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Introduzione
La via più breve
per giungere ad un prodotto finito partendo da un metallo o da una lega è
la colata. Nessun altro metodo assicura una maggiore libertà di
conformazione.
Soprattutto la circostanza, che con questo procedimento
si possono colare con la massima precisione pezzi di qualsiasi forma, ha
fatto si che la tecnica di colata abbia trovato un vasto impiego nel campo
odontoiatrico.
In questo modo è possibile preparare qualsiasi protesi
dentaria individuale, in forma di intarsi, corone singole, travate, colate
di scheletrati, ecc.
Dopo un'accurata preparazione e presa
dell'impronta da parte del dentista, una precisa preparazione del modello,
un'esatta modellazione della cera ed una colata a regola d'arte secondo il
procedimento a cera persa, si ottiene una fusione della massima
precisione. Occasionalmente può accadere che il risultato della colata non
corrisponda alle aspettative. La maggior parte delle volte la causa
dell'insuccesso non va ricercata nei materiali impiegati o nel metodo di
colata, ma è la conseguenza di una combinazione di più fattori. Per
evitare questa evenienza, col presente prospetto vogliamo dare indicazioni
e comunicare esperienze agli odontotecnici, allo scopo di realizzare
fusioni dentarie ottimali.
Colata
Col processo
di colata un materiale allo stato fuso, in questo caso una lega di metalli
preziosi per getti dentari, viene versata in una forma geometricamente
determinata. Nelle condizioni più favorevoli si realizza una precisione
tale, da non richiedere praticamente più alcuna lavorazione. Inoltre si ha
una libertà di conformazione dell'elemento di colata quasi illimitata, a
condizione che la lega abbia una buona colabilità e che possegga le
necessarie qualità tecnologiche allo stato fuso. In odontotecnica si
adotta il "procedimento a cera persa". Si prepara un modello di cera, lo
si include in una massa di rivestimento, dopo l'indurimento si riscalda il
cilindro in un forno per sceratura. La cera si fonde e defluisce dal
cilindro. In seguito il cilindro viene portato alla temperatura di
preriscaldamento in un apposito forno, nel quale eventuali residui di cera
bruciano. In tal modo si è realizzato un negativo del modello di cera, nel
quale viene successivamente colata la lega. La fusione sarà quindi di
nuovo un positivo, identico al modello di cera. Prima di entrare nei
dettagli di questa tecnica di colata è opportuno descrivere i fenomeni che
si verificano durante la solidificazione di una lega, che vanno conosciuti
perfettamente per ottenere una fusione perfetta.
Fase dei
metalli
ogni elemento può
essere presente in quattro fasi:
- come plasma
- come vetro
-
come liquido
- come solido.
Nel plasma i nuclei degli atomi e gli
elettroni si muovono in maniera indipendente. Allo stato vetroso i nuclei
degli atomi hanno già il loro completo involucro di elettroni, ma gli
atomi si muovono ancora in modo del tutto indipendente. Allo stato liquido
esiste un certo grado di avvicinamento degli atomi, ma non è ancora
riconoscibile una struttura ben definita. Allo stato solido invece gli
atomi presentano una disposizione reciproca ed una struttura cristallina
ben definite.
Di seguito parleremo solo delle fasi solida e liquida,
perché nella colata di metalli e di leghe si verificano solo questi
stati.
Il passaggio dallo stato solido a quello liquido richiede
energia, mentre il passaggio da quello liquido allo stato ne libera. Per
l'odontotecnico, che esegue la colata delle leghe di metalli preziosi per
formare una protesi dentaria, è importante essere informato sui fenomeni
che si verificano durante la fusione e la solidificazione delle leghe
stesse. La conoscenza dei processi metallurgici che hanno luogo durante la
colata consente di evitare numerosi insuccessi. Pesare le modellazioni in
cera con le barre e i canali di colata, moltiplicare questo per il peso
specifico della lega utilizzata, il risultato sarà il peso della qualità
necessaria per la fusione.
Contratto di
volume
La contrazione di
volume è un fenomeno che si verifica con pochissime eccezioni durante il
raffreddamento della lega. E' la conseguenza del fatto che il volume di un
corpo a temperatura più elevata è maggiore del volume dello stesso corpo
ad una temperatura minore. Ne consegue che un volme riempito da una
fusione, al quale però non viene aggiunto altro materiale fuso, dopo la
solidificazione ed il raffreddamento alla temperatura ambiente non sarà
più riempito completamente dal solido formatosi.
La riduzione di volume
è causata dalle seguenti tre fasi:
- contrazione nello stato
liquido
- contrazione nell'intervallo di solidificazione
-
contrazione nello stato solido.
Contrazione nello stato
liquido
Si intende la contrazione di volume che si verifica nella
fusione durante il raffreddamento tra la temperatura di fusione della
lega.
Contrazione nell'intervallo di solidificazione
Ha luogo
nell'intervallo tra la temperatura di fusione e quella di solidificazione
della lega.
Contrazione nello stato solido
Se la lega si è solidificata al
raggiungere della rispettiva temperatura di solidificazione continua a
contrarsi durante il successivo processo di raffreddamento fino alla
temperatura ambiente.
Porosità
da ritiro
Le porosità che si formano in conseguenza della contrazione
durante la solidificazione vengono chiamate a seconda delle dimensioni
porosità da ritiro o microporosità.
Tensioni di
colata
Durante il
raffreddamento della fusione nel cilindro, oltre alle porosità da ritiro,
possono anche verificarsi delle tensioni negli elementi.
La causa va
ricercata nelle grandi differenze di temperatura all'interno della
fusione, che possono risultare dalla sua geometria.
Eliminazione
delle tensioni
Tensioni presenti negli elementi possono essere
eliminate con sicurezza mediante una ricottura degli stessi con successivo
lento raffreddamento (ricottura di ossidazione, cotture della ceramica).
Se vi sono grandi tensioni di colata negli elementi, questi si possono
deformare durante una di queste ricotture.
Prevenzione della
formazione di porosità da ritiro negli elementi
Canali di
colata.
Nel processo di colata di metalli e leghe, questi canali hanno
due funzioni:
- l'alimentazione della fusione all'elemento
- la
prevenzione della formazione di porosità da ritiro.
Il canale di colata
è però in grado di soddisfare questi compiti, solo se è disposto in una
zona più calda del cilindro e se ha una massa più grande dell'elemento. In
tal modo di è certi che la lega nel canale di colata resta liquida più a
lungo che nell'elemento. Ne consegue una solidificazione controllata della
fusione che parte dall'elemento per giungere fino al canale di
colata.
Rapporto: canali di colata-elemento
La grandezza e la
geometria del sistema di canali di colata dipende dalla forma e dalle
dimensioni degli elementi. Ne consegue che ogni sistema di canali di
colata deve essere studiato in funzione di ogni singola modellazione. Il
rapporto di spessore tra canale di colata ed elemento viene stabilito dal
fatto, che nel canale di colata la fusione deve rimanere liquida più a
lungo che nell'elemento. La durata della solidificazione delle leghe nel
canale di colata può essere influenzata dalla temperatura di
preriscaldamento del cilindro. Quanto maggiore è la temperatura del
cilindro, tanto maggiore è il tempo di solidificazione della
fusione.
Tuttavia in questo modo è realizzabile solo un limitato
allungamento del tempo di solidificazione della fusione, perché le masse
di rivestimento si possono decomporre alle alte temperature.
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