19. Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio

Transkriptio

1 19. Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto Sideaineet vaikuttavat kylmänä kovettuvien hiekkojen kovettumisominaisuuksiin. Tällöin vaikuttavina tekijöinä on mm. kovettumisprosessi hienon aineksen määrä hiekan lämpötila 19.1 Kovettumisen muuttujien vaikutuksia On myös huomioitava käytetyn hiekan kustannukset. Kuinka hallita valimossa sideaineiden kustannustehokkuus? Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 1

2 Sideaineet ovat sekoituksen jälkeen hiekassa. Monessa valuprosessissa on järkevää käyttää kiertohiekkaa eli jo valussa ollutta hiekkaa. Tällöin valussa ollut muotinvalmistus hiekka elvytetään käsittelemällä se uudestaan. Tässä prosessissa tulee huomioida myös kuinka hyvin elvytys onnistuu ja kuinka paljon sitä voidaan käyttää uudestaan samaan aikaan kuitenkaan muottien ja valukappaleen laadun huonontumatta. Sideainetta jää aina hiekkaan vähän, joka mahdollistaa uudelleen sekoituksessa sidetarpeen vähenemisen. Sideaineiden tätä omiansuutta kehitetään jatkuvasti Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 2

3 Kuva: sideainesidos hiekkarakeiden välillä Kuva. esimerkki eräiden sideaineiden kutistumisesta kovettumisprosesista Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 3

4 Kuva. Pölyn vaikutus elvytetyn hiekan lujuuteen Muotin lujuuteen vaikuttaa olennaisesti uuden hiekan ja erityisesti elvytystapahtumassa käsittelyn rajuudesta (murskaus ym.) seurauksena syntyvän elvytetyn hiekan pölypitoisuus. Hiekka kutistuu myös kovettumisprosessissa Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 4

5 Kuva. esimerkki eräiden sideaineiden kutistumisesta kovettumisprosessissa Kuva. Lämpötilan vaikutus lujuuden kehittymiseen Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 5

6 Hiekan lämpötila vaikuttaa kovettumisreaktioon nopeuttavasti tai hidastavasti. Lämmöstä on hyötyä, mutta siitä on myös haittaa. Alhaisissa lämpötiloissa ei lujuus nouse samalle tasolle kuin huoneenlämmössä, ja siitä korkeimmissa lämpötiloissa ei myöskään lujuus nouse huoneenlämmön tasolle. Mitä kuumempi hiekka, sitä nopeampi kovettuminen ja lujuuden nousu. Toisaalta kuitenkin sullomiseen menee oma aikansa, niin tämä vaikuttaa myös vähentävästi myös sullomiseen käytettävään aikaan. Sillä jos kovettuminen alkaa ja sitä samanaikaisesti sullotaan hiekkaseoksen sideainesidokset murtuvat ja muotista tulee hauras, eli nopeasta kovettumisesta saattaa olla haittaa ja tämä tulee huomioida.. Sideaineet eivät aina ole myöskään ongelmattomia, vaan ne tuovat myös valuprosessiin ominaisuuksistaan johtuen mahdollisesti ongelmia. Kuva. Kaavausvikoja Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 6

7 Valuhiekan aiheuttamia pulmia ja niiden seurauksia ovat mm. Vähentynyt tuotanto hidas kovettuminen vaihtelevan lämpötilan vuoksi inhimilliset erehdykset annostelussa lisääntyneet puhdistuskustannukset huonon tai väärän tuotteen käytön vuoksi tarpeeton hiekkajärjestelmän kuormitus Ympäristön saastumisen aiheuttajia liiallinen hartsin ja katalyytin (kovettimen) käyttö hylätyn hiekan kaatopaikkaominaisuudet Tuottavuuden lisäämiskeinoja Hiekan lämpötilan jatkuva mittaus ja katalyytin lisäys sen mukaan Katalyytin kokonaismäärän valvonta Hiekkaseoksen homogeenisuuden (tasalaatuisuuden) optimointi johtaa parhaaseen juoksevuuteen ja tiivistykseen KERTAUSKYSYMYKSIÄ 1. Miten kaasuhartsihiekan kovettuminen saadaan aikaan? 2. Miten Alphaset-menetelmää käytettäessä voidaan säädellä hiekan kovettumisnopeutta? 3. Miksi Betaset-menetelmässä on erikoisen tärkeää, että kovetekaasu saadaan jakautumaan tasaisesti keernan jokaiseen kohtaan? 4. Miksi furaanihartsin kovetetta ei saa varastoida peltiastioissa? 5. Miksi hartsia ja kovetetta ei saa panna samaan astiaan? Raimo Keskinen, Pekka Niemi Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio - 7