a to:
I. Deformace tvaru odlitku
II. Drsnost a nepravidelnost povrchu
III. Porozita
IV. Neúplnost odlitků
4.1 Vady tvaru a rozměru odlitku
Deformace tvaru odlitku bývají zpravidla způsobeny deformací
modelu náhrady ve voskové
fázi. Hlavní roli zde hraje vnitřní pnutí vosku, ale také
správná manipulace s voskovým
modelem.
Mezi vady tvaru, rozměru a hmotnosti odlitku řadíme například
vyboulení – což je deformace
odlitku způsobená velkým metalostatickým tlakem taveniny v
důsledku špatně zvolené
formovací směsi.
4.2 Drsnost a nepravidelnost povrchu
Drsný povrch je definován jako menší změna plošného charakteru,
která příliš nevybočuje ze
základního tvaru náhrady. Nepravidelný povrch je potom izolovaná
nepřesnost, bublina či malý
výstupek na povrchu konstrukce. Tyto defekty se vyskytují v
typických formách a jsou dány:
i. Vzduchovými bublinkami, které během zatmelení zůstanou na
povrchu voskového
modelu. Závažnost tohoto defektu závisí na množství a umístění.
Ojedinělé bublinky na
nedůležitých místech nepředstavují velký problém a lze je
jednoduše odstranit. Pokud
jsou však na okrajích náhrady, nebo na vnitřní ploše korunek,
hrozí při odbroušení
změna tvaru náhrady. Vzduchovým bublinkám předcházíme řádným
odmaštěním
voskového modelu a správně namíchanou formovací směsí.
-
30
ii. Prasklinami ve formě, které se odlévají ve tvaru zástěrek.
Ty jsou způsobeny prudkým
zahříváním formy, kdy se vnější povrch zahřívá rychleji než
vnitřní, expanduje a tato
expanze má za následek uvedené praskliny. Těmto defektům
předejdeme pomalým
zahříváním forem.
iii. Poměr tekutiny a prášku je další věc, která může zapříčinit
drsný povrch odlitku. Směs
s větším poměrem tekutiny, než je doporučeno výrobcem, může být
porézní. Příliš hustá
směs na druhou stranu může zadržovat vzduch. Dále bude mít
odchylka v mísícím
poměru za následek jinou tepelnou expanzi směsi a tedy i
nepřesný odlitek.
iv. Příliš dlouhým vypalováním formy, které vede k přesušení
formy, což má za následek
zdrsnění povrchu formy a poté odlitku. U příliš dlouhého
vypalování může dále dojít k
rozkladu formovací hmoty a produkty této reakce mohou znečistit
odlitek.
v. Přehřátím litiny, podobně jako v předchozím bodě.
4.3 Porozita
Porozitu odlitků můžeme rozdělit do dvou kategorií a to porozitu
způsobenou chladnutím a
tuhnutím slitiny a porozitu způsobenou plyny. Porozita narušuje
strukturu odlitků, zmenšuje
pevnost (vnitřní porozita), přesnost (povrchová porozita) a může
zapříčinit změnu zbarvení. K
defektům vzniklým chladnutím a tuhnutím slitiny řadíme
mikroporozitu a podpovrchovou
porozitu.
i. Mikroporozita vzniká litím nedostatečně zahřáté slitiny, kdy
se její teplota pohybuje jen
lehce nad likvidem. Tuhnutí a kontrakce proběhnou rychle a
následkem toho je odlitek
prostoupen nepravidelnými dutinkami v celém svém objemu.
Mikroporozitě se
vyhneme, zahřejeme-li slitinu na dostatečnou teplotu.
ii. Podpovrchová porozita vzniká litím přehřáté slitiny, kdy
přehřátý kov na povrchu formy
rychle ztuhne a centrální část odlitku zůstává naopak déle
tekutá. Při následné kontrakci
se pod již ztuhlým povrchem objevuje vrstva dutinek.
iii. Plynová porozita vzniká zachycením bublin plynů v roztavené
slitině (O2,H2,CO, N2).
To je dáno tím, že většina kapalin má oproti pevným látkám
schopnost zadržovat plyny.
Ty se po ztuhnutí objeví ve formě bublinek. Příčinou může být
pomalé tavení slitiny
špatně seřízeným plamenem, ale také přehřátí slitiny. Správným a
účinným tavením lze
-
31
plynové porozitě předejít. Výhodou je také tavení ve vakuu nebo
v ochranné argonové
atmosféře.
4.4 Neúplnost odlitků
Nezaběhnutí, nebo-li neúplnost odlitku – nedostatečné vyplnění
některé části licí formy v
důsledku nízké teploty při lití, malé rychlosti lití nebo špatně
prodyšnosti formy. Při použití
licích přístrojů pracujících na bázi odstředivé síly je třeba
dbát na její dostatečně dlouhé
působení, neboť´ by se mohl projevit zpětný tlak plynů a odlitek
by mohl mít zaoblené a
nedolité okraje.
-
32
5 Licí technika - postup
Pro získání přesného odlitku je třeba přesně dodržovat postupy
během celého procesu lití tak,
abychom byli schopni dosáhnout vzájemného vyrovnání objemových
změn vosků, kovů a
zatmelovacích směsí.
Vosky na modelování vybíráme kvalitní tak, abychom se vyhnuli
velkým objemovým změnám.
Důležitá je také teplota okolí. Voskový model bychom měli
modelovat a zatmelovat v prostředí
se srovnatelnou teplotou. Po vymodelování voskové fáze model
neochlazujeme prudkým
vzduchem ani studenou vodou, což by mělo za následek
nepředvídanou kontrakci. Voskový
model vyhladíme tak, abychom omezili opracování v kovu na
minimum, a opatříme ho licí
soustavou. Ta se skládá z licí prohlubně a licích kanálků (podle
rozsahu odlitku máme přívodní,
centrální a spojovací kanálky popř. odvzdušňovací kanálky).
Licí prohlubeň umožňuje průchod roztavené litiny dovnitř formy.
Dříve se při tavení slitiny
přímo v licí prohlubni používaly prohlubně miskovitého tvaru
(tavení v jednoduchých rotačních
přístrojích: prak). Dnes je většina moderních licích přístrojů
univerzální, lze je tedy použít pro
všechny typy slitin a licí prohlubně jsou kuželovitého tvaru.
Zhotovujeme je z předtvarů.
Licí kanálky slouží k transportu vosku ven z formy během
vyhřívání v peci a k transportu
roztavené slitiny do formy během lití samotného. Vedou od
odlitku až na povrch formy, kde
ústí v licí prohlubni. Jejich další funkcí je zásoba roztavené
slitiny pro dosycování tuhnoucího
odlitku tak, aby se předešlo kontrakčním defektům během tuhnutí
roztavené slitiny a jejímu
dalšímu ochlazení až na pokojovou teplotu. Připojujeme je k
voskovému modelu zpravidla v
místě druhé největší tloušťky modelu ve směru dlouhé osy zubů,
pod úhlem 450 C a to tak,
abychom zachovali co nejvíce z modelce. Místo největší tloušťky
by mělo být opatřeno
chladícím žebrem, které by mělo směřovat ke dnu formy a mělo by
být vždy připojeno proti
licímu kanálu. Tím zajistíme řízené tuhnutí, dobrý přísun
taveniny do objemnějších částí
korunky a také homogenní strukturu bez poréz. U můstkových
konstrukcí je uspořádání licích
kanálů komplikovanější. Zpravidla se používá centrálního kanálu,
ke kterému je poté každý
člen můstku připojen samostatným spojovacím kanálkem. Délka
centrálního kanálku by neměla
být menší než délka odlévaného objektu, tak aby mohlo dojít ke
správnému dosycení taveninou.
Nevýhodou centrálního kanálu jsou jeho možné kontrakce a
následné nepřesnosti odlité
konstrukce. Obecně platí, že čím větší a objemnější odlévaný
objekt je, tím větší je jeho
kontrakce. To může u velkých můstkových konstrukcí znamenat
problémy. Eliminování tohoto
-
33
nepříznivého vlivu můžeme dosáhnout rozdělením centrálního
kanálu do několika segmentů.
Tak zabráníme kontrakčním defektům jak ve voskové fázi, tak
následně po odlití ve fázi tuhnutí.
Centrální kanál nebude tuhnout jako jeden celek, ale každá jeho
část bude tuhnout samostatně
a kontrakce bude probíhat v každém segmentu zvlášť. Další možné
řešení těchto kontrakčních
defektů je použití tzv. Hruškových zásobníků namísto centrálního
kanálu, kde objem každého
zásobníku je úměrně velký členu, který má zásobit. Při použití
dostatečně velkého zásobníku
není třeba každý člen napojit zvlášť, ale plně stačí jeden velký
zásobník na 3 členy můstku.
Zásobníky by měly být umístěny do směru vedoucího do středu
formy tak, aby se nacházely co
nejblíže k teplotnímu centru a ke kontrakcím tak nedocházelo v
odlitku, ale v licí soustavě. Licí
kanály připojujeme do malé voskové kapky na povrchu modelu a je
důležité, aby na přechodech
v jednotlivých částech licí soustavy nebo na přechodech licí
soustavy a odlévaného modelu
nebyly ostré úhly. Ty jednak vytváří zóny, kde může dojít k
nadměrnému nahromadění tepla,
čímž mohou v odlitku vzniknout místa se zvýšenou porézností a
pak také může v důsledku
nárazu taveniny na stěnu formy dojít k odlomení částí formy a
dalšímu vzniku defektů. Podle
způsobu tavení zvolíme daný průměr licích kanálků. U tavení mimo
licí prohlubeň se
doporučuje šířka přívodních kanálků 3,5 – 4 mm, šířka
centrálního 5mm a šířka spojovacích
kanálků potom 2,5-3 mm. Při odlévání samostatných korunek,
inlayí, kdy neuplatníme centrální
kanál, můžeme licí kanálek 1-2 mm nad objektem sféricky
popřípadě hruškovitě rozšířit tak,
abychom vytvořili zásobník k dosycení odlitku. Ty dovolují
kontrolované tuhnutí tím, že slitina
uvnitř zůstává v tekutém stavu delší dobu. V následující části
si představíme některé druhy
licích čepů s jejich klady a zápory.
5.1 Druhy licích čepů
Obr. 11 str. 46 zobrazuje různé druhy licích čepů.
Rovný licí kanál do špičky nemá v praxi použití. Na tenkých
místech dochází k turbulencím a
tavenina se zúženinou dostatečně nenasává. V důsledku toho
dochází v objektu ke vzniku
porozit.
Rovný licí kanál bez zúžení umožňuje přímý tok taveniny do formy
bez nežádoucích turbulencí.
Další výhodou je příznivý objemový-množstevní poměr mezi
odlévaným objektem a licím
kuželem, kdy vzniká málo starého kovu. Uplatňuje se především u
tenkých odlitků, kapniček,
malých inlayí a korunek na konci můstkových konstrukcí, kde
slouží spíše jako statická podpora
-
34
voskového modelu proti deformaci při manipulaci před zatmelením.
Tento typ čepu je vhodný
jak u odstředivého tak u tlakového lití.
Rovný licí kanál se ztracenou hlavou disponuje příznivým
množstevním poměrem mezi
odlévaným objektem a licím kuželem. Nevýhodou je vznik
turbulencí na přechodu mezi
objektem a zásobníkem a dále možný vznik poréz v odlitku
následkem přehřátí. Užívá se
především u tenkých odlitků, kapniček a malých inlayí u
odstředivého a tlakového lití,
nedoporučuje se používat pro silné a masivní konstrukce.
Rovný licí kanál s hruškou umožňuje přímý tok taveniny do formy
bez vzniku nežádoucích
turbulencí. Další výhodou je příznivý poměr mezi odlévaným
objektem a licím kuželem. U
tohoto typu čepu se neodlévá licí kanál ani kužel, pouze
zásobník tedy licí hruška. Licí hruška
má široké uplatnění, dodává se v několika velikostech a lze ji
tedy použít pro malé, tenké odlitky
stejně jako pro velké můstky při odstředivém i tlakovém
lití.
Soustava s příčným / centrálním nosníkem je běžně používaná a
dosahuje uspokojivých
výsledků u malých a středních konstrukcí. Má však několik
nevýhod. Protože soustava
neumožňuje přímý průchod taveniny do formy, vznikají v tavenině
turbulence. Dále může dojít
k hromadění tepla mezi nosníkem a jednotlivým členy můstku, což
má za následek vznik poréz
a narušení kontrolovaného tuhnutí, tedy nepříznivé kontrakční
pnutí. Proto se konstrukce
kolébají. Tuto soustavu je vhodné užívat u inlayí, korunek a
menších můstků, především ve
spojení s odstředivým odléváním a lití tlakem navzdory tomu, že
tavenina nemá možnost
přímého toku.
Prstencový kanál disponuje dobrými výsledky u malých až
středních odlitků. Nevýhodou je u
tohoto kanálu vznik turbulencí při odstředivém lití, kdy
tavenina musí částečně proudit proti
směru zatékání do formy, čímž vznikají turbulence. Dále tento
systém sdílí některé zápory
soustavy s centrálním kanálem a to především velké kontrakční
pnutí během chladnutí, které se
může přenášet na můstkovou konstrukci a vznik oblastí s
nahromaděným teplem mezi
prstencem a odlitkem, které opět nepříznivě ovlivňuje
kontrolované tuhnutí. Proto je vhodné
tuto soustavu použít především na samostatné inlaye a
korunky.
-
35
5.2 Připojení licích kanálků
Podle odlévaného objektu volíme různá místa připojení licích
kanálků. Jinak připojujeme licí
kanálky na frontální korunky, jinak na korunky v laterálním
úseku a inlaye.
U jednoploškových inlayí napojujeme licí kanálek bazálně. Podle
velikosti inlaye volíme
kanálek tloušťky 2,5 až 3 mm, str. 46 obr. 12.
U MO-, OD- inlayí umisťujeme kanálky na proximální stěny. Je
vhodné použít čepy o průměru
3 mm nebo licí hrušky velikosti 1, str. 47 obr. 13.
U MOD inlayí připojujeme licí kanálky na proximálních stranách k
části, která má nejmenší
objem. Objemnější část ideálně opatříme chladícím žebrem tak,
aby docházelo k řízenému
tuhnutí ode dna formy do jejího středu. Velikost kanálků je
stejná jako u dvouploškových inlayí,
tedy kanálek o průměru 3 mm nebo hruška velikosti 1, str. 47
obr.14.
Korunky opatřujeme licími kanálky v druhém nejtlustším místě,
kdy nejtlustší místo by ideálně
opět mělo být opatřeno chladícím žebrem. Korunky ve frontálním
úseku připojujeme na hranu
incize tak, abychom zajistili ideální tok taveniny a zároveň
předešli vzniku míst náchylných k
hromadění tepla, str. 47 obr. 15, 16. (připojení na palatinální
a linguální plochu).
Můstkové konstrukce opatřujeme licími kanálky zpravidla na
orálních hrbolcích. Pro mezičleny
ideálně použijeme licí hrušky (velikosti 2 – 4 podle objemu
mezičlenů) a koncové korunky
opatříme kanálky o průměru 3 mm. V ideálním případě opět
připojíme k nejtlustšímu místu
chladící žebro, str. 48 obr. 17.
Před umístěním voskového modelu do kruhu je nutné ho zvážit
(včetně licí soustavy) a následně
si vypočítat hmotnost kovu, která bude potřeba pro odlití. K
tomu nám stačí jednoduchý vztah:
hmotnost voskového modelu x hustota litého kovu = množství kovu
potřebné pro odlití. Někteří
výrobci doporučují k výslednému číslu přičíst 10g kovu k odlití
licí prohlubně. ,,Toto množství
kovu prý působí při lití jako píst a dojde k odlití
homogenějšího odlitku.“ (4) Obr.18 na straně
48 zobrazuje tabulku s hustotamy některých slitin.
Co se týče umístění objektu v licím kruhu, je nezbytné, aby se
model nacházel mimo teplotní
centrum a licí soustava naopak uvnitř teplotního centra, obr 19
a 20 str. 48. Pokud si licí kruh
rozdělíme na třetiny, měl by potom být model situován ve svrchní
části, 5-6 mm ode dna kruhu
-
36
a excentricky, ke kraji licího kruhu, 10 mm od okraje. Centrální
kanál a jiné zásobníky potom
v prostřední třetině, tedy v tepelném centru tak, aby tuhly jako
poslední a bylo možné dokonalé
dosycení a licí prohlubeň se zbytkem licí soustavy v poslední
třetině. Je třeba také dávat pozor
na to, aby nebyla forma příliš hustě zaplněna odlévanými
objekty. Ty by svým velkým objemem
při odlití mohly narušit řízené tuhnutí a způsobit nepříznivé
kontrakční defekty. Minimální
odstup mezi jednotlivými objekty by měl být alespoň 5 mm.
5.3 Zatmelení
Zatmelení provedeme podle pokynů výrobce, dodržujeme mísící
poměry a interval vakuového
míchání stanovený výrobcem. Před samotným zatmelením bychom měli
voskový model opatřit
prostředkem ke snížení povrchového napětí. Zatmelujeme na
vibračním stole, zatmelovací
směs aplikujeme ke stěně formy mimo voskový model z výšky,
tenkým proudem tak, abychom
zamezili výskytu bublin. Do vnitřků kapen a korunek aplikujeme
zatmelovací hmotu ručně,
pomocí nakapávacího nástroje tak, abychom zajistili dokonalé
vyplnění bez bublin. Pokud
zatmelujeme do kovového kruhu, vyložíme vnitřní část kruhu
keramickou páskou v celém
obvodu kruhu. Pásku nenamáčíme. Při použití silikonových kruhů
není nutné aplikovat
keramickou pásku, neboť tyto kruhy jsou pružné a umožní
bezproblémovou expanzi
zatmelovací směsi. Po ztuhnutí směsi je vhodné lehce seškrábat
dno formy, abychom narušili
povrch a umožnily lepší únik plynů při vypalování a lití.
5.4 Vyhřívání formy
Tato fáze je velmi důležitá a její nesprávné provedení může vést
k částečnému nebo celkovému
neúspěchu odlití. Ohřívání v peci má za cíl odstranit veškerou
vodu a vosk(popř. jiný
modelovací materiál) z formy, ohřát formu na takovou teplotu,
aby při lití udržela slitinu
dostatečně dlouho tekutou a také umožnit tepelnou expanzi pro
vyrovnání kontrakce slitiny
během chladnutí. Podle velikosti licího kruhu vyhříváme různou
rychlostí. U malých kruhů se
rychlost pohybuje kolem 9 0C za minutu, u středních 7 0C za
minutu a u velkých 5 0C za minutu.
Zde je třeba vědět, že vnitřní část formy je během vyhřívání v
peci teplotně pozadu. Rozdíl
teplot mezi povrchem a jádrem formy může dosahovat několik
desítek až stovek stupňů. Proto
je nezbytné nastavit určité prodlevy, které zabrání poškození
formy během vyhřívání a to
zpravidla kolem 575 0C, kdy dochází k expanzi vlivem přeměny
křemene a poté při dosažení
maximální teploty, kterou by forma měla mít v celém svém objemu
a nejenom na povrchu. Obr.
20 str. 49 zobrazuje křivku předehřívání licí formy.
-
37
Nedostatečně dlouhá doba ohřívání bývá jednou z nejčastějších
příčin nesprávného odlití. Licí
formy vyhříváme na teploty o 250 0C – 400 0C nižší, než jsou
teploty tání odlévaných slitin.
Abychom dosáhli rovnoměrné teploty v celém objemu licí formy, je
nutné, aby po dosažení
maximální teploty forma zůstala v peci alespoň 45 minut (u
malých kruhů) 75 minut (u velkých
kruhů).
5.5 Odlití
Poté co je forma vyhřátá podle pokynů výrobce, můžeme odlévat.
Podle typu licího aparátu
roztavíme a odlejeme taveninu my, nebo to za nás provede licí
stroj, v případě, že disponuje
takovou funkcí. Zde je důležité, abychom ihned po vyjmutí z pece
formu odlili, jelikož velmi
rychle ztrácí svou teplotu a to by se mohlo negativně projevit
na kvalitě odliktu. Doporučená
manipulační doba je 1 minuta. Abychom tento časový interval co
nejvíce snížili, je dobré si
slitinu předtavit k bodu solidu před tím, než do aparátu
umístíme licí kruh. Výsledná doba tavení
bude pak o to kratší. Po odlití necháváme kruh řádně vychladnout
na laboratorní teplotu.
Předčasné vyjmutí odlitku z kruhu či jeho chlazení např. ve vodě
by mohlo mít za následek jeho
deformaci. K vyjmutí odlitku z formy používáme nejlépe kleští,
jež jsou k tomu určeny, obr.
21 str. 49. Odlitek nevyťukáváme úhozy kladivem do vtokové
soustavy a vtokovou soustavu
oddělujeme od konstrukce rotačními disky.
-
38
6 Alternativy licí techniky
Vnitřní pnutí se objevuje u všech litých konstrukcí většího
rozsahu. V průběhu zpracování licí
technikou prochází slitina velkými teplotními výkyvy, které
zapříčiňují prudké změny v jejím
objemu, důsledkem kterých jsou nepřesně dosedající konstrukce.
Tento nedostatek zapříčiněný
základním fyzikálním jevem je zčásti kompenzován moderními
přístroji a materiály pro licí
techniku, avšak stále nám znemožňuje dosažení takové
preciznosti, která by zcela vyhovovala
požadavkům nejmodernějšího protetického ošetření.
Alternativou pro licí techniku je laserové sintrování a CAD /
CAM frézování. Metoda
laserového sintrování je založena na principu bodového
natavování kovového prachu silným
laserovým paprskem. Během procesu laserového sintrování vznikají
konstrukce vrstvu po
vrstvě opakovaným tavením kovového prachu. Jako materiál pro
laserové sintrování se používá
CoCr prášek. Podobně jako u frézovací CAD/CAM technologie, tak i
u laserového sintrování
je na začátku digitální model konstrukce. Ten je vymodelován
podle scanu sádrového modelu
nebo přímo podle intraorálního scanu situace v ústech pacienta.
Data se dále přenesou do
sintrovacího stroje, který danou konstrukci vyrobí. Technologií
laserového sintrování lze
vyrábět jak konstrukce jednotlivých členů, tak i rozsáhlé
konstrukce můstků. Oproti CAD/CAM
frézování je laserové sintrování rychlejší, levnější, bez
zbytečného odpadu a vnitřního pnutí.
Výhodou obou zmíněných metod je přesnost konstrukce, které s
použitím konvenční licí
techniky jen těžko dosáhneme a minimální vnitřní pnutí dané
konstrukce. Orientační cena 1
členu je 300,- při použití laserového sintrování a 450,- při
použití CAM frézy.
Konvenční způsoby lití nemusí vždy stát proti novým technologiím
jako je např. CAD/CAM
frézování, naopak s nimy často úzce spolupracují. Počítačem
řízené frézy vyrábějí přesné
konstrukce z vosků, ale i jiných modelovacích materiálů, které
se následně zatmelí a odlijí
klasickou metodou. Ve výsledku jsou přesnější, ale opět se zde
nevyhneme kontrakcím, které
nastávají během lití slitiny.
S rozvíjejícími se výpočetními technologiemi lze očekávat, že
licí technika jako taková bude
postupně nahrazena metodami jako je DMLS a CAD/CAM, neboť nároky
na přesnost
konstrukcí neustále stoupají a licí technika jako taková se výše
zmíněným moderním metodám
co se přesnosti, homogenity struktury a minimálního vnitřního
pnutí konstrukcí nemůže rovnat.
-
39
7 Závěr
I když je v poslední době konvenční výroba kovových konstrukcí
licí technikou doplňována
moderními metodami jako je CAD/CAM frézování a laserové
sintrování, stále tvoří nedílnou
součást pracovní náplně zubního technika. Z tohoto důvodu jsem
se v této práci rozhodl zabývat
právě klasickými technikami odlévání kovů a kladl jsem si za cíl
pokrýt všechny aspekty
podílející se na konečné přesnosti kovových konstrukcí.
-
40
8 Seznam použité literatury a zdrojů informací
8.1 Knižní publikace
Doc. Ing. Štefan MICHNA, PhD, Prof. Ing. Iva NOVÁ CSc. .
Technologie a zpracování kovových
materiálů. Adin s.r.o. Presov, 2010. ISBN 978-80-89244-38-6
MUDr, Jiří BITTNER, CSc., Ing. Josef SEDLÁČEK. Technologie pro
zubní laboranty. Avicenum,
Zdravotnické nakladatelství Praha 1979
Deana HEJNOVÁ, Ludmila ŠTAJNEROVÁ, Petra ZETKOVÁ. Moderní
postupy v protetické
technologii. Vyšší odborná škola zdravotnická a střední
zdravotnická škola Praha 1, Alšovo
nábřeží 6,
PSČ 110 00, 2012
Ing. Jose Pace Dova. Tecnica para el colado de aleaciones
dentales. Macrodent a.s. Ventura,
Buenos Aires, Argentina
8.2 Časopisy
Progresdent, 1/2007
Quintessenz – Zubní laboratoř, 3/2006
StomaTeam, 3/2010
8.3 Webové stránky
Casting procedures and defects. Leenaendodontics [online]. 2011
[cit. 2014-04-16]. Dostupné
z:
http://leenadentalcare.wordpress.com/2011/06/05/casting-procedures-and-defects/
Petr Šimčík, DiS – eliminace vnitřního pnutí lité konstrukce.
StomaTeam [online]. 2010 [cit. 2014-04-
16]. Dostupné z:
http://www.stomateam.cz/cz/vyuziti-laseroveho-svarovani-v-protetice-
kotvene-implantaty/
http://leenadentalcare.wordpress.com/2011/06/05/casting-procedures-and-defects/http://www.stomateam.cz/cz/vyuziti-laseroveho-svarovani-v-protetice-kotvene-implantaty/http://www.stomateam.cz/cz/vyuziti-laseroveho-svarovani-v-protetice-kotvene-implantaty/
-
41
8.4 Zdroje obrázků
Obr. 1:
http://www.gcamerica.com/lab/products/PATTERN_RESIN_LS/
Obr. 2: Ing. Jiří Komrska, CSc., Progresdent, 1/2007, str.
49
Obr. 3,4: MUDr, Jiří BITTNER, CSc., Ing. Josef SEDLÁČEK.
Technologie pro zubní laboranty, 1979,
str. 187, 190.
Obr. 5:
http://www.interdent.cc/en/products/equipment/intercast-60a/266
Obr. 6:
http://almaty.all.biz/indukcionnaya-litejnaya-ustanovka-fornax-t-bego-g231314
Obr. 7: http://www.nicomilling.com/en/nautilus-t/
Obr.8:
http://www.heraeus-kulzer.pl/heraeus-kulzer-urzadzenia-protetyczne-heracast-iq-odlewnia,d96,0,pl.html
Obr. 9: Doc. Ing. Štefan MICHNA, PhD, Prof. Ing. Iva NOVÁ CSc. .
Technologie a zpracování
kovových materiálů. Str. 137.
Obr. 10: Doc. Ing. Štefan MICHNA, PhD, Prof. Ing. Iva NOVÁ CSc.
. Technologie a zpracování
kovových materiálů. Str. 145.
Obr. 11 – 17;20: Quintessenz – Zubní laboratoř, 3/2006.
Obr. 18,19,21: Deana HEJNOVÁ, Ludmila ŠTAJNEROVÁ, Petra ZETKOVÁ.
Moderní postupy
v protetické technologii, 2012. Str. 30, 25, 28.
http://www.interdent.cc/en/products/equipment/intercast-60a/266http://almaty.all.biz/indukcionnaya-litejnaya-ustanovka-fornax-t-bego-g231314http://www.nicomilling.com/en/nautilus-t/http://www.heraeus-kulzer.pl/heraeus-kulzer-urzadzenia-protetyczne-heracast-iq-odlewnia,d96,0,pl.htmlhttp://www.heraeus-kulzer.pl/heraeus-kulzer-urzadzenia-protetyczne-heracast-iq-odlewnia,d96,0,pl.html
-
42
9 Seznam bibliografických citací
1 Doc. Ing. Štefan MICHNA, PhD, Prof. Ing. Iva NOVÁ CSc, 2010,
str. 68.
2 MUDr, Jiří BITTNER, CSc., Ing. Josef SEDLÁČEK. Technologie pro
zubní laboranty, 1979, str. 120.
3 Ing. Jiří Komrska, CSc., Progresdent, 1/2007, str. 52
4 Deana HEJNOVÁ, Ludmila ŠTAJNEROVÁ, Petra ZETKOVÁ. Moderní
postupy v protetické technologii,
2012, str. 30.
-
43
10 Přílohy
Obrázek 1 Pattern Resin
Obrázek 2 Tepelné expanze 4 forem SiO2
-
44
Obrázek 3 Tavení čistých kovů Obrázek 4 Tavení slitin
Obrázek 5 Intercast 60
Obrázek 6 Fornax T
-
45
Obrázek 7 Nautilus T
Obrázek 8 Heracast IQ
Obrázek 9 Tlakové lití
-
46
Obrázek 10 a) laminární proudění b) turbulentní proudění
Obrázek 11 Systémy licích čepů
Obrázek 12 Připojení jednoploškové inlaye
-
47
Obrázek 13 Připojení dvouploškové inlaye
Obrázek 14 Připojení tříploškové inlaye
Obrázek 15(vlevo) a 16 Správné a nesprávné připojení licího čepu
ve frontálním úseku
-
48
Obrázek 17 Frontální můstek s licí hruškou a
přímímy kanálky na koncových korunkách. Pro
odlití postačí dostatečně velká hruška umístěná
uprostřed, postraní kanálky mají především
podpěrnou funkci při manipulaci s voskovým
modelem.
Obrázek 18 Hustoty slitin
Obrázek 19 a 20 Správné a špatné umístění objektu v licím
kruhu
-
49
Obrázek 20 Schéma vyhřívání formovací hmoty
Obrázek 21 Správný způsob odstranění zatmelovací hmoty z
odlitku