Всяка част от пещта за синтероване достига ли еднаква температура?

Всяка част от пещта за синтероване достига ли еднаква температура?

 

 

 

 

Ако една зъболекарска пещ за синтероване е настроена на 1500 градуса, естествено е да се предположи, че всичко вътре в камерата също е на 1500 градуса.

В действителност не е толкова просто.

Температурата, показана на дисплея на пещта, обикновено представлява температурата, измерена от контролната система на пещта в конкретна точка на измерване. Това не означава непременно, че всяка позиция вътре в камерата е с една и съща температура.

Тази разлика е от значение за синтероването на цирконий.

Зъботехническата лаборатория може да постави няколко възстановявания върху различни области на тавата за синтероване. Ако топлинните условия не са разумно постоянни в използваемата камера, възстановяванията могат да имат малко по-различна температурна история по време на същия цикъл.

Ето защо си струва да се обсъди еднородността на температурата, когато се оценява пещ за синтероване на зъби.

Това също е една от спецификациите, които могат да бъдат трудни за разбиране само от лист с данни на продукта.

Какво всъщност означава еднородност на температурата?

Еднородността на температурата описва колко варира температурата между различните места в рамките на определена зона на пещта при дадена температура.

Например, представете си, че една пещ е програмирана на 1500 градуса.

По време на температурен тест няколко точки на измерване вътре в камерата може да запишат:

Точка на измерване	Измерена температура
Преден	1499,5 градуса
Център	1500,2 градуса
Назад	1501,0 градуса
наляво	1500,4 градуса
вярно	1499,8 градуса

Дисплеят все още може да показва приблизително 1500 градуса по време на теста.

Но действителните измервания показват, че камерата няма абсолютно еднаква температура във всяка точка.

Разликата в този пример е малка, но важното е как са получени данните.

Еднаквостта на температурата трябва да се измерва на множество места.

Гледането само на дисплея на пещта не може да ви каже разпределението на температурата в цялата камера.

Дисплеят на пещта измерва конкретна точка

Пещта за синтероване обикновено използва температурен сензор, като термодвойка, като част от своята система за управление.

Контролерът отчита температурата на сензора и настройва нагревателните елементи според програмирания цикъл.

Например:

Зададена температура: 1500 градуса

↓

Температурен сензор отчита текущата температура

↓

Контролерът регулира топлинната мощност

↓

Пещта се приближава и поддържа целевата температура

Тази система е необходима за управление на пещта.

Сензорът обаче не е разположен на всяка позиция в камерата.

Ако една термодвойка се използва за контрол на температурата, тя не може директно да измерва всяко място, където може да бъде поставено възстановяване от цирконий.

Ето защо има разлика между:

Контрол на температурата

и

Равномерност на температурата.

Те са свързани, но не са едно и също нещо.

Защо температурата не е абсолютно еднаква навсякъде?

Има няколко причини.

Първият е физическият дизайн на пещта.

Нагревателните елементи са монтирани на определени места около камерата. Топлината се пренася от тези елементи чрез излъчване и проводимост, докато структурата на камерата и изолацията влияят върху това как топлината се разпределя и задържа.

Геометрията на камерата също има значение.

Малката камера и голямата камера нямат точно същото топлинно поведение.

Разположението на нагревателните елементи, дебелината на изолацията, позицията на тавата, формата на камерата и разстоянието между товара и нагревателните елементи могат да повлияят на разпределението на температурата.

Ето защо простото увеличаване на максималната температура на пещта не ни казва дали пещта има добра температурна равномерност.

Нагревателните елементи имат значение

Зъболекарската пещ за синтероване обикновено използва нагревателни елементи, разположени около камерата.

Тяхното положение и разстояние влияят върху това как топлината достига до циркония.

Ако една зона получава повече пряка лъчиста топлина от друга, разпределението на температурата може да не е идентично.

Това не означава, че пещ с видими нагревателни елементи в определено положение е непременно лошо проектирана.

Трябва да се вземе предвид цялата термична система.

Нагревателните елементи, изолацията, геометрията на камерата, температурните сензори, контролният алгоритъм и методът на зареждане работят заедно.

От гледна точка на развитието, това е причината тестването на температурата на пещта да не е просто въпрос на проверка дали дисплеят достига 1500 градуса.

Също така трябва да разберем какво се случва на различни места в използваемата камера.

Какво е картографиране на температурата?

Един практичен начин за оценка на еднородността на температурата е температурното картографиране.

Вместо да се разчита на един сензор, множество точки за измерване на температурата се поставят в определена зона на камерата.

Например:

Преден

Център

Назад

наляво

вярно

Горна зона

Долна зона

След това пещта се довежда до определена температура и измерванията се записват.

След това резултатите могат да бъдат сравнени, за да се види колко варира температурата между точките на измерване.

Един опростен пример може да изглежда така:

Целева температура: 1500 градуса

Най-ниска измерена точка: 1498,8 градуса

Най-висока измерена точка: 1501,3 градуса

Разликата между двете точки на измерване е:

1501,3 − 1,498.8=2.5 степен

Това е много по-информативно, отколкото просто да кажете:

"Пещта достига 1500 градуса."

Това ни казва нещо за това колко равномерно е разпределена температурата в тестваната зона.

Реален пример от изследване

Еднаквостта на температурата не е само грижа на производителя на пещта. Също така се взема предвид при изследвания, включващи синтероване на зъбен цирконий.

В едно проучване, изследващо поведението на синтероване на зъбния цирконий, изследователите са използвали лабораторна пещ с контролирани температурни условия, за да проучат как различните графици на синтероване засягат циркония.

Изследователите не просто се интересуват дали пещта може да достигне програмираната температура. Те изследваха връзката между термичния цикъл и промените в микроструктурата на циркония, включително размера на зърното и оптичното поведение.

Например, едно проучване, сравняващо търговски дентални цирконии, съобщава за размери на зърната в диапазона от приблизително 347 nm до 1512 nm при различни условия на синтероване.

Важното тук не е, че определена температура на пещта произвежда специфичен размер на зърното във всеки цирконий.

Това е, че термичната история на материала има значение.

Ако материалът изпитва различни температурни условия, поведението му при синтероване също може да се промени.

Ето защо контролът на температурата и разпределението на температурата заслужават внимание.

Какво означава това за зъботехническа лаборатория?

Представете си, че една лаборатория синтерова 30 крони за един цикъл.

Някои възстановявания са разположени близо до центъра на поставката.

Други са по-близо до ръба.

Техникът може разумно да очаква всичките 30 възстановявания да получат едни и същи условия на синтероване, защото са в една и съща пещ и изпълняват една и съща програма.

На практика тяхната точна топлинна среда зависи от дизайна на пещта и разположението на зареждането.

Това не означава, че възстановяванията, поставени близо до ръба, автоматично ще се провалят или ще имат видим проблем.

Въпросът е по-основен:

Позицията на реставрацията вътре в пещта може да бъде част от топлинната среда.

За една добре{0}}проектирана пещ целта е температурните промени да се поддържат в рамките на приемлив диапазон в предвидената зона за зареждане.

Зареждането на пещта променя ли равномерността на температурата?

Може.

Пещта обикновено не се тества само като празна кутия.

Когато лаборатория използва пещта, тя може да съдържа:

Тави за синтероване

Циркониеви коронки

Мостове

Големи рамки

Множество партиди за възстановяване

Тези материали имат топлинна маса.

Тяхното присъствие променя начина, по който топлината се абсорбира и разпределя по време на цикъла.

Следователно броят и разположението на възстановяванията може да повлияе на топлинните условия вътре в камерата.

Това е една от причините потребителите да следват метода на зареждане, препоръчан от производителя на пещта.

Например, ако една пещ има три тави, струва си да разберете дали производителят е тествал пещта с трите тави, заредени при нормални работни условия.

Въпросът е не само:

„Колко тави могат да се поберат вътре?“

По-добър въпрос е:

„Какви условия на натоварване се използват, когато се оценяват температурните характеристики на пещта?“

По-голямата пещ има ли по-лоша температурна равномерност?

Не е задължително.

Но по-голямата камера представлява различен проблем с топлинния дизайн.

По-голямата камера означава, че нагревателните елементи трябва да разпределят топлината в по-голямо пространство.

Разстоянието между различните части на камерата също се увеличава.

Това означава, че простото увеличаване на пещта не прави автоматично разпределението на температурата по-добро или по-лошо.

Разположението на нагревателния елемент, изолацията, геометрията на камерата, системата за управление и термичният дизайн са от значение.

Това е особено важно, когато лабораториите сравняват пещи въз основа само на капацитета на камерата.

Например:

Пещ A: 1 L камера

Пещ B: 2 L камера

Не би било разумно да се заключи, че пещ B трябва да има по-добра или по-лоша еднородност на температурата само защото камерата е два пъти по-голяма.

Действителните данни за картографиране на температурата биха ни казали много повече.

Защо еднаквостта на температурата е от значение за циркония?

Синтероването на цирконий включва уплътняване и микроструктурни промени.

Както беше обсъдено в предишни статии, материалът преминава през-зависим от температурата процес, при който частиците стават по-плътно свързани.

Температурата и времето на задържане влияят на хода на този процес.

Изследванията показват, че условията на синтероване могат да повлияят на растежа на циркониевите зърна.

Например, едно проучване на търговски дентален цирконий изследва различни времена на задържане и установи измерими промени в размера на зърното при различни условия на синтероване.

Друго по-скорошно проучване на 4Y-PSZ тества пикови температури между 1470 градуса и 1560 градуса и времена на задържане от 30 до 180 минути. Изследователите установиха, че по-високите пикови температури и по-дългото време на задържане са свързани с увеличен размер на зърното при тестваните условия.

Измереният размер на зърното при температурното сравнение се увеличи от приблизително 0,481 μm до 0,785 μm в целия тестван температурен диапазон.

Тези числа не трябва да се тълкуват като универсална връзка за всички цирконии.

Различните материали реагират различно.

Но те предоставят полезна причина да обърнете внимание на температурата:

Цирконият реагира на промените в неговата термична история.

Разликата от 5 градуса има ли значение?

Тук дискусията се нуждае от известно внимание.

Би било подвеждащо да се каже:

„Разлика от 5 градуса определено ще доведе до неуспешно възстановяване.“

Няма универсална температурна разлика, при която възстановяването от цирконий внезапно да стане неприемливо.

Реалният ефект зависи от:

Циркониев състав

Температура на синтероване

Време на задържане

Скорост на нагряване

Размер на възстановяването

Дизайн на пещ

Условия за зареждане

Прозорец за обработка, препоръчан от производителя

Малка температурна промяна в рамките на добре-контролиран процес може да има малък практически ефект.

Важният въпрос е дали пещта може да поддържа стабилна и достатъчно равномерна термична среда за използваната циркониева програма.

Това е по-полезен начин за разглеждане на еднородността на температурата.

Точността на температурата и еднородността на температурата са различни

Тези два термина понякога се смесват заедно.

Да предположим, че една пещ е програмирана на 1500 градуса.

Точност на температурата

Това се отнася до това доколко измерената/контролната температура съответства на очакваната температура.

Например:

Задаване: 1500 градуса

Измерена контролна температура: 1501 градуса

Разликата е около 1 градус.

Равномерност на температурата

Това се отнася до разликата между различните места в камерата.

Например:

Позиция A: 1498 градуса

Позиция B: 1500 градуса

Позиция C: 1502 градуса

Пещта може да има добър контрол на сензора, докато все още има температурна разлика между местата.

Това разграничение е важно при четене на спецификациите на пещта.

Спецификация като:

Точност на температурата: ±1 градус

не означава автоматично:

Всяка позиция вътре в камерата е ±1 градус.

Това са различни измервания.

Как може купувачът да попита за равномерността на температурата?

Ако сте зъботехническа лаборатория или дистрибутор, който сравнява пещи за синтероване, бих задал на производителя няколко конкретни въпроса.

1. Как се тества равномерността на температурата?

Попитайте дали производителят използва множество точки за измерване.

2. При каква температура се тества?

Една пещ може да има различно топлинно поведение при 1000 градуса и 1500 градуса.

3. Колко точки на измерване се използват?

Повече точки на измерване могат да предоставят по-добра картина на разпределението на температурата вътре в камерата, въпреки че самият метод на изпитване също има значение.

4. Тестът с празна или заредена камера се извършва?

Това е важно за разбирането на условията на теста.

5. Къде са точките за измерване?

Например, те разпределени ли са в използваемата площ на тавата?

6. Има ли тестов запис?

Ако производителят е извършил картографиране на температурата, искането за преглед на данните от теста може да бъде по-полезно, отколкото просто разглеждане на маркетингово изявление.

Какво трябва да поиска дистрибуторът от производителя?

За дистрибуторите това става още по-важно, защото може да сравнявате няколко производителя, преди да препоръчате оборудване на клиентите си.

Вместо да питате само:

"Каква е максималната температура?"

Можете да попитате:

„Каква е еднородността на температурата в използваемата камера при температурата на синтероване на цирконий?“

След това следвайте с:

„Как беше измерено?“

Тези два въпроса могат да доведат до много по-смислена техническа дискусия.

Например, ако производителят каже:

„Равномерността на температурата е отлична.“

Това твърдение не ви казва много.

Ако производителят каже:

„Извършихме -многоточков температурен тест при 1500 градуса и записахме температурата на различни позиции.“

Сега има нещо, което може да се прегледа.

Действителният метод на изпитване и данните все още трябва да бъдат разгледани, но поне твърдението може да бъде оценено.

Какво всъщност може да тества един производител?

От страна на R&D има няколко полезни теста.

Картографиране на празна{0}}камера

Това дава информация за основното термично разпределение на камерата без производствено натоварване.

Може да бъде полезен по време на разработването и калибрирането на пещта.

Заредено картографиране

Пещта се тества с определена тава или подреждане на товара.

Това е по-близо до действителната лабораторна употреба.

Различни температури

Пещта може да бъде тествана при температури, подходящи за предвидените приложения.

За зъбния цирконий зоната с висока-температура е особено подходяща.

Тест за повторяемост

Същият тест може да се повтори, за да се види дали пещта произвежда подобни температурни разпределения от един цикъл на друг.

Това е полезно, защото едно добро измерване не ни казва непременно как се държи пещта във времето.

Защо повторяемостта има значение

Представете си, че една пещ показва добро разпределение на температурата по време на един тест.

Това е полезна информация.

Но производителят трябва също така да се грижи дали резултатът остава стабилен след многократни цикли на нагряване.

Пещите за синтероване работят многократно при високи температури.

Нагревателните елементи стареят.

Сензорите могат да се променят с времето.

Изолационните свойства могат да се променят.

Механичните компоненти също могат да се износят.

Ето защо поддръжката и калибрирането не трябва да се пренебрегват.

За лаборатории, използващи пещ всеки ден, постоянното представяне във времето е по-полезно от добрия резултат от един изолиран тест.

Еднородността на температурата гарантира ли добър резултат с цирконий?

не

Това е още един момент, който си струва да се подчертае ясно.

Добрата равномерност на температурата е част от процеса.

Не компенсира:

Неправилни настройки за свиване на цирконий

Неправилна температура на синтероване

Грешно време на задържане

Неподходяща програма за бързо{0}}синтероване

Неправилно зареждане

Лошо фрезоване

Повреден цирконий

Неправилен избор на материал

Възстановяването все още може да има проблеми, дори когато пещта има добра еднородност на температурата.

Агломерирането е процес, включващ няколко променливи.

Пещта е част от този процес.

Какво ще кажете за бързото синтероване?

Бързото синтероване прави равномерността на температурата по-подходяща за топлинните характеристики на пещта.

Един конвенционален цикъл на цирконий може да отнеме няколко часа.

Един бърз цикъл може значително да съкрати етапите на нагряване и задържане.

Когато скоростта на нагряване стане по-бърза, пещта трябва да реагира на температурните промени по-бързо.

Това прави връзката между нагревателните елементи, сензорите, контролния софтуер, дизайна на камерата и топлинната маса по-важна.

Би било погрешно обаче да се каже, че бързото синтероване автоматично изисква перфектна равномерност на температурата или че всяка пещ за бързо{0}}синтероване ще даде различни резултати.

Действителният ефект зависи от циркониевия материал и дизайна на пещта.

Ето защо способността за бързо-синтероване трябва да се оценява заедно с валидираните програми за материали на производителя.

Практически пример от лабораторията

Помислете за две лаборатории.

Лаборатория А зарежда един и същи брой възстановявания в приблизително едни и същи позиции на тавата всеки ден.

Пещта е тествана при подобни условия на натоварване и лабораторията следва цикъла, препоръчан от производителя на циркония.

Процесът е относително последователен.

Лаборатория Б често сменя марките цирконий, използва различни режими на зареждане и променя програмата за синтероване винаги, когато иска да съкрати цикъла.

Дори и двете лаборатории да използват един и същ модел на пещ, техните резултати може да не са еднакво последователни.

Този пример показва защо еднаквостта на температурата е важна, но и защо не трябва да се разглежда отделно от останалата част от работния процес.

Какво бих разгледал, когато разработвам или оценявам пещ за синтероване

От гледна точка на развитието, бих разгледал повече от едно число.

Бих искал да знам:

Може ли пещта да достигне необходимата температура?

Може ли да поддържа тази температура?

Как се променя температурата в използваемата камера?

Разпределението остава ли стабилно при нормално натоварване?

Може ли пещта да възпроизвежда различни скорости на нагряване?

Може ли да изпълнява различни програми за цирконий?

Как се държи пещта след повтарящи се цикли на висока{0}}температура?

Тези въпроси ни казват много повече за оборудването, отколкото максималната температура сама по себе си.

Полезна информация е да знаете, че една пещ може да достигне 1650 градуса.

Но да знаете как се държи пещта, докато поддържа температура на синтероване на цирконий за продължителен период, е по-пряко свързано с действителното приложение.

Лесен начин да мислите за равномерността на температурата

Ако сте нов в пещите за синтероване, има лесен начин да запомните разликата.

Точността на температурата изисква:

„Температурата, която планирахме, е в пещта?“

Еднородността на температурата изисква:

„Различните зони на използваемата камера изпитват ли подобни температури?“

Температурната стабилност изисква:

„Може ли пещта да поддържа тези условия по време на цикъла?“

Това са три различни въпроса.

Добрата оценка на пещта трябва да вземе предвид и трите.

Окончателно

Всяка част от пещта за синтероване достига ли еднаква температура?

Обикновено истинската топлинна система не се държи така.

Ще има известна степен на температурни вариации между различните места. Важното е дали промяната е контролирана и подходяща за предвидения процес на синтероване на цирконий.

За една лаборатория това означава, че температурата, показана на контролния панел, не трябва да бъде единствената спецификация, която се взема предвид при избора на пещ за синтероване.

За дистрибутора е полезно да попита как производителят измерва еднородността на температурата и дали има налични данни от теста.

И от гледна точка на развитието, еднородността на температурата е нещо, което трябва да се измерва, а не просто да се описва.

Един полезен тест трябва да ни каже:

къде е измерена температурата, при каква температура, при какви условия на натоварване и каква разлика е открита между точките на измерване.

Тази информация дава на лабораторията много повече работа, отколкото твърдение като „отлична температурна еднородност“.

В крайна сметка пещта за синтероване не е просто камера, която достига висока температура.

Това е термична система, която трябва многократно да възпроизвежда контролиран температурен цикъл.

За циркония тази последователност е това, което има значение в ежедневната лабораторна работа.