5. Muotin täyttö Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto 5.1 Muotin hiekan lasku kehään Muotin täyttöä aloitettaessa on huomioitava, että paikalla on kaikki tarvittavat välineet ja muottitarvikkeet. Hiekansekoittimen käyttötoimet ovat myös yleensä laitekohtaisia, mutta työpäivän alussa on yleisesti hyvä tarkistaa 4.4.4 Sekoitin-kohdassa mainittujen kohteiden lisäksi ainakin seuraavia kohteita: sideainepumput toimivat on valittu oikea hiekkaohjelma siilossa tai mahdollisessa päiväsiiloissa on hiekkaa alkuhiekalle oma keräysastia tai tapa estää sen pääsy kappaleen päälle mallissa hiekansekoitin ylettyy hyvin kaavattavalle alueelle erilaiset sideaineiden ja hiekan mittaukseen ajon aikana asetetut säädöt. tarvittavat varusteet on sijoitettu kehään tai helposti saataville (kuva 227) Hyvin monissa tai ainakin vanhemmissa hiekansekoittimissa on sekoitus puutteellista aivan ensimmäisenä tulevassa hiekassa. Tässä hiekassa ei aina ole sideaineita riittävästi kunnollisen ja halutun kovettumisajan vaatimaa määrää, jolloin se kovenee hitaammin ja aiheuttaa näin mahdollisia vaurioita muotin aukaisun yhteydessä tai mallia irrotettaessa. Kuva 227. Kehä valmiina muotin täyttöä varten Tästä syystä on tämä yleensä pieni määrä, ehkä muutama litra, otettava johonkin astiaan tai ainakin laskettava kehän reunaan sellaiseen paikkaan, joka ei ole mallin tai kanavistoalueen kanssa tekemisissä. 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 1
Astiaan talteen otettu hiekka voidaan käyttää myöhemmin valukappaleen mallialueen ulkopuolella, esim. mallin päälle tulevan pintahiekan päälle ja sekoittamalla se hyvin sekoittuneeseen hiekkaan tai esim. kehän reunaan. Hiekan lasku muottiin aloitetaan tarvittavalla hiekkaohjelmalla kulloinkin sopivasta paikasta. Kuva 228. Muotin täyttö hiekansekoittimen avulla, kehän päällä jäähdytysraudat valmiina Tällaisia paikkoja voivat olla: kehän reuna jokin sellainen kohta, johon tarvitaan ensin vain vähän hiekkaa kerrallaan sullonnan helpottamiseksi (se voidaan näin rauhassa sulloa tiiviiksi, kunnes siihen myöhemmin tuodaan enemmän hiekkaa ja sullotaan muotti täyteen) jäähdytysrauta-alue, jotta se pystytään sullomaan rauhassa hyvin ja raudat sijoittuvat oikeaan paikkaan hiekkakoukkualue, jotta koukut saadaan sullottua hyvin paikoilleen syöttökupu- tai kanava-alue, jotta ne saadaan sullottua hyvin ilman siirtymävirheitä kapeat, vaikeat ja ahtaat sullontakohteet, jotta ne voidaan sulloa hyvin ja rauhassa irtopala-alue, jotta niiden asentaminen onnistuu oikeisiin paikkoihinsa tukevasti erikoishiekkaa vaativat kohdat, esim. ohuet muotin osat. Työohjeissa saatetaan määrätä joidenkin mallien tai mallinosien päälle täyttöhiekasta poikkeavaa hiekkaa, tai kaavaaja katsoo, että jokin muotin kohta vaatii niin esim. kuumuudenkestävyysvaatimusten vuoksi. Silloin voidaan ottaa esim. kromiittihiekkaa tai puhdasta kvartsihiekkaa määrättyihin kohtiin. Tämä voidaan tehdä monessa sekoittimessa tehdä konetta pysäyttämättä. Hiekansekoitin voi antaa mahdollisuuden muuttaa hiekkaseosta kesken ajon ilman, että siitä seuraa katkoksia hiekan ulostulossa, mutta sekoitin voi myös vaatia sammuttamisen siksi aikaa. Sammuttamisesta syntyy myös aina edellä kuvattua alku- ja lopetushiekkaa. 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 2
Hiekkaa voidaan tuoda muottiin runsaasti kerralla saman kohteeseen. On huomioitava hiekanlaskun etenemisessä sullonnan eteneminen. On myös ehdittävä sulloa muottiin tuotu hiekka hyvin, ennen kuin sitä lasketaan lisää päälle. Täytettäessä kapeita ja ahtaita muotoja, on suuri vaara, että sullonta jää huonoksi, jos hiekkaa lasketaan liikaa kerralla. On laskettava hiekkaa mieluummin vähän kerrallaan yhteen kohtaan ja esim. siirrettävä välillä hiekkasuihkua muotissa sivummalle, jotta sullonta ahtaissa kohdissa voidaan tehdä rauhassa ilman vaaraa liian suuresta hiekkamäärästä. Kuva 229. Muotissa kapeita ja ahtaita muotoja Tämä saattaa olla vaikeaa, jos kyseessä on pieni muotti tai paljon kanavisto-, jäähdytysrauta-, hiekkakoukku-, syöttökupukohtia. Tällöin on hyvä, että käydään aina välillä mahdollisimman kaukana sullontakohteesta laskemassa hiekkaa tai keskeytetään hiekanlasku hetkeksi. Kuva 230. Sullomisen kannalta vaativa ahdas mallin muoto Sekoittimissa on yleensä myös mahdollisuus pysäyttää hiekan tulo. Tällöin hiekka on sekoitettuna sekoitusruuvissa, ja tästä kuitenkin voidaan jatkaa täyttöä normaalisti ilman aiemmin mainittuja aloitushiekan ongelmia. Tätä pysäytysmahdollisuutta käytettäessä on huomioitava, että koko ajan hiekassa tapahtuu kovettumisreaktioita. Mikäli pysäytys kestää kauan, esim. minuutteja, on hiekan kovettuminen tiiviiksi huonompaa ja hiekka kovenee ruuhessa jo niin paljon, että sekoittimen sekoituskyky huononee. Pahimmassa tapauksessa hiekkaseos ei tule sieltä enää koneen voimin pois. Seurauksena tällaisesta on koneen turha pysäyttäminen ja puhdistaminen. 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 3
5.2 Muotin sullonta Sullonnan yhteydessä on huomioitava, että jos mallissa on käytetty irtopaloja, on irtopalan sullonnan jälkeen muistettava ottaa irtopalan kiinnityksen apuna mahdollisesti olevat printit pois. Mikäli näin ei tapahdu, on muotin säilyminen ehjänä mallia irrotettaessa epätodennäköistä. Tämä irtopalojen käyttö on selostettu aiemmin luvussa Mallin irtopalat. Kuva 231. Malli, johon kuuluu Kuva 232. Irto-osa kiinnitetään Kuva 233. Irto-osa kiinnitetty irto-osa printillä printillä Muottiin laskettu hiekka sullotaan käsin käyttämällä tärypöytää tai vibraa. Muotin sullontaan voidaan käyttää survimia tai erillisiä vibroja eli koneellisia värähtelijöitä. Survimet ovat yleisiä vaikeissa muodoissa. Vibra- ja tärypöytäsullonta ovat nopeita tapoja sulloa ja ne antavat tasalaatuisen tiiviyden. Vibra (kuva 234) voi olla periaatteessa samanlainen kuin tärypöydän värähtelylaite, mutta se voi olla myös irrotettava ja kiinnitetty esim. kehään. Tällaiset ovat käteviä isoissa muoteissa, koska niitä voi sijoittaa tarpeen mukaan ja niitä voi kehässä olla useampiakin. Vibroja tai tärypöytiä voidaan käyttää, kun muotti on kooltaan tai tilavuudeltaan iso. Tällöin etuna saavutetaan lyhyempi sullonta-aika. Kuva 234. Tärytysvibra Vibra voidaan kiinnittää muottiin tai malliin. Täytön edistyessä se käynnistetään hetkeksi, jolloin hiekka näin tärinän avulla sulloutuu tiiviiksi. Samalla tavalla toimitaan, kun mallipohja ja sen päällä oleva kehä on asetettu tärypöydälle, joka toimii tärinän aikaansaajana (kuvat 235 236). Kuva 235. Hiekka laskettu kehään ennen täristystä 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 4
Näissä menetelmissä huomio on kiinnitettävä täristysten välissä lisättävän hiekan määrään, joka ei saa olla liian suuri, jotta kunnollinen sulloutuvuus saavutetaan. Täristettäessä liian suuria hiekkamääriä ei hiekka sulloudu aina riittävästi tai joka paikasta. Tämä voi johtua kehän korkeudesta tai muodosta esim. muotin muotojen muuttuessa. Kuva 236. Hiekka tiivistetty täryttämällä Käytettäessä tällaisia menetelmiä seuraa mallille muoto- ja varustelurajoituksia. Mallin muodoissa ei voi tällöin voi olla sellaisia toisistaan eroavia muotoja, jotka eivät pysty täyttymään sullottaessa seuraavaa hiekkakerrosta ja näin hiekan tiivistyessä. Tällaisia muotoja on esim. ns. olkapäät eli pinnat, jotka voivat tiivistyä ja laskeutua muodostaan täristyksen edistyessä mutta joihin ei korvaava hiekka pysty enää tunkeutumaan ylemmästä hiekkakerroksesta uudelleen. Kuva 237. Täryttämällä sullotun mallin olkapään alla tyhjä huonosti sulloutunut alue Täry- ja vibratäristystä käytettäessä myös jäähdytysrautojen, irrallisten kanavistorakennelmien ym. sijoittaminen oikeaan paikkaan vaikeutuu, sillä tärinä saattaa liikuttaa niitä suunnitellusta paikasta pois. Käytettäessä em. yleisimpiä sullontamenetelmiä edetään edellä kuvatulla tavalla, kunnes muotti alkaa olla täynnä hiekkaa. Siinä vaiheessa on syytä varautua muotin pinnan valmistukseen. Tällöin on arvioitava se hiekkamäärä, joka tarvitaan halutunlaisen muotin pinnan aikaansaamiseksi. Jos hiekkaa on laskettu liikaa, se voidaan ottaa talteen ja laittaa uudestaan kiertoon regeneroinnin (uudelleenkäsittelyn) kautta, mutta tällöin siihen on jo sitoutunut sideainetta, joka osaltaan on ylimääräinen kulu. Tästä syystä ei kannata laskea muottiin liikaa hiekkaa. Mikäli hiekka on liian vähän, niin haluttua muotin pintaa ei saada aikaan, jolloin joudutaan lisäämään hiekkaa. Tämä on muistettava tehdä, jotta ei seuraisi laatu- ja turvallisuusongelmia, kuten esim. pohja ei tiivis ja sula pääsee vuotamaan rikkoutuneesta muotista. Muotin pinnasta voidaan haluta tehdä suora, jolloin hiekkaa on yleensä otettava hieman ylimääräistä tasomaisuuden aikaansaamiseksi. Samoin on tehtävä, jos muotin päälle 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 5
rakennetaan kaatoaltaita, ylijuoksuja, syöttökupujen tai kaasunpoiston jatkoja (nousuja) ym. (Näistä kerrotaan lisää 13. Muotin kokoonpano yhteydessä.) Pinta voi myös saada jäädä vajaaksi ja muotin pinta kupumaiseksi eli joistakin kohtaa kehää korkeammaksi, jolloin hiekan määrän ennakoinnilla ei ole niin suurta merkitystä. 5.3 Muotin pinta Mikäli täytetty muotin puolikas on alapuoli, se vain vedetään suoraksi tai sen päälle laitetaan erillinen pohja, joka usein on metallia (isoille kehille usein valettu pohja). Metallinen pohja pyritään saamaan tiiviisti kehän hiekkapintaa vasten, jotta sulan pohjaan kohdistama voima (ks. Muotinvalmistustekniikka-kirja) ei aiheuttaisi esim. halkeamaa, josta sula pääsisi valumaan pois (kuva 238). Kuva 238. Muotin kevytrakenteinen metallinen pohja kehän päällä tyhjennyksen jälkeen, kuten se muottia valmistettaessa siihen on kiinnitetty Tällöin muotin päälläpäin oleva pinta eli tuleva muotinpuoliskon pohja vedetään suoraksi. On kuitenkin hyvä jättää hiekkaa esim. muutama milli hiekkakehän reunojen yläpuolelle, jotta pohja saadaan tiiviisti muotinpuoliskon päälle. Tämä on varmistettava, sillä jos pohja on vain kehän reunoja vasten eikä muotin hiekkakerros vastaa pohjaa vasten, muotin kesto valupainetta vasten voi olla riittämätön. Tämä tapahtuu, jos muottiontelon ja pohjan välinen hiekkakerros ei ole kovin vahva, sekä pohjaa vasten on tyhjää tilaa, jolloin se voi olla niin heikko, että murtuu. Tässä tapauksessa sulaa päässee vuotamaan sitä kautta muottiontelosta, mikä aiheuttaa valukappaleen epäonnistumisen ja työturvallisuusriskin. Muotti valetaan kyljellään, ja muotin ylä- ja alapuoli on peitetty pohjilla, jolloin ne muodostavat muotin kehän. Näin ne suojaavat muottia rikkoutumasta kuljetuksessa ja estävät valussa sulan metallin valupaineen hajottamasta muottia ja sulaa valumasta muotista pois lattialle. Kuva 239. Pohjilla suljettuja muotteja kyljellään valupaikalla 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 6
Näin pohjan ja muotipinnan välinen tiiviys on varmistettu. Lopuksi ramputetaan pohja kehään. 5.4 Kehien ja pohjan kiinnitys eli ramputus Muotin valmistuksessa joudutaan kiinnittämän sen eri osia toisiinsa monissa yhteyksissä. Muotin kehät kiinnitetään toisiinsa, kehät malliin tai kehä ja muotinpohja (ellei niitä ole jo aiemmin kiinnitetty) toisiinsa erilaisilla kiinnitysmekanismeilla (ks. Muotinvalmistustekniikka-kirja). Seuraavassa ramputtamisessa huomioitavaa. Rampun on oltava sen kokoinen, että se on kiristykseen sopiva ja siinä on oltava kiristysvaraa. Kuvan 240 hakaramppua käytettäessä on kehän reunan ja rampun väliin lyöty kiristyskiila. Mikäli rampun kitaväli on niin iso, että tarvitaan kaksi kiilaa, on ne asetettava eri suuntiin eli vastakkain. Useampaa kuin kahta kiilaa ei kannata käyttää. Kuva 240. Kehä kiristetty rampulla kahden kiilan avulla Tarvittaessa on hyvä kiristää ramppu vielä yhdellä kehien väliin lyödyllä kiilalla (kuva 241), jotta varmistetaan kiinnitys (mielellään kuvasta 241 poiketen, jolloin kehän välikiila samalle puolen kiristyskiilaa ja näin rampun irrotus on helpompaa valuntyhjennyksessä). Kuva 241. Ramppukiristyksen lisäksi kehän väliin lyöty kiristyskiila Ramppu saattaa olla kiristyksen loppuvaiheessa huonossa asennossa riittävään kiristykseen tai kiristysvara voi olla vähissä, jolloin on hyvä suorittaa tämä apukiristys. Tätä tapaa voidaan käyttää hyvin kehiä niputettaessa päällekkäin: Muotinpuoliskojen jakopintakiristyksessä tämä tapa saattaa vähentää kiristystä. Kuva 242. Rampun kiristys 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 7
Riittävä ramppujen kiristys on hyvin paljon tuntuma-asia. Kuitenkin voidaan antaa pääohjeeksi, että kun ramppu ei enää normaalilla voimakkaalla iskulla kiristy, se on riittävän lujasti kiinni. Kiristykseen käytettävien ramppujen määrän ratkaisee kehän koko ja sisältämä massa sekä se, kuinka paljon kehää joudutaan kääntelemään ja liikuttelemaan. Koska kehä ramputtamisen jälkeen käännetään ympäri, syntyy kehien ja pohjan irrottamiseksi suuria voimia. Muotin alustapohja on kuljetuksessa aina alaspäin, ja koska sillä on tällöin putoamisvaara kuljetettaessa kehänippua nostimilla, on sen huolellisella kiinnittämisellä työturvallisuusmerkitys. 5.5 Sekoitimen puhdistus Työvuoron aikana, sen loputtua tai ainakin työpäivän jälkeen sekoitin on puhdistettava. Sekoittimeen kertyy hiekkaa siipiin ja ruuhirakenteisiin, josta se on puhdistettava, ennen kuin se alkaa häiritä hiekan sekoitusta ja siirtymistä ruuhessa. Kuva 243. Sekoittimen ruuheen tarttunut hiekkaa Kuva 244. Sekoittimen akseliin ja siipiin tarttunut hiekkaa poistetaan Tämä puhdistus tehdään yleensä paineilmalla toimivilla taltoilla. Tässä yhteydessä on huomioitava, että koska hiekka on usein tiukasti pureutunutta akselin, siipien tai ruuhen seinämään, se joudutaan poistamaan iskemällä. Tällöin on toimittava varovaisesti laitetta vahingoittamatta. Paineilmalaitteita käytettäessä on huomioitava niiden käsittelyohjeet (ks. Jälkikäsittelytekniikkakirja). Kuva 244. Sekoittimen puhdistukseen käytettävä paineilmataltta 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 8
Hiekkaseos kuluttaa myös sekoitinsiipiä, mikäli niitä eivät ole valmistettu ko. hiekkaseoksen syövyttävää vaikutusta vastaan kestävästä materiaalista tai päällystämällä siipi ko. aineella. Siivet ovat kulutustavaraa, mutta niistä kertyy iso kustannuserä, jos siipiä joudutaan vaihtamaan usein. Kuluneet siivet huonontavat myös hiekansekoitusta. Kuva 245. Sekoitusakseliin ja siipiin tarttunut hiekkaa Jos siivet kuluvat, hiekka tarttuu kiinni ruuheen, jolloin hiekan siirtymiseen ja sekoittumiseen käytettävä tila pienenee. Näin sekoitus myös huononee, sillä sideainetta tulee edelleen saman verran kuin pumpun asetus määrää, mutta nyt hiekkaa mahtuu kulkemaan vähemmän. Tällöin hiekan kuivumisreaktio myös nopeutuu ja hiekan ominaisuudet huononevat esim. penkkiajan lyhentyessä. Hiekasta tulee haperoa ja muotista huonompi, ja siitä syystä voi irrota hiekkarakeita sulan joukkoon. Lisäksi pinnasta tulee huonompilaatuinen sulan tunkeutuessa hiekkarakeiden väliin. Puhdistusta voidaan helpottaa ohjaamalla sekoittimen ruuhen läpi mieluummin lämmintä vettä esim. 15 min. ajan. Vesi pehmentää sekoittimeen juuttuneen hiekan, joka on näin helpompi irrottaa. Sekoittimissa on tätä varten usein liitäntä, mutta tarvittaessa sen voi myös itsekin tehdä (ottaen huomioon sekoittimen valmistajan näkemyksen). Kuva 246. Vesipesumahdollisuutta varten ruuhessa aukko, joka tulpattu sekoituksen ajaksi Vesi kuitenkin aiheuttaa vaikeuksia, joita ovat mm. mihin vesi johdetaan laite ei saa ruostua laitteen on oltava kuiva ennen sekoittimen käyttöä. Tällaisten ongelmien takia tätä menetelmää ei voi käyttää kuin sellaisessa työvuorojärjestelmässä, jossa laite ehtii kuivua. 3.4.2010 Pekka Niemi Muotin täyttö - 9