A. Valunpuhdistusmenetelmät

Transkriptio

1 A. Valunpuhdistusmenetelmät Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Valukappaleen valmistukseen liittyvät valukkeet voidaan poistaa joko mekaanisesti tai termisesti. Menetelmien käyttökelpoisuus riippuu mm. mitoista, valumetallista ja valukappaleen muodosta. Yleisesti ottaen mekaaniset menetelmät ovat tarkempia kuin termiset. A.1 Valukappaleiden käsittely ja valukkeiden katkaisu Mekaanisia valukkeiden katkaisumenetelmiä on useita, joista sopivin kuhunkin tarkoitukseen valitaan valumetallin perusteella. Hauraiden metallien (kuten suomugrafiittivaluraudan ja valkoisen valuraudan) valukkeet poistetaan tavallisesti lyömällä, kiilaamalla tai rummuttamalla. Nopeita ja yksinkertaisia tapoja poistaa syöttökuvut hauraista materiaaleista ovat poislyöminen lekalla, vasaralla tms. tai iskeminen hydraulisella iskijällä. A.1.1 Katkaisu iskemällä A Isku lekalla Kuva 1. Lohkeamisvaara vähäinen Kuva 2. Lohkeamisvaara vähäinen, valuke hajoaa osiin Kuva 3 Kuva 4 Kuvat 3 ja 4. Lohkeamisvaara ilmeinen valukappaleen reunasta molemmissa tavoissa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 1

2 Iskun suoritus: 1. Aseta valukappale tukevasti alustalle. 2. Valitse kohta johon kohdistat iskun. 3. Käytä sopivaa iskuvälinettä iskuun. Jos isket liian isolla välineellä ja siten ylisuurella voimalla, valuke lentää ympäristöön ja voi aiheuttaa vaaratilanteen. Liian pienellä välineellä joudutaan käyttämään tarpeettoman monta iskua, mikä rasittaa iskijää ja välinettä. 4. Kohdista isku katkaistavaan kohtaan. Iskun suunta pyritään kohdistamaan niin, että valukappaleesta ei irtoa eli lohkea materiaalia. Hyvin helposti iskun yhteydessä irtoaa materiaalia kanavan kohdalta valukappaleesta. Siksi on tärkeää valita oikea iskutapa ja - väline. 5. Suuntaa isku siten, että iskun suunnassa on tausta tukena massaa, jolloin lohkeamavaara vähenee eikä valukappale sinkoa ympäristöön aiheuttaen vaaratilanteen. 6. Iskun jälkeen siivoa irronneet valukkeet keräysastiaan ja siirrä valukappaleet jatkotoimenpiteitä varten. A Isku mekaanisella iskimellä Kuva 5A Kuva 5B Kuvat 5A ja 5B. Isketään valuketta irti iskulaitteella ja iskin kiinni manipulaattorissa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 2

3 Iskun suoritus kuvasarjana: Kuva 6A Kuva 6B Kuva 6A. Iskin viedään iskettävän kohteen (valuke) vierelle Kuva 6B. Laukaistaan iskin kohti katkaistavaa kohdetta Kuva 6C. Iskin katkaisee valukkeen Iskun suoritus: Huomioi pneumaattisesti tai hydraulisesti toimivan iskimen olevan kuin ase, koska mäntä iskee kovalla voimalla. Sen vuoksi on iskimen käytössä noudatettava suurta varovaisuutta. Suuntaa iskun suunta pois ympäristöstä, ja suuria iskuvoimia käytettäessä osoita isku suljettuun tilaan. Tämä tila on silloin rakennettava niin, että sieltä valukkeet eivät pääse kimpoamaan iskintä käyttävän henkilön tai ympäristössä työskentelevien päälle. 1. Aseta valukappale tukevasti alustalle. 2. Valitse kohta johon kohdistat iskun. 3. Käytä sopivaa iskun voimakkuutta iskuun ja tunnista, kuinka monta iskua ko. voima vaatii (apuna iskimen toimittajan antamat suositusarvot tai kokemus). Huolehdi, ettei irronnut valuke sinkoa ympäristöön. Ylisuurella voimalla valuke lentää ympäristöön ja voi aiheuttaa vaaratilanteen. Liian pienellä voimalla joudutaan käyttämään tarpeettoman monta iskua, mikä rasittaa iskijää ja välinettä. 4. Kohdista isku katkaistavaan kohtaan. Iskun suunta pyritään kohdistamaan niin, että valukappaleesta ei irtoa materiaalia eli synny lohkeamavirhettä. Hyvin helposti iskun Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 3

4 yhteydessä irtoaa materiaalia irrotettavan kanavan kohdalta valukappaleesta. Siksi on tärkeää valita oikea iskutapa ja -väline 5. Suuntaa isku siten, että iskun suunnassa on valukappaleelle taustatukena massaa, esim. tuki, jolloin lohkeamavaara vähenee. Tällöin valukappale ei sinkoa ympäristöön ja aiheuta vaaratilannetta. 6. Lopuksi siivoa irronneet valukkeet keräysastiaan ja siirrä valukappaleet jatkotoimenpiteitä varten. Suomugrafiittivalurautaisten ja valkoisesta valuraudasta (voidaan myös käyttää joissakin mangaaniteräksissä) valmistettujen valukappaleiden yleisin syöttökupujen poistamistapa on lyöminen. Syöttökupujen katkaisua helpotetaan tekemällä syöttökupuihin katkaisu-urat. Ne voidaan valmistaa joko mallin avulla tai tekemällä valettuun kappaleeseen urat katkaisulaikalla tai talttauksella. A.1.2 Kiilaaminen Hauraille materiaaleille sopiva valukkeiden katkaisumenetelmä on myös kiilaaminen hydraulisesti tai pneumaattisesti toimivalla kiilalla. Menetelmä edellyttää kuitenkin, että syöttökupu on sijoitettu siten, että sen ja kappaleen väliin jää sopiva rako, johon kiila voidaan asettaa. Menetelmän etuja ovat sen nopeus, äänettömyys ja pölyttömyys. Kiilauslaite voidaan sijoittaa nosturiin tai keventimeen. Näin liikeradat on mitoitettu sopivasti työskentelyalueelle. Tällä tavoin laitetta on myös kevyempi käsitellä ja käyttää. Kuva 7. Valukkeen kiilaus Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 4

5 - ValuAtlas & Tampereen ammattiopisto - Jälkikäsittelytekniikka Kuva 8. Kiilain Kuva 9. Valukkeita kiilataan irti Kuva 10. Kiinteä kiilain Kiilain voi olla myös kiinteä penkkityökalu. Tällainen työkalu sopii pienille ja kevyille valukappaleille. Kuva 11. Valukkeita irrotetaan kiilaamalla Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 5

6 Kiilauksen suoritus: 1. Käytä keventimellä varustettua kiilainta. 2. Työnnä kiilain valukkeen ja valukappaleen väliin kiinni. 3. Käytä kiilainta valukkeen irtoamiseen saakka, älä käytä kiilainta vääntimenä. 4. Siirrä irronneet osat ja valukappale niille varattuun paikkaan. Mikäli käytetään kuljetusrataa, ne ohjautuvat jatkossa valun puhdistuksen tai kiertoromuun. A.1.3 Rummutus Kolmas hauraiden metallien valukkeiden poistotapa on rummutus, jossa itse asiassa tapahtuu myös pintapuhdistus. Menetelmän edellytyksenä on, että valukkeiden katkaisukohdat ovat riittävän ohuita. Kuva 12. Rummutusmenetelmän toimintaperiaate Kuva 13. Rumpupuhdistuskoneessa valukappaleita Kuva 14. Valukappaleita otetaan pois koneesta Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 6

7 A.1.4 Leikkaus Pehmeille ei-rautametalleille käytetään yleisesti sahausta tai leikkaamista. Leikkaamalla epäkeskopuristimen avulla voidaan poistaa pienien pehmeästä materiaalista (kuparit, kevytmetalliseokset) valmistettujen valukappaleiden valukkeita. Menetelmän vaatima työkalu on suhteellisen kallis, joten sitä käytetään yleensä suurien sarjojen yhteydessä. Menetelmää käytetään erityisesti paine- ja kokillivalettujen kappaleiden valukkeiden poistossa. Kuva 15. Epäkeskopuristin Leikkauksen suoritus: 1. Aseta valukappale tyynyyn. 2. Ota sellainen ote, että jos katkaistava valukappale liikahtaa leikkauksen voimasta, se ei aiheuta tapaturmavaaraa. 3. Käynnistä pistin, jolloin se painaa alaspäin ja valukkeet leikkaantuvat pistimen ja tyynyjen reunojen välissä Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 7

8 A.1.5 Sahaus Myös sahaus soveltuu tiettyjen rautametallien valukkeiden katkaisuun. A Vannesahaus Vannesahaamalla voidaan poistaa parhaiten pehmeiden metallien valukkeita. Kovempien metallien sahaukseen käytetään pyörö- ja kaarisahausta. Niillä voidaan poistaa myös paksumpia syöttökupuja kuin vannesahauksella. Vannesahauksen etuja ovat siisti leikkausjälki ja pieni materiaalihukka. Kuva 16. Vannesaha A Pyörö- ja kaarisahaus Pyörö- ja kaarisahaus ovat melko hitaita menetelmiä. Niitä ei kuitenkaan tarvitse valvoa työn kuluessa. Sekä pyörö- että kaarisahauksessa valukappaleet tulee kiinnittää lujasti paikoilleen. A Kitkasahaus Kitkasahaus sopii vain sellaisille metalleille, jotka pehmenevät voimakkaasti ennen sulamistaan (esim. eräät teräslaadut). Menetelmä ei myöskään sovi materiaaleille, joilla on niin hyvä lämmönjohtokyky, että riittävän korkeaa lämpötilaa ei saada ylläpidettyä leikkauskohdassa. Menetelmä on nopea. Kaikille sahausmenetelmille on tyypillistä, että leikkausjälki niin siistiä, ettei jälkityöstöä tarvita, ja materiaalihukka on pieni. A.1.6 Sitkeiden metallien katkaisu Sitkeille metalleille joudutaan käyttämään laikkakatkaisua tai termisiä menetelmiä. Laikkakatkaisu, sorvaus ja jyrsintä sopivat melko hyvin kaikille materiaaleille Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 8

9 A Laikkakatkaisu Valukkeiden katkaisu laikalla on erittäin yleistä. Se voidaan tehdä kiinteällä leikkaimella tai käsin kulmahiomakoneen katkaisulaikalla. Kuva 17. Katkaisu kiinteällä laikkaleikkaimella Kuva 18. Pieni kulmahiomakone katkaisulaikalla Laikat ovat yleisiä katkaisukäytössä. Koska ne ovat kehittyneet nopeasti, menetelmä sopii kaikille valumetalleille, ja laikoilla saadaan siisti ja suora katkaisupinta, joka ei yleensä vaadi jälkityöstöä. Kuvat 19 ja 20. Laikassa oleva informaatio Katkaisuun käytettäviä konetyyppejä ovat käsi-, heiluri- ja kiinteät pöytäkoneet. Valinta tehdään katkaistavan kohdan paksuuden perusteella. Käsikoneisiin sopivien laikkojen enimmäishalkaisija on 300 mm, joten sillä katkaistavan kohdan paksuuden yläraja on n mm. Käsikäyttöiset koneet toimivat joko paineilmalla tai sähköllä. Paineilmakoneiden huonona puolena on niiden riittämätön teho pitämään kehänopeutta vakiona. Sähkökäyttöisten heilurikoneissa käytettävien laikkojen koko on mm, joilla päästään syöttökuvun katkaisupaksuuteen 150 mm. Kaikkein paksuimpia syöttökupuja voidaan poistaa kiinteillä pöytäkoneilla Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 9

10 Toisinaan valukappaleiden valukkeiden poisto voidaan tehdä työstön yhteydessä. Tällöin syöttökuvut tulisi liittää sellaisiin pintoihin, jotka tullaan työstämään. Yleensä se vaatii myös, että työstäminen suoritetaan samassa yrityksessä. A Polttoleikkaus Polttoleikkaus on yleisimmin käytetty terminen leikkausmenetelmä. Sen käyttöä puoltavat mm. laitteiston pienet hankintakustannukset ja hyvä leikkausjälki. Polttoleikkaus on hyvin joustava, helppo- ja monikäyttöinen menetelmä, joka sopii 0, mm aineenvahvuuksien leikkaukseen. Kuva 20. Polttoleikkausta suurelle valukappaleelle Menetelmä soveltuu sekä käsi- että koneleikkaukseen. Polttoleikkaus on lähes yksinomaan käytetty menetelmä seostamattomien ja niukkaseosteisten terästen leikkauksessa ohutlevyjä lukuun ottamatta. Kuva 21. Kuvassa kaasuhitsauslaitteisto, jossa leikkauspoltin Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 10

11 Kuva 22. Kaasuletkujen värit Kaasuleikkauslaitteiston tärkein osa on leikkaussuutin, varsinkin silloin kun kaasukanavien muoto ohjaa kuumennusliekkiä ja leikkaushappea. Riippumatta siitä, mitä polttokaasua ja minkä tyyppistä suutinta käytetään, kaasuleikkaus ei voi onnistua, jollei leikkaussuuttimeen virtaa riittävä määrä oikeanpaineista polttokaasua, kuumennushappea ja leikkaushappea. Varmista hyvä tulos tarkistamalla arvot leikkaustaulukosta! Tänä päivänä käytetään kuumennusliekin muodostamiseen yleisimmin urasuuttimia tai pistoliekkisuuttimia. Rengassuutin edustaa vanhempaa suutinsukupolvea, jonka asemesta voi yhtä hyvin käyttää urasuutinta. Propaanisuuttimet eroavat asetyleenisuuttimista siten, että kuumennusliekkikanavat jäävät jonkin verran ulkosuuttimen sisään. Propaanilla on alhainen palamisnopeus. Jotta voidaan estää liekin leviäminen sivuille päin, on välttämätöntä käyttää liekkiä tukevaa pidennettyä ulkosuutinta. Kuva 23. Suutintyyppejä Polttoleikkauksessa leikkauksen aloituskohta teräksestä kuumennetaan kaasuliekin lämmön avulla syttymislämpötilaan. Sen jälkeen lisätään leikkaushappi, jonka muodostama happisuihku suorittaa varsinaisen polttoleikkauksen ja puhaltaa palamisjätteet pois leikkausurasta Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 11

12 Kuumennusliekkiin käytetään happea ja polttokaasua, joka tavallisesti on asetyleeniä tai propaania. Polttoleikkausmenetelmiin kuuluvat kaasutalttaus ja jauheleikkaus. A Jauhekaarileikkaus Jauheleikkaus on kaasuleikkausmenetelmä kuten polttoleikkauskin. Jauheleikkauksessa kuumennusliekkiin johdetaan hienojakoista rautapohjaista metallijauhetta. Metallijauheen tehtävänä on tuoda palaessaan lisää lämpöä leikkaussuihkuun. Jauheleikkaukseen tarkoitettu leikkaussuutin muistuttaa polttoleikkauksessa käytettyä suutinta. Erona on leikkausjauheen vaatimat ylimääräiset kanavat. Jauheleikkausta käytetään, kun materiaali ei ole leikattavissa tavallisella polttoleikkurilla. Tällaisia materiaaleja ovat esim. ruostumaton teräs, valurauta ja kupari. Kuva 24. Jauhekaarileikkausperiaatekuva Kuva 25. Jauhesuutin Kuva 26. Jauhepolttoleikkauspoltin Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 12

13 Jauheleikkauksen toimintaperiaate: Jauheleikkausta käytetään runsasseosteisten terästen (haponkestävä ja ruostumaton teräs) leikkaukseen käyttäen nestekaasu-happileikkauspoltinta, lisäaineena rautajauhe. Rautajauhe laitetaan erilliseen säiliöön, josta se paineilman avulla letkua pitkin syötetään suuttimeen, jossa se sekoittuu leikkaushappeen. Kuumennusliekkinä on nestekaasu-happi, mutta leikkaushappisuihkuun syötetään rautajauhetta, jolloin jauheella saadaan nostettua lämpötilaa. Teräsvalukappaleista leikataan valukanavat ja syöttökuvut. Yleensä leikattava paksuus on Ø mm, myös yli Ø1000 mm leikataan molemmilla tavoilla. Levyn leikkauksessa aine paksuudet voivat vielä tästä kasvaa. Jauheleikkauksen suorituksessa huomioitavaa: jauheleikkausjauheen ja paineilman suhteen säätö jos vähän jauhetta, ei voi leikata esim. korkeaseosteista valuterästä jos liikaa jauhetta, railo tukkeutuu ja suutin tukkeutuu pääosin käsivaraleikkausta tukeva ote, mieluummin istuma-asennossa, jotta hallitaan tapahtuma paremmin suuria ainepaksuuksia ei suuresta paineesta johtuen pysty leikkaamaan tuetta railo nähtävä koko ajan pyörähdyskappaleet pyörityspöydällä Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 13

14 KERTAUSTEHTÄVIÄ A.1 1. Mainitse valukkeiden katkaisumenetelmät. 2. Mitä ympäristölle tärkeää on huomioitava iskemällä tapahtuvassa valukkeiden poistossa? 3. Millaisille materiaaleille sopii valukkeiden poistotapana kiilaaminen? 4. Millaisille materiaaleille sopivat sahausmenetelmät? 5. Kerro polttoleikkauksen ja jauhekaarileikkauksen perusteluja ja etuja verrattuna laikkakeikkaukseen? Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 14

15 A.2 Valukappaleiden siirtymisen yhteydessä tapahtuva puhdistaminen Valukappaleet voivat siirtyä tyhjennyspisteestä koreissa tai erityisillä kuljettimilla, kuten tapahtuu automaattikaavauslinjoilla. Tässä yhteydessä kuljettimilla tapahtuva liike ja tarkoituksella aiheutettu tärinä puhdistavat valukappaleesta hiekkaa sekä esim. valurautakappaleista valukkeita ja purseita. Kuvissa valukappaleet etenevät kuljettimella. Kuva 27 Kuva 28 Kuva 29 A.3 Pintapuhdistusmenetelmät Pintapuhdistuksen tarkoituksena on poistaa valukappaleen pintaan mahdollisesti kiinnijäänyt hiekka. Pintapuhdistusmenetelmissä pyritään aina suuren valukappalemäärän yhtäaikaiseen puhdistamiseen ja mahdollisimman pitkälle vietyyn mekanisointiin. Pintapuhdistusmenetelmiä ovat: rummutus (kuivana ja märkänä) suihku paineilmalla tai painevedellä sinkopuhdistus. Rummutusta käytetään erityisesti kokilli- ja painevalettujen kappaleiden puhdistamiseen. Laitteet ovat yksinkertaisia, edullisia hankintahinnaltaan ja tehokkaita. A.3.1 Suihkupuhdistus Suihkupuhdistuksessa puhdistusrakeet saadaan iskeytymään suurella nopeudella valukappaleiden pintaan joko paineilmalla tai -vedellä. Paineilmalla tapahtuvaa puhdistamista kutsutaan yleisesti nimellä hiekkapuhallus Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 15

16 A Hiekkapuhallus Hiekkapuhalluskaappityöskentelyssä puhallettava kappale sijoitetaan pölynpoistolla varustettuun puhdistuskaappiin. Puhdistaja työntää kätensä kiinteisiin suojakäsineisiin ja ottaa käteensä hiekkapuhallussuuttimen. Jalallaan hän käynnistää paineilman avulla hiekkapuhalluksen. Hiekka tulee paineilmaan sekoittuneena. Puhallusuutinta ohjataan käsin puhallettaessa. Kuva 30. Hiekkapuhalluslaitteisto Kuva 31. Puhalluslaitteiden periaatteellinen rakenne Kuva 32. Isojen kappaleiden puhdistusta suuressa puhdistuskaapissa (lähde Beijers) Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 16

17 Isojen valukappaleiden ilmastointilaitteistolla varustetussa puhdistuskaapissa työskennellään sisällä. A.3.2 Sinkopuhallus Sinkopuhdistus on syrjäyttänyt lähes kaikki muut valukappaleiden pintapuhdistusmenetelmät. Sinkopuhdistusmenetelmät eroavat em. suihkupuhallusmenetelmistä siinä, että niissä puhdistusrakeiden suuri nopeus saadaan aikaan ilman väliainetta mekaanisesti sinkoamalla. Kuva 33. Sinkopuhalluslaite Sinkopuhdistuskoneen valintaan vaikuttavia päätekijöitä ovat mm: valukappaleen ominaisuudet tuotantoparametrit, eli tuotannon vaatimukset laitteiston vaatimukset materiaalin käsittelyparametrit, eli valukappaleen käsiteltävyysvaatimukset ympäristö- ja työhygieeniset vaatimukset. Sinkousta käytetään valunpuhdistusprosessissa monessa vaiheessa pinnan puhdistamiseen, joka on yleistä teräsvalukappaleille. Se voidaan valurautakappaleillekin suorittaa myös useassa eri vaiheessa, jos asiakas vaatii erityisen siistiä pintaa. Ensimmäisessä vaiheessa valukappaleet puhdistetaan pinnaltaan lähinnä kaavaushiekasta yms. Sen jälkeen ne siirtyvät hiontaan ja muihin pinnan tasoitusmenetelmiin. Lopuksi ne vielä sinkopuhdistetaan tarkoituksena parantaa tuotteiden ulkonäköä. Kuva 34. Sinkopyörät sinkopuhalluskammiossa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 17

18 Rakeiden sinkoaminen tapahtuu sinkopyörän avulla, jonka halkaisijan koko on mm. Pyörimisnopeudet ovat luokkaa rpm, jolloin rakeiden lähtönopeus on m/s. Puhdistuskoneissa voi olla myös useita sinkopyöriä halutusta puhdistusnopeudesta riippuen. A) puhdistusrakeiden syöttösuppilo B) ohjausputki C) syöttörengas D) sivulevy Kuva 35. Sinkopyörän rakenne Sinkopyörän toimintaperiaate Sinkopyörän pääkomponentit: yleisimmin 8 siipeä kiinnitettynä kahden laipan väliin pyörän keskelle on kiinnitetty sisimmäksi jakorengas, jossa on jokaisen siiven kohdalla reikä. Se pyörii samalla nopeudella kuin sinkopyörä. sen ulkopuolella on syöttörengas, jossa on vain yksi reikä. Syöttörengasta kiertämällä säädetään suihkun suuntaan. syöttösuppilo ja ohjausputki, jolla puhdistusrakeet syötetään jakorenkaaseen, josta ne pääsevät syöttörenkaan reiän kohdalta liukumaan siipeä pitkin sen ulkoreunalle. Puhdistustulokseen vaikuttaa myös se, missä kulmassa puhdistusrakeet osuvat valukappaleen pintaan. Tarkoitus on, että rakeet osuvat suoraan kappaleen pintaa. Niitä täydentävät kimpoilevat rakeet, jotka osuvat myös sellaisiinkin kohtiin, joihin ei voida osua suoraan Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 18

19 Sinkopyörästä puhdistusrakeet sinkoutuvat tietylle alueelle, jota kutsutaan seuraavassa raesuihkualueeksi (blast pattern). Kolmas osa rakeista sinkoutuu pienelle alueelle, jota kutsutaan seuraavassa raekeskittymäksi (hot spot). Raekeskittymän on oltava raesuihkualueen keskellä. Sinkopyörän nopeuden pienentyessä puhdistusrakeet eivät sinkoudu enää yhtä kauas ja raekeskittymä siirtyy. Kuva 36. Rakeiden sinkoutuminen sinkopyörästä Puhdistusrakeiden erotuslaitteet Sinkopuhdistuskoneisiin liittyy kiinteästi aina puhdistusrakeiden erotuslaite. Laitteeseen kuuluvat seula, magneettierotin, ilmaluokitin ja siilo. Seulalla saadaan poistettua isokokoiset epäpuhtaudet, kuten hiekkakokkareet. Magneettierotinta käytetään ennen ilmaluokitinta esierottimena. Kvartsipöly ja muut hienot epäpuhtaudet (myös liian hienoksi kuluneet puhdistusrakeet) saadaan erotettua puhdistusrakeiden joukosta ilmaluokittimella. A Rumpupuhdistuskoneet Rummutuksen toimintaperiaate: Rummutuksessa kappaleiden puhdistuminen perustuu niiden keskinäiseen tai kappaleiden ja puhdistusrakeiden väliseen hankaukseen. Rumpupuhdistuskoneet ovat erittäin yleisesti käytettyjä sinkopuhdistuskoneita. Ne ovat joko jatkuvasti tai jaksoittain toimivia. Ne sopivat parhaiten suurina sarjoina valmistettaville pienille massiivisille kappaleille Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 19

20 Kuva 37. Telanauhattoman rumpupuhdistuskoneen toimintaperiaate. A) Rummun täyttö B) Sinkoaminen C) Sinkoamisen jälkeen avataan pohja ja kappaleet putoavat kuljetushihnalle. Kuva 38. Puhdistusrummun toimintaketju Rumpupuhdistuskoneet ovat erittäin yleisesti käytettyjä sinkopuhdistuskoneita. Ne ovat joko jatkuvasti tai jaksoittain toimivia. Ne sopivat parhaiten suurina sarjoina valmistettaville pienille massiivisille kappaleille. Rumpupuhdistuskoneita ei voida käyttää liian hauraille materiaaleille, jotka eivät kestä menetelmän aiheuttamaa mekaanista rasitusta. Rummun pyöriessä kappaleet kääntyilevät, jolloin puhdistussuihku pääsee vaikuttamaan kaikkiin pintoihin. Rumpupuhdistuskoneiden kapasiteetti vaihtelee 50 kg:sta aina 5000 kg:aan asti. Kuva 39. Valukappaleet rummutuksessa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 20

21 Kuva 40. Jaksoittain toimiva rumpupuhdistuskone, jossa telanauha Telanauha muodostaa syvennyksen, johon puhdistettavat valukappaleet kaadetaan erillisellä panostuslaitteella. Telanauhan yläpuolella on sinkopyörä. Etuosan aukko suljetaan alas laskettavalla seinällä. Tällaisen koneen käyttökustannuksista huomattava osa muodostuu telanauhan hankinta- ja huoltokustannuksista. Kuva 41. Telanauhallisen koneen toiminta Kappaleiden kokoamisvaihe, samaan aikaan kun edellistä panosta pyöritetään rakeiden erottamiseksi. Sinkopuhallusvaihe samalla kun kappaleiden kokoaminen alkaa ja valmiit kappaleet poistuvat. Kappaleet siirtyvät rakeiden erotukseen. Kuva 42. Telanauhallisen koneen toimintaperiaate Erityisesti automaattivalimoissa linjojen päässä käytetään jatkuvatoimisia tyhjennys/tyhjennyspuhdistusrumpuja. Ne voivat olla joko kaltevaan asentoon laitettuja sylinterimäisiä rumpuja tai päältä aukinaisia keinuvia rumpuja Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 21

22 Kuva 43. Jatkuvatoiminen keinuva puhdistusrumpu Kuva 44. Puhdistusrummuntoiminnan leikkauskuva Nämä edellyttävät melko tasaista kappalevirtaa, sillä muuten ne kuluvat turhaan. Menetelmä sopii erinomaisesti kehyksettömille pullamuoteille, mutta sitä voidaan käyttää myös siten, että muotti työnnetään kehyksistä pois ja "pudotetaan" rumpuun. Ko. rummut voivat toimia ainoastaan kaavaushiekan ja valujen erotuslaitteena, mutta siihen voidaan lisätä myös pintapuhdistus sinkoamalla rumpuun puhdistusrakeita. Hauraista valukappaleista saadaan samalla myös valukkeet poistettua. Tällaisissa koneissa täytyy kiinnittää erityistä huomiota hiekan ja puhdistusrakeiden erottamiseen. Tämän menetelmän etuihin voidaan lisäksi laskea se, että hiekka rikkoutuu yksiraehiekaksi ja se puhdistus pinnaltaan osittain. Tämä saattaa olla riittävä hiekan elvytys tietyissä tapauksissa pölynpoiston ja seulonnan jälkeen. A Riippusinkopuhalluskone Riippupuhdistuskoneet ovat joko jatkuvasti tai jaksoittain toimivia. Niitä käytetään erityisesti silloin, kun kappaleiden koko, kokovaihtelu tai niiden herkkyys sulkee pois rumpupuhdistuksen mahdollisuuden. Riippupuhdistuskoneiden etuja rumpupuhdistuskoneisiin nähden ovat niiden hiljaisempi työskentelyääni sekä se, että ne eivät vaadi yleensä erillistä perustusta. Haittoina on niiden vaatima suuri lattiapinta-ala ja menetelmien suuri käsityövaltaisuus Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 22

23 Kuvat 45 ja 46. Valukappaleita riippusinkopuhalluskoneen korissa ja ripustettuna kuljetuskoukkuun Jatkuvasti toimivissa koneissa puhdistettavat valukappaleet kuljetetaan puhdistuskammioon joko koukkuun kiinnitettyinä tai erilliseen koukusta riippuvaan koriin asetettuina Sinkopuhallusprosessi voidaan tehdä jatkuvasti tai jaksollisena. Kuva 47. Sinkopuhdistuskoneen puhalluskuorman etenemistapoja jatkuvasti toimivassa järjestelmässä Jatkuvasti toimivassa järjestelmässä koukut on kiinnitetty päättymättömään kiskorataan, joka kiertää kehää ja vie koukut vuorollaan puhdistuskammion sisään sekä jatkaa koneen takaosasta pois puhdistuksen valmistuttua. Koukut ovat lisäksi hitaassa kiertoliikkeessä. Kiskoihin kiinnitetyt koukut liikkuvat joko tasaisella nopeudella (0,5 2,0 metriä minuutissa) tai liike on tahdistettua, jolloin koukun ollessa puhdistuskammiossa liike pystyy puhdistuksen ajaksi. Koukkuja kiinnitetään tavallisesti 1 2 metrin välein. Niiden kantokyky on 1 2 tonnia. Tarvittavasta puhdistusmäärästä riippuu puhdistuskammion koko, sen sisällä yhtä aikaa olevien koukkujen lukumäärä sekä sinkopyörien määrä. 4 6 sinkopyörällä varustetussa koneessa puhdistuskapasiteetti on 5 10 t tunnissa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 23

24 Kiskoradan varrella on kappaleiden poisto ja lastausalueet. Kuva 48. Jatkuvasti toimiva läpimenosinkopuhdistuskone Riippupuhdistuskoneet voivat olla myös jaksoittain toimivia ja huomattavasti yksinkertaisemmalla kiskosysteemillä varustettuja. Niissä koneen edessä on lyhyt kisko, jossa on joko yksi tai kaksi koukkua. Toisen ollessa puhdistuksessa voidaan samanaikaisesti toista purkaa ja täyttää, jolloin koneen seisonta-aika lyhenee. Koukut voidaan työntää puhdistuskammioon joko käsin tai apuvälineillä Kuvat 49 ja 50: Jaksoittain toimiva riippusinkopuhalluskone. Kuva 49 Kuva 50 Sinkopuhdistuskoneen käyttö: Sinkopuhalluslaitteita on monen tyyppisiä. Jokaiselle laitteelle ja valimolle on oman tyyppisensä ohjeistukset käytössä. Seuraavassa muutamia yleisiä näkökantoja Sinkopuhalluskoneen lastaus koriin on tärkeä työvaihe tehokkaan puhdistuksen aikaan saamiseksi Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 24

25 Lastaus Kuva 51. Sinkopuhalluskoneen kori lastattu täyteen Koria ei saa pakata liian täyteen, koska silloin osa valukappaleen pinnoista jää raeiskuilta suojaan ja joudutaan kääntämään kappaleita turhaan. Lisäksi joudutaan tekemään uusi puhallus vaaditun puhtaan pinnan aikaansaamiseksi. Tällöin seuraa ylimääräisiä työaika- ja raekustannuksia. Koria ei kannata lastata vajaaksi. Kori on lastattava tasapainoisesti. Kappaleet lastattava koriin siten, että ne pysyvät siellä. Kori on kiinnitettävä kunnolla kuljettimeen. Puhallus Puhallusaika on säädettävä kappaleen kunnon ja vaatimusten mukaan. Ilmastoinnin on oltava päällä. Puhallusrakeiden määrän on oltava ohjeiden mukainen. Puhalluskaapin kuntoa on valvottava vuotojen havaitsemiseksi. Puhalluskaapin ympäristössä on käytettävä suojalaseja. Laitteiston on oltava sellainen, että kukaan vahingossa ei voi jäädä puhalluksen ajaksi puhalluskaappiin. A Pöytäsinkopuhalluskone Pöytäpuhdistuskoneet ovat joko jatkuvasti tai jaksoittain toimivia. Ne ovat kaikkien vähiten tehokkaita sinkopuhdistuskoneita rajallisen kapasiteettinsa vuoksi. Tästä huolimatta ne ovat melko suosittuja niiden monipuolisuuden ja edullisen hankintahinnan takia erityisesti pienissä valimoissa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 25

26 Pöytien koosta riippuu tunnissa puhdistettavien valukappaleiden määrä: pöydän halkaisijan ollessa 0,7 3 m on puhdistettavien valukappaleiden määrä kg tunnissa. Pöytäpuhdistuskoneet sopivat parhaiten pienille laattamaisille kappaleille. Kappaleet ladotaan puhdistuspöydälle, joka pyörii hitaasti (10 60 rpm). Kuva 52. Pöytäpuhdistuskone Kuva 53. Pöytäpuhdistuskoneen korkeussäädettävä sinkopuhalluspää Jatkuvatoimisissa koneissa osa pöydästä on puhdistuskammion ulkopuolella, ja siihen voidaan lisätä puhdistettavaksi meneviä kappaleita ja jo puhdistettuja valukappaleita voidaan poistaa. Menetelmän haittoihin kuulu se, että puhdistuskierroksen jälkeen kappaleet on käännettävä, jotta ne saadaan puhdistettua molemmin puolin. Menetelmä vaatikin paljon käsityötä. Jaksoittain toimivat pöytäpuhdistuskoneet sopivat isoille ja monimutkaisille kappaleille. Niissä puhdistuspöytä on kokonaisuudessa puhdistuskammiossa. Erityisesti suurien kappaleiden puhdistustulosta voidaan parantaa liikkuvalla sinkopyörällä. Niissä valukappale pyörii normaalisti puhdistuspöydän mukana, mutta samanaikaisesti sinkopyörä liikkuu tiettyä rataa pitkin sen yläpuolella ja puhdistaa valukappaletta eri suunnista. Tyhjennyksen ja täytön aikana kone seisoo. Seisonta-ajan pienentämiseksi koneissa voi olla kaksi pöytää, joten toista voidaan täyttää/tyhjentää toisen ollessa puhdistusvaiheessa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 26

27 A Täry- ja lamellipuhdistuskoneet Rumpupuhdistuskoneiden etu on niiden vaatima vähäinen käsityö. Ne eivät kuitenkaan sovi kuin sellaisille kappaleille, jotka eivät kestä rummun pyörimisestä aiheutuvaa mekaanista rasitusta. Riippu- ja pöytäpuhdistuskoneiden lisäksi em. valukappaleita voidaan puhdistaa täry- ja lamellipuhdistuskoneilla. Niissä valukappaleet asetetaan kuljettimen päälle, joka on kokonaisuudessaan koteloitu. Sen päälle on asetettu sinkopyörät, jotka puhdistavat kappaleet niiden liikkuessa sinkopyörien alta. Kuljetin on rei itetty, joten puhdistusrakeet saadaan uudelleenkäyttöön. Kuljettimet rakennetaan siten, että ne kääntävät valukappaleet, jotta molemmat puolet saadaan puhdistettua. Kuva 54. Lamellipuhdistuskoneen toimintaperiaate A Puhdistusrakeet Käytettävät puhdistusrakeet jaetaan epämetallisiin ja metallisiin puhdistusrakeisiin. Epämetallisia puhdistusrakeita käytetään silloin, kun rautametalliset rakeet voisivat aiheuttaa ruostepilkkuja tai ne ovat liian kovia. Metallisia puhdistusrakeita ovat mm. valurauta- ja teräsrakeet sekä teräslankakatko. Pyöreät teräsrakeet ovat kulutusta kestäviä, ne kestävät hyvin iskuja ja ne säilyvät pyöreinä koko käyttöikänsä. On huomioitava että rakeet, olivat ne sitten muodoltaan millaisia tahansa, vaurioituvat sinkousiskussa, jolloin niiden muoto muuttuu ja on siis erilainen uudelleen käytettäessä Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 27

28 Valurautarakeista (kuvassa Puhdistusrakeet nro 1) käytetään usein virheellisesti nimeä teräshiekka. Valurautarakeet ovat hauraita (kovuus parhaimmillaan HRC), joten niiden kulutus on suuri. Teräsrakeet (kuvassa Puhdistusrakeet nro 2) ovat sitkeämpiä kuin valurautarakeet. Ne kestävät 4 10 kertaa kauemmin. Niiden kulutus on myös vastaavasti pienempi. Kalleinta puhdistusraetta on teräslangasta leikkaamalla valmistettu Teräslankakatkon (kuvassa Puhdistusrakeet nro 3) kestävyysominaisuudet ovat kuitenkin erinomaiset Kuva 55. Puhdistusrakeet Alumiini- ja kuparimetalleille käytetään puhdistusrakeina usein samasta materiaalista kuin ne itse valmistettuja puhdistusrakeita. Puhdistusrakeiden valinta Puhdistusrakeiden valinnassa tulee niiden kustannusten lisäksi ottaa huomioon puhdistusteho (puhdistaako valittu materiaali valukappaleiden pinnan nopeasti ja tehokkaasti). Puhdistusteho vaikuttaa yleensä suoraan myös koneen kulumiseen ja siten huoltokustannuksiin. Valinnassa tulee huomioida lisäksi, kuinka kauan kestää, ennen kuin puhdistusrae on kulunut liian pienikokoiseksi. Kuva 56. A) Puhdistusrakeen optimaalinen kovuus B) Puhdistusrakeen riittämätön kovuus Puhdistusrakeet kuluvat joko halkeilemalla aina pienempiin osiin tai pyöristymällä reunoiltaan Kovuus valitaan sen mukaan, kuinka nopeasti kappaleet halutaan puhdistaa, irrotettavien partikkeleiden ja haluttavan pinnanlaadun mukaan sekä kustannusten perusteella. Puhdistusrakeiden koko vaikuttaa puhdistustehoon seuraavasti: mitä suurempi rae, sitä parempi puhdistusteho, sillä rakeen iskuenergia on verrannollinen rakeen massaa ja sen nopeuden neliöön. Raekokoa ei kuitenkaan kannata kasvattaa kohtuuttomasti, sillä karkea raejakauma Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 28

29 sisältää painoyksikköä kohden vähän rakeita, jolloin ne eivät riitä puhdistamaan pintaan kauttaaltaan. Ostettaessa puhdistusrakeita ne ovat pääosaltaan yhtä raekokoa. Kierrossa oleva raejakauma koostuu uusista rakeista, kuluneista ja rikkoutuneista rakeista. Oikean raejakauman ylläpitäminen on tärkeää, koska suuria rakeita tarvitaan poistamaan suuret epäpuhtaudet ja keskikokoisia ja pieniä puhdistamaan pienempiä epäpuhtauksia sekä kattamaan koko valukappaleen pinnan ja tekemään valukappaleen pinnasta miellyttävän näköisen Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 29

30 KERTAUSTEHTÄVIÄ A.2 A.3 1. Kuvaile sinkopuhdistuksen työvaiheet. 2. Mikä on rumpupuhdistuskoneen puhdistustapa? 3. Mainitse riippusinkopuhdistuskoneen toimintaperiaate. 4. Millaisten valukappaleiden puhdistamiseen sopii pöytäsinkopuhalluskone? 5. Miten jaottelisit puhdistusrakeet? Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 30

31 A.4 Valukkeiden pinnan tasoitus Valukappaleesta täytyy vielä valukkeiden katkaisun ja pintapuhdistuksen jälkeen poistaa kaikki siihen jääneet muut ei-kuulumattomat osat. Niitä ovat esimerkiksi valupurseet ja valukkeiden katkaisusta jääneet leikkauskannat. Siihen käytetään hiontaa ja talttausta, silloin kun poistettava ainemäärä on liian suuri poistaa taloudellisesti hiomalla. A.4.1 Talttausmenetelmät Valukappaleiden talttausta käytetään silloin, kun poistettava ainemäärä on niin suuri, ettei sitä ole taloudellisesta poistaa hiomalla. Talttausmenetelmistä yleisempiä ovat paineilmatalttaus ja hiilikaaritalttaus. Paineilmatalttausta käytetään yleisesti esim. valurautapuhdistuksessa ja hiilikaaritalttausta teräsvalujen puhdistuksessa. A Hiilikaaritalttaus Erityisesti teräsvalujen yhteydessä käytetään hiilikaaritalttausta avaamaan sisäänpäin suuntautuneita pintavikoja. Hiilikaaritalttaus on tehokas menetelmä metallin poistamiseen, esim. virheellisen kohdan avaamiseen korjaushitsausta varten. Hiilikaritalttauksessa poistetaan metallia sulattamalla korjattava kohta valokaarella ja samanaikaisesti puhaltamalla paineilmalla syntynyt sula pois. Työn tuloksena syntyy kuoppa, joka korjaushitsataan täyteen. Kuva 57. Hiilikaaritalttausta Taltattavaksi sopivat parhaiten pehmeät (alle 250 MB) metallit. Kovilla metalleilla työskentelynopeus jää vaatimattomaksi ja teräskustannukset nousevat korkeiksi Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 31

32 Hiilikaaritalttauksen käyttöä rajoittaa ja asettaa kappaleelle talttauksen jälkeisiä käsittelyvaatimuksia talttauksessa syntyneen voimakkaan ja äkillisen lämmöntuonnin synnyttämät muutokset perusmateriaalissa. Tällaisia vaikutuksia ovat esim. materiaalin karkeneminen talttauskohdasta, minkä vuoksi saatetaan joutua lämpökäsittelytoimenpiteisiin. Kuva 58. Hiilikaaritalttaushiili pidikkeessä (kolvissa) A Paineilmatalttaus Paineilmataltat ovat käsikäyttöisiä. Niissä taltan muoto on valittava tehtävän työn perusteella. Tasapäisiä talttoja käytetään mm. purseiden poistoon. Kuva 59. Paineilmatalttoja terineen Kuva 60. Paineilmataltta ja taltattava valukappale Vikakohtien avaamiseen käytetään mieluummin kourupäätalttoja. Menetelmän haittoihin kuuluu sen korkea melutaso sekä työhygieeniset ongelmat. Pitkäaikainen paineilmataltan käyttö altistaa tärinätaudille. Myös ergonomisesti vaikeat työskentelyasennot ovat työssä huomioitavia seikkoja. Kuva 61. Paineilmatalttausta Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 32

33 Paineilmatalttoja on eri kokoluokkia käyttötarkoituksen mukaan, ja niiden paino on n. 1,5 kg:sta lähtien. Tällaiset pienet paineilmataltat on tarkoitettu vain hyvin pieniin aineenpoistoihin. Paineilmatalttauksessa on huomioitava laitteen käyttö, ympäristö sekä turvallisuusohjeet. Paineilmatyökalua käytettäessä on huomioitava mm. seuraavia seikkoja: Tarkista, että koneen ilmansyöttöletkun kuuluvat liittimet ovat ehjiä, puhtaita ja käytä vain siihen tarkoitettua letkua. Tarkista, että paineilma on kunnoilla asennettu liittimeen oikein, sillä irrotessaan se paineenalaisena saattaa aiheuttaa tapaturman. Useimmat paineilmahiomakoneet on mitoitettu 6,3 bar (0,63 MPa) työpaineelle. Koneen valmistaja ilmoittaa maksimipaineen. Tätä maksimipainetta ei saa ylittää, koska todennäköisesti silloin kone vaurioituu, mikä voi olla käyttäjälle ja ympäristölle hyvin vaarallista. Paine on aina tarkastettava ennen koneen käyttöä. Älä tee työkoneisiin muutoksia. Älä käytä jäätynyttä konetta (jäätyminen haurastaa konetta ja voi aiheuttaa koneen rikkoutumisen). Varmista, että työkalun ohjaus on asennossa EI (OFF) ennen työkalun kytkemistä. Varmista, että sinulla on vaaditut henkilökohtaiset suojavälineet, kuten haalarit, turvakengät, suojalasit, suojakäsineet, kuulosuojaimet, tarvittaessa raitisilmapuhallin, maski jne. Ole varovainen pitkien hiusten, väljien vaatteiden yms. kanssa, jotta ne eivät tartu koneeseen. Älä käynnistä työkalua, ennen kuin iskulaite koskettaa työstettävää pintaa. Varmista, että työkappale on kiinnitetty kunnollisesti mahdollisen takapotkun välttämiseksi. Varmista, että et aiheuta vaaraa ympäristöllesi työskennellessäsi. Älä koskaan kohdista työkalua itseesi tai lähistöllä työskenteleviin henkilöihin. Käytä työkalua poispäin itsestäsi ja lähistöllä työskentelevistä henkilöistä. Käytä työkalua ainoastaan turvallisessa ja sopivassa työasennossa. Paineilmatyökalua ei saa käyttää paikassa, jossa on kaasua tai kaasuvaara, koska työskennellessä kipinä voi aiheuttaa räjähdyksen. Varmista, että tiedät mitä sinun pitää tehdä ja olet ymmärtänyt työohjeen. Jos et ole, niin ota selvää, mutta älä tee mitään, mistä et tiedä. Pysy työkalua käyttäessäsi sellaisessa asennossa, että jalkasi eivät ole vaarassa iskulaitteen mahdollisesti rikkoutuessakin. Vältä töytäisyjä, iskuja ja liiallista kuormitusta koneilla. Älä koske koneen hioma/iskutyökaluun sen ollessa käynnissä. Älä koskaan jätä käynnissä olevaa konetta yksin. Jos hioma/iskutyökalu on jumiutunut, kytke työkalu pois päältä ja irrota työkalu. Kun ilmansyöttö on katkaistuna, palauta kuristinventtiilin kahva pysäytysasentoon (STOP). Kytke käytöstä poistettu kone paineilmaverkosta Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 33

34 Varo käynnistämästä konetta nostaessasi tai laskiessasi sitä. Älä koskaan vedä työkalua letkusta. Siirrä puhdistuksen jälkeen puhdistettu valukappale pois työpisteestä edelleen siirrettäväksi seuraavaa toimenpidettä varten siten, että se ei voi esim. kaatua tai pudota ja näin aiheuttaa tapaturmaa. Lopetettuasi työ siirrä valunpuhdistuksessa käytetyt laitteet niille kuuluville varastointipaikoille. Siivoa työpiste puhdistusjätteestä. Käytön jälkeen pidä työkalu puhtaana. Työkalujen huolto- ja kunnossapito on syytä antaa alan ammattilaisten tehtäväksi. Silti tarkista, että huolto- ja korjaustehtävät on tehty huolellisesti ja käynnistä kone siten, että kukaan työskentely-ympäristössä ei ole vaarassa A.4.2. Hiominen Hiomista käytetään mm. purseiden yms. poistamiseen, kappaleen hiomiseen oikeisiin mittoihin, pinnan hiomiseen haluttuun sileyteen ja vikakohtien avaukseen. Kuva 62. Valukappaleen puhdistushiontaa Kuva 63. Puhdistushiontaa hiomakoneella Hionnassa käytetään hiomakappaleita, joissa hioma-ainerakeet on sidottu yhtenäiseksi kappaleeksi sideaineella. Hiomanauhoissa ja -papereissa on lisäksi taustamateriaali. (Erittäin yleisesti puhutaan hiomalaikoista, kun tarkoitetaan hiomakappaleita yleisesti.) Hioma-ainerakeiden täytyy olla riittävän kovia suhteessa hiottavaan valumateriaaliin, jotta ne irrottavat ainetta. Se kuinka paljon ainetta poistuu hiomalla, riippuu hiottavasta metallista, hiontalaikan ominaisuuksista ja sen kehänopeudesta sekä hiontapaineesta Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 34

35 Kehänopeus on yleensä vakio, tai sitä voidaan säätää vain tietyissä rajoissa. Kehänopeus vaikuttaa aineenpoistonopeuteen, pinnankarheuteen ja lastuamisvoimiin. Suuri kehänopeus vaatii erikoisrakenteisia laikkoja. Lisäksi niillä saavutettavan hionnan laatu heikkenee, ja vaara hioa liikaa kasvaa voimakkaasti. Valukappaleen koko, materiaali ja tarvittava hiontatyön luonne sekä käytettävissä oleva konekapasiteetti vaikuttavat hiomakoneen valintaan. Hiomakonetyyppejä ovat: käsi- heiluri- taso- penkki- ja nauhahiomakoneet rummutuslaitteet täryhiontalaitteet. Penkkihiomakonetta käytetään alle 25 kg painaville valukappaleille. Sitä suuremmille valukappaleille käytetään käsi- ja heilurihiomakoneita. Suuri pintapaine on mahdollista saavuttaa lähinnä vain heilurikoneilla. Tasohiomakoneilla päästään hyvään mittatarkkuuteen ja pinnanlaatuun. Lisäksi niitä käytetään hiottaessa suoria pintoja. Tasohiomakoneiden käyttökohteita on suomalaisissa valimoissa vähän (esim. Metso Minerals Oy Lokomo Steel). Nauhahiomakoneita käytetään pienien ei-rautametallisten valukappaleiden hiomiseen. Rummutusta ja täryhiontaa käytetään valukappaleiden massahiontaan. Niissä käytetään hiontarakeina joko keraamisia tai valkoisesta valuraudasta valmistettuja paloja, joiden koot ja muodot vaihtelevat. Hiontarakeiden muoto ja hiontateho valitaan puhdistettavien kappaleiden koon ja toivotun lopputuloksen mukaan. Menetelmissä voidaan käyttää lisäksi nestettä, jonka tehtävänä on sitoa syntyvät metalli- ja hionta-ainepölyt itseensä. A.5 Käsihiomakoneet Käsihiomakoneita käytetään silloin, kun valukappale on liian suuri hiottavaksi penkki- tai nauhahiomakoneilla tai täytyy hioa sisäpuolisia muotoja, joihin ei päästä käsiksi muuten kuin käsihiomakoneella. Käsihiomakoneiden etuna onkin niiden helppo liikuteltavuus. Käsihiomakoneet voidaan jakaa edelleen suoriin, kulma-, taso- ja nauhahiomakoneisiin. Käsihiomakoneet ovat joko paineilma- tai sähkökäyttöisiä Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 35

36 Sähkökäyttöiset (50Hz) koneet ovat huomattavasti raskaampia kuin vastaavan tehoiset paineilmakoneet. Siksi paineilmakoneet ovat suositumpia valimoissa, vaikka niiden haittoina ovat melu, paineilmaletkujen hankaluus ja paineilmavuodot sekä pölyn leviäminen. Lisäksi kuormituksen kasvaessa niiden teho laskee helposti. Yleisimpiä ovat suorat hiomakoneet. Niihin sopivat kaikki hioma- ja katkaisulaikkatyypit sekä karalaikat. Kehänopeudet vaihtelevat m/s, jolloin kierrosnopeudet ovat hiomalaikoilla rpm ja katkaisulaikoilla rpm. Kierrosnopeudet eivät yleensä ole säädettävissä, minkä vuoksi laikan kuluessa laskee kehänopeus ja teho. Kulmahiomakoneiden etuina suoriin koneisiin verrattuna ovat niiden pienempi koko ja helpompi käsiteltävyys. Kulmahiomakoneisiin sopivat parhaiten kuppi- ja napalaikat sekä katkaisulaikat. Tasohiomakoneiden käyttö vastaa kulmahiomakoneita. Nauhahiomakoneita käytetään pääasiassa pienien valukappaleiden viimeistelyyn. A.5.1 Heilurihiomakoneet Heilurihiomakoneita käytetään silloin, kun käsiteltävät valukappaleet ovat suuria tai kun on poistettava suuria ainemääriä. Aineenpoistokyky vaihtelee 8 20 kiloon tunnissa. Valukappaleet kiinnitetään tarvittaessa joko ruuvipuristimilla tai pneumaattisesti paikoilleen. Kehänopeus on m/s. Suuri pintapaine on mahdollista saavuttaa lähinnä vain heilurikoneilla. Niissä joko työtekijä painaa hiomalaikkaa valukappaletta vasten tai siirtää koneen painopistettä apulaitteen avulla. Kuva 64. Heilurihiomakone Kuva 65. Heilurihiomakone liikkuvalla riippuradalla Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 36

37 A.5.2 Tasohiomakoneet Tasohiomakoneita käytetään silloin, kun on pintoja, jotka pitää hioa ehdottoman suoriksi. Niitä käytetään lähinnä viimeistelyyn, kun pyritään hyvään mittatarkkuuteen ja pinnanlaatuun. Käsikäyttöiset tasohiomakoneet esitellään myöhemmin. Kiinteät isot tasohiomakoneet on tarkoitettu isoille ja laajoille tasomaisille pinnoille, joilta vaaditaan vaativia tasomaisuuksia. Kuva 66. Tasohiomakone Kuva 67. Tasohiomakoneeseen asetetaan hiottava kappale Kuva 68. Hiottava valukappale hiontapöydällä A.5.3 Manipulaattorit Manipulaattorit ovat laitteita, joiden avulla voidaan käsitellä erilaisia koneita ilman että pidetään laitteita esim. itse kädessä ja työskennellään käsiteltävän kappaleen välittömässä läheisyydessä. Tällaisia töitä ovat esim. valukappaleen siirto- ja hiontatyöt tai valukkeiden katkaisu iskemällä Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 37

38 Kuva 69. Iskumanipulaattori Kuva 70. Kappaleen siirtomanipulaattori A.5.4 Penkki- ja nauhahiomakoneet Penkkihiomakoneita käytetään yleisesti maksimissaan n. 25 kiloa painavien valukappaleiden hiontaan. Hiontakivien halkaisijat ovat niissä 500, 600 tai 750 mm ja niiden paksuus on mm. Uusimpien koneiden kehänopeudet ovat 60 ja 80 m/s, mutta vanhemmissa koneissa ne ovat 30 ja 45 m/s. Kuva 71. Penkkihiomakone Kuva 72. Hiontaa penkkihiomakoneella Uudemmissa koneissa myös laikan pyörimisnopeus säätyy portaattomasti, jolloin kehänopeus pysyy vakiona hiomakiven/laikan kuluessa. Penkkihiomakoneissa aineenpoistokyky on 3 15 kiloa tunnissa. Penkkihiomakoneissa käytetään hiomakiveä. Koneen käyttäjä asettaa valukappaleen hiovaa pintaa vasten ja tekee tarvittavat syöttöliikkeet Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 38

39 A.5.5 Nauhahiomakone Nauhahiomakoneita käytetään erityisesti ei-rautametalleista valmistettujen valukappaleiden hiontaan. Nauhan nopeus on m/s. Nauhojen leveydet vaihtelevat välillä mm. Nauhahiomakoneella ei poisteta suuria määriä materiaalia, vaan sitä käytetään pääosin valukappaleen viimeistelyhionnassa. Nauhahionnassa on huomioitava hiontanauhan kuluminen, joten on vältettävä suurta kuormitusta. Nauhahiomakoneessa voidaan vaihdella eri karkeusasteisia nauhoja hiottavan materiaalin mukaan Kuva 73. Nauhahiomakone A.5.6 Rummutuslaitteet Rumpuhiontaa käytetään yleisesti paine- ja kokillivalimoissa valukappaleiden purseenpoistoon, pinnan tasoitukseen ja puhdistukseen. Rummutuksessa kappaleiden puhdistuminen perustuu niiden keskinäiseen tai kappaleiden ja puhdistusrakeiden väliseen hankaukseen. Käsittelyaika riippuu valumetallista ja halutusta lopputuloksesta. Kuva 74. Erilaisia rummutusrakeita Kuva 75. Hiomarakeen työstöperiaate (lähde Beijers) Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 39

40 Rummutusmenetelmien haittoihin kuuluvat niiden aiheuttama kova meteli sekä täyttö- ja tyhjennyshankaluudet. Rummut ovat yleisesti vaaka-akselinsa ympäri pyöriviä suljettuja rumpuja, jotka ovat joko pyöreitä tai kulmikkaita (katso sinkopuhalluslaite). Niitä käytetään pienten massiivisten kappaleiden puhdistamiseen. Kulmikkaita käytetään suurien ja helposti rikkoutuvien kappaleiden puhdistamiseen. Ne on vuorattu kulutusta kestävillä materiaaleilla. Kuivarummutuksessa syntyvä pöly imetään tehokkaasti pois. Märkärummutuksessa veden tarkoitus on kuljettaa irtoava pöly ja hiekka mukanaan. Pyöreät rummut täytetään %:sesti ja niiden pyörimisnopeus on n rpm. Oikea pyörimisnopeus määritetään siten, että kappaleet liukuvat rummun seinämää pitkin alaspäin sen pyöriessä. Puhdistusrakeina käytetään tavallisimmin keraamisia tai valkoisesta valuraudasta valmistettuja usein tähtimäisiä paloja. Kulmikkaat rummut täytetään kokonaan ja niissä käytetään aina puhdistusrakeita. Valukappaleet ovat niin tiiviisti pakkautuneina kulmikkaissa rummuissa, että ne eivät juuri pääse siellä liikkumaan. Niiden puhdistuminen perustuukin lähes yksinomaan puhdistusrakeiden hankaavaan vaikutukseen. Erityisesti automaattivalimoissa linjojen päässä käytetään jatkuvatoimisia tyhjennys/tyhjennyspuhdistusrumpuja A.5.7 Täryhionta Täryhiontaa käytetään pääasiassa painevalettujen kappaleiden massapuhdistukseen. Se sopii ohuiden valupurseiden poistoon, sillä liian paksuja purseita poistettaessa valukappaleet voivat kulua liikaa. Kuva 76. Täryhiontalaite ja toimintaperiaate Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 40

41 Täryhiontaan käytettävät altaat ovat joko pyöreitä (kuten oheisessa kuvassa) tai suorakaiteen muotoisia, ja ne on tavallisimmin vuorattu kumilla. Hiontarakeita on 2 3-kertainen tilavuus valukappaleiden määrästä. Altaat saatetaan tärähtelemään taajuudella kertaa minuutissa. Tärähdyksen laajuus on 0,5 10 mm. Tärinän vaikutuksesta valukappaleet ja hioma-aineet joutuvat kiertoliikkeeseen, jolloin ne hankautuvat toisiaan vasten. Täryhiontalaitteet voivat olla joko jaksoittain tai jatkuvasti toimivia. Hionnan jälkeen kappaleet erotetaan hiomakappaleista joko seulalla tai magneetin avulla. Käsittelyaika on 5 45 minuuttia. Täryhiontaa voidaan käyttää joko kuivana tai märkänä A.5.8 Hiomakappaleet Hiomakappaleita on erityyppisiä sekä erimuotoisia geometrialtaan ja kooltaan. Hiomakappaleiden tyyppi valitaan käyttötarkoituksen mukaan. Kun hiomakappaleen tyyppi on valittu, tarkennetaan valintaa ottamalla huomioon sen ominaisuuksista hioma-aine, karkeus, kovuusaste, rakenne ja sideaine sekä hiomanauhoilla ja -papereilla taustamateriaali. Erilaisia hiomakappaleen tyyppejä ovat: hiomanauhat ja -paperit hioma- ja katkaisulaikat hiomakivet karalaikat ja holkit (holkkeja käytetään pääasiassa vaikeiden paikkojen hiomiseen, ne ovat lieriömäisiä tai kartiomaisia). Hiomalaikoissa on suuri määrä hiovia rakeita, jotka on sidottu yhteen sideaineella. Hiomakivet vastaavat hiomalaikkoja, mutta ne ovat massiivisempia. Karalaikat ovat kuten edellä, mutta niillä on tietty muoto. Kuva 77. Karallinen hiomalaikka Kuva 78. Karalaikallinen hiomakivi suorahiomakoneessa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 41

42 Laikkojen paksuus on 2 5 mm ja niiden halkaisija mm. Kuva 79. Liuska-lautaslaikkoja ja liuskanapalaikkoja Hiomanauhat ja -paperit ovat joustavia hiomatuotteita, joissa hiovat rakeet on kiinnitetty sideaineella taustamateriaaliin. Taustamateriaalina käytetään yleisesti erilaisia papereita ja kankaita, kuten puuvillaa ja polyesteriä. Hiomanauhoja käytetään nauhahiomakoneissa sekä käsikäyttöisissä nauhahiomakoneissa. Niitä käytetään pääasiassa alumiinin hiomiseen. Kuva 80. Hiomanauhoja käsihiomakoneissa Hiomakiviä käytetään penkkihiomakoneissa. Hioma- ja katkaisulaikkoja sekä karalaikkoja ja holkkeja käytetään käsihiomakoneissa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 42

43 Erilaisia hiomakappaleen tyyppejä - ValuAtlas & Tampereen ammattiopisto - Jälkikäsittelytekniikka 1. Kartiokuppilaikka 2. Suora kuppilaikka 3. Tasolaikka 4. Rengaslaikka 5. Lautaslaikka 6. Napalaikka 7. Katkaisulaikka : Erilaisia karalaikkoja Kuva 81. Erilaisia hiomakappaleita Kartiokuppilaikka Kartiokuppilaikkaa käytetään erittäin suureen aineenpoistoon tai tasohiontaan. Laikalla pystytään hiomaan suoria pintoja siten, että tasomaisuus pystytään säilyttämään hyvin. Kuva 82. Kartiokuppilaikka kulmahiomakoneessa Pekka Niemi - Valunpuhdistusmenetelmät - 43