Экономия металла в литейной лаборатории. Проблемы и последствия

Не секрет, что литейщики изготавливают зуботехнические сплавы с добавлением уже использованного в литье сплава. Об этом пишут в инструкции производители этих сплавов.

Многие зубные техники связывают сколы керамики с каркасов металлокерамических конструкций с тем, что литейщик добавляет в отливку обрезки литников. И, как ни странно, они отчасти правы. Но только отчасти. Мое исследование проблем использования зуботехнических сплавов повторно, совместно со специалистами в области промышленной металлургии и Белорусского института физики, привело меня к выводам, которыми я хочу поделиться с вами.

Все зубные техники знают, что каркасы под металлокерамику необходимо лить из зуботехнических сплавов под металлокерамику с КТР 13-15 (неблагородные сплавы) и применять для облицовки керамику с соответствующим КТР и сплав нельзя использовать повторно.

Почему сплав нельзя применять повторно? Если спросить у 10 зубных техников, работающих с металлокерамикой, 9 ответят: потому что из сплава выгорают ингредиенты и КТР сплава меняется непредсказуемо. Однако понятие «выгорают» многие понимают превратно.

Под словом «выгорают» многие зубные техники понимают, что ингредиенты бесследно исчезают из сплава, так сказать, улетучиваются в виде дыма, как дрова из костра. Однако это не совсем так. На самом деле ингредиенты сплава, соединившись с кислородом и азотом, остаются в сплаве в виде стойких соединений.

Из-за этого в сплаве меняется процентное соотношение составляющих его элементов и, как следствие, изменяется КТР. Ко всему прочему, при добавлении в сплав уже использованного ранее сплава литейщик при неправильном введении использованного сплава в расплав может не добиться равномерного распределения вторичного металла в первичном. Как следствие, в металле можно заметить разводы при оксидном обжиге. Такой «булат» имеет неравномерный КТР, что еще хуже, нежели просто изменившийся КТР при использовании вторичного металла.

Давайте немного разберемся в физике и химии процессов литья неблагородных зуботехнических сплавов.
Рассмотрим две фотографии, сделанные под микроскопом: на первой срез металла из заводской упаковки, а на второй — сплав, переплавленный несколько раз (рис. 1, 2).

Мы видим изменение структуры и внедрение в сплав соединений металла и газов.

Таким образом, говоря о выгорании, стоит понимать прежде всего соединение сплава с кислородом и растворение этих соединений в сплаве. Кроме того, сплав соединяется еще и с азотом, находящимся в воздухе и огнеупорной массе в виде азотистых соединений. И еще металлы соединяются с углеродом, если процесс плавки происходит с помощью открытого пламени с применением природных газов.

Во время плавки неблагородных зуботехнических сплавов образуются оксиды, нитраты, нитриды, карбиды. Из-за того что различные металлы, входящие в состав зуботехнических сплавов, с разной интенсивностью вступают в соединения с газами, процентное содержание металлов в сплаве существенно изменяется после многократной отливки. Избежать этого можно при литье в инертных газах, однако большинство зуботехнических литейных установок не предусмотрены конструктивно для такого рода процесса.

В Германии организован процесс возврата обрезанных литников после отливки каркасов на предприятиях — изготовителях зуботехнических металлов или сборщиками вторсырья. Зачем им металл, который зубной техник готов выбросить в мусорное ведро? Я думаю, все знают ответ: для повторной переработки. Почему же зубные техники не перерабатывают металл повторно? Не хватает оборудования? Не хватает знаний? Нет технологии? Два из трех, а после прочтения этой статьи у вас будет все необходимое.

Существует специальная добавка к сплавам, которая во время плавки металлов вступает в стойкое, нерастворимое в металле соединение с газами, ранее соединившимися с металлами сплава. И таким образом удаляет из сплава газы и возвращает в сплав металлы
 Итак, оборудование для повторной переработки у вас есть. Это ваша литейная установка и ваши тигли для литья металла. Знания вы сейчас получите, и технологию тоже. Как я получил знания и технологию? Как-то судьба свела меня со специалистами в области промышленной металлургии, и они были немало удивлены, узнав, что зубные техники — литейщики сотнями килограммов выбрасывают металл на свалку. Мой рассказ о том, что металл меняет свойства и КТР, нисколько не обескуражил этих специалистов, напротив, вызвал живой интерес. После непродолжительных исследований образцов металла из заводской упаковки и переплавленного несколько раз мне была предложена технология повторной переработки металла, с очисткой и приведением металла в первичное состояние.

Оказывается, этой технологией пользуются многие годы в других отраслях металлургии, и только зубные техники просто покупают и покупают металл у производителей. По заявленной технологии я провел несколько контрольных плавок, и образцы отливок были проверены специалистами Белорусского института физики. Металл восстановил свой первоначальный состав и КТР.

А теперь о технологии. Существует специальная добавка к сплавам, которая во время плавки металлов вступает в стойкое, нерастворимое в металле соединение с газами, ранее соединившимися с металлами сплава. И таким образом удаляет из сплава газы и возвращает в сплав металлы. Как это происходит?

Прежде всего, литейщик отмеряет необходимое количество металла, используя весы и обрезки литников. Засыпает эти обрезки в тигель и помещает тигель с металлом в муфель одновременно с опокой. После завершения прогрева опоки литейшик помещает тигель в литейную машину и начинает плавить обрезки литников до того момента, как они соберутся в единый комок. В этот момент необходимо прервать процесс нагрева, открыть литейную машину и внести добавку под названием IQ Rafinator. Количество добавки рассчитывается так: одна гранула IQ Rafinator на каждые 10 г металла, причем если металл, предположим, 14 г, то мы берем одну гранулу, а если металла от 15 до 24 г, то две, если от 25 до 34 г, три — и так далее.

Добавив в расплав необходимое количество гранул, продолжаем нагревать металл до его полного расплавления и греем еще 2—3 секунды после разрыва оксидной пленки. Вы увидите, как с поверхности сплава на стенки тигля будет уходить шлак и металл приобретет особо глянцевую поверхность, похожую на жирный бульон.

Далее следует остановить нагрев, открыть литейную машину и установить в нее прогретую опоку. Потом лить металл обычным способом.

После отливки вы увидите на стенках тигля твердые блестящие черные кусочки шлака. Снимать этот шлак со стенок нет необходимости, он больше не вернется в сплав. Тигель можно использовать до того момента, пока он не зарастет шлаком настолько, что вы не сможете укладывать в него металл или тигель просто не треснет.