12. Erilaiset liitoskohdat ja risteykset

Transkriptio

1 12. Erilaiset liitoskohdat ja risteykset Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Liitoskohdat ja risteykset aiheuttavat valukappaleen rakenteelle monia vaatimuksia mm. tiiveyden ja jännitysten syntymisen estämisessä. Tällöin valukappaletta suunnitellessa on huomioitava monia seikkoja, jotta em. vaikutuksia voidaan välttää. Esimerkkejä seinämänvahvuusmuutosratkaisujen vaikutuksista: Kuva 64. Liitos- ja risteyskohtamuotoja. A: massakeskittymän vuoksi syntyy imuvirheitä. B: seinämän vahvuusvaihtelu juoheva, imuvirhemahdollisuus vähenee. C: seinämämuutoksista johtuen suunnattu jähmettyminen ei toteudu, seurauksena myös seinämän vahvuuseroista johtuvia jännityksiä Kuva. 65. Seinämänvahvuuseromuotoilu. E: seinämävahvuuden jyrkästä erosta ja kulmapyöristyksen suuruudesta seinämänvahvuuteen nähden syntyy imuvirheitä. F: seinämänvahvuuserot juohevat ja pyöristykset 1/3 1/4 seinämänvahvuudesta, jolloin A:n virhemahdollisuudet vähenevät Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 1

2 Kuva 66. Ainekeskittymän poisto rakenteen muotoilun avulla Rakenne A tyydyttää lujuusvaatimukset, mutta ainekeskittymistä johtuen on imuvirheiden syntymisvaara suuri. Hylsymäisen ja laattamaisen osan risteyskohtaan muodostuu ainekeskittymä, johon syntyy imuvaara. Tämä voidaan poistaa esim. jäähdytysraudan avulla, jolloin syntyy lisäkustannuksia eikä onnistuminen ole varmaa Kuva 67. Imuvaara massakeskittymässä Rakenne muotoiltu juohevaksi, jolloin imuvaara on pienempi. Kuva 68. Ainekeskittymän poisto muotoilun avulla Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 2

3 Kuva 68 A B. Seinämien risteyskohtien muotoilu vähentää imuvian vaaraa Kuvan 68 A seinämien risteyskohdan ainekeskittymä on poistettu muotoilemalla rakennetta. Tällä tavoin on vähennetty imuvian vaaraa sekä poistettu tarvetta käyttää esim. jäähdytysrautaa tai syöttökupua imuvian poistoon. Kuvassa 68 on kuvan A muotoa muutettu kuvaan 68 B, jotta saataisiin ainekeskittymä pois. Kapeat terävähköt hiekkaseinämät saatu paksummiksi, jolloin lämmönjohtavuus niissä paranee. Tällä tavoin estetään hiekan kuumeneminen liiaksi, jolloin seurauksena saattaa olla hiekan kiinnipureutumisvirhe Vältä tarpeettomia paksuja kohtia valukappaleessa Imuvirheitä voidaan välttää sopivalla rakenne suunnittelulla, oikealla metallin valinnalla sekä valimon toimenpiteillä. apuna suunnittelussa voidaan käyttää myös Heuvers in pallo -menetelmää (ks. kuvat 52 ja 53). Viereisessä kuvassa on muotoiltu reiän ympärille paksu seinämä. Kuva 69. Imuvirheen vaara Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 3

4 Kuva 70 B C. Imuvirhevaaran poistamisen tapoja Kuvassa 70 B on ainekeskittymää vähennetty syvennyksellä. Koska sisäkulmissa tällöin pyöristyssäteet tulevat hyvin pieniksi, on tämä muotoilutapa sopiva vain sellaisille metalleille, joiden valulämpötila on matala. Jotta sisäkulmiin ei syntyisi kaavaushiekan kiinnipalamisen vaaraa, on sisäkulmien säteet pyrittävä saamaan riittävän suuriksi (kuva C) Seinämän paksuuden vaihtelut Heikkojen kohtien syntyminen valukappaleessa seinämän paksuuserojen johdosta estetään sopivalla pyöristyksillä tai käyttämällä ns. 15 ylimenokulmaa (kuva 55). Kuva 71. Seinämänvaihtelumuotojen sopivuus Rakenne A on sopimaton kaikille valumetalleille lukuun ottamatta mahdollisesti kevytmetalleja. Keernahiekka ylikuumentuu voimakkaasti kapeassa kanavassa ja tarttuu kappaleen pintaan kiinni Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 4

5 Kuvat B, C ja D esittävät vaihtoehtoisia parannettuja rakenteita. Parannettua rakennetta B käytetään, jos sylinterimäistä osaa voidaan syöttää. Rakenne C on tavallisin. Rakenne D on valutekniseltä kannalta toivottavin. Ulkonäkö- ja toimintanäkökohdat (esim. vesijäähdytys) estävät kuitenkin usein tällaisen rakenteen käytön Seinämän vahvuuden muotoilu Seuraavassa on esitetty erilaisia rakenteita seinämien ja reikien suunnittelemiseksi jännitysten, lujuuden ja jäykkyyden aikaansaamiseksi. Kuva 72 A B. Väärin ja oikein sijoitettu reikävahvistus Kuva A: reikävahvistus on reunoiltaan teräväreunainen, jolloin seinämävahvuus muuttuu liian nopeasti. Tällöin kiteytymisvaiheessa muottihiekka estää valukappaleen kutistumista ja jäähdyttää ko. kohtaa eri tavalla eri seinämänvahvuuskohdissa, jolloin kulmissa seurauksena saattaa olla mm. jännityksiä rakenteessa repeämävaaraa liitoskohdassa lujuuden vähenemistä. Kuva B: reikävahvistus muotoiltu kartiomaisella ylimenolla Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 5

6 Kuva 73 A D. Laakeripukin rakenteen muotoilulla vähennetään jännityksiä ja lisätään rakenteen lujuutta. Yllä olevassa kuvan muotoilussa: A: ei ainekeskittymää mutta epäedullinen ratkaisu koska vaatii kaavatessa keernan B: muodostaa haitallisen ainekeskittymän C: päästy tasaisempaan rakenteeseen eli valuteknisesti ja kaavausteknisesti hyvä ratkaisu D vaihtoehdossa on vähennetty seinämän paksuuseroja sekä saatu muotoilu juohevaksi jähmettymisen ja valujännitysten vähentämiseksi. Kaavaus on myös helpompaa. Haitallisten ainekeskittymien välttämiseksi reikävahvistusten tulee olla ohuempia kuin seinämäpaksuus, johon ne liittyvät. Kuva 74 A C. Ainekeskittymisen muotoilua A: Muoto hyvä mutta edellyttää kaavatessa keernan B: Muodostaa haitallisen ainekeskittymän C: valu- ja kaavausteknisesti hyvä ratkaisu Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 6

7 Oikealla muotoilulla voidaan seinämäpaksuutta pienentää. Tällöin pyritään lähinnä lyhentämään sitä matkaa, minkä metallin on muotissa virrattava. Jos valukappaleessa on jyrkkiä kulmia, jarruttavat ne sisään virtaavaa metallia niin, että muotti täyttyy hitaasti. Kun kysymys on pienistä seinämäpaksuuksista, saattaa metallia jähmettyä jo ennen muotin täyttymistä. Kuva 75. Seinämien yhdistämismahdollisuuksia Pekka Niemi Erilaiset liitoskohdat ja risteykset - 7