Il processo di fusione a cera persa è ampiamente utilizzato in quanto offre una fusione asimmetrica con dettagli molto fini da produrre in modo relativamente economico. Il processo prevede la produzione di una fusione di metallo utilizzando uno stampo refrattario ricavato da un modello di replica in cera. Le fasi coinvolte nel processo di fusione a cera persa sono:
1- Creare un modello in cera
2- Spruzzare il modello in cera
3- Rivestire il modello in cera
4- Eliminare il modello in cera bruciandolo (all'interno del forno o in acqua calda). Questo creerà uno stampo.
5- Forza il metallo fuso nello stampo: fusione.
6- Pulisci il gesso.
7- Rimuovere il canale di colata dal modello
8- Rifinire e lucidare la fusione sullo stampo.
Difetto comune nella fusione a cera persa
Una descrizione generale del processo è quella fornita sopra, tuttavia potrebbe essere necessario modificarla per tenere conto delle diverse leghe utilizzate. Le leghe di cobalto hanno temperature di fusione comprese tra 1250 e 1450 gradi, che è superiore alla temperatura di decomposizione del gesso. Per questo motivo, il rivestimento in gesso deve essere sostituito con materiale a legante fosfatico o siliceo. Il metodo di fusione della lega dipende anche dalla lega utilizzata poiché le temperature richieste sono più elevate di quelle ottenibili utilizzando un cannello, oppure la lega può reagire chimicamente con i gas. La precisione di questo processo è prevista a circa lo 0,1%. Per ottenere questa precisione, i materiali utilizzati nel processo devono essere scelti in modo da compensare le variazioni dimensionali, tra cui il ritiro del getto, il ritiro/espansione del rivestimento, l'effetto del confinamento indotto dall'anello di colata, le variazioni dimensionali indotte dalla temperatura, ecc.
L'obiettivo della fusione è quello di fornire una duplicazione quanto più accurata possibile dei denti mancanti. Tuttavia, i limiti di tolleranza non sono fissati esattamente ma generalmente la precisione dovrebbe essere migliore di quella rilevabile a occhio o con metodi convenzionali. Uno scarso adattamento/precisione della fusione potrebbe portare al fallimento del restauro e portare a ulteriori problemi dentali. I difetti di fusione possono essere eliminati o minimizzati attraverso il rigoroso rispetto delle procedure prescritte.
In generale, il difetto di fusione per la fusione a cera persa potrebbe generalmente essere suddiviso come segue:
- Distorsione,
- Finitura superficiale scadente,
- pinne/spine
- noduli
- vene e creste
- superficie ruvida
- Porosità,
- vuoti,
- Cast incompleto.
Distorsione
Nella maggior parte dei casi la distorsione della fusione può essere attribuita alla distorsione del modello in cera. La distorsione del modello in cera può essere ridotta al minimo mediante un'attenta e corretta manipolazione della cera e del modello. Inoltre, una parte della distorsione del modello in cera può essere causata dall'indurimento del rivestimento circostante, per cui l'indurimento e l'espansione igroscopica potrebbero portare ad una deformazione irregolare delle pareti del modello in cera. Ciò dipende invece dal tipo di cera, dallo spessore e dalla configurazione del modello.
Finitura superficiale scadente
Uno dei requisiti per le fusioni è che la loro superficie riproduca il più fedelmente possibile la superficie del modello in cera. In caso contrario sono necessarie operazioni aggiuntive (finitura e lucidatura aggiuntive). I difetti di questa categoria possono essere ulteriormente suddivisi in eccessiva ruvidità superficiale, irregolarità superficiali inattese e colore superficiale inappropriato. La rugosità superficiale può essere descritta come imperfezioni superficiali finemente spaziate, mentre le irregolarità si riferiscono maggiormente a imperfezioni isolate (come i noduli). Si deve accettare che la rugosità superficiale della fusione sia maggiore della rugosità del modello in cera di cui è composta. Ciò può essere spiegato dalla dimensione delle particelle del rivestimento, tale che non è possibile riprodurre il modello in cera in modo abbastanza dettagliato.
Porosità
La porosità del getto può diffondersi all'interno del getto e sulla sua superficie. La porosità superficiale si aggiunge alla ruvidità superficiale, ma può anche essere un segno della porosità interna. La porosità interna potrebbe indebolire il getto, causare scolorimento se diffusa sulla superficie e in casi estremi potrebbe portare a perdite.
Le principali cause della porosità dei getti in lega sono:
1) Difetti di solidificazione
2) Gas intrappolati
3) Aria residua
1 Difetti di solidificazione
I difetti di solidificazione a freddo portano a due diverse manifestazioni di porosità; Porosità da ritiro localizzato e Microporosità.
La porosità da ritiro localizzata è causata da un'alimentazione insufficiente della lega durante la solidificazione. Man mano che la lega solidifica, si ritira anche di oltre l'1% e durante questa fase è necessaria una quantità sufficiente di lega fusa per contrastare la riduzione del volume causata dal ritiro. Se il canale di colata non è progettato e realizzato correttamente, potrebbe solidificarsi prima che l'alimentazione sia completata, impedendo così una fornitura continua di lega fusa. Questo tipo di difetto solitamente si verifica vicino alla giunzione del canale di colata-. La microporosità è causata anche dal ritiro da solidificazione, ma generalmente si verifica nelle leghe a grana fine quando la solidificazione è troppo rapida perché i microvuoti possano segregarsi. Ciò a sua volta fa sì che la temperatura dello stampo o della colata sia troppo bassa.
2 Gas intrappolati
Molti metalli dissolvono o occludono i gas quando sono fusi. Durante la solidificazione, questi gas vengono espulsi dalla fusione provocando quella che viene solitamente chiamata porosità stenopeica. Questi vuoti sono piuttosto piccoli. Vuoti più grandi potrebbero essere causati dallo stesso meccanismo, ma potrebbero anche essere causati dai gas intrappolati meccanicamente nella lega fusa durante la procedura di fusione.
3 Aria residua
Questi vuoti si verificano sulla superficie interna del getto e sono causati dall'aria intrappolata che non può fuoriuscire attraverso il rivestimento. Ciò può essere evitato mediante un'adeguata temperatura durante la colata, una pressione sufficientemente elevata e un corretto rapporto liquido-polvere.
Casting incompleto
Se si impedisce alla lega fusa di riempire completamente o parzialmente lo stampo, può verificarsi una colata incompleta o addirittura assente. Le due ragioni più ovvie sono l'insufficiente ventilazione dello stampo e l'elevata viscosità dello stampo.
Se l'aria nello stampo non può essere scaricata rapidamente una volta versata la lega fusa nello stampo, la sua contropressione impedirà il completo riempimento dello stampo da parte della lega fusa. Ciò indica che la pressione di colata non è sufficientemente elevata oppure che non è stata applicata per un periodo di tempo sufficientemente lungo. Durante le prime fasi della fusione il metallo è ancora piuttosto morbido, ma inizia a solidificarsi (e ad addensarsi) abbastanza rapidamente. Una pressione di colata elevata dovrebbe essere mantenuta sufficientemente a lungo dopo l'inizio della solidificazione.
Se l'eliminazione dello strato di cera non fosse completamente completa, i pori del rivestimento potrebbero riempirsi dei prodotti della combustione impedendo così lo sfogo dell'aria che può causare problemi simili a quelli sopra indicati.
Cause comuni di fusione incompleta
Elevate velocità di riscaldamento
L'adozione di velocità di riscaldamento troppo elevate potrebbe portare alla formazione di alette (o spine) nel getto. Il meccanismo per questo è il seguente:
a) Se il rivestimento è soggetto a una velocità di riscaldamento troppo elevata, lo strato esterno si riscalda più velocemente di quello interno e la differenza di temperatura tra lo strato esterno e il centro del rivestimento aumenta.
b) Di conseguenza, lo strato esterno tende ad espandersi più delle parti interne. Tuttavia, lo strato esterno viene trattenuto dalla parte interna, più fresca.
c) Per questo motivo lo strato esterno è soggetto a sollecitazioni di compressione, mentre la parte interna è soggetta a sollecitazioni di trazione.
d) Poiché il rivestimento è un materiale fragile, tende a rompersi sotto sollecitazioni di trazione. In questo caso le fessurazioni più tipiche sono di tipo radiale, partono dall'interno del rivestimento e si estendono verso l'esterno.
e) Durante la fusione, queste crepe vengono limate dalla lega di fusione, manifestandosi come alette o spine.
Bassa temperatura
Una temperatura troppo bassa potrebbe causare una rimozione incompleta della cera. I gas che si formano quando la lega calda entra in contatto con i residui potrebbero causare porosità o vuoti nel getto. Una temperatura troppo bassa può essere causata da un tempo di riscaldamento troppo breve oppure da una quantità d'aria insufficiente nel forno.
Pellicola d'acqua
La cera è un materiale idrofobo (cioè è repellente all'acqua). Se il rivestimento non è a stretto contatto con il modello in cera sulla superficie potrebbe formarsi un velo d'acqua. Quest'acqua potrebbe causare la formazione di piccole vene e creste sulla superficie del pezzo fuso. La perdita di contatto tra rivestimento e modello in cera potrebbe essere causata se il modello si è spostato leggermente, se è stato sottoposto a vibrazioni o se la pittura non è stata applicata correttamente.
Bolle d'aria
Occasionalmente possono formarsi piccole bolle d'aria sul modello durante o dopo la procedura di rivestimento. Durante la fusione la bolla si riempie del materiale di fusione (lega) e si manifesta come un nodulo. La formazione di bolle d'aria può essere evitata adottando una procedura di rivestimento sottovuoto. È possibile adottare anche altre misure per evitare che ciò accada, come l'uso di un miscelatore meccanico con vibrazioni o l'applicazione di un agente bagnante in uno strato sottile.
Rapporto liquido – polvere
Sia una quantità troppo elevata che una quantità troppo bassa di liquido potrebbero portare a una superficie ruvida del pezzo fuso.
Riscaldamento prolungato
Un riscaldamento prolungato a temperature troppo elevate potrebbe portare alla disgregazione del rivestimento con conseguenza di pareti dello stampo ruvide. Inoltre i prodotti della disintegrazione potrebbero contaminare la lega causando difetti superficiali.
Temperatura della lega
Se la temperatura della lega è troppo elevata può attaccare la superficie del rivestimento in modo simile al caso del riscaldamento prolungato. Di conseguenza, può verificarsi una rugosità superficiale simile.
