Способы соединения металлических частей зубных протезов. Вспомогательные материалы, флюсы, отбелы

1. Способы и механизм контактного соединения металлических деталей. Их практическое использование

2. Сущность процессов паяния и сварки. Необходимое оборудование и условия для их проведения

Для соединения элементов протезов в единую конструкцию ис­пользуется паяние и сварка.

Сварка –– процесс жесткого соединения металлических частей протеза, доведенных в местах соединения до расплавленного состояния с помощью электрической дуги или лазера.

Паяние –– процесс жесткого соединения металлических частей протеза с использованием расплавленного припоя (присадочного материала).

Припой — металл или сплав, заполняющий зазор между соединя­емыми деталями при паянии.

Процесс паяния следует рассматривать как диффузию (растворе­ние) обоих сплавов, участвующих в нем. Взаимная диффузия основного сплава и припоя происходит вследствие способности металлов, имеющих высокую температуру плавления, растворяться в расплавленном металле с более низкой температурой плавления. Однако различные металлы неодинаково хорошо взаимно диффунди­руют. Механическая прочность достигается только в том случае, если припой состоит из родственных между собой и объекту пайки металлов.

Взаимная диффузия металла и припоя практически возможна при условии соприкосновения металла и припоя и способности припоя смачивать поверхность металла. Последняя зависит от чистоты поверхности металла: при наличии на поверхности металла жира, окалины создается слой, препятствующий смачиванию металла припоем.

Существует различная техника паяния: в пламени и в печи. При работе с каркасами до нанесения и обжига керамической мас­сы предпочтительнее использовать паяние в пламени. Паяние в пе­чи применяется на объектах, уже облицованных керамикой. Проч­ность пайки можно проверить различными методами с помощью растяжения и изгиба.

Физико-механические свойства припоя (цвет, узкий темпера­турный интервал плавления, стойкость против коррозии) должны максимально соответствовать таковым у сплава, из которого сдела­ны требующие соединения элементы каркаса протеза.

Во время паяния соединяемые места принимают температуру расплавленного припоя . Поэтому температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления спаиваемых ча­стей на 50-100° С, так как в противном случае паяние привело бы к частичному расплавлению спаиваемых деталей протеза.

Расплавленный припой обладает текучестью, которая увеличи­вается с повышением температуры, поэтому припой течет в на­правлении от холодных частей к горячим. Фактически на этом свойстве и основано использование пламени горелки в процессе паяния. В месте соприкосновения деталей и припоя происходит диффузия одного металла в другой. Скорость диффузии зависит главным образом от материала протеза и припоя, а также от температуры. Все это вместе взятое и определяет структуру получен­ного шва, которая может быть в виде твердого раствора, химиче­ского соединения или механической смеси.

Твердый раствор является наиболее благоприятной структурой и считается лучшим видом паяния. Шов хорошо противостоит кор­розии и получается прочным. При этом максимальная прочность шва будет при использовании минимального количества припоя. Следует помнить, что прочность большинства припоев ниже проч­ности соединяемых металлов, хотя прочность шва за счет диффу­зии выше.

Расплавлять припой в процессе паяния необходимо как можно быстрее, а после получения шва источник нагрева (горелку) необ­ходимо немедленно удалить.

Так как паяние чаще происходит при нагревании открытым пламенем, то на поверхности спаиваемых металлов может образо­ваться пленка окислов, которая препятствует диффузии припоя. Особенно усиленно образуется эта пленка у сплавов, содержащих хром, отличающихся высокой способностью пассивироваться (по­крываться окисной пленкой). Поэтому в процессе паяния необхо­димо не только расплавить припой и заставить его разлиться по спаиваемым поверхностям, но и не допустить образования окисной пленки к моменту достижения рабочей температуры в спаиваемых деталях. Это достигается применением различных паяльных ве­ществ или флюсов.

Кроме паяния, используется другой вид соединения элементов протеза в единую конструкцию — сварка, при которой расплавлен­ные элементы (детали) протеза сливаются и образуют однородное монолитное соединение.

♦ Сварка — процесс получения неразъемного соединения деталей конструкции при их местном или общем нагреве, пластическом де­формировании или при совместном действии того и другого в ре­зультате установления межатомных связей в месте их соединения.

В промышленности существуют способы сварки, при которых материал расплавляется (дуговая, электрошлаковая, электроннолу­чевая, плазменная, лазерная, газовая и др.), нагревается и пласти­чески деформируется (контактная, высокочастотная, газопрессовая и др.) или деформируется без нагрева (холодная, взрывом и др.); способ диффузионного соединения в вакууме.

В отличие от паяных соединений сварные швы отличаются со­вершенно однородной структурой, так как используемый приса­дочный материал имеет такое же химическое строение и свойства, что и свариваемые детали. Другими словами, в этой технологиче­ской операции используется тот же самый сплав, который был ис­пользован при получении соединяемых элементов протеза.

Кроме того, сварные швы обладают более высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. В отличие от них в области паяния возникает коррозия. Это объясняется разницей напряжения между сплавом и припоем.

К преимуществам плазменной микросварки, применяемой в ортопедической стоматологии, напри­мер, с помощью установки типа Микро-PW 10, следует отнести сле­дующие:

— плазменная микроструя, в которой в качестве плазмообразующего газа применяется аргон, соединяет самые твердые металлы, например сплавы на основе СгСоМо, в узких пределах зоны плав­ления (даже вблизи пластмассовых частей) путем слияния расплав­ленной заготовки без применения дорогостоящих припоя и флюса;

• значительно большая прочность по сравнению с паянием;

• отсутствие остатков флюсов на сварном шве.

Между электропроводящей заготовкой и плазменной струей образуется электрическая дуга большой плотности энергии и вы­сокой температуры. Прибор является настольным, достаточно удобным в использовании. Диапазон настройки сварочного тока (0,3-10 А) можно регулировать в процессе работы с помощью ножного управления.

Место сварки защищается от окисления с помощью среды за­щитного газа (аргон/водород, 5-8% Н₂). Показаниями к примене­нию микроплазменной сварки является соединение литых элемен­тов протеза в единую конструкцию как при его создании, так и при реставрации.

Сварогный столик фирмы «Брандере» в настоящее время отве­чает требованиям зубных техников, пользующихся микроплазмен­ной сваркой. На столике имеются регулятор потока газа и подвиж­ный рукав (крепление) для точечной сварки. Столик снабжен двумя-тремя сочленениями, которые дают возможность безупречного достижения контактов.

Подвижная сварочная пластина над сочленением может исполь­зоваться в различных рабочих положениях. Сварочный столик сконструирован таким образом, что может употребляться как рабо­чая подставка для сварки частей протеза из чистого титана.

Фирма «L-ТЕС» выпускает прибор для сварки PWM-6, в кото­ром качество сварочного соединения превышает таковое, получа­емое при всех других способах соединения. Тепловое воздействие плазменной дуги на обрабатываемые объекты является незначи­тельным. В качестве защитного газа используют аргон, что позво­ляет избежать образования окислов на поверхности свариваемых объектов. Метод сварки обеспечивает получение стабильных раз­меров соединяемых деталей и экономию припоя.

Аппарат точечной электросварки Дентафикс для всех сплавов из высококачественной стали дает возможность регулировать вре­мя сварки от 0,1 до 1,0 с и десятикратно понижать силу тока.

Другим видом сварки, применяемым в ортопедической стома­тологии, является лазерная. Лазерная установка Хаас Лазер-44Р (Германия) обеспечивает глубину сварки низкоуглеродистых ко-бальтохромомолибденовых сплавов до 2 мм при возможности из­менений диаметра фокуса от 0,3 мм до 2 мм. На дисплее установки во время сварки отражаются все рабочие параметры.

Паяние

Поверхности металлов, подлежащие спайке, должны быть.тщатель­но очищены от окислов и загрязнений, для чего, как правило, применяют механический способ очистки: опиливание, зачистку карборундовым камнем или наждачной бумагой.

Пайка происходит при нагревании открытым пламенем, поэтому на поверхности металлов может образоваться пленка окислов, кото­рая не позволит продиффундировать припою. Особенно быстро такая пленка образуется у сплавов с хромом, отличающихся высокой способностью пассивироваться, т. е. покрываться окисной пленкой. Поэтому в процессе паяния необходимо не только расплавить при­пой и заставить его разлиться по спаиваемым поверхностям, но и, главное, не допустить образования окисной пленки к моменту дости­жения рабочей температуры в спаиваемых деталях, это достигается применением различных паяльных веществ, или флюсов. Наибольшее распространение получила бура. При нагревании бура поглощает кислород, препятствуя доступу его к металлу и образованию на поверхности последнего окислов. Кроме того, бура способствует луч­шему растеканию припоя.

Большое значение имеет техника проведения процесса паяния. Детали, составляющие протез, при спайке должны быть зафиксирова­ны в том положении, в каком находятся на рабочей модели. Для этого их скрепляют при помощи липкого воска, протез снимают с модели и приступают к гипсовке. К гипсу для придания ему огнеупорных свойств добавляют пемзу, песок, корунд и т. п. Протез погружают в замешанную на воде гипсовую массу таким образом, чтобы поверхности были открыты для просмотра и до­ступа пламени.

Все полые детали должны быть тщательно заполнены массой, ею же желательно прикрыть и все тонкие детали во избежание расплавления их в процессе паяния. После затвердевания гипса обрезают излишки его так, чтобы блок не имел очень большой массы. Воск выплав­ляют из мест спайки струей горячей воды.

Если детали конструкции имеют большую протяженность и находятся в разных плоскостях, то, чтобы предотвратить их смещение при снятии с модели, рекомендуется дополнительно укреплять их между собой проволокой, изогнутой по форме конструкции и прикрепленной воском к каждой детали.

В некоторых случаях (бюгельные работы) после склеивания частей протеза модель смазывают толстым слоем вазе­лина и части протеза заливают густой огнеупорной массой (гипс с песком, корундом и т. п.). По затвердевании массы излишки ее подрезают и конструкцию, скрепленную воском и гипсом, снимают с модели. Спайку частей в этом случае проводят без дополнитель­ной гипсовки и весь процесс пайки ведут со стороны, обращенной к модели.

Удалив воск, промазывают спаиваемые места насыщенным раствором буры и устанавливают гипсовый блок на подставке с асбестовым кругом над пламенем горелки для просушки. Асбесто­вый круг необходим для того, чтобы пламя горелки не касалось гипса и сушка велась медленно во избежание образования трещин.

Для соединения спаиваемых деталей перед пайкой предложен метод точечной электросварки с помощью специального аппарата. Зачищенные от окалины поверхности стальных и хромокобальтовых протезов помещают на рабочую модель. К двум участкам подводят электроды и включают ток на очень короткий период (лучик в реле времени). На контактирующих поверхностях происходит точечная сварка, позволяющая производить в последующем пайку деталей без гипсовки.

Паяние деталей из стали и золотых сплавов ведется несколько различно. Трудность паяния стали заключается в усиленном образо­вании окислов и слабой текучести припоя для нержавеющей стали. Поэтому после сушки и прогрева гипса места спайки вновь смазывают бурой и приступают к равномерному прогреву всего протеза паяльным аппаратом.

Вначале нагревают наиболее толстостенные детали, а затем остальные участки. Бура при этом вспенивается и при повышении температуры оседает, становясь стекловидной. Тогда на место спайки кладут припой, пламенем нагревают толстостенные участки и. только после этого пламя переводят на припой и расплавляют его. Часто припой для стали, расплавляясь, собирается в каплю вследствие сильного поверхностного натяжения. Чтобы припой растекся по спаиваемым поверхностям, каплю припоя раздавливают «поводком» — стальной проволокой с петлей на конце. Необходимо следить, чтобы припой попал на все участки поверхности; если какой-нибудь участок не покрыт припоем и не наблюдается его растекания, усиливают нагрев, добавляют припоя и «поводком» перераспределяют его на всю поверхность. Крепкой спайка будет, если видно, что припой хорошо разлился по спаиваемым поверх­ностям. Только после этого переходят к спаиванию других участков.

Необходимо помнить, что сильный перегрев и большое количе­ство буры могут вызвать кипение припоя и образование пор. Чтобы избежать этого, не следует держать пламя долго на одном месте, а по окончании пайки пламя надо убирать постепенно, медленно отводя пистолет и присыпая при этом место пайки бурой.

Закончив пайку всех участков, протез вместе с гипсовой массой опускают в воду, проводя тем самым закалку всего металлического протеза. При этом одновременно протез очищается от гипсовой массы.

Пайку золотых деталей производят несколько иначе, так как на их поверхности не образуется окисной пленки. Однако ее следует вести осторожно, опасаясь расплавить различные участки деталей протеза, так как разница между температурой плавления зо­лотого сплава и припоя незначительная (130—150°С). Особенно легко расплавить тонкостенные участки протеза. Поэтому при пайке золотых деталей прогрев начинают только с толстостенных деталей. Когда они станут темно-красного цвета, на место спайки кладут несколько мелко нарезанных кусочков припоя, присыпают их бурой и переводят на них пламя пистолета. Пламя все время перемещают, слабо покачивая пистолет. Вся сила огня должна быть направлена не на тонкостенный участок (например, коронку), а на участок с большой массой металла (литой зуб). После того как припой разлил­ся по спаиваемым поверхностям необходимо перевести пламя на толстостенный участок и приступить к спайке других поверхностей.

Если при осмотре шва окажется, что припой не выполнил пол­ностью всего пространства, добавляют еще кусочек припоя и расплавляют его. Если расплавленный припой перемещается лишь на поверхность одной из деталей, это свидетельствует о том, что другая поверхность плохо прогрета. Поэтому не следует добавлять новой порции припоя, а необходимо равномерно прогреть весь гипсовый блок и все части протеза.