/ 2 0 1 3

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Wpływ wykonania formy

odlewniczej na jakość odlewu

jest prawidłowe zaprojektowanie
układu wlewowego oraz zachowanie
określonych zaleceń dla wykonania
i postępowania z formą odlewniczą,
przebiegu procesu odlewania oraz
sposobu obróbki wykańczającej (3).
Często spotykanym błędem w prak-
tyce zawodowej technika dentystycz-
nego jest próba zaoszczędzenia czasu
pracy, przez co często zaburzany jest
proces prawidłowego wykonywania
formy odlewniczej, oraz postępowa-
nia z nią w czasie wygrzewania, odle-
wania i chłodzenia, co powoduje po-
wstawanie różnych nieprawidłowości
w odlewie (4, 5). Odlewy wykonane
w taki sposób pozornie wypełniają
satysfakcjonująco wnętrze formy,
jednak na etapie obróbki mecha-
nicznej często okazuje się, że odlew
ma różnego typu defekty oraz zmia-
ny wymiarowe, przez co utrudnione
jest dopasowanie go do modelu (6, 7).
Poza zaburzonymi rozmiarami mogą
także występować wady wewnętrz-
ne, takie jak pory, wżery i obecność
zanieczyszczeń. Powstałe wady mogą

Mimo pojawienia się nowych metod
wykonywania metalowych uzupeł-
nień protetycznych odlewnictwo
nadal jest powszechnie stosowane.
Otrzymywane precyzyjne odlewy sta-
nowią podstawę konstrukcyjną dla
różnego typu protez, zarówno stałych
(np. podbudowy do porcelanowych
koron), jak i ruchomych (np. protezy
szkieletowe). Wykonanie tak niewiel-
kich wymiarowo elementów, jakimi
są uzupełnienia protetyczne, wyma-
ga staranności i precyzji na każdym
etapie wykonywania pracy. Do ich
wytwarzania stosowana jest jedna
z popularniejszych metod odlewnic-
twa precyzyjnego – metoda tracone-
go wosku. Już samo zaprojektowanie
konstrukcji elementu ma zasadniczy
wpływ na efekt końcowy. Wykonany
model woskowy musi spełniać pew-
ne wymagania, jak: odpowiednia gru-
bość, kształt i szczelność brzeżna. Ko-
lejne etapy postępowania mają na celu
otrzymanie odlewu, jak najdokładniej
odwzorowującego model woskowy.
Aby uzyskać taki efekt, niezbędne

TITLE



Embodiment effect of the

casting mold for casting quality

SŁOWA KLUCZOWE



odlew, forma

ogniotrwała

STRESZCZENIE



Celem niniejszych

badań było określenie wpływu
przygotowania formy ogniotrwałej
na jakość odlewu.

KEY WORDS



mold casting, refractory

form

SUMMARY



The aim of this study

was to determine the effect of the
preparation on the quality of the
refractory mold casting.

Marta Rekść

, Piotr Rekść

, Renata Kurpiejewska

, dr hab. n. med. inż. Leszek Klimek

dlewnictwo jest

procesem wytwa-

rzania różnego typu
przedmiotów, użytkowanych

w wielu gałęziach prze-

mysłu, w tym w technice
dentystycznej (1, 2).

Próbka wykonana w wosku

Schemat umieszczenia próbki w formie silikonowej

fot. ar

chiwum autor

ów

O W O C Z E S N Y

E C H N I K

E N T Y S T Y C Z N Y

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

ostatecznie dyskwalifikować odlew
do dalszych procesów obróbki i użyt-
kowania. Do chwili obecnej wykona-
nych zostało wiele badań określają-
cych wpływ wybranych parametrów
przygotowania masy formierskiej
na jakość odlewów (5). Większość
z nich skupiało się jednak na proce-
sach zachodzących podczas procesu
odlewania. W niniejszym artykule
przedstawiono skutki nieprawidłowe-

Forma

proszek i płyn

Proporcje

100 g:17 ml

Temperatura pracy

21-25°C

Czas mieszania masy

maks. 60 s

Czas wiązania

3,5-4 min

Wygrzewanie

− od zimnego pieca z prędkością 5-7°C/min

− na temperaturach 290°C i 580°C wygrzewanie przez 20-45 min

− temperatura końcowa 1050°C i utrzymanie w niej

przez 20-45 min

Rozszerzalność

podczas wiązania

ok. 0,5%

termiczna

ok. 1,1%

całkowita

ok. 1,6%

Tab. 1. Właściwości masy formierskiej Gilvest MG

Parametr

Sposób wykonania

Proporcje proszku

do płynu

300 g: 51 ml

Sposób rozrobienia

masy

1) zamieszanie ręcznie łopatką przez 10 sekund

2) mieszanie w mieszadle próżniowym przez 30 sekund

3) zalanie formy na stoliku wibracyjnym

Sposób wygrzewania

temperatura początkowa

25°C

prędkość wzrostu temp.

5°C/min

temperatura i czas przetrzymania 290°C i 580°C przez 30 min

temperatura końcowa

1050°C

czas wygrzewania w temperatu-

rze końcowej

20 min

Temperatura pierścienia

podczas odlewu

ok. 1050°C

Sposób chłodzenia

w temperaturze pokojowej

Tab. 2. Parametry wykonania próbki A

Próbka

Średnia wartość średnicy pręta ø [mm] po pomiarze w 10 miejscach

Pręt nr 1

Pręt nr 2

Pręt nr 3

Pręt nr 4

Pręt nr 5

Pręt nr 6

Wosk

0,799

2,039

2,503

3,087

3,567

4,015

0,752

2,055

2,571

3,071

3,658

4,075

0,772

2,021

2,604

3,089

3,680

4,064

0,786

2,041

2,582

3,085

3,678

4,021

–

2,041

2,64

3,092

3,759

4,034

0,765

2,047

2,621

3,067

3,712

4,053

0,766

2,029

2,585

3,091

3,697

4,079

–

2,017

2,587

3,066

3,698

–

0,823

2,068

2,658

3,127

3,749

4,093

–

0,759

2,100

2,581

3,057

3,747

4,083

Tab. 3. Wyniki pomiarów średnicy poszczególnych prętów próbek

go przygotowania formy odlewniczej
na odlew.

BADAŃ

Celem niniejszych badań było okre-
ślenie wpływu przygotowania for-
my ogniotrwałej na jakość odlewu.
Uwzględniono następujące czynniki:
• proporcje proszku i płynu;
• sposoby mieszania masy i zalewa-

nia formy silikonowej;

• czas i temperatury wygrzewania

pierścieni;

• sposoby chłodzenia pierścienia

po odlewie.

RZYGOTOWANIE

MATERIAŁU

BADAWCZEGO

Zaprojektowane próbki miały od-
zwierciedlać problemy spotykane
w praktyce zawodowej technika den-
tystycznego. Elementy musiały być
małe i rozmieszczone względem sie-
bie w niewielkich odległościach. Osta-
tecznie zaprojektowany kształt prób-
ki wyglądem przypominał grzebień
o różnej średnicy prętów odchodzą-
cych od głównego kanału. Do wymo-
delowania próbek użyty został wosk
odlewowy w formie prefabrykowa-
nych kanałów o różnych średnicach.

YKONANIE

PRÓBEK

Do badań wykonano serię 10 takich
samych próbek, oznaczonych kolejno
literami od A do J. Jako główny kanał
odlewowy zastosowano drut woskowy
o średnicy ø 4 mm i długości ok. 40 mm,
ścięty pod kątem prostym. Następnie
od jego krawędzi przy pomocy nożyka
elektrycznego, nagrzanego do tempe-
ratury 180°C, zamocowano po kolei
sześć kanałów, nazywanych dalej prę-
tami, o różnych średnicach. Zgodnie
z danymi podanymi przez producenta
pałeczek woskowych pręty te miały
następujące średnice: 1 – ø 0,8 mm,
2 – ø 2,0 mm, 3 – ø 2,5 mm, 4 – ø 3,0 mm,
5 – ø 3,5 mm, 6 – ø 4,0 mm.

Długość prętów wynosiła 25 mm

i umieszczone zostały one bezpośred-
nio jeden pod drugim, w odległości
ok. 2 mm. Na koniec pręty te zaokrą-
glono w jednym kierunku przy pomo-
cy elementu w kształcie walca.

W kolejnym etapie przygotowań

każda woskowa próbka została za-
mocowana na stożku odlewniczym
i silikonowym pierścieniu o średnicy
ø 62 mm w taki sposób, aby odległość
od brzegu pierścienia wynosiła przy-
najmniej 8 mm. Następnie formę za-

/ 2 0 1 3

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

lano masą osłaniającą, pozostawiono
do zastygnięcia, wygrzano i zalano
ciekłym metalem. Po wystygnięciu
formy odlew został oczyszczony
z masy poprzez mechaniczne wybi-
cie, a następnie obróbkę strumienio-
wo-ścierną przez trójtlenek glinu (ko-
rundem) o wielkości ziarna 200 μm,
pod ciśnieniem 4 barów.

Masa formierska (ogniotrwała)
Do uzyskania formy odlewniczej uży-
ta została masa formierska do wyso-
kotopliwych stopów chromowo-ko-
baltowch, Gilvest MG firmy BEGO.
Szczegółowe informacje o masie roz-
rabianej ze 100-proc. stężeniem płynu
podano w tab. 1.

Szczegółowe informacje o wszyst-

kich parametrach dla sposobu wyko-
nania form dla poszczególnych pró-
bek opisano w tab. 2, a otrzymane
odlewy oraz ogólny stan pierścieni
po odlewie przedstawiono w wyni-
kach na ryc. 3-12:
• parametry próbki B – jak w A, zmie-

niając stosunek płynu do proszku
masy (20% większy niż zalecony
przez producenta);

• parametry próbki C – jak w A, zmie-

niając stosunek płynu do proszku
masy (20% mniejszy niż zalecony
przez producenta);

• parametry próbki D – jak w A, jed-

nak forma została zalana masą,
nierozrobioną w mieszadle próż-
niowym i bez użycia stolika wibra-
cyjnego;

• parametry próbki E – forma po odle-

wie gwałtownie wystudzona w wo-
dzie o temperaturze ok. 16°C;

• parametry próbki F – forma po od-

lewie studzona razem z piecem,
od 1000°C do 150°C, następnie
w temperaturze pokojowej;

• parametry próbki G – forma po wy-

grzaniu odstawiona do całkowitego
wystygnięcia i dopiero odlana;

• parametry próbki H – wykonanie

i wygrzanie zgodne z zaleceniami
producenta, następnie forma zosta-

Próbka

Twardość

[HV

]

353,3 352,7 355,2 350,1 364,9 344,7 392,8 356,0 415,4 360,3

Tab. 7. Wyniki badań twardości metodą Vickersa HV

Próbka

Pręt nr 1

Pręt nr 2

Pręt nr 3

Pręt nr 4

Pręt nr 5

Pręt nr 6

-5,88%

0,76%

2,72%

-0,52%

2,52%

1,48%

-3,40%

-0,88%

2,60%

0,04%

3,16%

1,24%

-22,96%

0,40%

3,16%

-0,08%

3,08%

0,12%

-83,32%

0,12%

5,48%

1,16%

3,92%

1,88%

-4,24%

0,40%

4,72%

-0,64%

4,08%

3,80%

-4,12%

-1,96%

3,28%

0,52%

3,64%

1,60%

-91,16%

-1,08%

3,36%

-0,68%

3,68%

-25,56%

2,92%

1,44%

6,20%

1,30%

5,12%

1,96%

-87,52%

-34,76%

0,44%

-14,72%

2,08%

-4,88%

-41,16%

3,00%

3,12%

0,96%

5,08%

1,68%

Tab. 6. Procentowe różnice długości odlanych prętów w stosunku do woskowych

Próbka

Długość poszczególnych prętów [mm]

Pręt nr 1

Pręt nr 2

Pręt nr 3

Pręt nr 4

Pręt nr 5

Pręt nr 6

23,53

25,19

25,68

24,87

25,63

25,37

24,15

24,78

25,65

25,01

25,79

25,31

19,26

25,1

25,79

24,98

25,77

25,03

4,17

25,03

26,37

25,29

25,98

25,47

23,94

25,1

26,18

24,84

26,02

25,95

23,97

24,51

25,82

25,13

25,91

25,4

2,21

24,73

25,84

24,83

25,92

18,61

25,73

25,36

26,55

25,325

26,28

25,49

3,12

16,31

25,11

21,32

25,52

23,78

14,71

25,75

25,78

24,76

26,27

25,42

Tab. 4. Wyniki pomiarów długości poszczególnych prętów próbek

Próbka

Pręt nr 1

Pręt nr 2

Pręt nr 3

Pręt nr 4

Pręt nr 5

Pręt nr 6

-5,88%

0,78%

2,72%

-0,52%

2,55%

1,49%

-3,38%

-0,88%

4,04%

0,06%

3,17%

1,22%

-1,62%

0,10%

3,16%

-0,06%

3,11%

0,15%

0,10%

5,48%

1,16%

5,38%

0,47%

-4,26%

0,40%

4,71%

-0,65%

4,07%

0,95%

-4,13%

-0,49%

3,28%

0,13%

3,64%

1,60%

-1,08%

3,36%

-0,68%

3,67%

3,00%

1,42%

6,19%

1,30%

5,10%

1,94%

-5,00%

2,99%

3,12%

-0,97%

5,05%

1,69%

Tab. 5. Procentowe różnice średnic odlanych prętów w stosunku do woskowych

ła pozostawiona do wystygnięcia
i ponownie wygrzana zgodnie z za-
leceniami producenta i odlana;

• parametry próbki I – forma wygrza-

na do temperatury końcowej niższej
niż zalecona przez producenta;

• parametry próbki J – forma wygrza-

na do temperatury końcowej niższej
niż zalecona przez producenta.
Do wykonania próbek użyto mie-

szadła próżniowego Twister 230
V firmy Fenfert. Mieszadło miało

możliwość regulacji czasu i szybkości
(150÷450 obr./min) mieszania oraz
system automatycznego sprzężenia
kubka z masą. Wygrzewanie form
wykonano w piecu NT 1313. Do wy-
konania odlewu użyte zostały prefa-
brykowane kostki stopu chromowo-
kobaltowego Wironit LA firmy BEGO.

YKONANE

BADANIA

Na otrzymanych próbkach wyko-
nano badania makroskopowe, bada-

O W O C Z E S N Y

E C H N I K

E N T Y S T Y C Z N Y

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

nia wymiarowe oraz pomiary twar-
dości.

Badanie makroskopowe
Celem przeprowadzenia badania było
określenie, z jaką dokładnością otrzy-
many odlew odwzorowuje kształt
i cechy próbki z etapu wosku. W tym
celu każdą z próbek poddano obser-
wacji po oczyszczeniu ich powierzch-
ni z masy formierskiej. Obserwacji
poddano również ostygniętą formę
odlewniczą po procesie odlewania.

Badania wymiarowe
Badania wykonano w celu określenia
wymiarów poszczególnych prętów
w próbkach i porównaniu ich z mo-
delami woskowymi. Badanie przebie-
gało w 2 etapach:
1. na każdym pręcie zmierzono śred-

nicę w 10 losowo wybranych punk-
tach i obliczono średnią;

2. wykonano pojedyncze pomiary dłu-

gości poszczególnych prętów.
Punkty do pomiarów średnic prę-

tów zostały wybrane w taki sposób,
aby nie uwzględniały niedoskonało-
ści na powierzchni odlewu, jak np.
pęcherze czy niedolane fragmenty.
Zmierzone zostały także średnice
dr utów woskowych w tempera-
turze pokojowej i właśnie do nich
odniesiono się przy wynikach. Po-
równując średnice odlewu ze śred-
nicami woskowymi, możliwe zosta-
ło określenie stopnia procentowej
dokładności otrzymanych odlewów.
Wyniki pomiarów umieszczone
zostały w tab. 3 i 4. Kolejnym kro-
kiem było procentowe porównanie
otrzymanych wyników pomiarów
poszczególnych prętów do wyników
prętów woskowych. Wyniki opisano
w tab. 5 i 6.

Badanie twardości
W celu określenia różnic we wła-
ściwościach otrzymanych odlewów
w poszczególnych próbkach wyko-
nano badanie twardości metodą Vic-

Próbka A po obróbce strumieniowo-ściernej

Widok formy próbki A po odlewie

Próbka B

po obróbce strumieniowo-ściernej

Widok formy próbki B po odlewie

Próbka C po obróbce stru-

mieniowo-ściernej

Widok formy próbki C po odlewie

Próbka D po obróbce strumieniowo-ściernej

Widok formy próbki D po odlewie

O W O C Z E S N Y

E C H N I K

E N T Y S T Y C Z N Y

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

czonym procesem wytopienia się
wosku z wnętrza formy, w wyniku
czego forma została zanieczyszczo-
na ciemnym nalotem z oparów. Pęk-
nięcia powstałe na formie, podobnie
jak przy próbce C, miały charakter
powierzchowny. Ich obecność mogła
zostać spowodowana w wyniku zbyt
niskiej temperatury formy w stosun-
ku do płynnego metalu, podobnie jak
w przypadku formy dla próbki G.

Ocena stanu próbek po odlewie
Z obserwacji wynikało, że najlepszej
jakości odlewy otrzymano w prób-
kach A, B, E oraz F. Wszystkie te prób-
ki miały w pełni odlane wszystkie
pręty, a także zadowalającą jakość
powierzchni i były wolne od defek-
tów. W próbka E i F zaobserwowano
niewielkie pęcherze, które jednak
nieznacznie wpływają na ogólną oce-
nę jakości powierzchni. Ich powsta-
nie mogło zostać spowodowane zbyt
krótkim czasem mieszania mas for-
mierskich w mieszadle próżniowym,
zbyt szybkim zalewaniem modelu
woskowego rozrobioną masą formier-
ską lub też porowatością samej masy,
przez co na powierzchni woskowej
próbki osadzały się drobne pęcherze
powietrza, które później wypełnione
zostały ciekłym metalem.

Większe pęcherze powietrza poza-

mykały się na powierzchniach próbek
C i D, co znacząco wpłynęło na jakość
ich powierzchni. W próbce C pęche-
rze powstały w obszarach pomiędzy
poszczególnymi prętami. Spowodowa-
ne to było zwiększoną gęstością masy,
która trudniej zapływała pomiędzy
poszczególne elementy próbki. Także
zawarte w masie pęcherze powietrza
trudniej się uwalniały z masy, w wyni-
ku czego osadzały się na powierzchni
odlewu. W przypadku próbki D pęche-
rze widoczne są na całej powierzchni
odlewu. Taki stan powierzchni wyni-
ka ze sposobu rozrobienia masy, która
nie była prawidłowo wymieszana i od-
gazowana. Powstanie takich defektów

Próbka E po obróbce strumieniowo-ściernej

Widok formy próbki E po odlewie

Próbka F

po obróbce strumieniowo-ściernej

Widok formy próbki F po odlewie

Próbka G po obróbce stru-

mieniowo-ściernej

Widok formy próbki G po odlewie

10a

Próbka H po obróbce strumieniowo-ściernej

10b

Widok formy próbki H po odlewie

10a

10b

/ 2 0 1 3

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

jak w próbkach C i D nie musi dys-
kwalifikować odlewu od jego przezna-
czenia, jednak znacząco wydłużony
zostaje czas opracowania mechanicz-
nego odlewu.

Analiza jakości odlewu w próbce I

była nieco bardziej skomplikowana
niż w przypadku innych próbek.
Na całej powierzchni próbki wystąpi-
ły znaczne porowatości i niedolania.
Przyczynami otrzymania odlewu o tak
znacznych defektach były przede
wszystkim zbyt krótki czas wygrze-
wania formy oraz jej temperatura.

Omówienie wyników
badań pomiarowych
Porównując ze sobą wyniki, można
stwierdzić, że zmiany wymiarów
w zbliżonym do siebie stopniu wystę-
pują na całej objętości poszczególnych
prętów. Pręty o najmniejszej średnicy
nr 1 we wszystkich próbkach wyka-
zały zmniejszenie swoich wymiarów,
natomiast pręty nr 3, 5 i 6 wykazały
tendencję do zwiększenia objętości.
Pręty nr 2 i 4 w różnych próbkach
wykazywały inne wymiary. Spośród
wyników najbardziej wyróżniają się
wyniki pomiarów średnicy dla prób-
ki H. Wszystkie pręty w tej próbce
zwiększyły swoje wymiary w stosun-
ku do woskowych. Przyczyną otrzy-
mania takiego odlewu może być zbyt
długie wygrzewanie masy, powodują-
ce jej dezintegrację, co może skutko-
wać zaburzeniem stopnia ekspansji
masy zarówno podczas wygrzewania,
jak i podczas chłodzenia.

Omówienie wyników
badań twardości
Badania wykazały, że próbki A, B,
C, D oraz H charakteryzuje zbliżona
twardość 350,1÷356HV

. Od tych wy-

ników nieznacznie odbiega twardość
próbki E, wynosząca 364,9HV

, która

chłodzona była szybciej niż pozosta-
łe próbki, oraz próbka J – 360,3HV

Najmniejszą średnią twardość miała
próbka F – 344,7HV

. Najwyższą na-

tomiast średnią twardość miała prób-
ka I – 415,4HV

, a także stosunkowo

wysoką próbka G – 392,8HV

NIOSKI

1. Proporcje proszku do płynu przy

rozrabianiu masy formierskiej po-
wodują niewielkie różnice wymia-
rowe poszczególnych elementów
otrzymanych odlewów w stosunku
do modelu woskowego, ale istotnie
wpływają na jakość ich powierzch-
ni – im większa ilość płynu, tym
mniejsze chropowatość i liczba de-
fektów.

2. Użycie mieszadła próżniowego

oraz stolika wibracyjnego podczas
rozrabiania masy formierskiej jest
istotnym etapem, aby uzyskać for-
mę o wymaganych właściwościach
wytrzymałościowych i porowatości
pozwalającej na swobodne usunię-
cie gazów z wnętrza formy podczas
odlewu. Istotnie ogranicza także po-

wstawanie defektów na powierzch-
ni odlewu, spowodowanych za-
mkniętymi pęcherzami powietrza
w masie.

3. Sposób chłodzenia formy po od-

lewie wpływa na właściwości od-
lewu. Im szybciej chłodzona jest
forma, tym twardość uzyskanego
odlewu jest wyższa.

4. Na jakość odlewu istotny wpływ

ma sposób wygrzewania formy,
a zwłaszcza jej temperatura końco-
wa. Im większa jest różnica tempe-
ratur pomiędzy formą odlewniczą
a ciekłym metalem, tym większe
prawdopodobieństwo uszkodzenia
formy, co może wpłynąć na jakość
powierzchni odlewu.



1-4

Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii

Materiałowej

Uniwersytet Medyczny w Łodzi,

Zakład Technik Dentystycznych

Katedry Stomatologii Odtwórczej

Piśmiennictwo dostępne w redakcji.

11a

Próbka I po obróbce strumieniowo-ściernej

11b

Widok formy próbki I po odlewie

12a

Próbka J po ob-

róbce strumieniowo-ściernej

12b

Widok formy próbki J po odlewie

11a

11b

12a

12b

Document Outline