Тема: «Состав, свойства и применения формовочных материалов»
Конструкции протезов, аппаратов и шин изготовляют также методом точного литья. Суть метода заключается в том, что материал (металл, пластмасса) в расплавленном или пластическом состоянии под давлением заполняет предварительно заготовленную форму и в ней отвердевает. Для этого восковую композицию сначала покрывают огнеупорной оболочкой, что состоит из соответствующих материалов. Когда из этой оболочки удалить воск (растопив его), образуется полость – литейная форма, которая точно отвечает восковой модели. Эту полость позже заполняют материалом изделия (металл, пластмасса и тому подобное).
Форма для литья (опока) – это специально изготовленная посудина, внутренние стенки которой за своими очертаниями отвечают очертаниям отливка. Кроме основной полости, опока содержит дополнительные – под питатель, стояк, и тому подобное.
Процесс изготовления и подготовки формы к заливке расплавленным металлом называется формированием, а материалы, что применяются для изготовления формы, - формовочными материалами.
Свойства формовочных материалов:
выявлять высокую термостойкость и прочность во время литья;
отвердевать в течение 7-10 минут;
не содержать веществ, что реагируют с металлом отливка и ухудшают его свойства;
не сцепляться с отливкой;
иметь мелкозернистую структуру, чтоб отливок имел гладкую и блестящую поверхность и достаточную газопроницаемость (для удаления газов, которые образуются во время литья);
массы из огнеупорных материалов должны иметь хорошую текучесть, способность увлажнять восковые модели, налагаться на них без образования воздушных полостей;
суммарная величина гигроскопического и термического расширения, а также расширение во время отвердевания должен быть достаточной для компенсации усадки отливка.
Силикатные формовочные массы.
Si2O – кварцевый песок, основной компонент формовочных смесей. Он предоставляет формовочной массе огнеупорных свойств и при определенных температурных интервалах предопределяет расширение опоки, способное компенсировать усадку отливка. Чистота поверхности отливка зависит от величины долек формовочного материала. Кварцевый порошок, который полностью проходит сквозь сито №140 с отверстиями диаметром 0,1мм и сквозь сито с отверстиями диаметром 0,05мм, выжженный при 900 0С в течение 2 часов называется кварцевой мукой, или маршалитом. Чистая кварцевая мука должна содержать не менее чем 98% Si2O – основной компонент облицовочного, или внутреннего, слоя (огнеупорной рубашки) опоки. Этот слой должен быть толщиной не менее чем 1-2мм. Он непосредственно контактирует с расплавленными металлами.
Внешний (наполнительный) слой формы крепит внутренней, достигает нескольких сантиметров.
В последнее время используют во время литья высокотемпературных сплавов маршалит, пластификоваыий гидролизоваыим этилсиликатом (силикатные формировочные массы).
Етилсиликат – этиловый эфир ортосиликатной кислоты. Это прозрачная жидкость желто-зеленого цвета, с легким эфирным запахом. Она содержит 21-41% Si2O.
Для изготовления облицовочного слоя опоки этилсиликат поддают гидролизу, в результате чего образуются спирт и ряд соединений силиция, которые во время выжигания формы переходят в чистый Si2O.
К 1 части гидролизованого этилсиликата добавляют 2 части маршалита, тщательным образом размешивают. Полученную облицовочную массу 2-3 раза наслаивают на обезжиренную восковую модель. Литейный блок покрывают первым густо замешенным слоем облицовочной массы, сушат под вентилятором в течение 10-15мин., вынимают и высушивают под вентилятором в течение 7-10мин. После этого наносят второй слой облицовочной массы. Замешенной не так густо (для заполнения трещин в первом слое), сушат под вентилятором 10-15мин., помещают в ексикатор с аммиаком на 10-15мин. и высушивают в течение 10-15 мин., потом начинают формирование. Для более крепкой фиксации облицовочной массы из поверхности модели и повышения прочности огнеупорной оболочки опоки каждый слой нанесенной на репродукцию массы посыпают тонким равномерным слоем выжженного мелкого кварцевого песка.
Изготовляют силикатные массы «Сиолит», «Формалит».
«Сиолит». Состоит из порошка и жидкости. Порошок – смесь кварца, фосфатов окисла магния. Жидкость – силикагель. Предназначен для изготовления огнеупорной формы литья для отливки цельнолитых протезов и каркасов металлокерамических протезов.
«Формалит». К его составу входят маршалит, кварцевый песок, этилсиликат. Ортоборна кислота (или глиноземный цемент). Облицовочную массу готовят путем смешивания маршалита с гидролизованым этилсиликатом. Полученной сметаноподобной массой образуют огнеупорную оболочку. Эту массу применяют для литья деталей с КХС и нержавеющей стали. Массу для наполнения опоки готовят из кварцевого песка и глинозема (в соотношении 6:1 или 7:1) или песка с борной кислотой (10:1 или 10:1,5).
Гипсовые формовочные массы (сульфатные).
Связывающей частью является гипс. Основными ее компонентами могут быть окислы кремния и алюминия. Гипсовые массы применяются во время литья сплавов, которые имеют температуру плавления до 1100 0С. Для высокой температуры за очень короткое время, в течение которого происходит литье, практически не приводит к разрушению оболочки опоки и на качестве небольшого за массой отливка не отражается.
Следует учесть некоторые особенности гипсовых формовочных материалов, которые обусловлены свойствами гипса.
во время отвердевания формировочная масса расширяется (в результате уменьшения плотности массы, обусловленной задержкой воды между кристаллами огнеупорного наполнителя). Когда заполненную опоку в начальной стадии отвердевания окунуть в воду, то произойдет насыщение формовочной массы водой, что приведет к еще большему ее расширению. Суммарная величина гигроскопического расширения может достичь 1-2%.
во время термической обработки опоки, которую проводят с целью выжигания воска и огнеупорного наполнителя, наблюдается дегидратация гипса и он дает усадку (до 2%).
Термическое расширение формовочной массы способно существенно компенсировать усадку металла. С этой целью применяют кварц или кристобаллит как огнеупорный наполнитель. Применение кристаболлита дает возможность во время литья в горячую форму (350-400 0С) получить расширение ее до 1,85%, что компенсирует усадку сплавов с относительно небольшой усадкой во время отвердевания (сплавы на основе золота, палладия и тому подобное).
Промышленность выпускает: «Аурит», «ТГС» (термостойкая гипсовая смесь), «Силаур» и тому подобное.
«Аурит» - смесь порошка кристобаллит с гипсом и добавками. Во время замеса с водой в пропорции 100 – 36:40г вскакивает и отвердевает ха 10-30хв. твердая масса «Аурит» имеет КТЛР не менее чем 0,08, ее прочность на сжимание через 20 часов отвердевания составляет 20 кгс/см2.
«ТГС» (термостойкая гипсовая смесь) – механическая смесь кремнезема с полугидратом кальция сульфата (гипсом). Прочность на сжимание через 2 часа после отвердевания составляет не менее чем 60 кгс/см2, КТЛР во время отвердевания и нагревания до 700-800 0С – 1,3-1,4%, что компенсирует усадку сплава.
«Аурит», «ТГС» (термостойкая гипсовая смесь) применяют для изготовления опок для отливки протезов из сплавов на основе золота.
«Силаур» - формировочная масса, что состоит из 70% кремнезема (Al2O3) тонкого дробления и 25-30% авто кланового крепкого гипса.
Фосфатные формовочные массы.
Фосфаты, что содержат эти массы, за своим составом подобные к фосфат – цемента, который применяет в стоматологии. Во время смешивания окислов металлов (алюминий, магний, цинк), которые входят в состав порошка, с жидкостью (ортофосфатная кислота) образуются фосфаты, которые крепко связывают зерна наполнителя формировочной смеси (кварц, кристобаллит и тому подобное).
В результате термической фосфаты пе6реходять с орто- в пирофосфаты, которые выявляют большую термостойкость при 1200-1600 0С. Компенсационное расширение формы при использовании этих формировочных масс можно получить только за счет наполнителя (Si2O).
Опоки с фосфатным материалом не имеют гигроскопического расширения. Выжигать восковую модель необходимо при постепенном повышении температуры, чтоб избежать не только растрескивания формы, но и повреждения ее газовыми пузырьками, которые возникают при выгорании воска. К фосфатным формировочным массам принадлежат «Силамин», «Кристосил», «Вировест», «Вироплюс», «Бегостал» и тому подобное.
Формовочные массы для изготовления огнеупорных моделей.
Используют методы литья металлических сплавов в огнеупорные формы на огнеупорных моделях. Таким методом получают самые сложные ортопедические конструкции, которые выделяются большой точностью размеров и высокой чистотой (гладкостью) поверхности. Модель, на которой отливают деталь, должна быть изготовлена из термостойких материалов, что имеют соответствующий КТЛР, который обеспечил бы при соответствующей термической обработке компенсацию усадки металла отливка во время охлаждения опоки. Поверхность огнеупорной модели должна быть гладкой и блестящей.
При изготовлении огнеупорной модели сначала снимают дублирующий отпечаток из предварительно подготовленной модели посредством дублирующей массы отпечатка. За полученным отпечатком отливают термостойкую керамическую модель. Для отливки таких моделей предложенные разные смеси: «Бюгелит», «Кристосил-2», «Силамин» и тому подобное.
«Бюгелит» - комплект формовочных материалов, предназначенный для изготовления гипсовых и дублирующих моделей, опок для бюгельных протезов, которые изготовляют методом точного литья из хромокобальтовых сплавов. Комплект содержит:
высокопрочный автоклавов гипс для изготовления первичной модели за отпечатком;
дублирующую массу «Гелин» для изготовления негативной формы первичной модели (отпечатка);
формовочная масса ОЛ (Озеров В.А., Любарский )Е.М. – силикатно-формовочный материал, что содержит песок кристобаллит (30-40%), пиль кристобаллита (30-50%), пылевидного кварца (20-40%); связывающих веществ – этилсиликат (гидролизоваыим) и твердник
в состав смеси также входит пексан (5-10% от общей массы наполнителя), что обеспечивает сохранение размеров модели во время сушки и предотвращает адгезию огнеупорной модели с дублирующей массой.
Порошок и жидкость для получения модели берут в соотношении 4:1, старательно размешивают. Масса начинает отвердевать через 3-5 мин., полностью отвердевает через 45-60 мин., максимальное расширение 1,8-1,9%, достигается при свыше 6000С.
«Кристосил-2» - состоит из наполнителя (порошка кристобаллит и фосфатной связки). Во время замеса с водой получают пластическую массу, которая начинает отвердевать через 5-7 минут и окончательно отвердевает через 45-50мин. При этом масса расширяется на 0,4-0,5%. Термическое расширение при 7000С составляет 0,8 - 1%.