Выбрать пескоструйный аппарат: теперь это просто!

Деннис Вахтель,
эксперт по бизнес-стратегиям и маркетингу средств производства,
эксперт-консультант по маркетингу и бизнес-планированию
(Сертификат ESMT – European School of Management and Technology),
магистр, специалист в области развития и внедрения на рынок
инновационного медицинского оборудования

Правильная пескоструйная обработка металлических поверхностей, например, для обеспечения надежной связи между сплавом и наносимой керамикой, имеет очень большое значение. Отличающиеся друг от друга сплавы требуют и разных видов пескоструйной обработки, для выполнения которых оптимально использовать один и тот же аппарат. Уже один этот аспект усложняет владельцу зуботехнической лаборатории выбор аппарата, удовлетворяющего всем требованиям, из многочисленных предложений дентального рынка.

Функция пескоструйного аппарата

Обычная технология пескоструйных аппаратов базируется на так называемом «принципе пониженного давления», который был отрыт Джованни Батистом Вентури: пескоструйный материал, проходя через сопло Вентури (рис. 1), получает ускорение и достигает высокой скорости. В результате удара о поверхность обрабатываемого объекта проявляется его абразивное воздействие.1

Функция сопла Вентури проста и эффективна: при прохождении жидкости или газа по суживающейся к концу трубке, динамичное давление (скоростной напор) в самом узком месте максимально, в то время как статичное давление – минимально. Скорость в узком месте сопла неизбежно повышается, потому что во всей системе постоянно находится и транспортируется одно и то же количество жидкости или газа: в аппаратах пескоструйной обработки – это смесь из сжатого воздуха и частиц корундового материала.3

Преимущества принципа Вентури состоят, кроме всего, еще и в экономии пескоструйного материала, при одновременно относительно высоком абразивном действии, если сравнить его с использованием прямого сопла и мерным фоном пескоструивания, по всей, находящейся в обработке поверхности.4

Принципиально лабораторные аппараты разделяются на три типа: 

• аппараты для грубой очистки с системой циркуляции пескоструйного материала;
• аппараты для чистовой обработки; 
• комбинированные аппараты, которые объединяют в себе свойства и преимущества обоих вышеназванных типов. 

Аппараты с циркуляцией пескоструйного материала (рис. 2) используются для грубой очистки объектов, в течение которой материал употребляется несколько раз. Так как отлитый объект вначале подвергается только грубой очистке, то на этом этапе работы качество пескоструйного материала имеет скорее второстепенное значение. В этом смысле система циркуляции является важным фактором экономного расходования пескоструйного материала. 

Аппараты для чистовой обработки (рис. 3) предназначаются для заключительного этапа работы (т.н. кондиционирование), для которой пескоструйный материал используется только один раз. Здесь очень важным моментом является правильный выбор размеров зернистости материала и рабочего давления. Как показывает практика, именно на эти чрезвычайно важные параметры чаще всего не обращается достаточного внимания.

Тот факт, что золотосодержащие сплавы при обработке в тех же условиях имеют более высокий процент потери материала, логично ведет к выводу о том, что эти сплавы должны обрабатываться в ином режиме, чем неблагородные сплавы. В качестве грубой ориентировки для неблагородных сплавов можно рекомендовать зернистость корунда в 250 μм и рабочее давление около 4 бар. Для золотосодержащих сплавов всегда следует выбирать пескоструйный материал более мелкой зернистости, например, 110 μм при давлении около 2 бар. 

Хэннинг Вульфес описывает в своей книге «Современные технологии протезирования» важность тщательной обработки поверхности объекта – в том числе, и процесса пескоструйной обработки – в общем объеме зуботехнических работ. Он наглядно показывает связь между выбранной величиной зернистости материала и установленного давления и действием пескоструйного потока на объект.

Пескоструйные материалы – это продукты высоких технологий

Материал, используемый в зуботехнических пескоструйных аппаратах, часто и ошибочно называют «песком». Применяемый для этого корунд – это модификация оксида алюминия AL2O3, который является в зубной технике важным фактором для получения высококачественных работ. Степень абразивного поведения корунда отражается на качестве обрабатываемой поверхности. От чего, не в последнюю очередь, зависит прочность соединения каркаса с опакером и последующей связи с керамикой. Тут нужно, конечно же, упомянуть и пескоструйные материалы из стекла и пластмассы. Но так как они используются только для уплотнения поверхности объекта, то в этом случае речь идет только о пескоструйке до блеска.

Если рассматривать пескоструйные материалы отдельно, вне зависимости от аппаратов, то становятся ясными требования, которым они должны соответствовать. Вот некоторые параметры, влияющие на конечный результат пескоструйной обработки:

• Вид пескоструйного материала.
• Зернистость.
• Геометрия частиц (острота краев, от которой зависит сила абразивного воздействия).
• Давление в потоке.
• Угол пескоструивания.
• Продолжительность обработки.
• Расстояние между соплом и объектом. 

Как уже упоминалось, при чистовой обработке пескоструйный материал должен использоваться только один раз. Этого принципа обязательно необходимо придерживаться на практике, например, при изготовлении каркасов для последующей облицовки. Работая в режиме циркуляции материала, или применяя материал несколько раз, зубной техник не может контролировать, величину зернистости пескоструйного материала, с которым он работает. В результате многократного использования у корунда изменяются его механические свойства, и уменьшается его абразивное воздействие на объект. Используя пескоструйный материал только один раз, Вы все время можете быть уверены в его чистоте. Так можно эффективно избежать нежелательных контактов поверхности объекта с посторонними включениями: частицами сплава или оксидов, которые неизбежно будут присутствовать при работе в режиме циркуляции пескоструйного материала (рис. 4а и 4б).

В идеале, учитывая приведенные выше факты, зубной техник должен следить за тем, чтобы не использовать для обработки любой, находящийся на данный момент в контейнере аппарата материал. Более того, параметры устанавливаются в зависимости от зуботехнической конструкции и должны точно подходить для объекта, поскольку пескоструйная обработка, например, каркаса является одним из важнейших рабочих шагов в процессе изготовления качественного протеза.

Точность, требуемая при пескоструйной обработке

Обработка поверхности каркаса содержит многие функции, чем и объясняется ее большое значение. Во-первых, поверхность очищается от остатков сплава, паковочной массы и оксидов. В процессе обработки повышается микроретенция и уравновешивается энергетика состояния поверхности, что ведет к снятию с нее напряжения и улучшению связи с материалами облицовки.

Отличия сплавов и составляющих их компонентов друг от друга определяют и разницу их химической реакции с паковочной массой. Поэтому частицы паковочной массы и оксидного слоя с разной интенсивностью удерживаются на поверхности отлитого объекта. Это необходимо учитывать при выборе рабочего давления. С одной стороны, оно должно быть достаточным для удаления загрязнений. С другой стороны, нужно следить за тем, чтобы из-за слишком высокого давления или слишком долгой обработки не были деформированы края коронок или другие структуры. Особенно в труднодоступных местах внутри коронок – из-за естественного образования теней – могут остаться незамеченными частицы оксида. Это приведет в дальнейшем или к плохой припасовке, или даже к нежелательным биологическим реакциям в ротовой полости пациента.

Светодиодная подсветка, интегрированная в пескоструйные сопла в аппаратах для чистовой обработки, обеспечивает бестеневое контрастное освещение и помогает увидеть оставшиеся частицы паковочной массы и оксидов. Для работ из керамики подсветка является еще и инструментом контроля качества: работы просвечиваются так, что тут же могут быть выявлены имеющиеся микроскопические трещины (рис. 5а и 5б). 

Безопасность во время работы

Любой процесс обработки поверхности: будь то паковка или распаковка объекта, его фрезеровка, шлифовка или полировка неизбежно ведут к образованию пыли на рабочем месте. Такая пыль может быть опасна для здоровья работающего. Для защиты персонала от вредного влияния пыли были разработаны нормы ее допустимой концентрации на рабочем месте, т.н. МАК – нормы. «МАК является показателем максимально допустимой при работе концентрации присутствующих в воздухе газов, паров и пыли, которые по имеющимся на сегодняшний день знаниям, в общем, не причиняют вреда работающему»11.

Некоторые специалисты разделяют виды пыли, возникающие на различных этапах работы, на токсичную и нетоксичную.12 К первой группе относятся типичная для зуботехнических работ металлическая пыль, содержащая кобальт, хром и молибден, а также кварц, присутствующий в паковочной массе. 

Такая пыль образуется во время пескоструйной обработки, поэтому здесь необходимо применять особые меры по защите здоровья зубного техника. В первую очередь, необходимо позаботиться о том, чтобы существующая система вытяжки отвечала новейшим требованиям по безопасности труда. Из-за недостаточной мощности вытяжки пыли, при вдыхании возникает чрезмерная нагрузка на легкие, которая при длительном воздействии может привести к силикозу или даже к раковым заболеваниям дыхательных путей.

Заключение

Современные пескоструйные аппараты должны соответствовать всем требованиям зуботехнической лаборатории и, таким образом, оптимально выполнять свою функцию в общем производственном процессе. Кроме выполнения принципиального условия – экономного расходования пескоструйного материала, в современных зуботехнических технологиях, в обстановке жесткой конкуренции, необходимо особенно учитывать такие важные аспекты, как обеспечение качества и защита здоровья. Каждая техническая особенность аппарата, направленная на оптимизацию работы лаборатории, служит опережению конкуренции и экономичному изготовлению высококачественных дентальных реставраций.

Использованная литература:

1. Snethlage, R.; Arendt, C.: Geräte zum trockenen Sandstrahlen.
2. Kohlrausch F.; Krüger, F.: Kleiner Leitfaden der praktischen Physik.
3. Strietzel, R; Quintessenz Zahntechnik 2009 35/8.
4. Wulfes, H.: Kombitechnik und Modellguss.
5. Liebisch S.: Entwicklung einer Absaugschublade für zahntechnische Arbeitsplätze. Zahntechnik 24.
6. Учебный фильм университета Вюрцбург: «Arbeitsweise einer Venturi-Düse»

Сноски:

1. Сравн.: Snethlage, R.; Arendt, C.; Geräte zum trockenen Sandstrahlen
2. Рисунок: из собственных материалов и de.academic.ru
3. Сравн.: Kohlrausch F., Krüger, F.,: Kleiner Leitfaden der praktischen Physik
4. Сравн.: Snethlage, R.; Arendt, C.; Geräte zum trockenen Sandstrahlen
5. Рисунок: из материалов компании BEGO, Германия
6. Рисунок: из материалов компании BEGO, Германия
7. Рисунок: из собственных материалов
8. Рисунок: из собственных материалов
9. Рисунок: из собственных материалов
10. Рисунок: из собственных материалов.
11. Сравн.: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
12. Сравн.: Liebisch S., Entwicklung einer Absaugschublade für zahntechnische Arbeitsplätze. Zahntechnik 24: 487 ff.
13. Рисунок: из материалов компании BEGO