DE102020211814A1

DE102020211814A1 - Spannzange zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs und Verfahren zur Herstellung einer solchen Spannzange

Info

Publication number: DE102020211814A1
Application number: DE102020211814.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Engler; Kurt Adleff
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannzange zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs, wobei die Spannzange zumindest zeitweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt ist und aus Stahl hergestellt ist und einen hülsenförmigen Abschnitt aufweist, an den sich in Axialrichtung wenigstens zwei Spannhebel anschließen, die elastisch verformbar und mittels eines Spreizelements in Radialrichtung gegen eine elastische Rückstellkraft auslenkbar sind und an ihrer radial nach innen gerichteten Oberfläche Klemmflächen aufweisen.Die erfindungsgemäße Spannzange ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Übergangsbereich vom hülsenförmigen Abschnitt zu den Spannhebeln an seiner Oberfläche von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen aufweist und/oder die Spannhebel teilweise oder vollständig an ihrer Oberfläche von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannzange zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spannzange. Solche Spannzangen werden regelmäßigen Desinfektionen und/oder Sterilisationen unterzogen.
Gattungsgemäße Spannzangen werden im Dentalbereich verwendet und daher auch als Dental-Spannzange bezeichnet. Beispielsweise wird eine solche Spannzange in einer Spanneinrichtung zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalhandstück verwendet, wobei die Spannzange mittels eines Aktuators elastisch verformbar ist, um das Dentalwerkzeug lösbar aufnehmen zu können und in dem Dentalhandstück halten zu können. Solche Spannzangen fixieren das Dentalwerkzeug und übertragen Antriebsleistung auf das Dentalwerkzeug, beispielsweise auf einen zylindrischen Schaft des Dentalwerkzeugs. Dabei werden verschiedene Anforderungen an die Spannzange gestellt. So soll die Spannzange eine hohe Festigkeit aufweisen, da die quasistatische mechanische Beanspruchung, welcher die Spannzange bei ihrer Verwendung unterliegt, nicht zu einer makroskopisch plastischen Deformation oder zum Bruch führen darf. Aufgrund des rotierenden Antriebs der Spannzange und der wiederkehrenden elastischen Verformung muss die Spannzange eine hohe Dauerfestigkeit aufweisen, da auch eine dynamischmechanische Beanspruchung, zum Beispiel eine Schwingungsbeanspruchung nicht zur makroskopisch plastischen Deformation oder zum Bruch führen darf. Der Werkstoff der Spannzange muss daher eine gute Duktilität beziehungsweise eine gute Fähigkeit Formänderungsarbeit aufzunehmen aufweisen.
Weil das Dentalwerkzeug in der Regel in die Spannzange eingeschoben wird, um von dieser umgriffen zu werden, und zum Werkzeugwechsel wieder aus der Spannzange in der Axialrichtung herausgezogen wird, finden an der Oberfläche der Spannzange Gleitvorgänge, insbesondere mit sehr hohen Pressungen statt, die einen Verschleiß begünstigen. Daher werden an die definierten Oberflächen, an denen die Gleitvorgänge mit besonders hohen Pressungen stattfinden, Anforderungen bezüglich einer hohen Verschleißfestigkeit gestellt.
Die steigenden Anforderungen an die Hygiene im medizinischen und insbesondere im Dentalbereich führen zu zunehmend intensiveren Medien und Verfahren zur Desinfektion und Sterilisation. Entsprechend müssen Spannzangen aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellt werden. Wegen der genannten gleichzeitig geforderten hohen Festigkeitswerte kommen in der Regel ferritische Stähle zum Einsatz, die martensitisch gehärtet werden. Typische Vertreter sind Stähle mit ? 0,5 Gew.-% Kohlenstoffgehalt.
Schließlich sollen die Spannzangen kostengünstig hergestellt werden können.
Ein Beispiel für eine Spanneinrichtung mit einer entsprechenden Spannzange wird in DE 10 2012 023 437 A1 offenbart. Gemäß dieser Offenlegungsschrift besteht die Spannzange aus korrosionsbeständigem Stahl. Die dargestellte Spannzange wird mittels eines in einem Gehäuse axial verschiebbar angeordneten Druckknopfmechanismus mit einem Druckstück betätigt. Die Betätigungskraft soll gering sein, um das Lösen der Spannzange zu ermöglichen. Gleichzeitig soll eine hohe Haltekraft der Spannzange sichergestellt werden, was dazu führt, dass die Spannzange einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist, insbesondere mit einer großen mechanischen Spannung beaufschlagt ist.
DE 10 2009 005 578 A1 offenbart ein medizinisches Instrument aus einem ferritischen Chromstahl, der aus einem ferritischen Kern mit einer im Wesentlichen martensitischen Randschicht gebildet ist. Die Oberflächenhärte der Randschicht ist um 30-300% größer als die kleinste Härte des ferritischen Kerns. Der ferritische Kern wird vorgesehen, weil austenitische Stähle mit dünnen auf die Oberfläche des Stahls aufgebrachten Hartstoffschichten, beispielsweise aus Titancarbid TiC, Titannitrit TIN oder DLC als nachteilig wegen der Gefahr des Abplatzens der Hartstoffschicht angesehen werden. Nitrierte und plasmanitrierte martensitische Stähle werden als nachteilig angesehen, aufgrund der Eigenschaft, dass keine Phasenumwandlung in der Oberfläche stattfindet.
DE 40 33 706 A1 offenbart allgemein das Einsatzhärten mit Stickstoff zur Verbesserung des Korrosionswiderstands martensitischer nichtrostender Stähle. Hierdurch wird der Kohlenstoff durch Stickstoff bei nur geringer Härteeinbuße ausgetauscht, was zu einer erheblichen Verbesserung des Korrosionswiderstandes, insbesondere gegenüber chloridhaltigen wässrigen Medien führt. Dazu werden Stickstoffgehalte, die über die Löslichkeit einer Stahlschmelze bei Normaldruck hinausgehen, durch Druck- oder Pulvermetallogie in den Stahl eingebracht. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass die Gefahr besteht, dass im Laufe der Zeit der Stickstoff wieder aus dem Martensit ausdiffundiert, sodass der Korrosionswiderstand entsprechend nachlässt.
EP 2 159 295 B1 offenbart einen martensitischen Edelstahl und ein Wälzlager mit einem solchen Stahl, wobei der Stahl eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweist.
DE 44 46 985 A1 offenbart einen Halter für ein zahnärztliches Schneidwerkzeug mit einem Spannfutter, das einen zähen Kern mit einer harten Oberfläche aufweist. Die harte Oberfläche kann durch Nitrierhärtung, Plasma-Nitrierbehandlung oder Karburierung erreicht werden. Alternativ können Beschichtungsverfahren mit Titannitrid, einer Titan-Chrom-Legierung und andere Verfahren verwendet werden.
DE 10 2018 219 609 A1 offenbart eine gattungsgemäße Spannzange und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spannzange, wobei die Spannzange aus Stahl hergestellt ist und der Stahl zumindest in einer Oberflächenrandschicht einen Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% aufweist. Durch diese stickstoffreiche Randschicht, wobei der Stickstoff beispielsweise durch Aufsticken oder Plasmanitrieren in die Oberflächenrandschicht eingebracht wird, wird eine Spannungsrisskorrosion, die insbesondere durch chlorhaltige Mittel bei der Desinfektion oder Sterilisation droht, vermieden.
An gattungsgemäße Spannzangen beziehungsweise Spanneinrichtungen mit einer solchen Spannzange, die mittels eines Aktuators elastisch verformbar ist, werden somit verschiedene Anforderungen gestellt, die bei den gewünschten Materialeigenschaften und Funktionen mitunter zu gegenläufigen Kriterien führen. Beispielsweise soll die Spannzange einerseits eine hohe Klemmkraft auf den Werkzeugschaft eines einzuspannenden Dentalwerkzeugs ausüben, jedoch soll zugleich die Lösekraft, die ein Bediener zum Lösen des Werkzeugs aus der Spanzange aufbringen muss, gering sein. Die Spannzange soll den Werkzeugschaft sicher, mit großer Reibkraft halten, zugleich soll beim Lösen des Werkzeugs der Werkzeugschaft einfach und reibungsarm aus der Spannzange entfernt werden können. Der Spannzangenwerkstoff soll verschleißfest und robust gegen Korrosion sein. Zugleich soll der Werkstoff eine hohe Dauerfestigkeit auch gegenüber einer plastischen Deformation beziehungsweise eine gute Duktilität aufweisen. Schließlich soll die Spannzange kostengünstig hergestellt werden können.
Auch an den Werkstoff des Aktuators werden entsprechende Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten gestellt. Zugleich soll auch der Aktuator eine geringe Lösekraft der Spannzange unterstützen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannzange, die zumindest zeitweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt ist und aus Stahl hergestellt ist, zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs anzugeben, welche hinsichtlich der zuvor genannten Anforderungen gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen einer entsprechenden Spannzange angegeben werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Spannzange und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spannzange zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs, wobei die Spannzange zumindest zeitweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt ist und aus Stahl hergestellt ist, einen hülsenförmigen Abschnitt auf, an den sich in Axialrichtung wenigstens zwei Spannhebel anschließen, die elastisch verformbar und mittels eines Spreizelements in Radialrichtung gegen eine elastische Rückstellkraft auslenkbar sind und an ihrer radial nach innen gerichteten Oberfläche Klemmflächen aufweisen. Die Spannhebel können sich entsprechend dem hülsenförmigen Abschnitt in Umfangsrichtung hintereinander um einen Innenraum zur Aufnahme des Werkzeugschafts des Dentalwerkzeugs erstrecken.
Erfindungsgemäß weist zumindest ein Übergangsbereich vom hülsenförmigen Abschnitt zu den Spannhebeln an seiner Oberfläche von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen auf und/oder die Spannhebel weisen an ihrer Oberfläche teilweise oder vollständig, das heißt an einem Teil ihrer Oberfläche oder an ihrer gesamten Oberfläche, von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen auf.
Die Druckeigenspannungen können beispielsweise durch Verdichtungsstrahlen in die Oberfläche gezielt eingebracht werden.
Im Übergangsbereich ist insbesondere eine Rundung und/oder Kante an der Oberfläche vorgesehen, über welche die Kontur des hülsenförmigen Abschnitts in die Kontur des jeweiligen Spannhebels übergeht.
Durch das erfindungsgemäße Einbringen von Druckeigenspannungen zumindest in ausgewählten Oberflächenbereichen der Spannzange müssen bei Ermüdungsbeanspruchung im Betrieb somit zunächst diese gezielt eingebrachten Druckeigenspannungen überwunden werden, bevor zur Rissbildung notwendige Spannungen auftreten können. Die erfindungsgemäße Spannzange ist daher wesentlich resistenter gegenüber solchen Rissbildungen bei Ermüdungsbeanspruchungen, insbesondere gegenüber Spannungsrisskorrosion.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Spannzange aus einem Stahl beziehungsweise einer Legierung hergestellt und/oder insbesondere thermisch behandelt, wie dies in DE 10 2018 219 609 A1 beschrieben wird. Erfindungsgemäß werden dann die Druckeigenspannungen zusätzlich aufgeprägt.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird entsprechend beim Herstellen einer Spannzange zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs, wobei die Spannzange zumindest teilweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt wird und aus Stahl hergestellt wird, zumindest der Übergangsbereich vom hülsenförmigen Abschnitt zu den Spannhebeln an seiner Oberfläche mit Druckeigenspannungen versehen, beispielsweise durch Verdichtungsstrahlen, und/oder die Spannhebel werden an ihrer Oberfläche teilweise oder vollständig mit Druckeigenspannungen versehen, insbesondere durch Verdichtungsstrahlen.
Das Strahlgut, mit dem die Oberfläche beim Verdichtungsstrahlen beaufschlagt wird, umfasst vorzugsweise einen keramischen Werkstoff. Dadurch wird die bevorzugt hohe Korrosionsbeständigkeit des Stahls der Spannzange, insbesondere eines GP3-Stahls, nicht beeinträchtigt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die jedoch auch mit der ersten Ausführungsform kombiniert werden kann, weist zumindest ein Übergangsbereich vom hülsenförmigen Abschnitt an seiner Oberfläche zu den Spannhebeln und/oder weisen die Spannhebel an ihrer Oberfläche teilweise oder vollständig, das heißt auch hier an einem Teil ihrer Oberfläche oder an ihrer gesamten Oberfläche, durch Ionenimplantation implantierte Fremdatome auf. Bei den Fremdatomen kann es sich beispielsweise um Stickstoffatome und/oder Metallatome handeln. Dabei kommt die Implantierung von Fremdatomen nur eines Werkstoffes oder Stoffes in Betracht oder die Implantierung von Fremdatomen mehrerer Stoffe und/oder Werkstoffe.
Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren sieht demnach eine entsprechende Ionenimplantation an den entsprechenden Oberflächen beziehungsweise Oberflächenbereichen vor.
Auch bei der Ionenimplantation wird die Festigkeit, Dauerfestigkeit und/oder die Korrosionsbeständigkeit der Spannzange verbessert.
Eine Ionenimplantation und/oder das Einbringen von Druckeigenspannungen kann zusätzlich oder alternativ zur Behandlung der Spannzange auch bei Bauteilen eines Aktuators zum Spreizen der Spannzange, insbesondere bei einem Spreizelement, das durch eine Verschiebung in Axialrichtung in die Spannzange eintauchbar ist, um die Spannhebel in Radialrichtung auseinander zu drücken, angewendet werden, um eine verbesserte Härte und/oder Verschleißbeständigkeit an der Oberfläche zu erzielen.
Mit der Erfindung kann eine erhöhte Haltekraft der Spannzange erreicht werden, bei gleichzeitig reduzierter Lösekraft. Zum einen kann der Grip der Klemmflächen durch eine Reibungserhöhung und/oder einen geringeren Verschleiß auch bei längerer Nutzung der Spannzange verbessert werden und auf der anderen Seite wird bevorzugt ein Gleiten des Spreizelementes an der Spannzange beziehungsweise zwischen die Spannhebel begünstigt.
Bevorzugt werden gerade die Bereiche der höchsten Spannungen der Ionenimplantation und/oder dem Einbringen von Druckeigenspannungen, insbesondere durch Verdichtungsstrahlen, unterzogen, was, wie dargelegt, die Dauerfestigkeit erhöht und Ermüdungsbrüche reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Spannhebel im Bereich ihres dem hülsenförmigen Abschnitt abgewandten Endes radial nach innen gerichtete oder schräg axial-radial nach innen gerichtete Gleitflächen auf, die zum Angriff von radial äußeren Oberflächen des Spreizelements angeordnet sind, wobei die Gleitflächen eine geringere Rauheit als die Klemmflächen aufweisen. Damit wird das Lösen der Klemmung durch Aufspreizen der Spannhebel erleichtert, ohne die Klemmkraft im Betrieb der Spannzange zu beeinträchtigen.
Günstig ist es, wenn eine radial innere Oberfläche des hülsenförmigen Abschnitts eine radial nach innen gerichtete Führungsfläche für einen Werkzeugschaft des Dentalwerkzeugs aufweist und die Führungsfläche eine geringere Rauheit als die Klemmflächen aufweist. Damit kann das Einsetzen und Lösen des Werkzeugschafts ohne Beeinträchtigung der Klemmkraft verbessert werden.
Die genannten Flächen - Gleitflächen und/oder Führungsfläche - mit der vergleichsweise geringeren Rauheit können zum Beispiel eine reibungsmindernde Beschichtung aufweisen und/oder poliert sein. Bevorzugt werden die Klemmflächen von einem solchen Polieren und/oder einer solchen Beschichtung ausgenommen, um die Rauheit der Klemmflächen nicht zu reduzieren. Das Aufprägen von Druckeigenspannungen, insbesondere durch Verdichtungsstrahlen, kann hingegen, wenn gewünscht, auf allen Oberflächen der Spannzange, das heißt auf den Gleitflächen und/oder der Führungsfläche, dem Übergangsbereich und/oder den Klemmflächen vorgesehen sein, um die Festigkeit des Bauteils zu verbessern.
Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Schicht zur Erhöhung der Reibung im Bereich der Klemmflächen vorgesehen werden, wobei hierbei vorteilhaft entsprechend die anderen Bereiche, die die vergleichsweise kleinere Rauheit aufweisen sollen, von einer solchen Beschichtung ausgenommen werden.
Reibungsminderende Schichten sind beispielsweise DLC-Schichten (eine Schicht mit einem diamantähnlichen Kohlenstoff), DLC-metalldotierte Schichten, zum beispielsweise WCC, oder andere reibungsvermindernde Schichten. Reibungserhöhende Schichten sind zum beispielsweise im Arc-PVD-Verfahren hergestellte Schichten, wobei bei dem Verfahren Droplets in die Schicht eingebaut werden, Dispersionsschichten (SiC, HBN, B4C und/oder DIA), vorzugsweise mit eingelagerten Hartpartikeln und/oder Laserstrukturierung der Oberfläche.
Die von einer Beschichtung auszunehmenden Oberflächenbereiche können zum Beispiel maskiert oder abgeschattet werden.
Beim Polieren kommt zum Beispiel mechanisches Polieren, gegebenenfalls mit einer Polierpaste, Elektropolieren und/oder Plasmapolieren in Betracht. Dabei kann das Polieren gezielt auf die relevanten Oberflächenbereiche beschränkt werden und nicht zu polierende Bereiche können durch geeignete Verfahren, wie Abdecken und/oder Aufbringen einer temporären Beschichtung, die nach dem Polieren entfernt wird, ausgenommen werden.
Auch durch thermochemische Verfahren kann eine harte Randschicht mit definierter Dicke der Einflusszone, bevorzugt kombiniert mit einem duktilen Kern im Inneren des Bauteils, erzeugt werden, um das Bauteil, die Spannzange und/oder den Aktuator, insbesondere das Spreizelement, verschleißbeständig mit sehr guter Ermüdungsbeständigkeit beziehungsweise Dauerschwingfestigkeit auszuführen. Typische thermochemische Verfahren sind Nitrieren, Gasnitrieren oder Plasmanitrieren, Einsatzhärten, Carbonitrieren, Borieren und/oder Nitrocarburieren.
Die zuvor genannten Oberflächenbereiche, an denen eine Gleitbewegung, das heißt ein tribologischer Kontakt stattfindet, können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung passiviert werden, insbesondere durch Herstellen einer Passivschicht, die durch Passiviersäuren wie zum Beispiel Salpetersäure und/oder Zitronensäure, die auf die Bauteiloberfläche aufgegeben wird, erzeugt wird. Durch die Säure werden freie Eisenanteile an der Oberfläche reduziert. Das typischerweise verbleibende Chrom bildet durch Oxidation eine Passivschicht.
Bevorzugt weist der Stahl, aus welchem die Spannzange hergestellt ist, zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt einen Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% auf.
Insbesondere weist der Stahl, aus welchem die Spannzange hergestellt ist, zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt einen Stickstoffanteil von maximal 0,3 Gew.-% auf.
Damit wird besonders die Spannungsrisskorrosion reduziert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Stahl zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt einen Chromanteil (Cr-Anteil) von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% auf, bevorzugt von 13 Gew.-% bis 17 Gew.-%.
Günstig ist, wenn der Stahl zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt einen Anteil von Molybdän (Mo) von 1,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, bevorzugt 1,4 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% aufweist.
Ein Vanadium-Anteil (V-Anteil) beträgt vorteilhaft 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%.
Insbesondere ist der Stahl, zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt zumindest weitgehend frei von Schwefel, das heißt, er weist einen Schwefelanteil (S-Anteil) von maximal 0,005 Gew.-% auf.
Der Kohlenstoffanteil des Stahls, zumindest in der Oberflächenrandschicht oder insgesamt, beträgt bevorzugt zwischen 0,2 Gew.-% und 0,6 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,3 Gew.-% und 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,4 Gew.-%. Drei Legierungen, die sich als besonders günstig für zumindest den Stahlkern oder den Stahlkern und die Oberflächenrandschicht erwiesen haben, sind die folgenden:

1. 0,4 Gew.-% C, 15,5 Gew.-% Cr, 2 Gew.-% Mo und 0,2 Gew.-% N
2. 0,4 Gew.-% C, 16 Gew.-% Cr, 3 Gew-% Mo, 0,15 Gew.-% N
3. 0,4 Gew.-% C, 15,5 Gew.-% Cr, 1,7 Gew.-% Mo und 0,2 Gew.-% N.

Die erstgenannte oder drittgenannte Legierung ist beispielweise nach DIN 1.4123 hergestellt, die zweite Legierung wird auch als GP3 bezeichnet. Details zu dieser Legierung können der Patentschrift EP 2 159 295 B1 entnommen werden.
Weitere Bestandteile der erstgenannten oder drittgenannten Legierung sind beispielsweise Vanadium V, bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 0,4 Gew.-%, Nickel Ni (bevorzugt maximal 0,5 Gew.-%) und Mangan Mn (bevorzugt maximal 0,6 Gew.-%).
Bei der erstgenannten oder drittgenannten Legierung kann der Kohlenstoffanteil auch im Bereich von 0,37 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% liegen, ein Siliziumanteil Si maximal 0,6 Gew.-% betragen, ein Mangananteil Mn maximal 0,6 Gew.-% betragen, ein Phosphoranteil P maximal 0,02 Gew.-% betragen, ein Schwefelanteil S maximal 0,005 Gew.-% betragen, ein Chromanteil Cr 15 Gew.-% bis 16 Gew.-% betragen, ein Molybdänanteil Mo 1,5 Gew.-% bis 1,9 Gew.-% betragen, ein Nickelanteil Ni maximal 0,5 Gew.-% betragen, ein Vanadiumanteil V 0,2 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% betragen, ein Stickstoffanteil N 0,15 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% betragen und Eisen Fe den Rest ausmachen. Ferner sind nicht vermeidbare Verunreinigungen möglich.
Bei der zweitgenannten Legierung kann der Kohlenstoffanteil auch C 0,35 Gew.- % bis 0,45 Gew.-%, ein Siliziumanteil Si maximal 0,2 Gew.-%, ein Mangananteil Mn maximal 0,3 Gew.-%, ein Phosphoranteil maximal 0,02 Gew.-%, ein Schwefelanteil S maximal 0,02 Gew.-%, ein Chromanteil Cr 15 Gew bis 17 Gew.-%, ein Molybdänanteil Mo 1,5 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, ein Boranteil B 0,001 Gew.-% bis 0,003 Gew.-%, ein Stickstoffanteil N 0,15 Gew.-% bis 0,25 Gew.-%, ein Wolframanteil W 0,1 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% (optional) betragen und Eisen Fe den Rest ausmachen. Auch hier sind nicht vermeidbare Verunreinigungen nicht ausgeschlossen.
Bevorzugt ist die Spannzange gehärtet, insbesondere martensitisch gehärtet. Dabei kann die Härte jedoch deutlich unter der maximal erreichbaren Härte liegen. Beispielsweise weist die Spannzange an ihrer Oberfläche eine Härte von 600 bis 700 HV 10 auf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Oberflächenrandschicht den genannten Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% bis insbesondere 0,3 Gew.-% auf, wohingegen ein von der Oberflächenrandschicht umgebener Stahlkern zumindest weniger Stickstoff als die Oberflächenrandschicht aufweist, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% und insbesondere weniger als 0,01 Gew.-% Stickstoff.
Beispielsweise kann die Oberflächenrandschicht eine größere Härte als der Stahlkern aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit der genannten Oberflächenrandschicht weist der Stahlkern ein austenitisches Gefüge auf.
Eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalhandstück weist eine entsprechend ausgeführte Spannzange auf, die mittels eines Aktuators elastisch verformbar ist.
Die Spannzange ist insbesondere mittels des Aktuators zur Aufnahme des Dentalwerkzeugs aufspreizbar, beispielsweise mittels eines Druckknopfmechanismus, wie in DE 10 2012 023 436 A1 in verschiedenen Ausführungsbeispielen offenbart wird.
Der Stahl kann beispielsweise im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESU) oder Druck-Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (DESU) oder im Vakuum-Lichtbogenumschmelzverfahren (VAR) hergestellt werden, wobei der Stahl oder die Spannzange nachfolgend einer Wärmebehandlung zur Härtung unterzogen wird. Das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren ist ein metallurgisches Verfahren zur Herstellung von Stahl mit besonders hoher Reinheit, dessen Gefüge gerichtet erstarrt. Beim Druck-Elektroschlacke-Umschmelzverfahren wird der Umschmelzprozess unter einer gesteuerten Gasatmosphäre durchgeführt, beispielsweise einer Schutzgasatmosphäre oder einer Reaktionsgasatmosphäre, wie zum Beispiel mit Stickstoff, der sich beim Umschmelzen im Stahl löst und/oder ein Ausdiffundieren von Stickstoff aus der Schmelze verhindert oder zumindest begrenzt. Durch eine solche Stickstoffatmosphäre kann insbesondere der zuvor genannte Stickstoffanteil in der gesamten Spannzange erreicht werden.
Beim VAR-Verfahren (Vacuum Arc Remelting) handelt es sich um ein Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen, wobei auch die Unterform des VADER-Verfahrens (DE für eine doppelte Elektrode) verwendet werden kann.
Eine bevorzugte Wärmebehandlung nach der Herstellung des Stahls, wobei unter Herstellung auch der Schritt des Umschmelzverfahrens fällt, sieht ein gezieltes Aufheizen des Stahls auf einer Austenitisierungstemperatur von 1000°C bis 1100°C vor, das anschließende Halten des Stahls auf der Austenitisierungstemperatur von 1000°C bis 1100°C, ein folgendes Abschrecken (rasches Abkühlen) auf eine Temperatur nahe Raumtemperatur, typischerweise auf eine Temperatur von weniger als 70°C, beispielsweise 0°C bis 70°C.
Anschließend erfolgt bevorzugt ein Tiefkühlen des Stahls bei -80°C bis -110°C, gefolgt von einem Aufwärmen des Stahls erneut auf die Raumtemperatur.
Anschließend kann ein Anlassen bei 200 bis 300°C mit folgendem Abkühlen auf nahe Raumtemperatur erfolgen.
Bevorzugt wird anschließend ein zweites Anlassen durchgeführt, bei 250°C bis 350°C, gefolgt auf Abkühlen nahe Raumtemperatur, das heißt auf weniger als 70°C.
Um die Oberflächenrandschicht mit dem Stickstoffanteil herzustellen, sieht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Herstellung der Spannzange vor, bei welchem Stickstoff durch Aufsticken oder Plasmanitrieren in die Oberflächenrandschicht eingebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zum Spannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalhandstück umfasst nur die Spannzange einen entsprechenden Stickstoffanteil. Andere Bauteile der Spanneinrichtung hingegen können aus stickstoffarmem Stahl hergestellt werden, insbesondere mit einem Stickstoffanteil von weniger als 0,1 Gew.-%, auch wenn sie zum Desinfizieren und/oder Sterilisieren mit einem entsprechenden Mittel, insbesondere chlorhaltigen Mittel beaufschlagt werden, jedoch keiner oder nur einer vergleichsweise kleineren mechanischen Spannung ausgesetzt werden. Alternativ werden auch Bauteile des Dentalhandstücks aus einem entsprechend stickstoffhaltigen Stahl, beispielsweise aus einer der zuvor genannten Legierungen, hergestellt, beispielsweise das Gehäuse oder Gehäuseteile.
Bevorzugt weist der Aktuator ein Spreizelement und insbesondere ein Druckstück auf, wobei das Spreizelement durch eine Verschiebung in Axialrichtung in die Spannzange eintauchbar ist, um die Spannhebel in Radialrichtung auseinander zu drücken, und wobei zumindest an den Spannhebeln angreifende Gleitoberflächen mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sind und/oder poliert sind und/oder thermochemisch zur Reibungsminderung behandelt sind, insbesondere wie zuvor für die entsprechenden im Gleiteingriff befindlichen Oberflächen der Spannzange beschrieben wurde.
Zusätzlich oder alternativ können die entsprechenden Gleitoberflächen des Spreizelements durch Ionenimplantation implantierte Fremdatome aufweisen, wobei auf die Ausführungen zur Ionenimplantation der Spannzange verwiesen wird.
Grundsätzlich gilt bei der Ionenimplantation, dass diese mit einer relativ geringen thermischen Belastung der Bauteile ausgeführt werden kann, sodass ohne negative Belastungen bei großer Homogenität und sehr guter Reproduzierbarkeit des Ergebnisses gewünschte Eigenschaften des Werkstoffes, wie Härte, Reibung, Verschleiß, Ermüdung und/oder Korrosionsbeständigkeit beziehungsweise Spannungsriss-Korrosionsbeständigkeit optimiert werden können. Dabei wird durch die Prozessparameter des lonenimplanters die Tiefe der Ionenimplantation festgelegt und es kann ein nicht ionenimplantierter Kern des Bauteils erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist es auch zulässig, dass Bereiche außerhalb der dargestellten Bereiche mit höchster Spannung, wie beispielsweise der Übergangsbereich und/oder die Klemmflächen, ionenimplantiert werden, da dies für diese Bereiche unschädlich, ja sogar vorteilhaft hinsichtlich der Festigkeit ist. Entsprechendes gilt für die verschiedenen Bereiche des Spreizelementes.
Die Ionenimplantation erfolgt vorzugsweise durch sogenanntes dynamisches lonenstrahlmischen (IBM: Ion Beam Mixing) mit Ionen aus wenigstens zwei Ionenquellen. Vorzugsweise werden Ionen eines Edelgases in den Ionenquellen verwendet. Als Edelgas für die eine oder mehreren Ionenquellen kommt beispielsweise Argon oder Helium in Betracht. Andere Edelgase sind möglich. Die Ionen aus einer ersten lonenquelle können auf ein Target mit den Fremdionen geschossen werden, sodass sich Fremdionen aus dem Target lösen und mit diesen gelösten Fremdionen die Spannzange beziehungsweise das Spreizelement beschossen wird. Die Ionen, insbesondere Edelgasionen, der zweiten lonenquelle können direkt auf die Spannzange beziehungsweise das Spreizelement geschossen werden, um eine besonders tiefe Eindringtiefe der Fremdionen zu erzielen.
Für den Beschuss mit Ionen werden bevorzugt hohe elektrische lonenbeschleunigungsspannungen zwischen der lonenquelle und dem Target beziehungsweise zwischen der lonenquelle und der Spannzange beziehungsweise dem Spreizelement beziehungsweise zwischen dem Target und der Spannzange/dem Spreizelement angelegt. Die Ionen der ersten lonenquelle können mit einer Spannung von einigen Kilovolt, beispielsweise von 5 kV, 6 kV oder mehr, beschleunigt werden und die Ionen der zweite lonenquelle können mit einer noch größeren Spannung beschleunigt werden, die beispielsweise das Fünffache bis Achtfache der Spannung der ersten lonenquelle oder mehr beträgt, zum Beispiel zwischen 50 und 100 kV. Die Ionen aus der zweiten lonenquelle und die Fremdionen treffen bevorzugt gleichzeitig auf der Oberfläche der Spannzange beziehungsweise des Spreizelements auf.
Die Fremdionen können bevorzugt mehrere Mikrometer tief, beispielsweise bis zu 10 µm tief, in die Oberfläche der Spannzange beziehungsweise des Spreizelements eindringen. Eine Auswirkung der Ionenimplantation kann vorteilhaft sogar noch 1 mm unter der Oberfläche gemessen werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Spannzange;
2 eine Explosionsdarstellung der Spanneinrichtung aus der 1;
3 eine Spannzange, wie sie in einer Spanneinrichtung gemäß den 1 und 2 verwendet werden kann, wobei die gesamte Spannzange den erfindungsgemäßen Stickstoffanteil aufweist;
4 ein Ausführungsbeispiel analog der 3, jedoch mit einer Oberflächenrandschicht der Spannzange, welche den erfindungsgemäßen Stickstoffanteil aufweist.

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung mit einer Spannzange 14 gezeigt, die innerhalb eines Gehäuses 12 positioniert ist. Die Spannzange 14 weist einen hülsenförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen Abschnitt 14a auf, der innen im Gehäuse 12 fixiert ist, sodass die Spannzange 14 zumindest in der Axialrichtung der Achse A des einzuspannenden Werkzeugschafts ortsfest im Gehäuse 12 gehalten wird.
An den Abschnitt 14a schließen sich in Richtung eines Druckknopfes 30, der an einem dem Abschnitt 14a entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses 12 positioniert ist, wenigstens zwei Spannhebel 16, 18 an, die elastisch verformbar und mittels eines Spreizelementes 24 in Radialrichtung gegen eine elastische Rückstellkraft des Werkstoffs, aus dem die Spannzange 14 gebildet ist, auslenkbar sind.
Die Spannhebel 16, 18 weisen an ihrer radial nach innen gerichteten Oberfläche Klemmflächen 16a, 18a auf, die sich vorzugsweise äquidistant zur Achse A erstrecken und im eingespannten Zustand des Werkzeugschaftes des Dentalwerkzeugs eine Klemmkraft auf den Werkzeugschaft ausüben, wobei in diesem Zustand die Spannhebel 16, 18 um ein vorbestimmtes Ausmaß elastisch radial nach außen verformt sind, sodass die Spannzange 14 mit einer mechanischen Biegespannung beaufschlagt ist.
Der Spanndurchmesser der Spannzange 14 ist in der 1 mit D bezeichnet.
Um den Werkzeugschaft in die Spannzange 14 einsetzen zu können und aus dieser herausnehmen zu können, ist angrenzend an die Spannzange 14 ein Spreizelement 24 verschiebbar in Axialrichtung im Gehäuse 12 positioniert, welches bei seiner axialen Verschiebung die Spannhebel 16, 18 radial nach außen drückend in die Spannzange 14 eintaucht und dadurch die Klemmflächen 16a, 18a in Radialrichtung auseinanderdrückt, sodass der Werkzeugschaft aus seiner Klemmung in der Spannzange 14 gelöst wird. Die Verschiebung des Spreizelementes 24 wird mittels eines Druckstückes 28 bewirkt, das den aus dem Gehäuse 12 hervorstehenden Druckknopf 30 aufweist. Beispielsweise ist das Spreizelement 24 einteilig am Druckstück 28 angeschlossen. Es können, wie dargestellt, auch mehrere, insbesondere parallel wirkende Spreizelemente 24 vorgesehen sein.
Das Spreizelement 24 weist Gleitoberflächen 5 auf, die beim Einschieben des Spreizelementes 24 entlang von Gleitflächen 3 am freien axialen Ende der Spannhebel 16, 18 gleiten. Entsprechend sind diese Gleitflächen 3 und/oder die Gleitoberflächen 5 bevorzugt mit einer vergleichsweise reibungsverminderten Oberfläche versehen, beispielsweise durch Polieren und/oder eine reibungsmindernde Beschichtung und/oder durch thermochemische Behandlung.
Hingegen weisen die Klemmflächen 16a, 18a vorzugsweise eine vergleichsweise große Rauheit auf und sind weder poliert noch mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen. Vielmehr können die Klemmflächen 16a, 18a eine reibungserhöhende Beschichtung aufweisen und/oder entsprechend reibungserhöhend thermochemisch behandelt sein.
Beim Auseinanderspreizen der Spannhebel 16, 18 ergeben sich in den dargestellten Übergangsbereichen 1 von den Spannhebeln 16, 18 zu dem hülsenförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen Abschnitt 14a Bereiche höchster Spannungen. Vergleichsweise hohe Spannungen können ebenfalls in anderen Bereichen der Spannhebel 16, 18, insbesondere im Bereich der Klemmflächen 16a, 18a auftreten. Daher wird zumindest ein Übergangsbereich 1 und/oder die Spannhebel 16, 18 werden teilweise oder vollständig an seiner/ihrer Oberfläche mit von außen aufgeprägten Druckeigenspannungen versehen, beispielsweise durch Verdichtungsstrahlen, insbesondere mit Strahlgut aus keramischem Werkstoff, und/oder der/die entsprechenden Bereiche werden mit Fremdatomen 7 durch Ionenimplantation versehen, wobei auch die übrigen Oberflächenbereiche der Spannzange 14 entsprechend ionenimplantiert sein können, wie exemplarisch in der 4 dargestellt ist.
Bei den Fremdatomen 7 kann es sich bevorzugt um Stickstoffatome oder auch um andere Atome, insbesondere metallische Atome, handeln. Alle Fremdatome 7 können Atome desselben Stoffes/Werkstoffes sein oder es werden Fremdatome 7 verschiedener Stoffe/Werkstoffe implantiert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht zwingend, ist in einem Durchbruch 20 des Gehäuses 12 ein Stützring 26 eingesetzt, der sich hier innerhalb eines Durchbruches 34 des Druckstücks 28 erstreckt. Dieser Stützring 26 weist eine radial innere Führungsfläche 26a für den Werkzeugschaft auf, die mit einer Führungsfläche 14b am hülsenförmigen Abschnitt 14a der Spannzange 14 zusammenarbeitet, um den Werkzeugschaft in der Richtung der Achse A zu führen.
Das Druckstück 28 bildet zusammen mit dem oder den Spreizelementen 24 einen Aktuator 36 für die Spannzange 14 aus.
Die Spannzange 14 unterliegt somit einer wiederholten elastischen Verformung bei dem Auseinanderspreizen der Spannhebel 16, 18. Darüber hinaus verbleibt jeweils im eingesetzten Zustand eines Dentalwerkzeugs aufgrund dessen, dass der Werkzeugschaft zu seiner Klemmung ein vollständiges Rückfedern der Spannhebel 16, 18 radial nach innen verhindert, eine Spannkraft in der Spannzange 14. Wenn nun in diesem Zustand ein Desinfektionsmittel und/oder Sterilisationsmittel, das insbesondere chlorhaltig ist, auf die Spannzange 14 aufgebracht wird, so besteht die Gefahr der Spannungsrisskorrosion. Daher ist erfindungsgemäß die Spannzange 14 zumindest im Bereich ihrer Oberfläche, das heißt innerhalb einer Oberflächenrandschicht, aus einem Stahlwerkstoff mit einem Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% hergestellt. Dies wird anhand der 3 und 4 exemplarisch erläutert:

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 ist die gesamte Spannzange 14 aus einem Stahl hergestellt, der einen Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% aufweist. Dies ist nur schematisch anhand der Stickstoffteilchen 4 angedeutet.

Somit weist auch die radial innere Oberfläche 6 der Spannzange 14 einen entsprechenden Stickstoffanteil auf, ebenso die radial äußere Oberfläche 8.
Bei der Ausführungsform gemäß der 4 hingegen weist die Spannzange 14 eine Oberflächenrandschicht 2 an allen Oberflächen auf, die mit dem Desinfektionsmittel und/oder Sterilisationsmittel in Verbindung gelangen können. Gemäß einer Ausführungsform kann es auch ausreichend sein, nur die Oberflächen mit einer entsprechenden Oberflächenrandschicht 2 zu versehen, die auf Zugspannung beansprucht werden, demnach die radial innere Oberfläche 6.
Dementsprechend sind beim Ausführungsbeispiel gemäß der 4 die Stickstoffteilchen 4 in der Oberflächenrandschicht 2 vorgesehen, nicht hingegen innerhalb des Stahlkerns 10. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann sich zwischen der Oberflächenrandschicht 2 und dem Stahlkern 10 eine Übergangsschicht mit einer verminderten Anzahl von Stickstoffteilchen 4 ausbilden.
Bezugszeichenliste

1: Übergangsbereich
2: Oberflächenrandschicht
3: Gleitfläche
4: Stickstoffteilchen
5: Gleitoberfläche
6: radial innere Oberfläche
7: Fremdatom
8: radial äußere Oberfläche
10: Stahlkern
12: Gehäuse
14: Spannzange
14a: Abschnitt
14b: Führungsfläche
16: Spannhebel
16a: Klemmfläche
18: Spannhebel
18a: Klemmfläche
20: Durchbruch
24: Spreizelement
26: Stützring
26a: Führungsfläche
28: Druckstück
30: Druckknopf
34: Durchbruch
36: Aktuator
A: Achse des einzuspannenden Werkzeugschaftes
D: Spanndurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012023437 A1 [0006]
DE 102009005578 A1 [0007]
DE 4033706 A1 [0008]
EP 2159295 B1 [0009, 0047]
DE 4446985 A1 [0010]
DE 102018219609 A1 [0011, 0021]
DE 102012023436 A1 [0056]

Claims

Spannzange (14) zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs, wobei die Spannzange (14) zumindest zeitweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt ist und aus Stahl hergestellt ist und einen hülsenförmigen Abschnitt (14a) aufweist, an den sich in Axialrichtung wenigstens zwei Spannhebel (16, 18) anschließen, die elastisch verformbar und mittels eines Spreizelements (24) in Radialrichtung gegen eine elastische Rückstellkraft auslenkbar sind und an ihrer radial nach innen gerichteten Oberfläche Klemmflächen (16a, 18a) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Übergangsbereich (1) vom hülsenförmigen Abschnitt (14a) zu den Spannhebeln (16, 18) an seiner Oberfläche von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen aufweist und/oder die Spannhebel (16, 18) teilweise oder vollständig an ihrer Oberfläche von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen aufweisen.
Spannzange (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Klemmflächen (16a, 18a) von außen aufgeprägte Druckeigenspannungen aufweisen.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von außen aufgeprägten Druckeigenspannungen durch Verdichtungsstrahlen aufgebracht sind.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhebel (16, 18) im Bereich ihres dem hülsenförmigen Abschnitt (14a) abgewandten Endes radial nach innen gerichtete oder schräg axial-radial nach innen gerichtete Gleitflächen (3) aufweisen, die zum Angriff von radial äußeren Gleitoberflächen (5) des Spreizelements (24) angeordnet sind, wobei die Gleitflächen (3) eine geringere Rauheit als die Klemmflächen (16a, 18a) aufweisen.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innere Oberfläche des hülsenförmigen Abschnitts (14a) eine radial nach innen gerichtete Führungsfläche (14b) für einen Werkzeugschaft des Dentalwerkzeugs aufweist und die Führungsfläche (14b) eine geringere Rauheit als die Klemmflächen 16a, 18a) aufweist.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (3) und/oder Führungsfläche (14b) mit vergleichsweise geringerer Rauheit eine reibungsmindernde Beschichtung aufweisen/aufweist.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (3) und/oder Führungsfläche (14b) mit vergleichsweise geringerer Rauheit poliert sind/ist.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (16a, 18a) eine reibungserhöhende Beschichtung aufweisen,
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl zumindest in einer Oberflächenrandschicht (2) einen Stickstoffanteil von wenigstens 0,1 Gew.-% aufweist und von insbesondere von maximal 0,3 Gew.-%.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl zumindest in der Oberflächenrandschicht (2) einen Chromanteil von 10 bis 20 Gew.-% aufweist.
Spanneinrichtung zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs in einem Dentalhandstück, mit einer Spannzange (14), die mittels eines Aktuators (36) elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Spanneinrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (36) ein Spreizelement (24) und insbesondere ein Druckstück (28) umfasst, wobei das Spreizelement (24) durch eine Verschiebung in Axialrichtung in die Spannzange (13) eintauchbar ist, um die Spannhebel (16, 18) in Radialrichtung auseinander zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an den Spannhebeln (16, 18) angreifende Gleitoberflächen (5) mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sind, und/oder poliert sind und/oder thermochemisch zur Reibungsminderung behandelt sind.
Spanneinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Gleitoberflächen (5) eine durch Passiviersäuren erzeugte Passivschicht aufweisen.
Verfahren zum Herstellen einer Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Übergangsbereich (1) vom hülsenförmigen Abschnitt (14a) zu den Spannhebeln (16, 18) und/oder die Spannhebel (16, 18) teilweise oder vollständig an seiner/ihrer Oberfläche mit Druckeigenspannungen versehen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeigenspannungen durch Verdichtungsstrahlen in die Oberfläche eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdichtungsstrahlen Strahlgut aus einem keramischen Werkstoff verwendet wird.
Spannzange (14) zum Einspannen eines Dentalwerkzeugs, wobei die Spannzange (14) zumindest zeitweise mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt ist und aus Stahl hergestellt ist und einen hülsenförmigen Abschnitt (14a) aufweist, an den sich in Axialrichtung wenigstens zwei Spannhebel (16, 18) anschließen, die elastisch verformbar und mittels eines Spreizelements (24) in Radialrichtung gegen eine elastische Rückstellkraft auslenkbar sind und an ihrer radial nach innen gerichteten Oberfläche Klemmflächen (16a, 18a) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Übergangsbereich (1) vom hülsenförmigen Abschnitt (14a) zu den Spannhebeln (16, 18) und/oder die Spannhebel (16, 18) teilweise oder vollständig eine Oberfläche mit durch Ionenimplantation implantierten Fremdatomen (7) aufweist/aufweisen.
Spannzange (14) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdatome (7) Stickstoffatome sind.
Spannzange (14) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdatome (7) Metallatome sind.
Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdatome (7) Atome verschiedener Stoffe und/oder Werkstoffe umfassen.
Verfahren zum Herstellen einer Spannzange (14) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Fremdatome (7) in eine Oberfläche des Übergangsbereichs (1) vom hülsenförmigen Abschnitt (14a) zu den Spannhebeln (16, 18) und/oder teilweise oder vollständig in die Oberfläche der Spannhebel (16, 18) durch Ionenimplantation implantiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenimplantation bei einer Raumtemperatur von weniger als 30° C erfolgt.