Установка литникобразующих штифтов и создание литниковой системы

Литниковая система, представляет собой каналы, по которым жидкий металл подводит­ся к отливке. Литниковая система создается путем подвода к воско­вой детали литникобразующих штифтов. Эти штифты могут быть металлическими и восковыми или металлическими, дополнительными восковыми.

Построение литниковой системы в точном литье по выплавляемым моделям определяется следующими принципами: 1) все участки отливки должны находиться в равных условиях при литье; 2) все толстостенные участки отливки должны иметь дополнительное депо жидкого металла для устранения усадочной раковины, рыхлости и пористости в металле; 3) к тонким участкам отливок должен быть подведен наиболее горячий металл.

Направление литьевых каналов должно соответствовать направле­нию полого пространства, чтобы расплавленный металл не менял резко направление, а применяемая при литье центробежная сила способствовала бы уплотнению металла. Расплавленный металл должен течь от толстостенных участков к тонкостенным. Если деталь имеет несколько толстостенных участков, связан­ных посредством тонкостенных, то каждый толстостенный участок должен иметь свой литьевой канал (литникобразующий штифт).

Толщина литникобразующего штифта должна быть даже у малень­кой отливочной детали не менее 1,5 мм. Чем толще деталь, или чем больше ее протяженность, тем большее количество литников большего диаметра должно быть к ней подведено. Не рекомендует­ся брать литникобразующий штифт диаметром больше 3—4 мм, так как может возникнуть опасность, что расплавленный металл под влиянием силы тяжести войдет в широкий канал еще до центрифу­гирования и забьет его. При получении большой детали (цельно­литой мостовидный или бюгельный протез) устанавливают один центральный литьевой канал, который затем разъединяется на более мелкие, подводимые к объемным деталям протеза.

Практически это осуществляется так. При отливке одиночной де­тали подбирают соответствующий прямой металлический штифт, слегка подогревают (чтобы пальцы ощущали тепло) и вводят в нерабочую часть модели. Если деталь имеет небольшую протяжен­ность, то можно ввести 2 или 3 металлических штифта, скрестив их в одной точке. Такое же расположение предпочти­тельно и при отливке 2—3 деталей.

Как правило, при литье тонкостенных деталей толщиной 0,35— 0,55 мм (например, цельнолитые коронки и мостовидные протезы) на каждое звено должно быть установлено по одному литнику диаметром 2—2,5 мм.

Чтобы избежать образования усадочных раковин и снизить степень усадки детали, создают депо металла вне пределов детали, так называемые муфты. Усадочные раковины как бы перемещаются в эти муфты, так как последние дольше являются резервуаром рас­плавленного металла, и застывающее изделие, а также остаток металла на поверхности словно втягивают из муфты в себя жид­кий металл. Если муфта расположена на большом расстоянии от отливки (больше 2,0—2,5 мм), то металл в соединяющем их канале затверде­вает раньше, чем отливка, в ре­зультате прекращается доступ рас­плавленного металла из муфты. В этом случае поры будут как в муфте, так и в отлитой детали. При получении большой по протяженности и разнообъемной детали вдали от литника и муфты также может образоваться усадочная раковина. Устра­нить это явление можно, путем создания дополнительного литьевого канала с муфтой. Если восковая композиция детали гипсуется в верхней части опоки, то воздух в момент заливки металла не успевает выйти из формы, так как он должен пройти через толстый слой формовочного материала. Это ведет к образованию недоливов или пор в литье. Чтобы избежать это, при гипсовке расстояние между деталью и дном опоки должно быть около 0,8—1,2 см. Муфта обязательно должна быть нанесена на каждый литникобра­зующий штифт. Это делается или путем постепенного наслоения по каплям расплавленного воска, или предварительным изготовле­нием штифта с муфтой из размягченного воска. Чтобы при литье тонкостенных деталей или деталей большой протяженности и разной толщины не образовывалось недоливов, в литниковую систему не­обходимо ввести отводные каналы для воздуха. После установки литникобразующих штифтов и размещения восковой компо­зиции детали на подопочный конус от тонких участков к конусу устанавливают штифты из воска толщиной до 1 мм. Создание отводных каналов значительно улучшает качество литья, так как газопроницаемость многих формовочных масс недостаточна. Для правильной работы необходимо иметь набор восковых и металличе­ских штифтов. После установки литниковой системы приступают к созданию литейной формы.

Изготовление облицовочного слоя литейной формы.

Облицовочные материалы

Литейные формы изготавливают из формовочных смесей, в состав которых входят гипс, огнеупорные и связующие вещества или спе­циальные огнеупорные массы. Смесь должна обладать свойствами: быть пластичной, прочной, газопроницаемой и огнеупорной и расширяться при затвердевании и нагревании.

Формы в точном литье делают двухслойными. Внутренний слой формы, называемый облицовочным, непосредственно соприкасается с расплавленным металлом и поэтому должен быть высокоогнеупор­ным, прочным и газопроницаемым. Облицовочный слой оформляет геометрические размеры отливки, поэтому необходимо, чтобы он точно копировал модель.

Если облицовочный слой не будет прочным, то струя расплавлен­ного металла сможет его разрушить и закрыть доступ металла к другим участкам формы или исказит контуры отливаемой детали при малой огнеупорности облицовочного слоя формы под влиянием высокой температуры металла он может оплавиться, или, как гово­рят, «пригорит к отливке». Поверхность отлитой детали после очистки будет неровной, а операция очистки затруднена, так как частицы облицовочного слоя формы сплавятся с металлом.

Назначение наружной части формы — упрочнение облицовочного слоя. Однако и наружная часть формы также должна быть газо­проницаемой, достаточно прочной и огнеупорной.

Все облицовочные материалы в точном литье по выплавляемым моделям состоят из порошка — наполнителя и жидкости — склеивающе­го, связывающего вещества.

В качестве наполнителя для облицовочного слоя формы при­меняют огнеупорные материалы, представляющие собой мелкодисперс­ный порошок: 1) маршаллит (мелкий помол природного кварцита или чистого кварцевого песка) — огнеупорность 1700°С; 2) корунд (окись алюминия); 3) электрокорунд; 4) плавленный кварц.

Применение кварцитов как наполнителя основано не только на их высокой огнеупорности, но в основном на свойстве давать остаточные изменения в объеме при нагревании. При продолжитель­ном нагревании кварцит переходит в другие модификации, увеличи­ваясь в объеме на 15—19%. Смешивая кварциты с гипсом, можно получить массу с необходимым коэффициентом расширения.

Все эти материалы не обладают пластичностью. Поэтому в состав облицовочных масс вводят связывающие вещества — высокомолекуляр­ные кремнистые соединения (этилсиликат, жидкое стекло).

Этилсиликат — сложное кремнийорганическое соединение, разработанное советскими учеными. Смешанное с наполнителем, оно покрывает модель тонкой эластичной пленкой, которая после высыхания приобретает необходимую механическую прочность и высокую огнеупорность при весьма чистой поверхности. Для полу­чения связки на основе этилсиликата его подвергают гидролизу. В ре­зультате реакций, идущих в несколько фаз, происходит образование молекул полимера.

Для гидролиза берут на 1 часть воды 10 частей этилсиликата. Чтобы предупредить образование геля и снизить чрезмерную концентрацию БЮг в этилсиликате, для гидролиза используют чистую воду, а 92-96% этиловый спирт, разбавленный расчетнымколичеством воды. Вместо спирта можно .применять ацетон. В гидро­лизе участвует 8—15% присутствующей в спирте воды, а избыточ­ное содержание спирта снижает содержание Si02 в этилсиликате.

Исследования показали, что наибольшей прочностью (10—11 кг/см²) обладают оболочки, изготовленные на связующем веществе, содержа­щем 18% Si02. Концентрация SiCte ниже 16% приводит к уменьше­нию вязкости и снижению прочности (9—4 кг/см²), а содержание S1O2 более 20% дает пленку большей толщины вследствие уменьше­ния текучести и, следовательно, увеличивает толщину слоя, а тол­стый облицовочный слой может растрескаться при сушке. Желатель­но, чтобы содержание соляной кислоты в гидролизованном растворе было 0,1%. Избыток кислоты способствует растрескиванию формы, недостаток ее замедляет сушку.

Практически гидролиз проводится при смешении в течение 10—15 мин следующих составов жидкостей:

этилсиликата 60 мл, спирта 30 мл, подкисленной воды 10 мл;

« 60 « « 40 « « « 8—10 мл;

« 60 « « 40 « дистиллированной воды 8 мл,

соляной кислоты (концентрированной) 2 мл.

Подкисленная вода получается при смешении 100 мл воды с

1 мл концентрированной соляной кислоты.

Отмеривают необходимое количество веществ, спирта (или аце­тона), сливают вместе с подкисленной водой и затем постепенно доставляют этилсипикат, тщательно перемешивая. Реакция идет с выделением тепла. Так как температура раствора не должна превышать 45°С, то сосуд лучше поместить в холодную воду. В случае повышения температуры следует прекратить добавку этил­силиката, пока температура не снизится.

Составы облицовочного слоя со связующим слоем на основе этилсиликата: 1) облицовочный слой со связующим этилсиликатом, растворенным в спирте: 1 часть гидролизованного этилсиликата,

2 части маршаллита; 2) облицовочный слой со связующим этилсили­катом, растворенным в ацетоне; 30% этилсиликата, 70% маршаллита.

Ввиду того что восковые модели обладают малой прочностью, а литейные формы с целью повышения точности отливки являются неразъемными, единственным способом нанесения на модель облицо­вочного слоя является покрытие моделей огнеупорной жидкостью, которая после высыхания и термической обработки становится достаточно прочной и огнеупорной. Процесс покрытия состоит в следующем. Техник берет модель или блок восковых моделей рукой за литниковую систему и погружает в сосуд с подготовлен­ной смесью наполнителя и связующего вещества. Для нанесения первого слоя блок погружают в смесь 3—6 раз. После последнего погружения излишкам смеси дают стечь с блока, для чего его повора­чивают над сосудом. Необходимо следить, чтобы смесь равномерно покрывала все участки деталей и не образовывала утолщенных слоев.

Смесь можно наносить мягкой волосяной кисточкой, покрывая сначала глубоко лежащие участки моделей.

Как только излишки массы стекут с моделей, необходимо не­медленно и аккуратно обсыпать модель сухим кварцевым песком, чтобы закрепить нанесенную облицовку и предупредить ее стекание с отдельных участков.

Сушка облицовочного слоя покрытия проводится на специальных подставках при температуре 20—22°С в течение V/г—2 ч и под слегка нагретой воздушной струей в течение 40—50 мин. Нагретый воздух можно направлять на модели при помощи вентилятора, помещенного впереди электрической печки.

Жидкое стекло состоит из окисей щелочных металлов и кремнезема (28—34%) для использования в качестве связующего жидкое стекло нуждается в предварительной подготовке 7% раство­ром соляной кислоты для ускорения образования коллоидного кремнезема в облицовочном слое формы.

Раствор составляют в следующих объемных соотношениях: жидкого стекла 32%, 7% раствора соляной кислоты 8%, дистиллиро­ванной воды 60%. Выпавшая масса постепенно самостоятельно растворяется за 24 ч.

Облицовочный слой со связующим жидким стеклом имеет следую­щий состав: 50—60% маршаллита, 50—40% жидкого стекла.

Размешав подготовленный за 24 ч раствор жидкого стекла с маршаллитом в указанных соотношениях, наносят его на модель, затем обсыпают песком и погружают на 1—2 мин в 18% водный раствор хлорида аммония для закрепления. В результате реакции с хлоридом аммония мгновенно выпадает коллоидный кремнезем, проч­но цементирующий частицы маршаллита и песка.

Предложен также ряд других смесей для облицовочного слоя.

Масса Цитрина: 85—90% окиси алюминия с 10—15% гипса заме­шивают на растворе целлулоида в ацетоне (2:98) до жидкой конси­стенции.

С. В. Хлюстов предлагает применять шамотную пыль, разведенную в смеси: 1 часть жидкого стекла с 2—3 частями воды.

Рецепт М. JL Манукяна: 87 % шамотной пыли, 5 % чесовярской глины, 8% просяновской глины разводят на водном растворе жид­кого стекла (1 часть жидкого стекла и 3 части воды).

Перечисленные массы можно применять при литье всех сплавов, используемых в ортопедической стоматологии. Однако для сплавов, которые имеют температуру плавления ниже 1100°С, можно исполь­зовать смесь гипса с пемзой, маршаллитом, мелким речным песком в соотношении 2:1. Хорошо перемешанную смесь замешивают на воде, как обычный гипс, и наносят облицовочный слой. При литье золотых, а также серебряно-палладиевых сплавов можно форми­ровать модели без нанесения облицовочного слоя, применяя специа­льные формовочные массы, но это почти всегда ухудшает качество литья.

При формовке модели без облицовочного слоя модель с литникобразующими штифтами укрепляют на конусе, затем замешивают формовочную массу более жидкой консистенции, наносят ее на поверхность как облицовочный слой.

Пока масса не затвердела, на конус надевают опоку и заполняют доверху небольшими порциями этой же массы. При этом, чтобы избежать образования воздушных пузырей, следует все время постукивать конус о край резиновой чашки. Можно вести формовку иначе: наполнить опоку массой и в нее медленно погрузить предварительно обмазанную этой же массой модель.

Формовка выплавляемых моделей

При заливке формы жидким металлом стенки формы испытывают большое давление струи металла, поэтому необходимо облицовоч­ный слой упрочить огнеупорными наполнительными смесями.

Подготовку к формовке и формовку ведут в следующем порядке: 1) установка облицовочных моделей на подопочный конус; 2) под­бор литейной кюветы (опока); 3) укрепление кюветы на конусе; 4) заливка формовочными смесями.

Форма конуса играет большую роль в процессе литья. Раз­мер конуса определяет размер образуемой воронки, в которой плавится металл. При невысоком конусе воронка получается неглубо­кой и расплавленный металл может легко, расплескаться. При высоком конусе образуется глубокая воронка, что затрудня­ет плавку металла, а при расплавленном металле образовавшийся высокий слой может обусловить самопроизвольное затекание металла в литниковую систему и закупорку литьевых каналов.

Отливаемая деталь должна располагаться на расстоянии 0,8—1,2 см от дна кюветы, вне зоны так называемого центра тепла кюветы. Такое расположение кюветы обеспечивает начало охлаждения литья именно с отливаемой дета­ли. Зона тепла в кювете располагается по центру объема формо­вочной массы, и в ней расплавленный металл охлаждается в последнюю очередь. В этой зоне должны быть расположены и компенсационные муфты.

Перед формовкой опоку с внутренней стороны обкладывают несколькими слоями пергаментной бумаги, служащей компенсатором. При высо­кой температуре она сгорает и формовочная масса имеет возмож­ность свободно расширяться на толщину бумажного слоя (03 мм). Эффективно также использование тонкого слоя асбестовой бумаги. Еще лучших результатов можно добиться, применяя кювету, состоящую из двух раскрытых полуколец, соединенных телескоповидно.

Кювету с подопочным конусом и укрепленной на нем деталью устанавливают на вибратор и заполняют на всю высоту формовоч­ной массой. Формовочной массой служит смесь речного песка с борной кислотой (90 частей песка и 10 частей борной кислоты) и гипсом в соотношении 1:1, смесь гипса с песком.

Масса «Силаур» пред­ставляет собой тонкую механическую смесь кремнезема с гипсом, обладает высокими огнеупорными и физико-механическими свойствами. Прочность на сжатие 80—90 кг/см², термическое расширение при 700°С 1,16%.

Если в процессе формовки техник не пользуется подопочным конусом, то для правильной формовки необходимо на литникобразующий штифт нанести воском две отметки: одну на уровне края кюветы, другая является ориентиром глубины воронки. Только при помощи этих отметок можно правильно расположить восковую деталь так, чтобы она была в зоне первичного охлаждения, а компенсационные «муфты» — в центре тепла. При этом методе воронку в кювете техник вырезает шпателем.

Выплавление модельной массы

Как только формовочная масса затвердеет, кювету освобождают от подопочного конуса легким вращательным движением. После нагревания удаляют металлические литникобразующие штифты при помощи крампонных щипцов. Выплавка воска должна проводиться в муфельных печах при температуре 40—60°С, которую медленно повышают в течение получаса до 100—150°С. При этом воск расплавляется и вытекает (кювета должна быть установлена литни­ковыми отверстиями вниз или наклонно).

Не следует выплавлять воск на открытом пламени газовой горелки, так как это ведет к одностороннему нагреванию формы, а слишком быстрый подъем температуры вызовет образование пара, который может разорвать облицовочный слой.

Выплавку воска можно вести горячей водой. В ванну с горячей водой в проволочной сетке помещают заформованную в опоке деталь и кипятят 5—10 мин. Воск от тепла расплавляется, вытекает из формы и всплывает на поверхность воды. Формы просушивают на воздухе 20—30 мин.

Сушка и обжиг формы

Форма содержит влагу, поэтому процессу обжига предшествует сушка. Сушку следует проводить медленно во избежание образования большого количества пара при температуре 100°С. Затем температуру муфельной печи постепенно, в течение 2 ч, доводят до 800—850°С, и проводят обжиг формы. Обжиг необходим для выжигания остатков воска, повышения газопроницаемости формы, получения необходи­мого теплового расширения и создания высокой температуры внутри формы и литниковой системы для лучшей текучести металла и заполнения тонкостенных участков формы. Обжиг формы ведут до тех пор, пока стенки литьевых каналов не станут красными.

Если температура в муфельной печи была повышена быстро или обжиг велся не в печи, а на открытом пламени, то форма может осыпаться и растрескаться.

14. Обработка металлических деталей проводиться в несколько этапов. На первом этапе необходимо с помощью различных режущих инструментов удалить с поверхности излишки материала, различного характера неровности. Поверхность детали, толщина которой превышает 0,35 – 0,4 мм, шлифуют абразивным инструментами, добиваясь большей чистоты. Для шлифовки используют фасонные головки с мелким зерном на керамической связке, алмазные абразивы или шлифующий инструмент на вулканитовой связке. После шлифовки приступают к полировке. Механический способ: не отличается от шлифовки. Для полировки используют абразивные круги с очень мелким абразивным зерном, фетровые фильтры, волосяные и матерчатые щетки с обязательным применением полировочных паст. Полированием создают зеркально гладкую поверхность. Хороших результатов можно добиться при помощи пескоструйной обработки в пескоструйном аппарате. В сопло аппарата со струей воздуха под давлением 3 -5 атмосфер подается кварцевый песок, который и обрабатывает поверхность металла, снимая мелкие неровности поверхности. К струйной обработке прибегают после грубой и средней шлифовке. Электрохимическая полировка: процесс состоит в том, что с острия выступов и шероховатостей переносятся ионы металлов в электролит т.е. перенос металла с анода на катод. Процесс протекает в специальных электролитах, скорость переноса зависит от силы тока, структуры и состава сплава металла, состава электролита и его температуры.

Ситуационная задача № 15.

Пациент Ф. обратился в клинику с целью протезирования.

Дефект коронки зуба 1.1: отсутствует 1/3 коронки зуба вследствие травмы, зуб депульпирован, в цвете изменен.

Диагноз: дефект коронки зуба 1.1.

Планируется протезирование зуба 1.1 металлокерамической коронкой.

Задание: