10. Kaavauskehykset Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Kaavauskehysten päätehtävä on pitää sullottu muotti koossa. Muotin muodostaa useimmiten kaksi päällekkäin olevaa kehystä, joiden väliin jää muotin jakopinta. Korkeat muotit joudutaan muodostamaan useammasta päällekkäin liitetystä kehyksestä. Kehysten täytyy olla rakenteeltaan niin lujia, etteivät ne menetä muotoaan sullotun hiekan tai valumetallin paineesta ja että niitä voidaan kuljettaa tai kääntää muotin särkymättä. Seinämän jäykkyyttä lisätään ulkopuolisella rivoituksella tai muotoilulla (kuva 104). Kuva 104. Kehysten muotoilu Kehyksen seinämien sisäpuolet muotoillaan sellaisiksi, ettei hiekka pääse putoamaan kehyksestä. Suoriin sisäseinämiin lisätään putoamista estävät hiekkalistat, jotka samalla lisäävät kehyksen jäykkyyttä (kuva 57). Kuva 105. Kehässä hiekkalistat Kuva 106 ja 107 esittävät hiekkarivoilla eli ns. sloovareilla varustettua kaavauskehystä. Hiekkaripojen tehtävänä on estää yläkehykseen sullottua hiekkaa putoamasta sekä myös vahvistaa muottia sulan metallin aiheuttamaa painetta vastaan. Hiekkarivat mahdollistavat myös muotin tukemisen hiekkakoukuilla, mistä puhutaan myöhemmin. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-1
Kuva 106. Hiekkarivat eli sloovarit kehässä Kuva 107. Useamman kehyksen kehäpaketti, lukitus haoilla Ohjaustappien ja reikien tehtävänä on ohjata kehykset sekä malliin että toisiinsa nähden täsmälleen oikeaan asentoon. Koska reiät kuluvat melko nopeasti liian suuriksi, käytetään niissä usein helposti vaihdettavia kovateräksisiä holkkeja (kuva 108). Kaavauskehysten lämmetessä tapahtuu niissä lämpölaajenemista. Jos kehyksillä on eri lämpötilat, voi käydä niin, että muotin sulkeminen ja purkaminen tuottavat vaikeuksia. Tästä syystä tehdään toinen ohjausrei istä usein soikeaksi, jotta kehyksen vapaa kutistuminen olisi mahdollista (kuva 109 ja 110). Kuva 108 Kuva 109. Pyöreä ohjausreikä Kuva 110. Soikea ohjausreikä 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-2
Suuret muotit nostetaan ja siirretään nosturin avulla. Tämän vuoksi kehykset pitää varustaa nostotapeilla. Tappien varassa voidaan muotinpuolikas kääntää myös ympäri (kuvat 111 ja 112). Kuva 111. Nostotappi päältä katsottuna Kuva 112. Nostotappi sivulta kuvattuna Kaavauskehysten mitat on yleensä standardisoitu. Poikkeuksina näistä ovat ns. muotorivalliset kaavauskehykset, jotka on muotoiltu ja mitoitettu tiettyjä valukappaleita varten. Hiekkarivat näissä kehyksissä noudattavat myös kappaleen muotoja (kuva 113). Kuva 113. Muotorivallinen kaavauskehys Tällaisia kehyksiä on taloudellista valmistaa vain, jos valimo valaa paljon samanlaisia kappaleita. Muotorivallisia kehyksiä käytettäessä säästetään kaavaushiekkaa ja sullontatyö vähenee. Tavallisista kaavauskehyksistä poikkeaa myös lukkokehys. Kehyksen nurkassa on saranat ja kulmassa lukkolaite, jolla kehys suljetaan kaavauksen ajaksi. Kaavauksen jälkeen kehys poistetaan muotin ympäriltä ja samaa kehystä voidaan käyttää seuraavan muotin tekemiseen. Kuva 114. Lukkokehys Hartsihiekkakaavauksessa, jossa sullontapaine on pieni, voidaan metallinen lukkokehys korvata kevytrakenteisilla kehyksillä. Usein käytetään puurakenteisia, runsailla hellityksillä varustettuja täyttökehyksiä, jotka poistetaan mallia irrotettaessa. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-3
Kuva 115. Pullamuotin kehys, huom. laidassa tartunta -aukot Kuva 116. Pullamuotin kehys mallin päällä Muotinpuolikkaat ohjataan toisiaan vasten jakopintaan laitetuilla puisilla tai muovisilla ohjaustapeilla, joiden paikat on määrätty mallilaatoissa. Kehystämättömien muottien valmistusta kutsutaan pullakaavaukseksi. Kaavauskehysten koon määrää kaavattavan mallin suuruus sekä kehyksen sisään tulevat täyttöja syöttöjärjestelmät. Yläkehyksessä olevat hiekkarivat määräävät taas muotin kaatokanavan paikan ja useasti myös korkeiden syöttökupujen paikat. Kaavauskehysten muodot ja koot vaihtelevat eri valimoissa. TES-standardeissa kehykset on jaettu kolmeen sarjaan, joissa kehyksen pituuden suhde sen leveyteen on 1:1, 8, 1:1, 2 ja 1:1. Kuva 117. Kehyksetön muotti kuljetetaan Kuva 118. Pullamuotti kokoonpanossa 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-4
11. Kaavauskehysten kuormitus ja lukitus Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Kun sula metalli täyttää muotin, pyrkii se samalla nostamaan yläosaa erilleen alaosasta. Jos tätä ei estettäisi, vuotaisi muotti jakopinnastaan ja seurauksena voisi olla tapaturma tai ainakin hylättävä valukappale. Nostovoima muodostuu usein huomattavasti suuremmaksi kuin valumetallin painovoima. Nostovoiman laskemiseen palaamme myöhemmin. Yksinkertaisin tapa estää muotin vuotaminen on sen kuormittaminen painolla. Valimossa on tätä varten erilaisia valurautapainoja. Jotta muotti ei rikkoutuisi, on painot laitettava esimerkiksi puulistojen avulla (kuva 120) siten, että ne painavat vain kehystä eivätkä muottihiekkaa tai hiekkakoukkuja. Mikäli puulistoja ei käytetä, on muotin pinnan oltava suora, jotta paino vastaa muotin pintaan (katso kuva 119). Kuva 119. Painotettu muotti Puulistat estävät myös painojen liukumisen kehyksen päältä, koska rauta rautaa vasten on liukasta. Kuormitus ei saa olla toispuoleinen, koska siitä olisi seurauksena muotin vuotaminen (kuva 120). Kuva 120. Painotus väärin Koska painojen käsittely on melko työlästä, on nykyisin yleisin tapa lukita kehykset toisiinsa kiinni. Lukitseminen voi tapahtua joko kiilakourien avulla (kuva 121) tai hakakiinnityksellä (kuva 122). Kiilakouria varten on kehyksissä kiilakorvakkeet ja hakakiinnitystä varten tapit. Kuva 121. Kramppukiinnitys 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-5
Kuva 122. Hakalukitus Suuret kehykset lukitaan toisiinsa kiinni hakarautojen eli ns. kramppujen avulla, jotka kiilataan kehyksien jäykistysripoihin tai molempien kehyksien yli (kuva 123). Korkeissa muoteissa kiilataan useampia kehyksiä päälletysten hakarautojen avulla. Kuva 123. Kramppulukitus Kuva 124. Kramppulukitustapoja Suurten, levymäisten valukappaleiden muoteissa, joissa nostovoima muodostuu hyvin suureksi, eivät hakaraudat aina yksin riitä. Usein joudutaan näiden lisäksi kehykset kiinnittämään toisiinsa suurilla pulteilla tai kuormittamaan ne (kuva 124). Kuormittamalla estetään myös metallin tunkeutuminen muotin alakautta. Kuva 125 Pullakaavausmuotit voidaan varustaa metallin nostovoimaa vastaan eri tavalla. Painottaminen voi tapahtua teräs- tai valurautalaatoilla, jotka sijaitsevat siten, että valu ei esty, tai joissa on kaatokanavaa ja nousuja vastaavat aukot (kuva 125). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-6
Muotin rikkoutumisen estämiseksi pitää laatan sekä muotin yläpinnan olla tasainen. Kuva 126. Laattalukitus Eräs tapa on lukita kuvan 127 mukaisesti terästangoilla, jotka kiristetään ketjuilla muotin valualustaan. Kuva 127. Pullamuotin kiinnitysmenetelmä 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-7
KERTAUSTEHTÄVIÄ Mikä tehtävä on kaavauskehyksen hiekkalistalla? Mikä tehtävä on kaavauskehyksen hiekkarivoilla? Miksi kaavauskehysten toinen ohjausreikä tehdään usein soikeaksi? Millainen on muotorivallinen kaavauskehys? Millainen on lukkokehys? Miksi muotit joudutaan kuormittamaan? Miksi kuormitus ei saa olla toispuoleinen? Millaisia muottien lukitsemistapoja tiedät? 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 10 11-8