LS6.2 Ausgleich der thermischen Expansion und Kontraktion: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 19. Januar 2025, 13:46 Uhr

Video Einbetten Käppchen

Schauen Sie sich folgende Videos an, um einen ersten Überblick über das Einbetten zu erhalten. Hinweis: Die Videos sind leider keine perfekten Anleitungen, so wurde u.a. keine Ausbettzange verwendet.

Kontraktion einer Legierung unterhalb des Soliduspunktes / im festen Zustand

Wir wissen bereits, dass Legierungen sich bei Wärme ausdehnen. Man sagt dazu auch Wärmeausdehnung oder thermische Expansion. Wenn sich die Legierungen wieder abkühlen, ziehen sie sich zusammen. Man sagt dazu auch Wärmeschrumpfung oder thermische Kontraktion.

Diese thermische Expansion und Kontraktion gilt für alle Stoffe. Jedoch expandieren und kontrahieren unterschiedliche Werkstoffe unterschiedlich stark. Beim Gießen erhitzen wir die Muffel, den feuerfesten Vlies, die Einbettmasse und die Legierung, 4 Werkstoffe mit vier unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Wärmeschrumpfungen.

Erstarrung- und Thermische Kontraktion

Die Legierung schrumpft im flüssigen Zustand (dies nennt man "Kontraktion im flüssigen Zustand", stört uns nicht, solange Schmelze nachfließen kann), dann erstarrt sie (dies nennt man "Erstarrungskontraktion, hier entstehen Lunker, häufig wegen falscher Anstiftung) und wenn die Schmelze nicht mehr flüssig ist, schrumpft sie noch weiter (dies nennt man "Kontraktion im festen Zustand"). Wenn Legierungen vollständig fest ("Kontraktion im festen Zustand" bzw. "Thermische Kontraktion", also unterhalb der Solidustemperatur bis zur Raumtemperatur) weiter abkühlen, erfolgt die thermische Kontraktion (auch Wärmeschrumpfung). Dabei verringert sich das Volumen um ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2 % bei Modellgusslegierungen (s. Abbildung rechts). Da die Legierung beim Gießen zunächst größer ist als die Legierung später auf Raumtemperatur sein soll, muss die Gussform diese Expansion/Ausdehnung ausgleichen. Die Gussform aus Einbettmasse muss also etwas während der Verarbeitung bzw. Verwendung expandieren, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.

Die benötigte Expansion der Einbettmasse erfolgt in 2 Schritten, die Abbindeexpansion und die thermische Expansion.

Abbindeexpansion der Einbettmasse

Abbindeexpansion ist die Expansion (Ausdehnung) durch das Abbinden (Aushärten/Erstarren) der Einbettmasse. Einbettmasse expandiert während des Abbindevorgangs. Die Abbindeexpansion unterscheidet sich je nach verwendetem Bindemittel. Bindemittel binden Stoffe zusammen, sie verbinden sie.

Bindemittel
- Gips (nur bei Volluss, nicht für Aufbrennlegierungen)
- Phosphat

Arbeitsauftrag Lesen Sie jetzt folgende zwei Informationen:

Gipsgebundene Einbettmassen

Gipsgebundene Einbettmassen können nur bis 750°C verwendet werden, da sonst der Gips zersetzt wird. Allerdings haben sie eine glattere Oberfläche als phosphatgebundene Einbettmassen, was die Oberflächenbearbeitung nach dem Gießen verkürzt bzw. vereinfacht.

Die Abbindereaktion entspricht der Rehydratation von Modell-Gips:

[math]\displaystyle{ \text{CaSO}_4 \cdot \frac{1}{2} \text{H}_2\text{O} + \frac{3}{2} \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O} }[/math]

Gips expandiert, wie schon bekannt, bei der Rehydratation und nochmal thermisch beim Erwärmen im Vorwärmofen.

Allerdings kontrahiert Gips ab ca. 120°C wieder durch den Verlust des Kristallwassers (der Gips wird wieder dehydriert und zuerst zu Halbhydrat, ab 180°C zu Anhydrit, Vgl.: Wikipedia Gips und Lohinger/Anorganik Chemie ). Diese Kontraktion muss durch einen erhöhten Anteil an expandierenden, feuerfesten Bestandteilen (Cristobalit) ausgeglichen werden.

Ab ca. 800°C zesetzt sich der Gips (dann Anhydrit) teilweise zu Calciumoxid und Schwefeltrioxid. Danmit funktioniert er nicht mehr als Bindemittel!

[math]\displaystyle{ \text{CaSO}_4 \rightarrow \text{CaO} + \text{SO}_3 }[/math]

Phosphatgebundene Einbettmassen

Die chemische Reaktion beim Abbinden des Bindemittels von phosphatgebundener Einbettmasse lautet:

[math]\displaystyle{ MgO + NH_4H_2PO_4 + 5H_2O \rightarrow MgNH_4PO_4 \cdot 6H_2O }[/math]

Magnesiumoxid und Ammoniumphosphat reagiert unter Hinzufügen von Wasser zu Magnesium-Ammoniumphosphat mit sechs Molekülen Kristallwasser. Das Wasser ist dabei Lösungsmittel und Reaktionspartner gleichzeitig.

Beim Vorwärmen reagiert das Bindemittel erneut! Bei ungefähr 160°C wird ein Teil des Kristallwassers freigesetzt.

[math]\displaystyle{ MgNH_4PO_4 \cdot 6H_2O \rightarrow MgNH_4PO_4 \cdot H_2O + 5H_2O }[/math]

Bei ca. 250°C wird daraus Magnesium-Pyrophosphat. Dabei wird Ammoniak und das restliche Kristallwasser abgespalten. Ammoniak muss durch Absaugung sicher entfernt werden.

[math]\displaystyle{ 2 (MgNH_4PO_4 \cdot H_2O) \rightarrow Mg_2P_2O_7 + 2NH_3 + 3H_2O }[/math]

Erst diese Form des Phosphats ist glühbeständig.

Die Expansion hängt neben der Auswahl des Bindemittels von folgenden Faktoren ab:

Verhältnis von Wasser zu Anmischflüssigkeit (nur bei phosphatgebundenen Einbettmassen)
Dicke des Muffelvlieses (Die Einbettmasse soll in alle Richtungen expandieren. Wenn Sie bei zu dünnen Vlies nicht in Richtung Vließ/Muffelring expandieren kann, muss sie in Längsrichtung expandieren)
Einhalten der vorgegebenen Abbindezeiten
Verwendung eines Drucktopfes ohne Wasser

Die Anmischflüssigkeit bei phosphatgebundenen Einbettmassen ist eine Lösung von Kieselsol, also ein kollodiales (gelartiges) Siliziumhydroxid. Es geliert und kristallisiert an den Kristallen der feuerfesten Bestandteile Quarz und Cristobalit in der Einbettmassemischung. Es sorgt so für eine etwas höhere Expansion.

Arbeitsauftrag

Plane Versuche mit dem Expansiometer und den Einbettmassen, die die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Abbindeexpansion der Einbettmasse belegen! Genügt die gemessene Expansion zum Ausgleich der thermischen Kontraktion der Legierung?

Die thermische Expansion der Einbettmasse

Die Versuche zur Abbindeexpansion von Einbettmasse haben gezeigt, dass diese Expansion nicht ausreicht, um die thermische Kontraktion des Gussobjektes zwischen Soliduspunkt und Raumtemperatur auszugleichen. Es muss also noch eine weitere Expansion der Einbettmasse stattfinden!

Es handelt sich dabei um die sogenannte thermische Expansion!

Sie ist zurückzuführen auf die Zusammensetzung der Einbettmasse:

Feuerfeste Bestandteile
- Quarz
- Cristobalit
- Tridymit

Umwandlungsvorgänge der feuerfesten Bestandteile
Bestandteil	Umwandlungsvorgang	Temperaturbereich	Volumenänderung
Tridymit	β-Tridymit zu β-Christobalit	1470 °C	+ 4,7 %
Quarz	β-Quarz zu β-Christobalit	1000 - 1450 °C	+ 11,7 %
Quarz	β-Quarz zu β-Tridymit	870 °C	+ 12,7 %
Quarz	α-Quarz zu β-Quarz	575 °C	+ 2,4 %
Cristobalit	α-Cristobalit zu β-Cristobalit	270 °C	+ 5,6 %
Tridymit	α-Tridymit zu β-Tridymit	117 °C	+ 0,6 %

Die feuerfesten Bestandteile der Einbettmasse sorgen für eine Expansion der Einbettmasse bei Erwärmung. Tridymit und Cristobalit sind (Hochtemperatur-)Modifikationen von Quarz (SiO₂). Sie ändern/wandeln, je nach Temperatur, ihren kristallinen Aufbau und damit auch ihr Volumen. Diese Umwandlung geschieht bei bestimmten Temperaturen recht zügig! Tridymit wird, im Gegensatz zu Critobalit und Quarz, nur in kleinen Mengen verwendet.

Die thermische Umwandlung von Quarz und seinen Modifikationen hängt mit der Anordnung der Atome zusammen. Die Umwandlung von α-Quarz in β-Quarz (Tiefquarz in Hochquarz), ist mit einer Änderung des Bindungswinkels der SiO₂-Moleküle von 144° auf 147° verbunden.

Arbeitsauftrag

Die thermische Umwandlung (und damit Expansion) der verschiedenen Quarz-Modifikationen findet bei den in der Grafik dargestellten Temperaturen statt. Bei welchen, zahntechnisch gesehen, relevanten Temperaturen, finden Umwandlungsprozesse der Quarz-Modifikationen Quarz, Tridymit und Cristobalit statt und wie hoch ist die jeweilige Expansion in diesem Temperaturbereich? Was bedeutet das für das Vorwärmen der Einbettmasseformen?

Lies dir nun die Verarbeitungsanleitungen und Sicherheitshinweise für die Einbettmassen durch und vergleiche die Haltetemperaturen mit den Umwandlungsvorgängen.

Verarbeitungsanleitung phosphatgebundene Einbettmasse: findest du hier

Sicherheitshinweise phosphatgebundene Einbettmasse am Beispiel von BEGO Einbettmassen: hier

Verarbeitungsanleitung gipsgeundene Einbettmasse: hier

Sicherheitsdatenblatt gipsgeundene Einbettmasse am Beispiel von Hinrivest G hier

Ergänzende Informationen für Interessierte

Zum Thema Einbettmasse gibt es auch einen großen Artikel in der Wikipedia.

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-=Wärmeausdehnungskoeffizient=
+== Video Einbetten Käppchen ==
+Schauen Sie sich folgende Videos an, um einen ersten Überblick über das Einbetten zu erhalten.
+Hinweis: Die Videos sind leider keine perfekten Anleitungen, so wurde u.a. keine Ausbettzange verwendet.
-Der '''W'''ärme'''a'''usdehnungs'''k'''oeffizient (WAK) ist ein Materialwert, der angibt, wie stark sich ein Werkstoff bei Temperaturänderung ausdehnt (auseinandergezogen wird) oder staucht (zusammengedrückt wird). Der WAK-Wert wird normalerweise in 10<sup>-6</sup> · K<sup>-1</sup> angegeben.
+<html><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube-nocookie.com/embed/A6Mct79m-Rw?si=FGvBLcUdUeN1sdhB" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe></html>
-[[File:Kelvin_Grad_Celsius.png|thumb|right|100px| Kelvin und Grad Celsius]]Die '''Einheit Kelvin (K)''' ist wie Grad Celsius eine Temperatureinheit (siehe Abbildung rechts). Grad Celsius hat seinen Nullpunkt bei dem Gefrierpunkt von Wasser (bei 0°C gefriert Wasser). Kelvin hat seinen Nullpunkt bei dem Punkt, an dem es keine thermische Bewegung mehr gibt. 0 K sind -237,15 °C. Ansonsten bleibt alles gleich. Eine Temperaturänderung von 1 K ist genauso groß wie eine Temperaturänderung von 1°C.
+<html><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube-nocookie.com/embed/pBewxp4tndk?si=WclYURRL5Dkkmqtp" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" referrerpolicy="strict-origin-when-cross-origin" allowfullscreen></iframe></html>
-'''Ein Beispiel''': Ein 1 Meter lange Kupferstange mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16,4 · 10<sup>-6</sup> 1/K wird sich bei einer Temperaturerhöhung um 1 Kelvin auf 1,0000164 Meter dehnen (1m+1m*16,4 · 10<sup>-6</sup>1/K · 1K).
+== Kontraktion einer Legierung unterhalb des Soliduspunktes / im festen Zustand ==
-== Kontraktion einer Legierung unterhalb des Soliduspunktes ==
-<!--[[Bild:Thermische_kontraktion.png|thumb|right| Erstarrung- und Thermische Kontraktion]]Zwischen Solidustemperatur und Raumtemperatur erfolgt die '''''Thermische Kontraktion'''''. Ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2% bei Modellgusslegierungen. Sie muss durch eine entsprechende Vergrößerung der Gussform ausgeglichen werden. In der Zahntechnik besteht die Gussform aus Einbettmasse. Diese Einbettmasse expandiert während ihrer Verarbeitung bzw. Verwendung, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.-->
 Wir wissen bereits, dass Legierungen sich bei Wärme ausdehnen. Man sagt dazu auch Wärmeausdehnung oder thermische Expansion. Wenn sich die Legierungen wieder abkühlen, ziehen sie sich zusammen. Man sagt dazu auch Wärmeschrumpfung oder thermische Kontraktion.
@@ Zeile 15: / Zeile 13: @@
 Diese thermische Expansion und Kontraktion gilt für alle Stoffe. Jedoch expandieren und kontrahieren unterschiedliche Werkstoffe unterschiedlich stark. Beim Gießen erhitzen wir die Muffel, den feuerfesten Vlies, die Einbettmasse und die Legierung, 4 Werkstoffe mit vier unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Wärmeschrumpfungen.
-[[Bild:Thermische_kontraktion.png|thumb|right| Erstarrung- und Thermische Kontraktion]]Wenn Legierungen vollständig fest(also unterhalb der Solidustemperatur bis zur Raumtemperatur) weiter abkühlen erfolgt die '''''thermische Kontraktion''''' (auch Wärmeschrumpfung). Dabei verringert sich das Volumen um ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2% bei Modellgusslegierungen (s. Abbildung rechts). Da die Legierung beim Gießen zunächst größer ist als die Legierung später auf Raumtemperatur sein soll, muss die Gussform diese Expansion/Ausdehnung ausgleichen. Die Gussform aus Einbettmasse muss also etwas während der Verarbeitung bzw. Verwendung expandieren, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.
+[[Bild:Thermische_kontraktion.png|thumb|right| Erstarrung- und Thermische Kontraktion]]
+Die Legierung schrumpft im flüssigen Zustand (dies nennt man "Kontraktion im flüssigen Zustand", stört uns nicht, solange Schmelze nachfließen kann), dann erstarrt sie (dies nennt man "Erstarrungskontraktion, hier entstehen Lunker, häufig wegen falscher Anstiftung) und wenn die Schmelze nicht mehr flüssig ist, schrumpft sie noch weiter (dies nennt man "Kontraktion im festen Zustand").
+Wenn Legierungen vollständig fest ("Kontraktion im festen Zustand" bzw. "Thermische Kontraktion", also unterhalb der Solidustemperatur bis zur Raumtemperatur) weiter abkühlen, erfolgt die '''''thermische Kontraktion''''' (auch Wärmeschrumpfung). Dabei verringert sich das Volumen um ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2 % bei Modellgusslegierungen (s. Abbildung rechts). Da die Legierung beim Gießen zunächst größer ist als die Legierung später auf Raumtemperatur sein soll, muss die Gussform diese Expansion/Ausdehnung ausgleichen. Die Gussform aus Einbettmasse muss also etwas während der Verarbeitung bzw. Verwendung expandieren, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.
 Die benötigte Expansion der Einbettmasse erfolgt in 2 Schritten, die Abbindeexpansion und die thermische Expansion.
@@ Zeile 24: / Zeile 24: @@
 *Bindemittel
-**Gips (nur bei Vollguss)
+**Gips (nur bei Volluss, nicht für Aufbrennlegierungen)
 **Phosphat
-! Bitte lese hier auch folgende Links:
+<div {{Arbeitsblatt}}>
+'''Arbeitsauftrag'''
+Lesen Sie jetzt folgende zwei Informationen:
+==== Gipsgebundene Einbettmassen ====
+Gipsgebundene Einbettmassen können nur bis 750°C verwendet werden, da sonst der Gips zersetzt wird. Allerdings haben sie eine glattere Oberfläche als [[phosphatgebundene Einbettmassen]], was die Oberflächenbearbeitung nach dem Gießen verkürzt bzw. vereinfacht.
+Die Abbindereaktion entspricht der Rehydratation von Modell-Gips:
+<math>
+\text{CaSO}_4 \cdot \frac{1}{2} \text{H}_2\text{O} + \frac{3}{2} \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O}
+</math>
+<!--
+<html><img src="http://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathrm{2&space;\&space;(CaSO_4&space;\&space;x&space;\&space;1/2&space;H_2O)&space;\&space;&plus;&space;\&space;3&space;H_2O&space;\longrightarrow&space;2&space;\&space;(CaSO_4&space;\&space;x&space;\&space;2&space;H_2O)}" title="\mathrm{2 \ (CaSO_4 \ x \ 1/2 H_2O) \ + \ 3 H_2O \longrightarrow 2 \ (CaSO_4 \ x \ 2 H_2O)}" /></html>
+-->
+Gips '''expandiert''', wie schon bekannt, bei der Rehydratation und nochmal thermisch beim Erwärmen im Vorwärmofen.
+Allerdings '''kontrahiert''' Gips ab ca. 120°C wieder durch den Verlust des Kristallwassers (der Gips wird wieder dehydriert und zuerst zu Halbhydrat, ab 180°C zu Anhydrit, [http://de.wikipedia.org/wiki/Gips Vgl.: Wikipedia Gips] und [http://anorganik.chemie.vias.org/calciumsulfat_gips.html Lohinger/Anorganik Chemie] ). Diese Kontraktion muss durch einen erhöhten Anteil an expandierenden, feuerfesten Bestandteilen (Cristobalit) ausgeglichen werden.
+Ab ca. 800°C zesetzt sich der Gips (dann Anhydrit) teilweise zu Calciumoxid und Schwefeltrioxid. Danmit funktioniert er nicht mehr als Bindemittel!
+<math>
+\text{CaSO}_4 \rightarrow \text{CaO} + \text{SO}_3
+</math>
+<!--
+<html><img src="http://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathrm{&space;CaSO_4&space;\longrightarrow&space;CaO\&space;&plus;&space;\&space;SO_3}" title="\mathrm{ CaSO_4 \longrightarrow CaO\ + \ SO_3}" /></html>
+-->
+==== Phosphatgebundene Einbettmassen ====
+Die chemische Reaktion beim Abbinden des Bindemittels von phosphatgebundener Einbettmasse lautet:
+<math>
+MgO + NH_4H_2PO_4 + 5H_2O \rightarrow MgNH_4PO_4 \cdot 6H_2O
+</math>
+<!--
+<html><img src="http://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathrm{MgO&space;&plus;&space;NH_4H_2PO_4&space;&plus;&space;\&space;5&space;H_2O&space;\longrightarrow&space;MgNH_4PO_4&space;x&space;\&space;6&space;H_2O}" title="\mathrm{MgO + NH_4H_2PO_4 + \ 5 H_2O \longrightarrow MgNH_4PO_4 x \ 6 H_2O}" /></html>
+-->
+Magnesiumoxid und Ammoniumphosphat reagiert unter Hinzufügen von Wasser zu Magnesium-Ammoniumphosphat mit sechs Molekülen Kristallwasser. Das Wasser ist dabei Lösungsmittel und Reaktionspartner gleichzeitig.
+Beim Vorwärmen reagiert das Bindemittel erneut! Bei ungefähr 160°C wird ein Teil des Kristallwassers freigesetzt.
+<math>MgNH_4PO_4 \cdot 6H_2O \rightarrow MgNH_4PO_4 \cdot H_2O + 5H_2O</math>
+<!--
+<html><img src="http://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathrm{MgNH_4PO_4&space;\&space;x&space;\&space;6&space;H_2O&space;\longrightarrow&space;MgNH_4PO_4&space;\&space;x&space;\&space;H_2O&space;&plus;&space;\&space;5&space;H_2O}" title="\mathrm{MgNH_4PO_4 \ x \ 6 H_2O \longrightarrow MgNH_4PO_4 \ x \ H_2O + \ 5 H_2O}" /></html>
+-->
+Bei ca. 250°C wird daraus Magnesium-Pyrophosphat. Dabei wird [http://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak Ammoniak] und das restliche Kristallwasser abgespalten. [http://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak Ammoniak] muss durch Absaugung sicher entfernt werden.
+<math>2 (MgNH_4PO_4 \cdot H_2O) \rightarrow Mg_2P_2O_7 + 2NH_3 + 3H_2O</math>
+<!--
+<html><img src="http://latex.codecogs.com/gif.latex?\mathrm{2&space;\&space;(MgNH_4PO_4&space;\&space;x&space;\&space;H_2O)&space;\longrightarrow&space;Mg_2P_2O_7&space;\&space;&plus;&space;\&space;2NH_3&space;&plus;&space;\&space;3&space;H_2O}" title="\mathrm{2 \ (MgNH_4PO_4 \ x \ H_2O) \longrightarrow Mg_2P_2O_7 \ + \ 2NH_3 + \ 3 H_2O}" /></html>
+-->
+Erst diese Form des Phosphats ist glühbeständig.
+<!--
 * [[Gipsgebundene Einbettmassen]]
 * [[Phosphatgebundene Einbettmassen]]
+-->
+</div>
 Die Expansion hängt neben der Auswahl des Bindemittels von folgenden Faktoren ab:
@@ Zeile 35: / Zeile 104: @@
 #Dicke des Muffelvlieses (Die Einbettmasse soll in alle Richtungen expandieren. Wenn Sie bei zu dünnen Vlies nicht in Richtung Vließ/Muffelring expandieren kann, muss sie in Längsrichtung expandieren)
 #Einhalten der vorgegebenen Abbindezeiten
-#Verwendung eines Drucktopfes (?)
+#Verwendung eines Drucktopfes ohne Wasser
 Die Anmischflüssigkeit bei phosphatgebundenen Einbettmassen ist eine Lösung von Kieselsol, also ein kollodiales (gelartiges) Siliziumhydroxid. Es geliert und kristallisiert an den Kristallen der feuerfesten Bestandteile Quarz und Cristobalit in der Einbettmassemischung. Es sorgt so für eine etwas höhere Expansion.
+<div {{Arbeitsblatt}}>
+'''Arbeitsauftrag'''
+Plane Versuche mit dem Expansiometer und den Einbettmassen, die die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Abbindeexpansion der Einbettmasse belegen!
+Genügt die gemessene Expansion zum Ausgleich der thermischen Kontraktion der Legierung?
+</div>
 === Die thermische Expansion der Einbettmasse ===
 <!--[[Bild:Einbettmasseexpansion.png|300px|right]]-->
-[[File:Temperatur_Dehnungsdiagramm Gips Quarz Christobalit und Tridymit.png|400px|right|Temperatur_Dehnungsdiagramm Gips, Quarz, Christobalit und Tridymit]]Die Versuche zur Abbindeexpansion von Einbettmasse haben gezeigt, dass diese Expansion nicht ausreicht, um die thermische Kontraktion des Gussobjektes zwischen Soliduspunkt und Raumtemperatur auszugleichen. Es muss also noch eine weitere Expansion der Einbettmasse stattfinden!
+[[File:Temperatur_Dehnungsdiagramm Gips Quarz Christobalit und Tridymit.png|400px|right|Temperatur_Dehnungsdiagramm Gips, Quarz, Christobalit und Tridymit]] Die Versuche zur Abbindeexpansion von Einbettmasse haben gezeigt, dass diese Expansion nicht ausreicht, um die thermische Kontraktion des Gussobjektes zwischen Soliduspunkt und Raumtemperatur auszugleichen. Es muss also noch eine weitere Expansion der Einbettmasse stattfinden!
-Es handelt sich dabei um die so genannte ''thermische Expansion''!
+Es handelt sich dabei um die sogenannte ''thermische Expansion''!
 Sie ist zurückzuführen auf die Zusammensetzung der Einbettmasse:
@@ Zeile 92: / Zeile 168: @@
 Die feuerfesten Bestandteile der Einbettmasse sorgen für eine Expansion der Einbettmasse bei Erwärmung. [http://de.wikipedia.org/wiki/Tridymit Tridymit] und [http://de.wikipedia.org/wiki/Cristobalit Cristobalit] sind (Hochtemperatur-)Modifikationen von [http://de.wikipedia.org/wiki/Quarz Quarz] (SiO<sub>2</sub>). Sie ändern/wandeln, je nach Temperatur, ihren kristallinen Aufbau und damit auch ihr Volumen. Diese Umwandlung geschieht bei bestimmten Temperaturen recht zügig! Tridymit wird, im Gegensatz zu Critobalit und Quarz, nur in kleinen Mengen verwendet.
-Die thermische Umwandlung von Quarz und seinen Modifikationen hängt mit der Anordung der Atome zusammen.
+Die thermische Umwandlung von Quarz und seinen Modifikationen hängt mit der Anordnung der Atome zusammen.
 Die Umwandlung von <html>&alpha;</html>-Quarz in <html>&beta;</html>-Quarz (Tiefquarz in Hochquarz), ist mit einer Änderung des Bindungswinkels der SiO<sub>2</sub>-Moleküle von 144° auf 147° verbunden.
@@ Zeile 98: / Zeile 174: @@
 '''Arbeitsauftrag'''
-Die thermische Umwandlung (und damit Expansion) der verschiedenen Quarz-Modifikationen findet bei den in der Grafik dargestellten Temperaturen statt. Bei welchen, zahntechnisch gesehen, relevanten Temperaturen, finden Umwandlungsprozesse der Quarz-Modifikationen Quarz, Tridymit und Cristobalit statt und wie hoch ist die jeweilige Expansion in diesem Temperaturbereich? Was bedeutet das für das  Vorwärmen der Einbettmasseformen?
+Die thermische Umwandlung (und damit Expansion) der verschiedenen Quarz-Modifikationen findet bei den in der Grafik dargestellten Temperaturen statt. Bei welchen, zahntechnisch gesehen, relevanten Temperaturen, finden Umwandlungsprozesse der Quarz-Modifikationen Quarz, Tridymit und Cristobalit statt und wie hoch ist die jeweilige Expansion in diesem Temperaturbereich? Was bedeutet das für das Vorwärmen der Einbettmasseformen?
-Lies dir nun die Verarbeitungsanleitungen für die Einbettmassen durch und vergleiche die Haltetemperaturen mit den Umwandlungsvorgängen.
+Lies dir nun die Verarbeitungsanleitungen und Sicherheitshinweise für die Einbettmassen durch und vergleiche die Haltetemperaturen mit den Umwandlungsvorgängen.
 Verarbeitungsanleitung phosphatgebundene Einbettmasse: [http://www.bego.com/fileadmin/_products/pdf/de_19224_2014_ga_de.pdf findest du hier]
-Verarbeitungsanleitung Gipsgeundene Einbettmasse: [http://www.hinrichs-dental-shop.de/anleitungen/Hinrivest%20G%20d_engl.pdf hier]
+Sicherheitshinweise phosphatgebundene Einbettmasse am Beispiel von BEGO Einbettmassen: [https://www.laboshop.com/fileadmin/media/ga/40250_ga_deu.pdf hier]
-</div>
-'''Ergänzende Informationen für Interessierte'''
+Verarbeitungsanleitung gipsgeundene Einbettmasse: [http://www.hinrichs-dental-shop.de/anleitungen/Hinrivest%20G%20d_engl.pdf hier]
-Zum Thema Einbettmasse gibt es auch einen [https://de.wikipedia.org/wiki/Einbettmasse großen Artikel in der Wikipedia].
+Sicherheitsdatenblatt gipsgeundene Einbettmasse am Beispiel von Hinrivest G [https://www.hinrichs-dental-shop.de/sicherheitsdb/100250_Einbettmassen_gipsgebunden.pdf hier]
+</div>
-= Vorwärmen =
-=== Ablauf der Erwärmung ===
-Beim Gießen in der Zahntechnik muss die Gussform (Muffel) langsam und gleichmäßig vorgewärmt werden, um die festgelegte Temperatur zu erreichen, die sich nach der Einbettmasse richtet. Die Vorwärmtemperatur ist entscheidend, da eine zu hohe Temperatur den Gusshohlraum vergrößert und zu einem grobkörnigen Gefüge führen kann, während eine zu niedrige Temperatur das Gussobjekt unvollständig ausfüllen lässt.
-Die Vorwärmtemperatur für Goldgusslegierungen beträgt 700 °C, für Edelmetall-Aufbrennlegierungen 850 °C und für NEM-Legierungen 950 bis 1100 °C. Der Vorwärmprozess erfolgt kontrolliert in mehreren Stufen. Bei ca. 300 °C wird Wasser abgegeben und Quarzbestandteile wandeln sich um; bei 600 °C erfolgt eine weitere Quarzumwandlung. Im Anschluss wird die Gießtemperatur gehalten, um die Muffel vollständig durchzuwärmen.
+'''Ergänzende Informationen für Interessierte'''
-Dentaltechnische Vorwärmöfen, die drei- bis vierseitig beheizt sind, sorgen durch Strahlung und Luftzirkulation für eine gleichmäßige Erwärmung der Gussmuffeln.
+Zum Thema Einbettmasse gibt es auch einen [https://de.wikipedia.org/wiki/Einbettmasse großen Artikel in der Wikipedia].
-==Haltetemperaturen==
-[[File:Ablauf_Wärmebehandlung.png|right|400px|Ablauf Wärmebehandlung]]
-Jede Wärmebehandlung besteht aus den Phasen (s. Abbildung):
-# Erwärmen (Aufwärmen und Durchwärmen),
-# Halten und
-# Abkühlen
-==== Erwärmen, Halten und Abkühlen ====
-Das Erreichen der Zieltemperatur eines Werkstücks kann auf zwei Arten erfolgen: einerseits durch Wärmeübertragung, bei der die Wärme durch Wärmeübertragung (durch Konvektion (Muffelofen/Backofen/Heizung) oder Strahlung (Infrarotheizung),  auf das Werkstück übergeht (normaler Ofen), und andererseits durch im Werkstück selbst erzeugte Wärme mittels Induktionserwärmung (Mehr dazu beim Gießen).
-Bei der Wärmeübertragung erfolgt die Erwärmung des inneren Teils des Werkstücks durch Wärmeleitung, was bedeutet, dass der Kern (die Mitte des Werkstücks) später die Zieltemperatur erreicht als der Rand (die Oberfläche). Dies wird als Durchwärmen bzw. Durchwärmzeit bezeichnet (s. Abbildung oben). Eine viel schnellere Erwärmung ist machbar, wenn die Wärme innerhalb des Werkstücks generiert wird, dies geschieht durch Induktionserwärmung (Mehr dazu beim Gießen).
-Mit steigender Erwärmungsgeschwindigkeit, größerer Abmessung des Werkstücks und geringerer thermischer Leitfähigkeit des Materials nimmt der Temperaturunterschied zwischen dem Kern und dem Rand des Werkstücks zu. Obwohl aus ökonomischen Gründen (Zeit, Geld) eine schnelle Erwärmung des Werkstücks angestrebt wird, führt dies zu erhöhten Risiken von Verzug und Rissen aufgrund der beträchtlichen Temperaturdifferenzen zwischen Rand und Kern.