Valimon aiheuttamat valuviat

Valimon aiheuttamat valuviat Tuula Höök, Valimoinstituutti Siinä missä valuvika on yleisellä tasolla valukappaleen suunnittelun, muotin tai mallin suunnittelun, sulattamisen, sulan kuljettamisen ja käsittelyn, keernanvalmistuksen, muotin kokoamisen tai valamisen aikana tapahtuneesta virheestä johtuva puute valukappaleen rakenteessa 1, valimon aiheuttama valuvika on muotin tai mallin suunnittelun, sulattamisen, sulan kuljettamisen ja käsittelyn, keernanvalmistuksen, muotin kokoamisen tai valamisen aikana tapahtuneesta virheestä johtuva puute valukappaleen rakenteessa. Määrittelyssä olevat kolme viimeistä sanaa puute valukappaleen rakenteessa ovat tärkeät. On esimerkiksi mahdotonta tehdä täysin sulkeumista puhdasta valua, koska muottihiekasta irtoaa valun aikana aina jokunen rae ja jää kappaleen sisään. Tai valumetalli hapettuu aina jonkin verran muotin sisällä muodostaen oksidisulkeumia. On määrittely- ja sopimuskysymys, milloin valmistusmenetelmään liittyvistä ongelmista ja ominaisuuksista tulee valmistusvirhe ja sitä seuraava puute, joka on tulkittava kappaleen hylkäämiseen johtavaksi valuviaksi. Muotin tai mallin suunnittelusta johtuvat virheet voidaan jakaa edelleen seuraaviin ryhmiin: rakenteen suunnittelu valmistusmateriaalien valinta valmistusmenetelmien valinta valujärjestelmän suunnittelu. Muotin ja mallivarusteiden rakenteen suunnittelussa ja muotin kokoamisessa tapahtuneet virheet johtavat pääasiallisesti erilaisiin mitta-, muoto- ja siirtymävirheisiin, joita käsitellään lähteessä Valukappaleiden geometrinen tuotemäärittely 2. Tämä teksti käsittelee muotin ja mallin suunnittelun osalta valmistusmateriaalien ja valmistustekniikoiden valintaa sekä valujärjestelmän suunnittelua. Lisäksi käsitellään tarkemmin sulattamista ja sulankäsittelyä. Muotin ja keernojen valmistusmateriaalien valinta Muotin ja keernojen valmistusmateriaaleja ovat hiekkavalumenetelmässä: hiekka, sideainejärjestelmä, peitosteet, keernaliimat ja jakopintojen tiivistämiseen käytettävät aineet. Kestomuottimenetelmissä 3 käytettävä muotti valmistetaan useimmiten valuraudasta tai työkaluteräksestä. Sitä voidaan tarvittaessa käyttää useita kymmeniä tuhansia, jopa satoja tuhansia valukertoja. Kestomuotin pinta sivellään tai ruiskutetaan irrotusaineella aina ennen uuden valukierron alkua. Kokilli- ja matalapainevalussa voidaan käyttää hiekkakeernoja, 1 ValuAtlas, Suunnittelijan perusopas: Rauta-, teräs- ja metallivalujen valuviat 2 ValuAtlas, Suunnittelijan perusopas: Valukappaleiden geometrinen tuotemäärittely 3 Kokillivalu, matalapainevalu ja painevalu. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 1

joiden valmistusmateriaaleja ovat raakahiekka, sideainejärjestelmä, peitosteet ja keernaliimat. Painevalumuotin keernat valmistetaan työkaluteräksestä tai muusta voimakasta lämpöelämistä kestävästä materiaalista. Painevalun muotit ovat siten täysin metallista valmistettuja. Hiekka Hiekkojen tärkeimmät valujen laatuun ja valuvikoihin liittyvät ominaisuudet ovat puhtaus, raekoko, rakeiden muoto ja lämpölaajeneminen. Puhtaus, keskiraekoko, raekokojakauma ja rakeiden muoto vaikuttavat valun pinnankarheuteen sekä hiekan sulloutumis- ja kaavautumisominaisuuksiin. Lämpölaajeneminen vaikuttaa muotin pinnan taipumukseen halkeilla valun aikana. Tavallisimmat valimohiekkalajit ovat kvartsi-, kromiitti- ja zirkonihiekka sekä synteettinen keraamihiekka. Tulenkestävyys on edellä lueteltujen lisäksi tärkeä ominaisuus, mutta valimoiden käyttämät hiekat on valittu jo lähtökohtaisesti siten, että ne kestävät korkeita lämpötiloja. Tulenkestävyydeltään huono hiekka sintrautuu (sulaa) yhteen valumetallin kanssa muodostaen mineraali-metalli komposiittia. Tämän tyyppinen ilmiö on kuitenkin harvinainen eikä sitä pidä sekoittaa hiekan pureutumisena tai hiekan kiinnipalamisena tunnettuun valuvikojen tyyppiin. Hiekan joukossa voi kuitenkin olla epäpuhtauksia eli muita kuin nimellisainesosia. Epäpuhtaudet ovat useimmiten tulenkestävyydeltään heikkoja. Valun pinnankarheus Ilman minkään muun mekanismin vaikutusta valun pinnankarheus riippuu suoraan hiekan raekoosta. Hiekkaa voi ostaa esimerkiksi keskiraekoossa 0,20 mm raejakaumalla 0,1 0,5 mm tai keskiraekoossa 0,32 mm raejakaumalla 0,1 0,7 mm. Pienirakeinen, hieno hiekka tuottaa sileän valupinnan (pienen pinnankarheuden). Sitä ei voi kuitenkaan suositella isokokoisille tai korkeille kappaleille eikä korkeaa valulämpötilaa vaativille valumateriaaleille, koska hieno hiekka ei kestä vaurioitumatta ankaria valuolosuhteita. Pinnankarheutta heikentäviä tekijöitä ovat hiekan huono sulloutuminen, huono kaavautuminen ja epäpuhtaudet. Toimittajalta ostettu valimohiekka voi sisältää epäpuhtauksina orgaanisia ainesosia. Valimossa kierrätetty hiekka (kiertohiekka) voi sisältää paakkuuntunutta sideainetta, valumetallirakeita, jäänteitä eristävistä syöttökuvuista tai katkaisukeernoista jne. Epäpuhtauksia sisältävää hiekkaa on joko kierrätetty liian pitkään tai sitä on elvytetty tehottomalla laitteistolla. Epäpuhtauksien sisältämä, tulenkestävyydeltään heikko ainesosa joko palaa valun aikana pois tai sulaa kiinni valettavaan materiaaliin. Molemmissa tapauksissa valumetalli pääsee tunkeutumaan hiekan sisään ja valukappaleen pinnankarheus kasvaa. Huono sulloutuvuus, huono kaavautuminen ja hiekan heikko tulenkestävyys tuottavat valuvikoina eriasteisia hiekan pureutumisvikoja. Pureutumisviat tunnistetaan itsenäisinä valuvikojen tyyppinä, mutta niitä voidaan tarkastella myös pinnankarheuden käsitteillä. Mikäli on epäilys, ettei pinnankarheuden arvo ole riittävä tiedottamaan valimoa siitä, että kappaleessa ei sallita kiinnipureutunutta hiekkaa, on tehtävä tarkempi laatumäärittely. Hiekan sulloutuminen ja kaavautuminen Raekokojakauma vaikuttaa hiekan sulloutumiseen sekä edelleen muotin sisäpinnan lujuuteen. Sulloutuminen ja sulloutuvuus ovat hiekkamuotin valmistukseen liittyviä laadullisia määreitä, joilla voidaan ilmaista missä määrin, kuinka helposti ja nopeasti sekä kuinka tasaisesti hiekka tiivistyy, kun sitä painellaan valumallin päälle tai keernalaatikkoon. Hyvin sulloutuva hiekka muodostaa tiiviin ja kestävän pinnan valumallia vasten. Huonosti sullou- 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 2

tuvaa hiekkaa käytettäessä pinta voi jäädä paikoitellen harvaksi, jolloin se ei kestä sulan rasitusta. Rakeiden muoto vaikuttaa hiekan juoksevuuteen. Pyöreillä rakeilla on paras juoksevuus, murtopintaisilla, särmikkäillä rakeilla heikoin. Hyvin juokseva hiekka sulloutuu hyvin ja se on helppo kaavata tasaisesti joka puolelle valumallia, myös pieniin yksityiskohtiin. Huonosta sulloutumisesta, huonolaatuisesta hiekasta tai muotin metallipaineeseen nähden liian hienosta hiekasta aiheutuvia valuvikoja ovat esimerkiksi karhea pinta, kiinnipureutunut hiekka, metallin tunkeuma hiekkaan, paisuma ja hiekkasulkeumat. Karhea pinta, kiinnipureutunut hiekka ja metallin tunkeuma hiekkaan ovat saman aiheutumismekanismin kolme eriasteista ilmentymää. Kaikissa tapauksissa vika johtuu siitä, että muotin pinta on antanut myöten tai alkanut hajota siten, että metalli on päässyt tunkeutumaan hiekkarakeiden väliin. Hajoaminen voi olla seurausta siitä, että pinta on huonosti sulloutunut eli nk. harva; mutta se voi olla seurausta myös siitä, että orgaaninen sideaine tai hiekan sisältämät, tulenkestävyydeltään heikot epäpuhtaudet ovat olleet liian pitkään alttiina sulalle metallille. Kaikki orgaaniset sideaineet hajoavat lämpötilan vaikutuksesta. Kiinnipureutumista tapahtuukin erityisen herkästi niissä muottipesän kohdissa, joissa metalli virtaa pitkään. Tällaisia kohtia löytyy esimerkiksi valuportin eli sisäänmenon lähistöltä. Runsaasti orgaanista sideainetta (myös sideainejäämiä) sisältävä hiekka pureutuu kiinni herkemmin kuin maltillisen sideainemäärän sisältävä hiekka. Karhea pinta Kiinnipureutunut hiekka Metallin tunkeuma hiekkaan Karheaa valupintaa Karheaa valupintaa, suurennos edellisestä 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 3

Kiinnipureutunutta hiekkaa Kiinnipureutunutta hiekkaa, suurennos edellisestä Kiinnipureutunutta hiekkaa Kiinnipureutunutta ja osin hiekkaan tunkeutunutta metallia (a) (b) Hiekkaan tunkeutunutta metallia Hiekkaan tunkeutunutta metallia (a) ja halkeamapurse (b) Mikäli valumetalli virtaa riittävän kauan ja/tai voimakkaasti huonosti sulloutuneiden pintojen kautta, se vie mukanaan hiekkarakeita, jotka jäävät sulkeumiksi valukappaleen sisään. Hiekkasulkeumat pyrkivät muuta ainetta kevyempinä nousemaan lähelle muottipesän yläpintoja. Paisuman tapauksessa muottihiekka on ollut paikallisesti harvaksi sulloutunutta siten, että valumetalli on painanut sen kokoon ja tuottanut kappaleeseen pyöreämuotoisen pullistuman. Appelsiininkuoripinta on seurausta joko muottihiekan myötäämisestä tai reagoimisesta valumetallin kanssa. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 4

Paisuma Paisuma Hiekkasulkeuma Hiekkasulkeumia Lämpölaajeneminen Raakahiekoilla on eriasteinen taipumus laajentua lämpötilan kasvaessa. Voimakkaimmin lämpölaajenevaa on kvartsihiekka, vähiten zirkonihiekka ja synteettisesti valmistettu keraamihiekka. Kvartsihiekan lämpölaajeneminen on 600 C tienoilla luokkaa 1,35 %, kromiittihiekan luokkaa 0,4 %, zirkonihiekan luokkaa 0,2 % ja synteettisen keraamin myös luokkaa 0,2 %. 4 Lämpölaajeneminen aiheuttaa muottihiekan pinnan kuoriutumista ja halkeilua. Halkeilu on voimakkainta muotin ulkopyöristyksissä (valukappaleen sisäpyöristyksissä). Keerna altistuu ilmiölle eniten. Hiekan kuoriutumisen ja halkeilun aiheuttamia vikoja ovat esimerkiksi halkeamapurse, peitostesulkeuma ja kuoriutuma. Halkeamapurse on teräväsärmäinen, pitkä ja ohut, jakopintapursetta muistuttava metallimuodostelma. Kuoriutuma ilmenee kappaleen pinnassa olevana pullistumana, laakeana syvennyksenä tai metallin ja muottihiekan kerrostumisena. Kuoriutuman aiheuttamat vialliset muodot voivat sisältää myös kiinni palanutta hiekkaa. Rotanhäntä on ilmiön lievempi muoto, jossa muottihiekan pinta halkeaa ja työntyy ylöspäin, mutta sula ei pääse tunkeutumaan hiekan sisään. 4 Ulrich Recknagel, Martin Dahlman: Special Sands Base Materials for State-of-the-Art Cores and Moulds, Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Düsseldorf, Germany, http://www.huettenesalbertus.de 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 5

Peitostesulkeumat ovat muottipesän pinnasta irronneen peitosteen aiheuttamia sulkeumia jähmettyneen valukappaleen pinnan läheisyydessä. Irtoaminen johtuu joko siitä, että peitostekerros on ollut liian paksu tai siitä, että se on rikkoontunut alla olevan muottihiekan halkeilun vuoksi. Kuoriutuman periaate ja kuoriutumia valukappaleissa. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 6

Rotanhäntä Halkeamapurse Peitostesulkeuma Rotanhäntä Rotanhäntä Halkeamapurse keernassa Halkeamapurse keernassa, edellisen suurennos Halkeamapurse keernassa 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 7

Halkeamapurse keernassa Valokuva lähteestä GJUTFELSANALYS DATABAS, http://91.213.0.146/medlemmar/md/defekt/gfelsanalys.asp, 23.8.2013 Sideainejärjestelmä, peitosteet, irrotusaineet, keernaliimat ja jakopintojen tiivistämiseen käytettävät aineet Sideainejärjestelmä, peitosteet, irrotusaineet, keernaliimat ja jakopintojen tiivistämiseen käytettävät aineet muodostavat kuumentuessaan kaasuja ja valumetallin kanssa reagoivia ainesosia. Osa keernaliimoista ja jakopinnan tiivistämiseen käytetyistä aineista muodostaa sideaineisiin verrattuna huomattavan suuria kaasumääriä. Sideaineet jaetaan orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Orgaaniset sideaineet ovat käytännössä polymeereja. Niiden hajoamistuotteena muodostuu kaasuja, tavallisimmin hiilimonoksidia (CO), hiilidioksidia (CO2), typpeä (N2), vetyä (H2) ja happea (O2). Lisäksi voi muodostua erilaisia hiilivetyjä. Epäorgaaniset sideaineet eivät muodosta kaasuja yhtä herkästi kuin orgaaniset sideaineet, mutta ne voivat sisältää vettä, joka höyrystyy ja/tai liukenee sulan joukkoon. Orgaanisten sideaineiden vapauttamat kaasumäärät ovat sitä suurempia mitä enemmän sideainetta annostellaan. Kaasuuntumistaipumus voimistuu myös kierrätetyillä hiekoilla, mikäli kierrätettyyn hiekkaan kasautuu sideainejäämiä. Sideainejärjestelmien välillä on huomattavia eroja kaasuuntumistaipumuksen ja muodostuvien kaasujen suhteen. Kaasumaiset hajoamistuotteet ja höyrystyvä vesi aiheuttavat valuvikoina kaasuhuokoisuutta. Huokoisuusvikojen tyyppi vaihtelee sen mukaan liukenevatko kaasut valumateriaaliin vai jäävätkö ne muottipesään. Liukenevat kaasut muodostavat huokosia erkautumismekanismilla. Kaasujen liukoisuus sulatilaiseen, ylikuumennettuun metalliseokseen on tyypillisesti hyvin paljon suurempi kuin liukoisuus lähellä metalliseoksen jähmettymisrajaa tai jähmettyneessä tilassa. Liukoisuuden ylittävä määrä pyrkii erkautumaan huokosiksi metalliseoksen jäähtyessä ja jähmettyessä. Erkaantuneet huokoset voivat asettua erilaisiin muodostelmiin valettavan metallin jähmettymisominaisuuksista ja muista olosuhteista riippuen. Ne voivat esimerkiksi levittäytyä tasaisesti valukappaleen sisälle, muodostaa onteloita sen sisäosiin tai asettua pistorakkuloiksi kappaleen pintakerrokseen. Tavanomaisin liukeneva kaasu on vety (H2). Liukenemattomat kaasut voivat tietyissä olosuhteissa sekoittua valumetalliin ja muodostaa suurikokoisia kaasutaskuja tai pintahuokosia. Kaasuja pyritään johtamaan muottipesästä pois kaasunpoistokanavien, esimerkiksi keernan ilmastointinarujen kautta. Osa kaasuista poistuu hiekan ja jakopintojen läpi, mikäli hiekkaa ei 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 8

ole sullottu liian tiiviiksi. Markkinoilla on myös muottihiekan joukkoon sekoitettavia lisäaineita ja muotin pintaan siveltäviä peitosteita, joilla kaasuja on mahdollista neutraloida. Kestomuottimenetelmissä käytettävät peitosteet, irrotusaineet ja hiekkakeernojen sideaineet sisältävät kaasuuntuvia ainesosia. Irrotusaineet tuovat usein myös kosteutta mukanaan. Ongelmaa ilmenee esimerkiksi, jos valukierto pidetään niin lyhyenä, ettei irrotusaineella käsitelty muotti ennätä kuivua kiertojen välillä. Kestomuottien kuivaamiseen ja kaasunpoistoon täytyykin kiinnittää erityistä huomiota. Pintahuokonen Pistorakkula Pienoisrakkulat (tasaisesti jakautunut kaasuhuokoisuus) Keernantukirakkula Pintahuokoisuutta Pintahuokoisuutta Pistorakkuloita Työstön avaamia pistorakkuloita 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 9

Pistorakkuloita Kaasuhuokoisuutta kuparipohjaisesta seoksesta valmistetussa valukappaleessa, sahapintainen poikkileikkaus Mikroskooppikuva kaasuhuokoisuudesta, kuva on valmistettu hieestä Sideaineiden, peitosteiden ja irrotusaineiden sisältämät tavallisimmat kemiallisesti aktiiviset hajoamistuotteet ovat fosfori, happi, hiili, rikki, typpi ja vety. Erityyppiset ja eri valmistajien aineet vapauttavat näitä ainesosia vaihtelevasti. Valuvikoina esiintyy liukenevien kaasujen aiheuttaman kaasuhuokoisuuden lisäksi esimerkiksi oksidiyhdisteiden muodostumista sekä pinnan typettymistä tai hiilettymistä. Ongelmien ilmetessä tulisi selvittää hajoamistuotteiden koostumus. Pinnan typettyminen (GS) Pinnan hiilettyminen 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 10

Muotin ja keernojen valmistusmenetelmien valinta Muotin ja keernojen valmistusmenetelmät jakaantuvat periaatteessa 1) täysin manuaaliseen valmistukseen (= manuaalikaavaus + manuaalinen käsittely) 2) manuaalikaavaukseen kaavauslinjalla 3) konekaavaukseen Täysin manuaalisessa valmistuksessa muotit ja keernalaatikot kaavataan (eli täytetään ja sullotaan) käsin. Sen lisäksi kaikki kaavauskehysten, valumallien ja keernalaatikoiden siirtäminen, kääntäminen ja mallien irrotus tapahtuu lihasvoimin tai nostolaitteiden avulla. Kaavauslinja sisältää erilaisia automaattisesti tai puoliautomaattisesti toimivia laitteita muottien ja valumallien käsittelyn avuksi, mutta kaavaus tapahtuu siinäkin käsin. Konekaavauksessa kone suorittaa automaattisesti kaikki tarvittavat vaiheet: hiekan täyttämisen, sullonnan, mallin irrotuksen, keernojen asettelun paikoilleen, muotin sulkemisen jne. Täysin manuaalinen valmistus on paras vaihtoehto pienille sarjoille sekä hyvin suurikokoisille kappaleille. Manuaalinen valmistus on hyvin joustavaa. Manuaalisesti toimiva valimo voi valmistaa mitoiltaan hyvinkin vaihtelevia kappaleita. Kaavauslinja tehostaa muottien valmistusta, mutta toisaalta se alkaa jossain määrin rajoittaa kappalekokoa, koska muottien ja valumallien käsittelyyn tarkoitetut laitteet sopivat hyvin vain tietyille mitoille. Hyvin kaavattu muotti on sisäpinnoilta sopivan tiivis ja kauttaaltaan tasalaatuinen. Täysin manuaalisen valmistuksen ja kaavauslinjan välillä ei ole suuria valmistustekniikasta johtuvia eroja kaavauksen laadussa, koska molemmissa käytetään samoja manuaalisia menetelmiä. Laatu riippuu pääosin hiekan ja mallivarusteiden ominaisuuksista sekä kaavaajan huolellisuudesta ja ammattitaidosta. Koneella kaavatuista muoteista tulee kerta toisensa jälkeen tasalaatuisia edellyttäen, että kappaleen muodot tukevat konekaavausta, kone on oikein asetettu ja valumalli on hyvin valmistettu. Kaavauslinja, jossa automatiikkaa mallien ja valmiiksi kaavattujen muottien kuljetusta varten. Kehysten täyttö käsin hiekan sekoitusruuvilta, sullonta tärypöydällä. Förder- und Anlagentechnik GmbH (FAT) Valokuva lähteestä Förder- und Anlagentechnik GmbH (FAT), http://www.f-a-t.de, 26.8.2013 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 11

Automatisoitu kaavauslinja, jossa kuljettimien lisäksi laitteistoa muottien kääntämistä ja sulkemista varten. Förder- und Anlagentechnik GmbH (FAT) Kaavauslinja, jossa laitteistoa muottien ja valumallien kuljettamista varten. Kehyksen täyttö tapahtuu manuaalisesti hiekan sekoitusruuvilta. Förder- und Anlagentechnik GmbH (FAT) Valokuvat lähteestä Förder- und Anlagentechnik GmbH (FAT), http://www.f-a-t.de, 26.8.2013 Konekaavausta sovelletaan tuorehiekkamuottien (bentoniittihiekkamuottien) valmistuksessa. Tuorehiekka kovetetaan mekaanisesti ja siitä voidaan kaavata muotteja sekä käsin että koneella. Konekaavausta käytetään suurille ja suurehkoille sarjoille. Kaavauskoneen työalue on suljettu siten, että valumallissa ei voi käyttää käsin aseteltavia irtopaloja. Muotissa ei voi myöskään käyttää erillisiä syöttökupuja, koska ne eivät kestä konekaavauksen rasitusta eikä koneessa ole mekanismia niiden paikoilleen laittamista varten. Syötöt täytyy näin ollen suunnitella osaksi mallia. Keernoja voi sen sijaan käyttää. Ne asetetaan muottiin syöttölaitteen avulla. Tuorehiekan kaavauskone, Hunter Foundry Machinery. Valokuvat lähteestä: Hunter Foundry Machinery, http://www.hunterfoundry.com, 26.8.2013 Keernat voidaan valmistaa käsin tai koneella muottien valmistusmenetelmistä riippumatta. Koneellista keernanvalmistusta sovelletaan seuraavista kolmesta syystä: 1) Koneellinen valmistus on nopeampaa kuin manuaalinen 2) keernanvalmistuskoneella (keernatykillä) voidaan täyttää monimutkaisen muotoisia keernalaatikoita, joita ei saa täytettyä manuaalisesti 3) koneellisesti valmistetuista keernoista tulee tiiviitä ja tasalaatuisia, mikäli valmistuksen asetukset saadaan toimimaan ja keernalaatikko on hyvälaatuinen. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 12

Joissain tapauksissa manuaalinen keernanvalmistus ei siis kuulu lainkaan vaihtoehtoisten valmistusmenetelmien joukkoon. Hyvin kaavattua keernaa kuvaavat samat laatuominaisuudet kuin hyvin kaavattua muottiakin: Hyvin kaavattu keerna on pinnoilta sopivan tiivis ja sisäosilta kauttaaltaan tasalaatuinen. Seuraavaan kuvaan on kerätty esimerkkejä keernoista, jotka ovat manuaalisesti valmistettavissa sekä keernoista, joiden valmistaminen vaatii ehdottomasti keernanvalmistuskoneen (keernatykin). Esimerkkikuvissa a), b) ja c) on esimerkkejä kapeista, pitkistä ja hankalasti risteävistä muodoista, joita ei ole mahdollista valmistaa käsin täyttäen. Kuvien d), e) ja f) keernat on mahdollista, joskin haasteellista valmistaa käsin. Haasteelliset kohdat on merkitty kuviin nuolilla. Merkityissä kohdissa on äkillisesti kapeneva tai suuntaa vaihtava muoto, joka saattaa jäädä käsin täyttämällä harvaksi. a) Keernat a, b ja c: keernalaatikon täyttäminen ei onnistu käsin. b) c) d) e) Keernat d, e ja f: keernalaatikon täyttäminen onnistuu käsin, mutta on haasteellista. Ongelmakohdat on merkitty kuviin punaisin nuolin. Valokuvien lähde: Bianchi srl, http://www.bianchisrl.it, 26.8.2013. f) 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 13

Esimerkkejä keernoista, joiden valmistus onnistuu suhteellisen helposti käsin. Muodot ovat riittävän tukevia eikä niissä ole risteäviä kohtia. Valokuvat lähteestä ValuAtlas, Valimotekniikan perusteet, Keernanvalmistus Valumallien valmistusmateriaalit ja valmistusmenetelmät Koneistettujen valumallien pääasiallinen valmistusmateriaali on nykyisin polyuretaanilevy tai tiettyyn mittaan valettu polyuretaaniblokki. Aikaisemmin käsikaavausmallit valmistettiin puupohjaisista materiaaleista eli sahatavarasta sekä vaneri-, rima- tai sälelevyistä. Konekaavausmallit valmistettiin metallista. Polyuretaanilevyt ja blokit ovat syrjäyttäneet luonnonmateriaalit suurelta osalta. Ne sopivat nykyisin lujuutensa puolesta myös konekaavausmallien valmistukseen. Puupohjaisia materiaaleja käytetään edelleenkin, koska ne ovat edullisia, suhteellisen kestäviä ja helposti työstettäviä. Puu ei ole kuitenkaan materiaalina yhtä kestävää kuin vahvat polyuretaanilevyt ja siinä on myös muita epäedullisia ominaisuuksia. Eniten haittaa koituu puun kosteuselämisestä sekä siitä, että luonnonmateriaalille tyypillisesti se ei ole täysin tasalaatuista. Polyuretaanilevyjä ja blokkeja voi ostaa eri tiheys- ja lujuusluokissa sekä eri paksuisina. Tiheys ja lujuus vaikuttavat valumallien tapauksessa lähinnä koneistetun pinnan laatuun ja mallin kestävyyteen. Lujimmille mallinvalmistusmateriaaleille luvataan useiden kymmenien tuhansien kaavauskertojen kestoikää parhaassa tapauksessa voidaan jopa yli sataan tuhanteen kaavauskertaan 5. Tavallisimmat levypaksuudet ovat 50 mm, 100 mm ja 150 mm. Levyt sahataan karkeasti aihiomittaan ja liimataan päällekkäin riittävän korkuiseksi pinoksi. Malli valmistetaan kerroksittain liimatusta levyaihiosta jyrsinkoneella. Polyuretaaniblokki on sellaisenaan valmis koneistettavaksi. Liimaustyövaihe jää pois eikä valmiissa mallissa ole kerrosrakenteelle tyypillisiä saumakohtia. Joissain tapauksissa jyrsinkoneen terän ulottuvuus ei riitä täysimittaisen aihion työstämiseen. Jos malliin halutaan esimerkiksi 3 mm nurkkapyöristys, sen jyrsiminen voidaan tehdä maksimissaan 6 mm pallopäisellä terällä. Tavanomaisen pallopäisen 6 mm jyrsinterän maksimiulottuvuus on lastukerrosten suunnassa alaspäin luokkaa 50 mm - 60 mm ja erikoispitkän luokkaa 150 mm. Mittarajoituksista seuraa, että yli 150 mm korkean muodon juureen 5 More Than Tooling Resins: A Wide Variety of Solutions for Foundry Tooling, Ebalta Distribution Ltd, http://www.ebalta.co.uk 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 14

ei kolmiakselisella jyrsinkoneella voi tehdä tällaista 3 mm nurkkapyöristystä. Malli voidaan valmistaa kuitenkin viipaleina siten, että aluksi koneistetaan alin levy viimeistelyvaiheita myöten täysin valmiiksi. Sen jälkeen päälle liimataan seuraava levy, joka koneistetaan täysin valmiiksi. Vaiheita jatketaan, kunnes koko malli on valmis. Polyuretaanilevystä valmistettu valumalli. Eri lujuusluokkien polyuretaanilevyjä. Lujuusluokat on helppo tunnistaa valmistajakohtaisista väreistä. Valokuvien lähde RAMPF Group, RAMPF Holding GmbH & Co. KG, http://www.rampf-gruppe.de/en/. Muita mallinvalmistusmenetelmiä ovat pastatekniikka sekä erilaiset mallin tai keernalaatikon negatiivia hyödyntävät laminointi- ja valutekniikat. Negatiivimenetelmien alkuperäisenä tarkoituksena on ollut tarjota keino valmistaa malleja nopeasti suurille määrille kaavattavia muotteja. Kun ensin tehdään tarkkamittainen negatiivi (eli muotti) valmistettavasta mallista tai keernalaatikosta, sen avulla on helppo kopioida uusia mallivarusteita kuluneiden tilalle. Sinänsä hyvältä ja käyttökelpoiselta ajatukselta on jonkin verran vienyt pohjaa koneistusmenetelmien kehittyminen. Nykyisillä jyrsinkoneilla voidaan valmistaa malleja hyvinkin nopeasti, jopa muutamassa tunnissa. Negatiivia hyödyntäviä mallinvalmistusmenetelmiä ovat 6 : täysvalumenetelmä: negatiivi täytetään kokonaan valettavalla muovimateriaalilla, suuri materiaalinkulutus, menetelmä sopii pienikokoisille malleille pintavalu: negatiiviin yhdistetään sydänosa, valettava muovimateriaali täytetään sydänosan ja negatiivin väliin, kohtuullinen materiaalinkulutus täytemassaus: negatiivin pintaan levitetään pintahartsi ja mahdollinen välikerros, loppuosa negatiivista sullotaan täytemassalla, massaukseen käytetään alumiinirouhetta, hiekkaa tai muovimurskaa laminointi: negatiivin pintaan levitetään pintahartsi ja sen jälkeen laminointikerroksia, kunnes mallin tai keernalaatikon seinämä on 8-12 mm paksuinen, laminointiin käytetään erityistä laminointihartsia yhdistettynä lasikuitukankaaseen, lasikuitunukkaan tai lasikuituleikkeeseen Täysvalu valumallin negatiiviin. Lasikuitukankaan laminointi. Valokuvien lähde: SikaBlock and Biresin Ideas take Shape, Issue 2013, http://toolingandcomposites.sika.com, 3.9.2013 6 Kari Pohjalainen, Valumallin valmistus, ValuAtlas 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 15

Pastatekniikkaa käytetään suurikokoisille valumalleille. Aluksi valmistetaan hankintahinnaltaan edullisesta ja kevyestä materiaalista esimuoto, joka on kauttaaltaan 40 50 mm pienempi kuin lopullinen muoto. Esimuoto voidaan valmistaa esimerkiksi jyrsimällä se paisutetusta polystyreeniblokista (EPS-blokista). Mallinvalmistuksessa käytettävä EPS on tiiviimpää kuin tavanomainen pakkaus- ja rakennusmateriaaleissa käytettävä EPS (eli styrox). Esimuoto päällystetään paksulla polyuretaani- tai epoksipastakerroksella. Pastan annetaan kovettua, jonka jälkeen aihio työstetään lopulliseen muotoonsa. Valmis malli on kevyt ja suhteellisen kestävä. Pastan levitys esimuodon päälle. Valokuvan lähde: Contemporary solutions in mould and tool making, http://www.ebaltadistribution.co.uk, 3.9.2013 Mallin pinnanlaatu vaikuttaa kaavauksen onnistumiseen eniten. Mitä sileämpi, kovempi ja liukkaampi mallin pinta on: sitä helpommin se irtoaa kovettuneesta hiekasta ja sitä paremmin hiekka sulloutuu sen ympärille. Mallin ja mallin valmistuksessa käytettävän negatiivin pinnanlaatu muodostuu osin koneistuksen lopputuloksena ja osin se riippuu valmistusmateriaaleista. Pintaa voidaan viimeistellä hiomalla, mutta nykyisin tavoitteena on päästä koneistuksella niin hyvään lopputulokseen, ettei hiontaa tai muita viimeistelytoimenpiteitä juuri tarvittaisi. Hyvä pinnanlaatu vaatii koneistajalta huolellista terävalintaa ja riittävän pienilastuista koneistusrataa. Mallin valmistuksessa käytettävät materiaalit kuluvat käytössä. Kuluminen ilmenee paitsi mittamuutoksina myös pinnan karheutumisena siten, että kaavaaminen hankaloituu mallin ikääntyessä. Perusperiaatteena on, että mallimateriaali kuluu sitä nopeammin mitä pehmeämpää se on, mutta toisaalta kova materiaali on huomattavasti kalliimpaa kuin pehmeä. Pehmeät materiaalit ovat myös lähtökohtaisesti huonommin kaavattavia kuin kovat. Mallin valmistusmateriaali tulisi siis valita eräkoon ja kaavauksen laatuvaatimusten perusteella. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 16

Valujärjestelmän suunnittelu Valujärjestelmän suunnittelu jakaantuu täyttö- ja syöttöjärjestelmien suunnitteluun. Syöttöjärjestelmä tulisi suunnitella ensin ja täyttöjärjestelmä vasta sen jälkeen, koska syöttöön kuluvan valumetallin määrä voi olla huomattavan suuri. Esimerkiksi teräsvaluilla syöttömetallin tarve on luokkaa 50 100 % kappaleen tilavuudesta. Täyttöjärjestelmä mitoitetaan useimmiten virtausnopeuden ja täyttöajan perusteella. Kymmenien prosenttien lisäys muottipesän täyttämiseen vaadittavan metallin määrässä vaikuttaa valukanaviston mitoitukseen jo huomattavan paljon. Syöttöjärjestelmä Syöttöjärjestelmiä on kahta tyyppiä: 1.) Painovoimainen syöttöjärjestelmä, jota käytetään hiekka-, kokilli- ja tarkkuusvalussa sekä tietyin rajoituksin myös matalapainevalussa. 2.) Paineella avustettu syöttöjärjestelmä, jota käytetään painevalussa. Painovoimaisessa syöttöjärjestelmässä kappaleen tiivistämiseksi tarvittava korvausmetallin annetaan virrata muottipesän ylimpiin osiin asetetuista syöttökuvuista tai jakopinnan tasalle, muottipesän sivuun asetetuista syöttökuvuista. Syöttöpaine on suunnilleen yhtä suuri kuin sulan hydrostaattinen paine. Paineella avustetussa syöttöjärjestelmässä ei käytetä syöttökupuja. Kappale tiivistetään tuottamalla muottipesässä olevaan metalliin paine sisäänvalukanavan kautta. Paine tuotetaan valukoneessa olevalla mekanismilla, jolloin se on hydrostaattista painetta huomattavasti suurempi. Kappaleen muodoista johtuen syöttöjärjestelmää ei aina ole mahdollista suunnitella siten, että valukappale tiivistyy kauttaaltaan. Valukappale voi olla muotoiltu siten, että syöttömetalli ei pysty esteettä virtaamaan kaikkialle. Painovoimaisessa syöttöjärjestelmässä käytettävät syöttökuvut voivat myös joissain tapauksissa aiheuttaa kappaleeseen paikallisia kuumia kohtia, joiden sisälle jää imuhuokoisuutta. Tilanne on tällöin se, että syöttömetallia vaativat kohdat kappaleessa on mahdollista tiivistää syöttökupujen avulla, mutta kuvut itsessään aiheuttavat ongelmia toisaalle. Kappaleen muotoilusta tai tehottomasta syöttöjärjestelmästä johtuvat puutteet aiheuttavat imuvikoina tunnettuja valuvikoja, joista yleisimmät ovat imupainauma, avoimu, imuontelo, imuhuokoisuus ja mikroimut. Imupainauma Avoimu Imuontelo Imuhuokoisuus Mikroimu 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 17

Avoimu kappaleen nurkkakohdassa Avoimu, suurennos edellisestä Kappaleen yläpintaan avautuva avoimu Imuontelo Imuontelo Imuhuokoisuutta Imuhuokoisuutta Imuhuokoisuutta, suurennos edellisestä 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 18

Mikroskooppikuva imuhuokoisuudesta, valmistettu hieestä Imupainuma Kappaleen muotoilusta johtuvat syöttämisongelmat on mahdollista erottaa toimimattoman syöttöjärjestelmän aiheuttamista ongelmista seuraavasti: 1. Jos imuongelmat esiintyvät kappaleen yläosissa (valuasennossa tarkasteltuna), ne todennäköisesti johtuvat tehottomasta syöttöjärjestelmästä. 2. Jos imuongelmat esiintyvät syöttökupujen kaulojen ympäristössä, kaulat on todennäköisesti muotoiltu väärin, käytetty syöttökupu ei ole ollut sopivanlainen tai se ei ole sopivista materiaaleista valmistettu. 3. Jos imuongelmat esiintyvät jakopinnan kohdalla, esimerkiksi sisäänmenon lähellä, syöttöjärjestelmän tai täyttöjärjestelmän suunnittelussa on todennäköisesti puutteita. 4. Jos imuongelmat esiintyvät kappaleen sisäosissa, on syytä tarkastella kappaleen muotoilua yhdessä muotin rakenteen kanssa. Jakopinnan läheisyydessä oleva imuvika voi olla korjattavissa muottipesän sivuun asetetulla syötöllä. Kaukana jakopinnasta olevaa imuvikaa ei välttämättä voi korjata muotoilematta kappaletta uudelleen. Syöttötäytteiden käyttäminen parantaa joissain tapauksissa tilannetta. 5. Jos kappaleessa esiintyy pintaan avautuvia imuja eli avoimuja muualla kuin syöttökupujen kaula-alueella, vika on todennäköisesti kappaleen muotoilussa. Avoimu muodostuu useimmiten riittämättömällä pyöristyssäteellä tehtyyn seinämien risteyskohtaan, esimerkiksi vahvistusripojen juureen. Ongelma voi poistua muotoilemalla sisänurkkien pyöristyksiä uudelleen. 6. Jos imuongelmia esiintyy kappaleen alaosissa (valuasennossa tarkasteltuna) ja kappaleen alaosa on muodoiltaan kevyempi kuin yläosa, kappaleen muotoilussa on todennäköisesti puutteita, jotka estävät tehokkaan syöttämisen. 7. Jos imuongelmia esiintyy kappaleen alaosissa (valuasennossa tarkasteltuna) ja kappaleen alaosa on muodoiltaan raskaampi kuin yläosa, vika on joko väärin valitussa valuasennossa tai kappaleen muodoissa siten, että valuasennoksi on valittu paras mahdollinen kompromissi erityyppisten syöttöongelmien väliltä. Syöttöongelmia korjataan toisinaan jäähdytyskappaleilla ( chilli ). Sopiviin paikkoihin asetettuna ne nopeuttavat ja suuntaavat jähmettymistä siten, että hankalista imuongelmista päästään joko kokonaan eroon tai niitä saadaan huomattavasti pienennettyä. Jähmettymisen nopeutuminen aiheuttaa kuitenkin metallin kiderakenteessa muutoksia, lähinnä epäjatkuvuuskohtia, jotka voivat edistää väsymismurtumien muodostumista. Tästä syystä jäähdytyskappaleiden käyttöä ei voi suositella väsyttävän kuormituksen alaisille valuosille eikä tarkkaan ottaen millekään koneenrakennuksessa käytettävälle rasitetulle valuosalle. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 19

Täyttöjärjestelmä Täyttöjärjestelmä muotoillaan ja mitoitetaan siten, että sula metalli täyttää muottipesän ja syötöt riittävän lyhyessä ajassa sopivalla virtausnopeudella pyörteilemättä räiskymättä Täyttöaika on riittävän lyhyt, kun muottipesä täyttyy kauttaaltaan siten, että valukappaleen kaikista seinämistä tulee tiiviitä ja yhtenäisiä. Täyttöaikaan liittyviä ongelmia alkaa ilmetä sitä enemmän mitä ohuemmiksi valukappaleen seinämät muotoillaan, mitä lyhyemmässä ajassa sula jähmettyy ja mitä huonompi sen juoksevuus on. Liian pitkä täyttöaika aiheuttaa kylmä- ja sulautumisvikoina tunnettuja valuvikoja, esimerkiksi kylmäjuoksuja, kylmäpoimuja, kylmäsaumoja, kylmähauleja ja hitsautumisvirheitä. Ongelmat voivat toisaalta johtua myös liian alhaisesta valulämpötilasta. Näin on erityisesti kylmähaulien ja hitsautumisvirheiden tapauksessa. Kylmähauli muodostuu sulassa olevista, muita ainesosia korkeammissa lämpötiloissa jähmettyvistä seosaineista. Hitsautumisvirhe tapahtuu silloin, kun jokin muottiin asetettava erillinen osa tai keernan tulemiseen käytetty osa ei sulaudu kunnolla valettavaan kappaleeseen. Kylmäjuoksu Kylmäpoimu Kylmäsauma Kylmähauli Hitsautumisvirhe Kylmäpoimu Kylmäpoimu 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 20

Kylmäjuoksu Kylmähauli ja huokoisuutta työstetyssä pinnassa Virtausnopeus on riittävän pieni silloin, kun sulavirta ei riko muotin sisäpintaa valun aikana. Virtausnopeus ja muotin täyttöaika ovat toisistaan erillisiä suureita. Vaikka muottia täytettäisiin pitkäänkin, virtausnopeus saattaa kasvaa liian suureksi, jos sisäänmeno on poikkipintaalaltaan pieni. Hiekkamuotti ja hiekkakeernat sietävät vain hyvin pieniä virtausnopeuksia metalliseen kestomuottiin verrattuna. Metallimuotin on toisaalta kestettävä huomattava määrä valukiertoja. Liian suuri virtausnopeus aiheuttaa hiekkamuoteilla tai hiekkakeernoilla hiekkahuuhtoumia eli hiekkaeroosiota ja huuhtoutuneen hiekan aiheuttamia sulkeumia. Kestomuoteilla ongelmat liittyvät muottipesän sisäpintojen nopeaan kulumiseen ja painevalumuoteilla jopa muottimateriaalin tai keernojen tyssäytymisilmiöihin. Sulan pyörteily ja räiskyminen aiheuttaa samantyyppisiä, muottipesän pinnan rikkoutumisesta johtuvia vikoja kuin liian suuri virtausnopeus. Lisäksi voi esiintyä sulaan sekoittuneiden kaasujen ja oksidoitumisen aiheuttamaa huokoisuutta ja sulkeumia. Hiekkahuuhtouma, eroosio Hiekkasulkeuma 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 21

Sulatus ja sulankäsittelyt Sulatuksen aikana tapahtuvat virheet liittyvät useimmiten liian korkeaan tai matalaan valulämpötilaan tai sulan virheelliseen koostumukseen. Sulankäsittelyinä tehdään erilaisia puhdistus-, kuonaus ja kaasunpoistokäsittelyjä, ymppäystä eli jähmettymisytimien määrän kasvattamista seoslisäaineilla sekä pallografiittivaluraudan palloutuskäsittelyjä. Valulämpötila Korkea valulämpötila kuormittaa sekä hiekka- että kestomuotteja. Muottihiekan kiinnipureutumisilmiöt voimistuvat ja kestomuotin pinta altistuu voimakkaalle lämpörasitukselle, joka johtaa etenkin keernojen enneaikaiseen kulumiseen. Jos valumetalli tai kappalekonstruktio on altis muodostamaan kuuma- tai imuhalkeamia, korkea valulämpötila nopeuttaa ilmiöitä. Kuumahalkeama Imuhalkeama Imuhalkeama Imuhalkeama, suurennos edellisestä Kuumahalkeama Kuumahalkeama, suurennos edellisestä 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 22

Kuumahalkeama Kuumahalkeama Valulämpötilan kasvattaminen lisää kaasujen liukoisuutta sulaan sekä vauhdittaa reaktioita, joiden kautta sulan sisältämät ainesosat muodostavat kaasuja yhdessä muottimateriaalin kanssa. Ylimääräinen kaasu erkanee jähmettymisen aikana huokosiksi. Liuenneen kaasun tai metallin ja muottimateriaalin välisten reaktioiden aiheuttamaa huokoisuutta voi joissain tapauksissa olla hankala erottaa imuhuokoisuudesta, muotissa olevan kosteuden aiheuttamasta huokoisuudesta tai muottimateriaalien kaasuuntumisen aiheuttamasta huokoisuudesta. Huokoisuusvikoja voi pyrkiä vähentämään tarkistamalla, ettei uuniatmosfääri, uunin panos tai sulan käsittelyyn käytettävä välineistö sisällä ylimääräistä kosteutta tai epäpuhtauksia sekä tekemällä sulalle asianmukaiset kaasunpoistokäsittelyt. Sulan koostumus Sulan koostumus on todennettavissa sulatuseräkohtaisesta analyysista niillä valuseoksilla, joille on määrätty tietyt alkuainepitoisuuksien raja-arvot. Valuraudoista suuri osa määrittyy kuitenkin pelkästään raerakenteen ja/tai mekaanisten ominaisuuksien perusteella. Valimo saa tällöin päättää sulan koostumuksen itsenäisesti siten, että jähmettyneen valumateriaalin grafiittirakenne sekä kovuus ja/tai lujuus vastaa tilattua. Mikäli valuseoksen alkuainepitoisuuksille on määrätty raja-arvot, niiden alittuminen tai ylittyminen voi jo sinänsä olla kaikkien sulatuserän kappaleiden hylkäämiseen oikeuttava vika mutta ei välttämättä. Tilanteeseen vaikuttaa valimon kanssa tehty sopimus ja valun käyttötarkoitus. Virheellisestä koostumuksesta ei kaikilla valumateriaaleilla ole suurta näkyvää tai mekaanisiin arvoihin vaikuttavaa haittaa, mutta valuraudoilla se aiheuttaa erilaisia rakenteessa, kiderakenteessa tai ominaisuuksissa näkyviä vikoja. Rakenteessa näkyviä vikoja ovat erilaiset sulkeumatyyppiset viat, kuten suomugrafiittivaluraudalla esiintyvä vaahtografiitti, kaikilla rautapohjaisilla metalliseoksilla (myös teräksillä) esiintyvät piin aiheuttamat kuonareiät ja muut sulkeumat, joiden lähteenä on jokin metalliyhdiste. Kiderakenteen puutteina ilmeneviä vikoja ovat esimerkiksi palloutuksen epäonnistuminen, reunaharmaa eli kappaleen reunaalueelle kertyvä suomugrafiittivyöhyke, keskivalko eli kappaleen sisäosien kiteytyminen valkoisina, pallografiittivaluraudan grafiittipallojen rikastuminen kappaleen pintaosiin sekä muu epänormaali grafiittirakenne. Ominaisuuksissa näkyviä vikoja ovat esimerkiksi liian suuri tai pieni kovuus, riittämätön lujuus sekä vaadittua arvoa pienempi tai suurempi venymä. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 23

Vaahtografiittikuoppa Kuonareikä Muut sulkeumat Reunaharmaa rakenne Keskivalko Grafiittipallojen rikastuminen (GJS) Virheellinen grafiitti (GJS) Muu epänormaali rakenne Vaahtografiittia ja vaahtografiittikuoppa Vaahtografiittikuoppia Vaahtografiittia Grafiittipallojen rikastuminen 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 24

Grafiittisulkeuma Grafiittisulkeuma, suurennos edellisestä Sulankäsittelyt Sulankäsittelyjen tavoitteena on yleisimmin sulan puhdistaminen, kaasupitoisuuden alentaminen ja hapettuneen aineksen poistaminen eli kuonaus. Sulankäsittelyissä käytetään erilaisia suoloja ja myös kaasuja. Vaikka käsittelyt toisaalta parantavat sulan laatua, käsittelyaineista voi jäädä jäämiä, jotka muodostavat kappaleeseen sulkeumavikoja, esimerkiksi suolasulkeumia. Tehottomat sulankäsittelyt aiheuttavat toisaalta hapettuneen aineksen ajautumisen valukappaleen sisälle sulkeumiksi ja sulan liiallisesta kaasupitoisuudesta johtuvia haittoja, lähinnä kaasuhuokoisuutta eri muodoissaan. Osa valumetalleista, esimerkiksi alumiini- ja magnesiumseokset, ovat niin reaktiivisia, että ne jatkavat hapettumista vielä muottiin annosteltaessa ja sisällä muotissa. Näille seoksille tyypillisiä valuvikoja ovat kalvomaiset oksidimuodostelmat. Rautapohjaiset metalliseokset hapettuvat myös herkästi. Niille on tyypillistä muodostaa kovia, raemaisia oksidimuodostelmia. Oksidit ovat tavallisesti metallisulaa kevyempiä, jolloin ne pyrkivät nousemaan muotin yläpintoihin kiinni. Oksidi- eli kuonasulkeumat aiheuttavat erityistä haittaa valukappaleen koneistettavissa pinnoissa, koska ne ovat perusainetta kovempia. Annostelun aikainen puhdistaminen tapahtuu useimmiten suodattamalla. Suodatin pienentää sulan virtausnopeutta ja poimii suurimman osan sulaan jääneistä epäpuhtauksista. Oksidisulkeuma Suolasulkeuma Kuonasulkeuma 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 25

Kuonasulkeumia Kuonasulkeumia, suurennos edellisestä Kuonasulkeumia Suhtautuminen valuvikoihin Valuvika oli alussa määritelty valmistuksen aikaisesta virheestä johtuvaksi puutteeksi valukappaleen rakenteessa. Sen lisäksi oli todettu, että: On määrittely- ja sopimuskysymys, milloin valmistusmenetelmään liittyvistä ongelmista ja ominaisuuksista tulee valmistusvirhe ja sitä seuraava puute, joka on tulkittava kappaleen hylkäämiseen johtavaksi valuviaksi. Valujen teknisten toimitusehtojen standardisarjan ensimmäinen osa SFS-EN 1559-1 viittaa samaan asiaan esittämällä seuraavat kolme lausetta: Ostaja määrittelee valukappaleiden vaatimukset aiotun käytön mukaan. Valmistaja valmistaa valukappaleet vaatimusten mukaan. Valmistajan ja ostajan välisiä yksityiskohtaisia neuvotteluita suositellaan. Standardi antaa valujen ostajalle myös mahdollisuuden pyytää valmistajaa toimittamaan alustavia näytekappaleita tai aloituskappaleita, joiden hyväksymisestä riippuu, voidaanko valusarjan tuotanto aloittaa. Yksityiskohtaiset neuvottelut ovat tärkeitä, koska valmistavan valimon käytettävissä olevalla tuotantotekniikalla ei välttämättä aina päästä niihin vaatimuksiin, jotka ostaja on esittänyt. Ihannetapauksessa molemmat osapuolet ovat asiasta tietoisia ja ymmärtävät missä rajoissa vaatimukset on mahdollista toteuttaa. Toisin sanoen ymmärtävät mitä vaatimukset merkitse- 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 26

vät eri osapuolten kannalta ja tulkitsemina. Valitettavasti tähän ei aina päästä edes neuvottelujen jälkeen. Ongelmaa voisi näin ollen yrittää lähestyä seuraavasti: 1. Valujen teknisten toimitusehtojen standardin SFS-EN 1559-1 perusteella laatukriteerit voidaan jakaa kahteen ryhmään sen mukaan ovatko ne pakollisia vai vapaaehtoisia sovittaviksi tilauksen yhteydessä. Standardin mukaan ostajan on ilmoitettava: a) toimitettavien valukappaleiden lukumäärä, sallitut poikkeamat tästä lukumäärästä ja toimitusaikataulu b) valumetallin erittely, johon kuuluu standardin mukaisten materiaalien tapauksessa valumetallistandardin numero ja tunnuksiin perustuva nimike tai numeerinen nimike c) piirustukset, mahdolliset standardit ja kaikki tarvittavat tekniset spesifikaatiot, mukaan lukien toleranssit d) mallivarusteiden ja muottien toimitusta koskevat tiedot e) valukappaleiden ulkoista ja sisäistä tilaa koskevat vaatimukset, jos näitä on esittää f) työstöä koskevat vaatimukset (esimerkiksi sijainti ja kiinnityspisteet) 2. Tästä seuraa, että valukappaletoimituksen vähimmäislaatuvaatimukset ovat: a) valukappaleita toimitetaan sovittu määrä sovitun tai standardinmukaisen toleranssin puitteissa b) valumetallin koostumus, kiderakenne ja/tai mekaaniset ominaisuudet ovat sitä, mitä on tilattu - riippumatta siitä, onko ominaisuuksia vaadittu todennettaviksi; ellei muuta ole sovittu, todentaminen tapahtuu standardin mukaisella, erikseen valetulla koesauvalla c) valukappaleen on oltava mittojen mukainen sovittujen mitta- ja muototoleranssien puitteissa 3. Jos vähimmäislaatuvaatimusten lisäksi haluaa esittää kappaleen ulkoista tai sisäistä tilaa koskevia vaatimuksia, ne on sovittava tilauksen yhteydessä. Jos mitään ei ole esitetty, voi jälkikäteen olla mahdotonta vedota muihin kuin vähimmäislaatuvaatimuksiin. Toimituksen laatu riippuu niiltä osin valimon tavanomaisesta laatutasosta. 4. Valimon tavanomainen laatutaso riippuu sen käytössä olevasta tuotantotekniikasta ja henkilöstön kerryttämästä osaamistasosta. On hyvä selvittää itselle, millaisella tuotantotekniikalla omat laatuvaatimukset on mahdollista täyttää ja verrata niitä valmistavan valimon käytössä olevaa tuotantotekniikkaan. 5. Ulkoista ja sisäistä tilaa koskevien laatuvaatimusten määrittelyn tarkkuus riippuu siitä, kuinka hyvin valmistavan valimon tavanomainen laatutaso on tiedossa. Tarkimmat määrittelyt on tehtävä tuntemattomalle toimittajalle. 3.9.2013 Valimon aiheuttamat valuviat - 27