книги из ГПНТБ / Богословский, С. Д. Высокочастотное литье в зубопротезной технике

1 t==i. ....—EZ______ К

Рис. 20. Щипцы для установки опок (кювет).

Пользоваться прокалочными печами для выплавки восковых моделей не следует, так как копоть от выплав­ ки воска увеличивает углерод в отливках, а также про­ никает к нагревателям печи и, оседая там, создает раз­ ные сопротивления в нагреваемых спиралях, выводящие из строя печь.

Для прокалки литейную форму помещают в муфель без поддона воронкой вниз. Постепенно, в течение 2 ча­ сов, температуру в печи доводят до 800°. Литейные фор­ мы выдерживают при этой температуре 20—30 минут, после чего они могут быть в очередном порядке извле­ чены из прокалочной печи и поданы для заливки метал­ лом. Извлекать литейные формы из прокалочной печи и подавать их на заливку металлом надо специальными щипцами (рис. 20), когда металл расплавлен, быстро и осторожно, не допуская ударов, резких толчков, которые могут привести к разрушению облицовочного слоя, к закупорке литниковых каналов, к засорению полости ли­ тейной формы и к другим нежелательным явлениям, вызывающим брак литья.

Прокалку литейных форм при способе литья с исполь­ зованием огнеупорной модели производят при несколько ином температурном режиме. Дело в том, что некоторые формовочные материалы, применяемые для отливки ог­ неупорной модели и в качестве наполнителя опоки при этом способе, имеют в своем составе кристобалит. Этот вид кристаллической структуры кремнезема в определен­ ном интервале температур (220—260°) дает наибольшее тепловое расширение (интервал кристобалитного эф­

60

фекта). Ускоренное повышение в этом интервале темпе­ ратуры прогрева литейной формы, приготовленной из кристобалита, приводит к ее растрескиванию и разрыву. Чтобы этого не произошло, при прокалке литейных форм, приготовленных из кристобалита или из смеси кристоба­ лита с кварцем, надо подъем температуры от 200 до 300° вести медленно в течение 40—60 минут, а затем посте­ пенно в течение 1 часа довести температуру печи до 750—800° с выдержкой литейных форм при этой темпе­ ратуре в течение 20—30 минут. Во всех случаях, незави­ симо от состава огнеупорного материала литейных форм, замедленный нагрев еще необходим для постепенного удаления кристаллизационной воды и газов из литейных форм, тем самым предотвращая их растрескивание.

Для сохранения достигнутой температуры нагрева литейных форм и во избежание сжатия их остывающей опокой они должны оставаться в муфеле включенной прокалочной печи вплоть до момента подачи их на за­ ливку металлом.

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ПЛАВКА НЕРЖАВЕЮЩИХ СПЛАВОВ С ЦЕНТРОБЕЖНОЙ заливкой форм

Как уже указывалось, индукционная плавка токами высокой частоты выгодно отличается характером нагре­ ва от распространенных в зубопротезной технике видов плавки электродугой и кислородно-ацетиленовым пламе­ нем и др. Объясняется это тем, что для зубопротезирования применяются немагнитные (аустенитовые) нержаве­ ющие и кобальто-хромовые сплавы, составленные из многих легирующих элементов, для которых виды нагре­ ва имеют первостепенное значение. При использовании указанных неиндукционных средств плавки тепло пере­ дается к металлу через тончайший поверхностный слой,

итемпература в нем повышается от 15 до 3000° в корот­ кое время (секунды). Такие перепады температур при плохой теплопроводности нержавеющих сплавов приво­ дят к угару легирующих элементов, а также к окислению

инауглероживанию сплава. Кроме этого, динамика струи пламени замешивает в жидкий металл его угар и окислы. В результате таких явлений теряются прочность,

пластичность и другие качества отливки.

Пр,и 'Индукционном нагреве т.в.ч. тепло (высокочас­ тотная энергия) поступает непосредственно в поверх­

61

ностный слой металла, который нагревается, но не выше температуры плавления, так как расплавленный металл стекает на дно тигля. Далее тепло проникает внутрь ме­ талла и быстро его расплавляет. Это исключает угар и изменение химического состава сплава. Тигель при ин­ дукционной плавке не является источником нагрева, а, наоборот, сам нагревается от расплавляемой заготовки металла. Скорость нагрева и плавки зависит от мощно­ сти тока, концентрируемого в нагреваемом количестве металла, и частоты тока. В высокочастотной печи при­ меняемой конструкции, работающей с частотой 440 000 Гц, 100 г кобальто-хромового сплава или нержа­ веющей стали расплавляются в течение 35—45 секунд при мощности отбираемой от сети в период плавки до 16 кВт. Уменьшение количества расплавленного металла существенно не отражается на времени плавки. Такая скорость и характер нагрева высокочастотной плавки позволяют вести процесс без защитной среды и практи­ чески правильно определять температуру заливки метал­ ла по поведению жидкого металла, т. е. его жидкотеку­ честью, получая хорошие качества отливок.

Высокое качество отливок подтверждается как прак­ тикой, так и химическим анализом и прочностными ис­ пытаниями, проведенными в ЦНИИС (группа высокоча­ стотного литья) в Москве и НИИС в Одессе (Н. И. Де­

довым).

В этих институтах проводились испытания тонких плоских образцов из кобальто-хромового сплава (КХС), отлитых разными методами плавки.

При отливке с плавкой электродугой содержание уг­ лерода увеличивалось сверх нормы на 0,25—0,45%.

При незначительном изгибе образцы ломались. Твер­ дость по Виккерсу была 396—420 единиц. При отливке с плавкой ацетилено-кислородным пламенем при разных его режимах (окислительное и науглероживающее) со­ держание углерода увеличивалось сверх нормы на 0,15—

0,40%.

При незначительном изгибе образцы ломались. Твер­ дость по Виккерсу была 360—376 единиц. При отливке с высокочастотной плавкой содержание углерода умень­ шалось на 0,05%. Образцы загибались на 95—100°, после чего ломались. Твердость по Виккерсу была 329—360 единиц. По микроструктуре наилучшая получалась при высокочастотной плавке.

62

Рис. 21. Схематический чертеж высокочастотной печи для отливки металлических зубопротезных изделий.

Но одновременно с качественной плавкой для получе­ ния очень тонких отливок с резко выраженными граня­ ми, даже при большой жидкотекучести перегретого ко­ бальто-хромового сплава, надо соблюсти следующие условия: 1) заливку производить в нагретую до 750— 800° форму, что в 4 раза увеличивает жидкотекучесть; 2) разрыв по времени между концом плавки и началом заливки горячей формы должен быть 3—4 секунды; 3) заполнение формы должно быть быстрым и при соот­ ветствующем центробежном уплотнении.

63

Руководствуясь этими заданиями, в 1956 г. была соз­ дана установка, на которой плавка ' осуществлялась энергией токов высокой частоты от типового электронно­ лампового генератора, и выполнение всех остальных перечисленных условий было достигнуто с помощью ори­ гинальной высокочастотной центробежной печи (автор­ ские свидетельства, выданные С. Д. Богословскому и В. А. Марскому№ 133136 и 167012). Устройство печи по­ казано на рис. 21. На станине (У) находятся два под­ шипника (2), электрически изолированные друг от дру­ га. В подшипниках имеются полые латунные оси (3), соединенные внутренними концами с многовитковым трубчатым индуктором (4), выходящим через резиновые уплотнения (5), с водой для охлаждения индуктора через трубку (16). Ток подводится через скользящие на ла­ тунных осях (3) охлаждаемые контакты (3). Оси смон­ тированы в диэлектрической площадке (траверза 7) и на ней же закреплен индуктор (4) и две щеки, выпол­ ненные из изоляционного материала (текстолит) (3). На этих щеках смонтирован зажим для удерживания опок

(9) и противовес для балансировки системы (10). Внут­ ренняя полость индуктора (4) имеет футеровку из огне-

64

упорного материала и образует тигель (11) с наклонным смотровым очком (14). Вся вращающаяся систёма через шкив (12) и ремень (13) соединена с другим шкивом электромотора. Между зажимом (9) и тиглем (11) ста­ вится металлическая опока с формой (15).

Работа высокочастотной литейной установки прохо­ дит в следующем порядке. Пускается электронно-лампо­ вый генератор по специальной заводской инструкции. При готовности генератора к работе в индуктор (4) по­ дается охлаждающаяся вода. В тигель кладут заготовки из нержавеющей стали соответствующего веса и включа­ ют от генератора в индуктор ток высокой частоты. Заго­ товки доводят до расплавления и ток выключают. Затем на тигель (11), снабженный асбестовой прокладкой, бы­

стро устанавливают горячую опоку с формой (15) и за­ крепляют зажимом (9). После этого вторично включают ток, металл в тигле подогревается до необходимой жид­ котекучести (контроль ведется через смотровое окно в тигле), ток выключают и автоматически включается электромотор, вращающий всю систему тигля с формой. Под действием силы тяжести металл заполняет форму и далее центробежной силой уплотняется, образуя каче­ ственную отливку. Общий вид всей установки, выпускае­ мой промышленностью, виден на рис. 22 и 23.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЛИТЕЙНЫХ УСТАНОВОК

Большинство техников зубопротезного литья не зна­ комы ни с электронно-ламповыми высокочастотными генераторами, ни с индукционными печами, в комплекте составляющими высокочастотную литейную установку, на них возлагается только задача эксплуатации этих ус­ тановок по выработанным несложным правилам.

Включение установки для плавки сплава и заливки им приготовленных литейных форм проводится в следую­ щем порядке: вначале открывают кран, подающий воду для охлаждения генераторной лампы. Кран для охлажде­ ния индуктора печи открывается за несколько минут перед включением анодного напряжения (нагрева). Преж­ девременное открытие крана может вызвать увлажнение индуктора в футеровке и возможное замыкание его.

После проверки напора воды (около 2 атм) включают рубильник на силовом питающем пункте. Закрывают двери генератора, включают блокировочный рубильник в генераторном блоке. При этом включается вентилятор охлаждения лампы, если количество воды, поступающей на охлаждение генераторной лампы, достаточно, то за­ горается зеленая лампочка. Затем кнопкой «накал» включают первую ступень накала и через 30 секунд после этого включают вторую ступень накала (в установках

ВЧИ-10 ступенчатое включение накала производится ав­

томатически) . Включение обеих ступеней накала, при котором происходит разогрев тиратронов, должно произ­ водиться при каждодневной работе установки не менее чем за 10 минут до начала литья. При длительных пере­ рывах в работе установки (более 10 дней) продолжи­ тельность нагрева тиратронов перед началом литья дол­ жна быть увеличена до 60 минут.

66

Перед началом плавки надо проверить правильность включения работающей печи, а также надежность креп­ ления траверсой, уравновешивающей опоки на нерабо­ тающей печи..

После разогрева тиратронов можно приступать к плавке металла и заливке литейных форм. Для этого от­ крывают крышку кожуха печи, отводят траверсу, прове­ ряют чистоту тигля и смотрового отверстия и загружают

врабочий тигель заранее определеянуіО порцию метал­ ла, подлежащую плавке. Закладываемый в тигель ме­ талл должен быть чистым и свободным от возможных посторонних включений и шлакообразований.

Плавка заложенного в тигель-металла производится

вдва приема: а) предварительное расплавление металла

ипрогрев тигля в отсутствие на нем опоки; б) оконча­ тельная плавка металла при закрепленной на тигле

опоке.

Предварительная плавка металла имеет целью ис­ пользовать максимальную мощность установки, до мини­ мума сократить время.плавки и нахождения горячей ли­ тейной формы на тигле с тем, чтобы не дать опоке остыть до заливки металлом. Сохранение температуры литей­ ной формы после извлечения ее из прокалочной печи имеет решающее значение для компенсации усадки и точности отливки протеза.

Для предварительного прогрева металла включают анодное напряжение (нагрев). Включение и выключение нагрева осуществляются нажимом кнопок, имеющихся как на генераторном блоке, так и на кожухе печи. Вы­ ключение нагрева не должно и не может быть произве­ дено при 'открытой крышке кожуха печи. Предваритель­ ным нагревом доводят заложенный в тигель металл до стадии плавления, тут же выключают нагрев и без про­ медления, открывают крышку кожуха печи. На тигель, для плотности прилегания опоки к нему, кладут заранее приготовленную асбестовую прокладку, имеющую в центре отверстие по диаметру полости тигля. Такую про­ кладку вырезают из листового асбеста, она должна быть несколько шире опоки, но не прикрывать смотровое от­ верстие тигля. Лучше такие прокладки вырубать сталь­ ной высечкой.

Из прокалочной печи извлекают горячую литейную форму (750—800°), правильно ее ориентируют по отно­ шению действия центробежных сил, ставят на асбесто-

вую прокладку и прижимают к тиглю с помощью зажи­ ма траверсы, затем закрывают крышку и включают нагрев для окончательной плавки металла. Одновремен­ но с этим поддерживается температура нагретой литей­ ной формы. Наблюдение за первой плавкой ведут сквозь смотровое окно, за второй окончательной плавкой — через отверстие в тигле печи. При наблюдении первой плавки надо следить, чтобы заложенные в тигель заго­ товки металла свободно оседали, не образуя между со­ бой пустот. Такие пустоты могут появиться, когда в тигле закладывают несколько крупных заготовок, часть кото­ рых случайно при плавке зависает на стенках полости тигля. Это ведет к тому, что зависшие заготовки слабо прогреваются, в то время как остальная часть заготовок, оказавшаяся на дне тигля, незаметно для глаза давно уже плавится и сильно перегревается.

Плавку нужно вести быстро, не допуская окисления

иперегрева металла. Перерыв между первой и второй плавкой должен быть не более 15 секунд. Нормальная плавка обеспечивается соответствующим режимом рабо­ ты генераторного блока. В процессе плавки следят за приборами на генераторном блоке, которые должны по­ казывать силу анодного тока 2,2—2,5 А, сеточного то­ ка—0,2—0,4 А. Готовность расплавленного металла к заливке литейной формы узнается по моменту достиже­ ния жидкотекучести, когда окисная пленка разрывается

изеркало расплавленного металла в тигле начинает де­ латься чистым. Тут же с выдержкой 2—3 секунды нажа­ тием кнопки включается двигатель вращения печи при выключенном нагреве; жидкий металл при этом практи­ чески без разрыва во времени между плавкой и залив­ кой заполняет литейную чашу, центробежной силой вво­ дится в литейную форму и застывает под давлением.

Время вращения печи 5—10 секунд. После прекращения вращения открывают крышку кожуха печи, освобожда­ ют зажимы, отводят траверсу, вынимают залитую метал­ лом форму и ставят ее на охлаждение, а тигель немед­ ленно очищают от оставшихся пленок инструментом типа отвертки. Охлаждение литейных форм с отливками цельнолитых каркасов съемных зубных протезов из ко­ бальто-хромового сплава надо проводить на воздухе продолжительностью не менее 1 часа. Быстрое охлажде­ ние приводит к деформации отливки, а также может при­ вести к внутренним напряжениям и трещинам.

68

Литейные формы с отливками промежуточных звень­ ев к несъемным зубным протезам из нержавеющей стали могут быть после небольшой выдержки охлаждены в воде.

До охлаждения отлитые изделия освобождаются из литейной формы легким обстукиванием опоки (кюветы). Затем литье окончательно очищается от остатков формо­ вочного материала разными способами.

Когда закончено все литье, красной кнопкой, находя­ щейся под табличкой «накал», выключают ток накала. Спустя 5 минут выключают воду и отключают всю уста­ новку от электросети.

Очистка литья и отрезка литников

После заливки формы жидким металлом в конце ос­ новного литника в литниковой чаше образуется конус из металла, загрязненного пленками и окислами, которые мешают дальнейшей очистке полученного литья и отрез­ ке литников.

Для того чтобы не тратить времени на отрезку этого конуса вулканитовым кружком, целесообразно использо­ вать свойство нержавеющих и кобальто-хромовых спла­ вов — красноломкость. Для этого необходимо выбивку из формы начать с освобождения конуса залитой формы в горячем состоянии (около 800°) легким ударом молот­

литника.

После охлаждения выбитого из опоки литья и грубой очистки, держа центральный литник щипцами, ударами молоточка по торцу литника производят предваритель­ ную очистку литья. При этом в зависимости от оснащен­ ности литейной мастерской используются следующие способы: 1) очистка металлической щеткой, установлен­ ной на моторе; 2) химическая очистка; 3) очистка на корундоструйном аппарате.

Очистка металлическими щетками является одним из уже рассмотренных способов очистки зубопротезного литья. Для этой цели используются типовые шлиф-мото­ ры, но желательно приспособить более мощный электро­ мотор трехфазного тока 0,5 кВт, установив его в кожухе с отсосом и доступом к щетке со стороны торцовой части. Очистка производится стальными щетками диамет-

69