Зуботехническое материаловедение издание третье, исправленное и дополненное допущено Главным управлением учебных заведений Министерства здравоохранения ссср для учащихся зуботехнических отделений медицинских училищ москва. Медицина. 1973
 Скачать 2.54 Mb.
|
|
12 При литье деталей зубного протеза, сопоставляя удельный вес воска, из которого отмоделнрован образец деталей, с удельным весом золота, платины, можно высчитать, сколько нужно взять металла на данную отливку. Например, вес детали из воска 0,5 г, его удельный вес 0,95—0,96 г/см 3 , значит, золота нужно взять враз больше повесу восковой детали. Пластмассы для протезов должны иметь небольшой удельный вес. Температура плавления. Температурой плавления вещества называется такая температура, при которой вещество из твердого состояния переходит в жидкое. Металлы при плавлении переходят из кристаллического твердого вещества в жидкое. Температура плавления у металлов сохраняется постоянной до тех пор, пока все тело, подвергающееся плавлению, не перейдет в жидкое состояние. Под явлением плавления следует понимать изменения расположенных частиц (атомов, молекул) в веществе. При плавлении тело теряет постоянство формы, изменяется колебательное движение атомов, молекул, нарушается сила сцепления молекул. У твердого тела сила сцепления молекул значительно выше, чему жидкого, поэтому, чтобы перевести тело из твердого состояния в жидкое, требуется энергия, тепло. Количество теплоты, затраченной на переход вещества из твердого состояния в жидкое, называется скрытой теплотой плавления. Количество теплоты, затраченной на единицу массы веса) 1 г вещества при переходе из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называют удельной теплотой плавления. Удельная теплота плавления измеряется в калориях. Количество тепла, необходимое для плавления 1 г вещества, измеряется в малых калориях, 1 кг — в больших калориях. Большая калория — это количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг воды на 1° (от 19,5 до 20,5°). Удельная теплота плавления для различных металлов различная например, для золота 16 ккал, платины 27 ккал, железа 49 ккал. Температура плавления у различных материалов разная. Так, железо плавится при температуре С, золото — С, платина — С, олово — 232 Э С. Температура плавления всегда соответствует температуре отвердевания расплавленного вещества. У неко- Р торых аморфных тел (воск, парафин, стекло и др) нет определенной выраженной температуры плавления. При нагревании эти вещества вначале размягчаются, а при дальнейшем повышении температуры теряют вязкость и становятся жидкими. Преимущественное большинство твердых веществ, * обладающих способностью плавиться, при плавлении расширяются, а при отвердевании сокращаются. Обратное явление наблюдается у чугуна, йода. Расширение и сокращение металлов при плавлении необходимо учитывать при литье деталей зубных протезов. Изучение физического явления температуры плавления металлов и других материалов имеет большое практическое значение в зубопротезной технике. Знание температуры плавления потребляемых металлов и некоторых материалов позволяет подобрать нужный источник тепла для плавления. Например, для плавления золота можно использовать бензиновую горелку, а для плавления нержавеющей стали нужна вольтова дуга или электропечь, для плавления воска — обычная горелка. В зубопротезной технике для изготовления металлических коронок и других штампованных деталей протезов применяются различные легкоплавкие сплавы. Из легкоплавких сплавов приготовляют металлические штампы. Для составления таких сплавов берут определенные металлы (свинец, олово, висмут и др, имеющие близкую точку температуры плавления. При составлении сплавов металлов, зная температуру плавления каждого металла, входящего в состав сплава, следует расплавлять металлы вначале с более высокой температурой плавления, а затем последовательно с более низкой. Для пайки деталей протезов сплав металлов, применяемый в качестве припоя, должен иметь более низкую температуру плавления, чем сплав металла, из которого изготовлен протез. Температура кипения. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное или парообразное под влиянием теплоты при нагревании происходит при определенной температуре. Расплавленный металл при дальнейшем нагревании с повышением температуры можно довести до состояния кипения, при этом металл перейдет постепенно в газообразное состояние. J4 Температура, при которой происходит кипение вещества, называется температурой кипения. Явление кипения можно объяснить как усиление колебательных движений молекул в веществе при нагревании, при этом движение молекул вещества происходит под давлением. В момент, когда давление молекул становится равным атмосферному, начинается выделение газа или пара не только с поверхности жидкости, но и изнутри нее. В течение всего периода кипения в жидкости сохраняется постоянная температура. Для превращения единицы массы (грамма, килограмма) вещества в газообразное, парообразное состояние требуется определенное количество тепла, выраженное в калориях. Это количество тепла называется удельной теплотой парообразования или газообразования. При парообразовании значительно изменяется объем вещества. Например, вода, превращаясь в пар, увеличивается в объеме враз. Температура кипения может изменяться в зависимости от давления атмосферы над поверхностью расправленного вещества, температура кипения приуменьшении давления понижается и, наоборот, при повышении увеличивается. Явление кипения жидкостей и металлов имеет практическое значение в зубопротезной технике. При составлении сплавов — припоев — возникает необходимость понизить температуру плавления, не изменяя основных качеств сплава для этого, например, в золотой сплав вводят кадмий в небольшом количестве. Золото плавится при температуре 1063°, а кадмий кипит уже при температуре 778°. Спрашивается, как же ввести кадмий в золото Если плавить одновременно, то кадмий улетучивается, а золото еще не расплавится. Существует несколько методов (см. Кадмий. При плавлении золота под вольтовой дугой, температура которой достигает 3000°, часть золота можно потерять, если длительно его нагревать и довести до температуры кипения. С явлением парообразования можно сталкиваться при получении пластмассы. В медицинской практике явления кипения наблюдаются при стерилизации хирургических материалов в автоклаве, стерилизации медицинских инструментов, получении дистиллированной воды. Температура кипения определяет режим полимеризации пластмасс, получения полимеров. II / Температура кипения различных металлов различная золота 2550°, железа 2450°, платины 2450°, меди 2310°. При температуре кипения воды (100°) достигают полимеризации стоматологических пластмасс. Усадка материалов Под усадкой понимают сокращение объема металла после литья вплоть до обыкновенной температуры. Это сокращение вызывается как уменьшением объема от охлаждения (падения температуры, таки процессом затвердевания, те. сжатием при кристаллизации '. Все металлы и сплавы металлов, а также многие зу- ботехнические материалы, за исключением металлов висмута, сурьмы и сурьмянистых сплавов, при нагревании увеличиваются в длине и объеме. Согласно молекулярно-кинетической теории, изменение объема тел при изменении температуры объясняется следующим образом. При нагревании тела увеличивается скорость движения его частичек (атомов, ионов, молекул, столкновение и действие их друг на друга становятся более сильными. В результате увеличиваются междумолекулярные промежутки. Это проявляется увеличением объема тела. При охлаждении тела скорость движения частиц уменьшается, энергия их также уменьшается, а силы сцепления увеличиваются. Частицы в теле сближаются и объем его становится меньше. Величина изменения объема тела зависит от его размеров, природы вещества, из которого состоит тело, и изменения температуры тела. Увеличение объема и длины различных тел определяется коэффициентом объемного и линейного расширения. Коэффициентом линейного расширения называется отношение конечной длины тела к первоначальной длине, выраженное в процентах, при нагревании на 1°. Коэффициент линейного расширения определяют следующим образом измеряют первоначальную длину тела, аза тем длину после нагревания наконечную величину делят на начальную величину. Коэффициент объемного расширения определяется отношением конечного объема тела, нагретого на 1°, к первоначальному объему. Коэффициент объемного расширения равен утроенному коэффициенту линейного расширения. 1 ГАКа щ е н ко Основы металловедения. М, 1959, § 76. 16 Величина линейного и объемного расширения выражается в процентах. Коэффициент линейного и объемного расширения, а следовательно, и усадка для материалов и металлов есть величина постоянная. Различные материалы и металлы имеют различный коэффициент расширения. Например, коэффициент линейного расширения золота равен 0,0000144, платины — 0.0000087, железа — 0,0000125. Усадка золота составляет 5,2% к первоначальному объему, серебра — 4,4%, железа — 4,4%. В зубопротезной технике с понятием усадка приходится встречаться при литье деталей протезов из сплавов металлов. Зная коэффициент усадки используемого металла, следует делать некоторый допуск при изготовлении литьевой формы из воска на примерную величину усадки. С понятием расширения и усадки приходится встречаться при изготовлении фарфоровых зубов, вкладок из фарфоровой массы, подборе металлов для крампонов, изготовлении металлических штампов, спаивании деталей протезов. Особенно заметной становится усадка припайке стальным припоем металлических зубов с коронками в том случае, когда при приточке зубов между коронками остается большой промежуток, заполняемый поипоем. После пайки коронки могут как бы притянуться (сместиться) в сторону зуба, и такой протез может не установиться на опорные зубы. В результате усадки металлов при литье зубов или других деталей протезов при сокращении объема в толще металла могут образоваться усадочные раковины см. Литье металлов и сплавов. При изготовлении базиса протезов из пластмассы (после полимеризации) пластмасса уменьшается в объеме на 6—7%. Такой процент усадки для протезов очень велики уменьшить его до 0,5 можно ПРИ условии строжайшего соблюдения правил пользования пластмассой. Усадку дают восковые смеси, слепочные и оттискные материалы (см. Базисные материалы. Теплопроводность. Теплопроводностью называется способность тела (вещества) передавать тепло ПРИ нагревании с одного конца на другой или с одной поверхности на другую. Передача теплоты происходит за счет 2 В. Н. Каширин 17 увеличения движения атомов или молекул при нагревании. Если с одного конца тела производить нагревание, то частицы в этой части тела начинают двигаться быстрее, заставляют сильнее двигаться соседние частицы и т. д. Таким образом, стечением времени усилится движение атомов, молекул на другом конце, а следовательно, и здесь произойдет повышение температуры. Теплопроводность измеряется в калориях. Теплопроводность определяется количеством теплоты, котопое проходит в 1 секунду чепез 1 см вешества толщиной или длиной 1 см, когда по обе стороны имеется разность температур 1°; эта величина и называется коэффициентом теплопроводности. Металлы являются хорошими проводниками тепла и обладают различной теплопроводностью. Условно пои- нято считать, что теплопроводность серебра равна 100. Серебро обладает наиболее высокой теплопроводностью. Золото имеет теплопроводность 68.3, медь — 91,8, железо, а висмут наименьшую — 2. Факторы теплопроводности металлов имеют большое практическое значение в ортопедической стоматологии. При изготовлении металлических коронок, вкладок на зубы с живой пульпой должна учитываться теплопроводность металла. Для предупреждения неприятных температурных раз дражений зуба от металлической вкладки подготовленную полость зуба изолируют цементной подкладкой. Цемент является материалом с низкой теплопроводностью. Электропроводность Электропроводностью, или электрической проводимостью, называется способность проводника проводить электрический ток. Электропроводность измеряется в единицах удельной проводимости. Величина, обратная проводимости, называется сопротивлением. За единицу сопротивления принимается сопротивление ппи прохождении тока через ртутный столб высотой 106,28 см и сечением 1 мм при температуре 0°. Эта единица называется омом. Различные металлы обладают разным сопротивлением. Для измерения сопротивления пользуются определением удельного сопротивления. Сопротивление проводникам сечением 1 мм при температуре 0° называется удельным сопротивлением. Удельное сопротивление металлов, измеряемое в омах, составляет у золота 0,0021, у меди — 0,00163, 18 У свинца — 0,0207, у железа — 0,0099. Электропроводность имеет большое практическое значение в электротехнике. Пластмассы не обладают электропроводностью. Физические свойства металлов приведены в табл. 1. Таблица Физические свойства металлов Металл j Золото чистое) Платина Сереиро чистое) Медь Алюминии Олово Свинец Ьисмут Сурьма Цинк Кадмил Хром Никель Железо Химический гимро л Au Pt Ag Си Al Sn I'D Bi i)b z.n La Cr Ni Fe Удельный вес, г/см ' 19,32 21,5 10,5 8,8 2,7 7,28 11,0/ 9,8 b,b9 7,2 8,b 7,2 8,9 7,8b Температура плавления, С 1063° 1773° Ш 1083° Ь 232° 32,,4° ' Ъ 1 " ьзо 419" 320° 1 910° 1455° 1 ЬбО 0 Температура кипения, С 2 550° 2 450° 1 955° 2 310° 1 800" 2 г " 1555" 1 420" 1 4411° 918° 7/8° 2 200" 2 900° 2 450° Скрытая теплота плавления в кг/ка л 16,0 27,0 26,0 42,0 92,0 13,5 5.0 10,2 39,0 25,0 11,0 /1,0 73,0 49,U S чао М (-, ° V О ж is 2 5 * и ,— со 68,3 16,7 100,0 91,8 48,7 15,8 8,4 2,0 4,5 2/,0 22,2 1о,и 14,0 14,7 Удельное сопротивление в омах 0,0021 0,0105 0,00156 0,00163 0,002/2 0,0113 0,020/ 0,118 0,038 0,0000 0,00/25 0,0131 0,00/35 0,0099 Коэффш.и- ент линейного расширения для интервала температур О 0 до 100° 0,0000144 0,0000087 0,0000197 0,0000165 0,0000225 0,000021 0.О0О02У2 0,0000134 0,00001/ 0,0000354 0,000030 0,0000081 0,000013 0,0000125 Усадка в %) к первоначальному объему 5,2 4,4 4,4 6,4 2,7 1,4 + 3 , 3 + 0,29 6,5 4,7 1,6 1,98 4.4 Примечание. Физические свойства оттискных материалов, пластических масс и вспомогательных материалов см. в соответствующих разделах. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ Многие материалы как основные, таки вспомогательные, применяемые в зубопротезной технике, подвергаются различной механической обработке штамповке, ковке, прессованию, вальцеванию, изгибанию. Для осуществления указанных технических процессов требуются знания из раздела сопротивления материалов. Качество протеза или детали протеза во многом зависит от прочности и твердости материала или металла. В процессе изготовления металлических коронок, клам- меров и других деталей протезов металлы должны обладать вязкостью, ковкостью. При литье искусственных 2* 19 металлических зубов, бюгелей, изготовлении базисов материалы должны иметь высокую текучесть, способность формоваться. Сведения об их качествах и свойствах позволяют правильно подобрать нужный материал, выполнять правила его обработки, сохранять качество материала. Механические свойства зуботехнических материалов должны учитываться при выборе конструкции протеза. Всякий зубной протез вовремя обработки пищи во рту испытывает нагрузку. При пережевывании пищи за счет силы сокращения жевательных мышц создается давление в несколько килограммов на зубы, ау носителя съемного протеза — на протез. Эта нагрузка в течение дня повторяется при жевательных движениях примерно 1400—1500 раза следовательно, в протезах создается постоянное напряжение. При различных фазах жевания — откусывании, раз давливании и размалывании пищи—напряжение в протезе увеличивается и видоизменяется. В протезе возникают силы давления (сжатия, растяжения, изгиба. Если напряжение превышает силы молекулярного сцепления материала, то возникает его деформация или разрушение. При наличии естественных зубов у носителей съемных протезов напряжение в большей степени выражено около шеек естественных зубов ив области расположения клам- меров. Схематическое изображение зон напряжения на протезах (по В. Н. Кспейкину) приведено на рис. 1 — 2—3. При изучении зон напряжения на протезах следует учитывать податливость слизистой оболочки рта под протезом. Зная зоны максимального напряжения, зубной техник может усилить эти участки методом утолщения базиса, правильным расположением кламмеров в протезе. В разделе изучения механических свойств материалоз и металлов необходимо ознакомиться с явлениями прочности, твердости, вязкости, упругости, пластичности, деформации, текучести, истираемости, усталости материалов. Прочность. Прочностью называется способность твердого тела сопротивляться действию внешних сил, стремящихся вызвать деформацию тела. Деформация (изменение формы) детали при достаточном ее развитии приводит к разрушению, разделению на части. 2U Рис. I. Зоны напряжения в протезе при откусывании. а — на сжатие б — нЬ растяжение р — нагрузка. Рис. 2. Напряжение в протезе при наличии естественных зубов. она сжатие б — на растяжение а — пункт фиксации р — нагрузка. Рис. 3. Зоны напряжения в протезах при разжевывании. / — для верхней челюсти 2 — для нижней челюсти а — на сжатие, 6 — на растяжение, р — нагрузка. Разрушение материала или металла под действием усилий может возникать при незначительной деформации. Это наблюдается у хрупких материалов. Другая группа материалов и металлов, более вязких и пластичных, разрушается после значительных деформаций. При изучении прочности материала необходимо учитывать эластичность, пластичность или хрупкость. Хрупкие материалы под действием усилия разрушаются без перехода в состояние эластической деформации, а следовательно, понятие о прочности хрупких материалов определяется одной величиной. Пластические материалы, прежде чем разрушиться, под действием усилия вначале переходят в состояние пластичной деформации, поэтому при изучении прочности таких материалов следует пользоваться двумя величинами а) определяющей переход от упругого состояния к пластическому и бот пластического состояния к разрушению. Испытание прочности многих материалов и металлов производится методом простого растяжения. Для этой цели в металлургической промышленности пользуются специальными приспособлениями типа гидравлического пресса (рис. 4) или с помощью рычажного прибора для определения прочности на разрыв (рис. 5). При пользовании прибором типа гидравлического пресса под действием насоса (1) приводится в действие пресс (2), поршень соединен с испытываемой деталью (3), когда он поднимается, создается напряжение — усилие, происходит растяжение и разрыв. Система приборов (4) соединена передачами с прессом и показывает усилие, затраченное на разрыв и растяжение. Рычажной прибор для определения прочности на разрыв состоит из системы рычагов — верхнего (/) и нижнего (2). С помощью рычагов разрывные усилия, которые развиваются за счет приема груза ведерком (6), подвешенным наконец верхнего рычага, передаются на захват (4) испытуемого образца. Нагрузка на верхний рычаг создается путем подачи в ведерко дроби из бункера (7). Образец испытуемого материала готовят стандартной формы и размеров, помещают в захваты прибора и создают нагрузку за счет загрузки дроби в ведерко. Как только вес груза достигает разрушающей силы, образец |