1. Valantaa kautta aikojen

1. Valantaa kautta aikojen Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Kulta on ensimmäinen metalli, jota tiedetään käytetyn ihmiskunnan historiassa. Kullasta eivät alkukantaiset ihmiset juuri hyötyneet, sillä sitä löytyi melko niukasti ja pehmeänä metallina se ei soveltunut työkalumateriaaliksikaan. Koska valutaitoa ei vielä tunnettu, tehtiin kultaesineet, jotka useimmiten olivat koristeita, takomalla. Kuparin tultua tunnetuksi n. 4500 vuotta ekr. siitä valmistettavat esineet tehtiin aluksi myös takomalla. Sitten opittiin valaminen ja huomattiin sen tärkeys. Kokonaan uusi maailma avautui sen ajan metallimiehille. Nyt voitiin kappaleet muotoilla vapaammin ja näin saada niistä entistä kauniimpia ja käytännöllisempiä. Nämähän ovat nykyisinkin valamisen etuja muihin valmistusmenetelmiin verrattuna. Ensimmäiset kupariset valukappaleet valettiin kiviin kaiverrettuihin muotteihin. Sitten opittiin käyttämään myös savea muottimateriaalina. Huomattiin, että kun kupariin seostettiin tinaa, saatiin syntymään lujempi metalli, pronssi. Valajan ammattitaito kehittyi vuosisatojen kuluessa yllättävän korkeaksi. Löydetyistä taidokkaasti tehdyistä pronssivalukappaleista päätellen oli esimerkiksi muinaisessa Kreikassa n. 1000 vuotta ekr. erittäin ammattitaitoisia valajia. Osa löydetyistä valukappaleista on valmistettu vahamenetelmällä, joka on nykyisin yhä edelleen käytössä. Ensimmäinen valaja, joka tunnetaan nimeltä, oli Hiiram. Raamatun mukaan kuningas Salomo tilasi hänet Tyyrosta tekemään rakennuttamansa temppelin pihaan valtavan pronssimaljan, Meren. Maljan halkaisija oli 4,5 m, syvyys 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-1

2,5 m ja massa 45 tonnia. Sideaineena muottihiekassa käytettiin saven lisäksi todennäköisesti kamelin lantaa sekä myös kamelin karvoja. Joitakin vuosisatoja myöhemmin, noin vuonna 300 ekr. valettiin silloisen maailman yksi seitsemästä ihmeestä, Rhodoksen kolossi. Se oli pronssinen, useammasta osasta valettu ja koottu, valtava miestä esittävä patsas, jolla oli historioitsijoiden mukaan korkeutta 30 metriä ja painoa 360 tonnia. Kolossi tuhoutui myöhemmin maanjäristyksessä. Ensimmäiset todisteet raudan käytöstä on löydetty vuosilta 2000 ekr. Käyttäjinä olivat Vähässä- Aasiassa asuneet heettiläiset, jotka käyttivät rautaa aseisiinsa ja ilmeisesti sen vuoksi menestyivät hyvin sodissa. Kuva 3. Meri Aluksi rautaesineet tehtiin takomalla, koska raudan valamiseen tarvittava korkea lämpötila oli vaikea saavuttaa. Vähitellen sulatusuunit kehittyivät ja myös huomattiin, että seostamalla rautaa hiilellä ja fosforilla saatiin sen sulamislämpötila alenemaan. Löydetyissä rautaesineissä on mitattu 6 8 %:n fosforipitoisuuksia, eli ne voitiin valaa noin 980 C:n lämpötilassa. Kuva 4. Valurautainen kirkonkello vuodelta 1435. Paino 173 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-2

kg Valurauta tuli Euroopassa 1500-luvulla entistä tärkeämmäksi, koska sen huomattiin soveltuvan hyvin lämmitysuunien ja liesien valmistusmateriaaliksi. Aikaisemmin vain muuraamalla tehdyt uunit voitiin nyt korvata kevytrakenteisilla valurautauuneilla. Valajat alkoivat käyttää myös puumalleja, joiden avulla muotinvalmistus nopeutui huomattavasti. Tähän asti valaja oli yleensä kaivertanut käsin lujaksi sullottuun savihiekkaan valukappaleen näköisen onkalon. Valimotekniikan kehitys alkoi 1700 1800-luvun vaihteessa, kun ranskalaiset oppivat valmistamaan valuterästä. Rauta- ja terästeollisuuden laajentuminen pääsi alkuun kuitenkin vasta 1800-luvun loppupuolella, kun keksittiin useita valuteräksen valmistusmenetelmiä. Kuva 5. Valurautaisia viemäriputkia vuodelta 1665 Versailles n kaupungissa Ranskassa. Putkistoa on 40 km ja se on edelleen käyttökunnossa. Nykyisin on valimoteollisuus eräs muun teollisuuden välttämättömistä kulmakivistä, jota ilman ei tulla toimeen. Koneiden valmistuskustannuksista muodostavat valuosat hyvin huomattavan osan, edustivatpa ne mitä teollisuuden alaa hyvänsä. Esimerkiksi työstökoneissa on niitten painosta 80 90 % valettuja osia, sähkömoottoreissa 20 50 % ja auton moottoreissa 70 80 %. Kuva 6. Auton moottorissa on 70 80 % valettuja osia Vanhat valukappaleet kertovat meille korkean ammattitaidon omanneista tekijöistään. Mutta eipä ole pojasta polvi huonontunut. Vaikka nykypäivän valajalta ei vaaditakaan samanlaista koristeellista muotinvalmistustekniikkaa kuin varhaisilta edeltäjiltään, vastaa hän nykytekniikan haasteisiin korkealla ammattitaidoillaan valmistamalla lujia ja tarkoituksenmukaisia valukappaleita. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-3

2. Valamisen periaate Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Valamiseen tarvittava sula metalli saadaan aikaan sulattamalla sopivaa metalliromua tai - harkkoja sulatusuunissa. Sulattamiseen tarvittava lämpöenergia saadaan joko polttoaineista tai nykyisin yhä yleisimmin sähkön avulla. Kuva 7. Sulatuksen raaka-ainetta Kuva 8. Sulatusuuni Kuva 9. Raaka-ainetta panostetaan uuniin Kuva 10. Uuni panostettu täyteen Kuva 11. Sulatus aloitetaan Kuva 12. Raaka-aine sulatetaan 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-4

Kuva 13. Sula kaadetaan valuastiaan Kuva 14. Sula kaadetaan muottiin Sulatettu metalli kaadetaan tulenkestävästä kaavaushiekasta valmistettuun muottiin. Hiekan sekaan on sekoitettu sideaineita, jotta muotti pysyy koossa. Sulan metallin annetaan jähmettyä muotissa. Tämän jälkeen rikotaan muotti kappaleen ympäriltä ja hiekka käytetään uusiin muotteihin lisäämällä siihen uutta sideainetta palaneen tilalle. Tätä valmistus tapaa kutsutaan kertamuottimenetelmäksi. Käytössä on myös metallista tai keraamisesta aineesta tehtyjä kestomuotteja, jotka kestävät jopa tuhansia valukertoja. Kuva 15. Valukappale irrotettu muotista Valmiista valukappaleesta poistetaan kiinnitarttunut hiekka sekä valukkeet, jotka muodostuvat muotin täyttämiseen tarvittavaan kanavistoon jähmettyneestä metallista. Kuva 16. Valukappaleesta irrotettu valukanavistot Kuva 17. Valukappale puhdistettuna 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-5

3. Muotinvalmistuksen periaate Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto 3.1 Irtomallikaavaus Hiekkamuotin valmistuksessa tarvitaan valumalli. Se tehdään yleensä puusta, ja se muistuttaa mitoiltaan ja muodoltaan tarvittavaa valukappaletta. Tässä kuvattu valumalli on yksiosainen. Lisäksi tarvitaan kaksi kappaletta metallisia kaavauskehyksiä sekä pohjalevy ja kääntöpohja. Teollisuudessa mallit ovat yleensä kiinteästi mallipohjiin kiinnitettyjä. Kuva 18. Valukappale Kuva 19. Valumalli 1. Alempi kaavauskehys asetetaan pohjalevyn päälle. Alempi mallipuolikas asetetaan kaavauskehyksen sisään sopivaan kohtaan. Mallipuolikkaan pinta käsitellään irrotusaineella, joka helpottaa myöhemmin mallin irrotusta hiekasta. Kuva 20. Malli asetettu kehän sisään 2. Kehys täytetään kaavaushiekalla. Usein sullotaan mallin pintaan ohut kerros pinta- eli mallihiekkaa, joka on parempilaatuista kuin täytehiekka. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-6

Kuva 21. Hiekka sullotaan kehään Kuva 22. Hiekka sullottu kehään 3. Täyteen sullotun muotinpuolikkaan pinta tasoitetaan ja siihen tarvittaessa pistellään reikiä muottikaasujen poispääsemiseksi. Muottikaasuja muodostuu mm. palavista sideaineista. Muotinpuolikas käännetään ympäri. Pohjalevy poistetaan. Pohjalevyä vasten ollut pinta muodostaa nyt muotin jakopinnan. Kuva 23. Kääntöpohja asetettu Kuva 24. Muotinpuolikas käännetään Kuva 25. Muotti käännetty ja mallipohja poistettu 4. Alemman muotinpuolikkaan päälle laitetaan ohjaustappien ohjaama ylempi kehys. Mallin yläosa asetetaan alaosan päälle. Myös sulan metallin kaatokanavaa varten asetetaan mallitappi. Kuva 27. Kehä ja kanavat asetettu Kuva 28. Muotin yläosaa sullotaan Kuva 29. Hiekka sullottu, pinta suoristettu 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-7

5. Yläkehys täytetään alakehyksen tavoin hiekalla. Ennen tätä levitetään jakopintaan esim. kuivaa hiekkaa, joka estää muotinpuolikkaita tarttumasta toisiinsa kiinni. Muotin yläpinta tasoitetaan, pistellään kaasureiät ja kaatokanavan mallitappi poistetaan. Kuva 30. Kaasun poistoreikiä painetaan hiekkaan Kuva 31. Kanavamallit poistettu, muotin yläpinta viimeistelty 6. Muotin yläosa nostetaan alaosasta erilleen ja mallinpuolikkaat irrotetaan varovasti hiekasta. Muotti viimeistellään ja siihen tehdään kanavistot sulaa metallia varten. Usein muotin pinnanlaatua parannellaan peitosteella, joka ruiskutetaan tai sivellään muotin pintaan. Kuva 32. Muotin yläosa nostetaan Kuva 33. Muotin puoliskot käännetty, mallit irrotettu 7. Muotin yläosa lasketaan alaosan päälle, jolloin muotti on valmiiksi koottu. Yläkehyksen päälle asetetaan painoja tai kehykset lukitaan toisiinsa kiinni, jottei metallin nostovoima erottaisi niitä. Kuva 34. Yläosa lasketaan Kuva 35. Muotti kokoonpantu Kuva 36. Lukittu (painotettu) muotti alaosan päälle valuun 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-8

3.2 Muotinvalmistuksen periaate kuvasarjana hartsihiekkakaavauksessa 3.2.1 Muotin alapuolen valmistus 1. Asetetaan kaavausta eli muotin täyttöä varten tarkastettu sekä puhdistettu muotin alapuolenmalli kaavausalustalle. 2. Haetaan kaavauskehä ja lasketaan halutulla tavalla mallin päälle. Kuva 37. Malli kaavausradalla Kuva 38. Mallin päällä kehä 3. Lasketaan hiekansekoittimesta hiekkaa mallin päälle. 4. Sullotaan hiekka muottiin. 5. Tasoitetaan muotinpuoliskon pinta ja annetaan hiekan kuivua. Kuva 39. Sullotaan hiekka Kuva 40. Sullotun muotin pinta Kuva 41. Muotin pinta tasoitettu kehään tasoitetaan 6. Käännetään nostimella muotti. Tarvittaessa kiinnitetään malli kehään käännön ajaksi. Muotin käännössä on huomioitava, että nostoketjut tai -välineet ovat kunnolla nostokorvakkeessa, ja näin kääntö on turvallinen. Nostojen ja kääntöjen aikana ei ole syytä olla muotin alla tai välittömässä läheisyydessä, jos se ei ole pakollista. Kuva 42. Muotinpuolisko käännetään 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-9

7. Irrotetaan malli nostamalla malli pois muotinpuoliskosta. Malli puhdistetaan ja tarvittaessa huolletaan sekä siirretään se uudelleenkaavausta varten tai varastoon. 8. Puhdistetaan muotinpuolisko esim. paineilman avulla irtohiekasta ja tehdään tarvittavia viimeistelyjä. Muotin alapuolisko on valmis. Kuva 43. Mallin irrotus Kuva 44. Muotin alapuolen Kuva 45. Muotin alapuoli valmis puhdistus 3.2.2 Muotin yläpuolen valmistus 1. Asetetaan kaavausta eli muotin täyttöä varten tarkastettu sekä puhdistettu muotin yläpuolen malli kaavausalustalle. 2. Haetaan kaavauskehä ja lasketaan halutulla tavalla mallin päälle. Muotin yläosassa on usein myös erilaisia kanavamalleja, jotka on sullonnan yhteydessä sijoitettava määrätyille paikoille. Tässä yläosaan sijoitetaan kaatokanava sulan kaatoa varten. Kuva 46. Mallin päällä kehä Kuva 47. Lasketaan hiekka kehään 3. Lasketaan hiekansekoittimesta hiekkaa mallin päälle. 4. Sullotaan hiekka muottiin. 5. Tasoitetaan muotinpuoliskon pinta ja annetaan hiekan kuivua. 6. Muotin pinnan tasoituksen yhteydessä irrotetaan pintaan asti tulevat kanavamallit. Kanavamalleja ei useinkaan voi ottaa kokonaan muotista pois, koska hiekka on tässä vaiheessa pehmeää. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-10

Irrotus on kuitenkin tehtävä, sillä jos sitä ei tehdä, kanavamallin irrottaminen on vaikeaa kovettuneesta hiekasta. Irrottamisen yhteydessä kannattaa kanavamalli jo tässä vaiheessa viimeistellä eli poistaa irtohiekka ja tehdä tarvittavat muotoilut. Kuva 48. Muotin pinta tasoitettu, kanavamalli irrotettu ja viimeistelty 7. Irrotetaan muotti mallista nostamalla se ylös mallin päältä. Muotin irrotuksessa voidaan käyttää myös tapaa jolla nostetaan muotinpuolisko pois mallin päältä eikä malli muotin päältä. Tämä tapa voi tulla kyseeseen silloin, jos malli on iso ja sen kiinnittäminen muottiin käännön ajaksi on tarpeellista ja vaikeaa. On huomioitava, että nosto suoritetaan suorassa, jotta muotti ei vaurioidu. Kuva 49. Muotinpuolisko nostetaan mallin päältä 8. Muotinpuolisko käännetään muottiontelopuoli ylöspäin ja puhdistetaan. Kuva 50. Muotinpuolisko puhalletaan puhtaaksi Kuva 51. Muotinpuolisko puhtaana ja viimeisteltynä 9. Muotinpuoliskot viimeistellään kokoonpanoa varten. 10. Muotin alaosaan laitetaan ohjaustupit. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-11

Kuva 52. Ohjaustupit asennettu muotin alaosaan Kuva 53. Yläosa valmiina kokoonpanoa varten 11. Muotin yläosa käännetään ja puhalletaan puhtaaksi sekä viimeistellään. Yläosan kääntöä ei saa tehdä alaosan välittömässä läheisyydessä, koska silloin saattaa irtohiekka joutua jo puhdistettuun alaosan muottionteloon ja aiheuttaa hiekkavirhettä valukappaleeseen. Käännön yhteydessä ei saa olla muotin alla, jotta ei syntyisi tapaturmavaaraa, esim. mikäli muotti putoaa nostimesta. Kuva 54. Muotin yläosa käännetään 3.2.3 Muotin kokoonpano Tarkastetaan muotin kunto sekä puhdistetaan irtohiekka ja purseet muottiontelosta ja kanavistosta. Kuljetetaan yläosan muotti alaosan päälle. Lasketaan yläosa alaosan päälle. Laskettaessa yläosaa alaosan päälle muotti ei saa heilua, jotta ohjaustupit osuisivat mahdollisimman hyvin onteloihinsa ja jotta nähdään ohjaustupien osuminen onteloihinsa. Mikäli muotti ei ole oikealla kohdallaan, ohjaustupi voi irrottaa hiekkaa muotista. Hiekka voi valua jakopinnalle ja aiheuttaa jakopintaan raon, josta muotti saattaa vuotaa. Kuva 55. Yläosa lasketaan alaosan päälle Muotti voidaan jättää kokoonpanopaikalle tai kuljettaa valupaikalle nostimella tai kuljetusradan avulla. Mikäli muotti kuljetetaan nostimella, on vältettävä muotin pyörähtämistä kuljetuksen aikana. Tämä voidaan estää laittamalla kiinnitysketju ristiin (ks. kuva 57). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-12

Kuva 56. Muotti kokoonpantuna kuljetusradalla Kuva 57. Ketjut kuljetusta varten ristissä, mikä estää muotin pyörähtämisen Kuva 58 Kuva 59 Kuvat 58 ja 59. Muotinvalmistuskuvasarjassa valmistetun muotin valettu valmis valukappale molemmilta puolin kuvattuna 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-13

4. Muotinvalmistajan eli kaavaajan työkaluja Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Muottihiekka pitää sulloa riittävän tiiviiksi, jotta muotti saisi tarvittavan lujuuden. Siihen kaavaajalla on työkaluja. Kuvissa oikealla esitetään aiemmin yleisessä käytössä olleita kaavaajan työkaluja, jotka nyt ovat jo paljolti jääneet pois sleeviä ja lansettia lukuun ottamatta. Pieniä muotteja sullottaessa käytetään viereisessä kuvassa ylhäällä esitettyjä käsisurvimia. Muotin reunojen sekä kapeiden välien sullontaan käytetään kärkisurvinta, joka on yleensä tehty terästangosta taivuttamalla. Laattasurvimella sullotaan muotin viimeinen kerros tasaiseksi. Muotin viimeistelyyn on omat työkalunsa. Viereinen kuva esittää silityskauhaa eli sleeviä. Se on teräksestä valmistettu ja varustettu puuvarrella. Sitä käytetään muotin suurten pintojen silittämiseen, kanavien sekä kaatosuppilon tekemiseen ja myös muottinaulojen painelemiseen Silityslusikassa eli lansetissa on sekä suora että käyrä silityspinta Kulmasilittimiä käytetään muotin reunojen ja kulmien viimeistelemiseen. Viereisessä kuvassa alimpana olevalla kulmasilittimellä korjataan ja tasoitetaan muotin käyriä pintoja. Silittimet valmistetaan yleensä pronssista. Hiekkakoukkulla voidaan korjata kapeita ja syviä muotinosia sekä nostaa irrallinen hiekka niistä pois. Lisäksi sen varsi soveltuu pystypintojen silittämiseen. Ilmapiikillä pistellään muottiin kaasukanavat muottikaasujen poispääsyä varten tai kaasukanavat voidaan porata jatkovarrella varustetulla kovametalliporalla. Kuva 60. Valajan työkaluja 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-14

5. Hellitys Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Mallin pystypinnoilla pitää olla tietyn suuntainen kaltevuus, jotta valumalli saataisiin irrotettua muotista sitä vahingoittamatta. Tätä kaltevuutta kutsutaan hellitykseksi eli päästöksi (kuva 61). Jos kaltevuus on päinvastainen, kutsutaan sitä vastahellitykseksi. Valumallia valmistettaessa lisätään pystypintoihin aina hellitykset. Hellityksen suuruuteen vaikuttavia tekijöitä käsitellään myöhemmin valumalleja käsittelevässä kohdassa. Jos valumalli on muodoltaan sellainen, että se irtoaa hiekasta sellaisenaan, sanotaan sillä olevan luonnollinen hellitys. Kuva 61. Hellitys Joillakin yksinkertaisilla muodoilla, kuten lieriön muotoisilla valumalleilla tai mallin osilla on luonnollinen hellitys (kuva 62). Kuva 62. Luonnollinen hellitys Joskus saadaan myös kaavausasentoa muuttamalla mallille aikaan luonnollinen hellitys (kuva 63). Kuva 63. Kaavausasennon muuttaminen 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-15

Valimon suunnittelijan tulee suunnitella valukappaleelle jakopinta sellaiseen kohtaan, että malli saadaan irtoamaan hiekasta ilman monia lisätoimenpiteitä. Kuvan 64 valumallilla on kaavaus mahdotonta siinä olevien vastahellityksien vuoksi. Kuva 64 Kaavausasentoa muuttamalla sekä hellitykset lisäämällä saadaan malli irtoamaan hiekasta (kuva 65). Vaikka valukappaleiden muotoilussa pyritäänkin yksinkertaisiin muotoihin, joudutaan vastahellityksiä usein pakostakin poistamaan keernojen avulla. Tätä sekä myös hellityksiä käsittelemme myöhemmin enemmän. Kuva 65 Kaavaajan tulee käsitellä malleja hellävaraisesti. Varomattomasta käsittelystä tulee niiden pintaan painumia, jotka aiheuttavat vastahellityksiä (kuva 66). On myös muistettava, että puumallit imevät pintakäsittelystään huolimatta itseensä kosteutta, mikä aiheuttaa mallin seinämien vääntyilemisiä, joista muodostuu vastahellityksiä. Kostumisen vaikutuksesta voivat myös mallin mitat muuttua. Siksi puumallia ei saisi koskaan jättää pitkäksi ajaksi tuorehiekkamuottiin. Kuva 66 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-16

6. Muotin jakaminen Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Valumallista riippuen joudutaan muotti jakamaan useammalla eri tavalla. Muotin osien välille muodostuu jakopinta, jota Suomessa merkitään kuvan 67 mukaisesti. Usein jakopinta on tasomainen, jolloin puhutaan jakotasosta. Kuva 67 Avomuottikaavauksessa (kuva 68) ei tarvita varsinaista jakopintaa, koska muotin muodostaa vain sen alaosa, joka tehdään valimon hiekkapermantoon. Kuva 68 Menetelmä sopii vain kappaleille, joiden toinen pinta on tasomainen. Avonainen pinta muodostuu kappaleessa huonolaatuiseksi hapettumisen sekä metallostaattisen paineen puuttumisen vuoksi. Tällaisia kappaleita voivat olla esim. vastapainot ja valimossa tarvittavat isojen keernojen tukirangat. Myös suljetussa avohiekkamuotissa pitää kappaleen toisen pinnan olla tasomainen (kuva 69). Muotin alaosana toimii tässäkin valimon hiekkapermanto. Kuva 69 Kaatokanavan ansiosta muodostuu muottiin metallostaattinen paine, jolloin kappaleesta tulee parempilaatuinen kuin avomuotissa. Metallostaattinen paine käsitellään myöhemmin. Kaavausta puoliksi permantoon (kuva 70) käytetään nykyisin vain erittäin suuria muotteja tehtäessä. Menetelmä sopii vain tietyn muotoisille muoteille. Muotin yläosan alaspäin ulkonevaa osaa kutsutaan polvanaksi. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-17

Kuva 70. Polvana muotissa Kuva 71. Yläosa käännetty, polvana ylöspäin Kaavaus kahdella kehyksellä eli parikehyskaavaus on ylivoimaisesti eniten käytetty menetelmä. Valumalli on joko yksi- tai kaksiosainen. Jakopinnan ei välttämättä tarvitse olla suora, mutta yleensä siihen pyritään mallinvalmistuksen yksinkertaistamiseksi. Kuva 73. Parikehäkaavaus Kuva 74. Parikehämuotti Joskus mallin muoto vaatii käyttämään kolmiosaisia muotteja (kuva 75). Koska tällaisen muotin valmistus on suuritöinen, tehdään muotti usein keernojen avulla parikehyskaavauksena. Kuva 75 Sulan metallin tunkeutuessa muotin puolikkaiden väliseen jakopintaan muodostuu purse, jonka poistaminen lisää puhdistuskustannuksia. Lisäksi valukappaleen ulkonäkö kärsii purseen hiomajäljistä. Kustannuksia voidaan usein vähentää jakamalla muotti toisin (ks. kuva 76). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-18

Kuva 76 Kuva 77. Pursetta jakopinnalla 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-19

7. Keernat Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Kuva 77. Keernan avulla tehty reikä valukappaleeseen Keernat ovat muotin osia, jotka valmistetaan erillisinä ja lisätään muottiin sen kokoamisvaiheessa. Niillä saadaan aikaan valukappaleeseen sellaisia muotoja, jotka kaavaamalla eivät ole mahdollisia. Keernat valmistetaan yleensä keernalaatikoissa, jotka käsitellään myöhemmin. Kuva 78. Muotin puolikas Keernojen pitää olla lujasta ja hyvin tulenkestävästä hiekasta valmistettuja, koska ne rasittuvat ja kuumentuvat enemmän kuin varsinainen muotti, sillä ne joutuvat sulan metallin ympäröimiksi usein lähes kokonaan. Kuva 79 Kuva 80 Kuvat 79 ja 80 esittävät vaaka- ja pystysuoria keernoja, joilla muodostetaan valukappaleisiin reikiä. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-20

Kuvassa 81 on valukappaleen ulkoreunassa vastahellitys, joka saadaan poistettua keernalla. Usein muotissa on kohtia, joiden pitää olla erityisen tarkkamittaisia tai hyväpintaisia. Muotti saattaa myös sisältää ohuita kohtia, jotka rikkoutuvat helposti, kun mallia irrotetaan muotista. Kuva 81 Ohuet kohdat saattavat kuumentua sulan metallin vaikutuksesta muottihiekan tulenkestävyyttä korkeampaan lämpötilaan, jolloin hiekka sintraantuu valukappaleeseen kiinni. Kaikki edellä mainitut kohdat voidaan korvata keernalla (kuva 82). Kuva 82 Joskus voidaan muotista jättää kokonaan yläosa pois ja korvata se peitekeernalla. Näin saadaan muotin rakenne yksinkertaisemmaksi ja suurtöiseltä polvanalta vältytään (kuva 83). Kuvan mukaisessa peitekeernassa pitää olla hyvä varustus metallin nostovoimaa vastaan. Kuva 83 Kuva 84 esittää edellisessä luvussa käsiteltyä kolmiosaista muottia, joka on keernojen avulla muutettu kaksiosaiseksi muotiksi. Muutoksella on saatu kaavaustyö huomattavasti pienenemään. Kuva 84 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-21

Kuvassa 85 on kaavausasentoa muuttamalla saatu edellisen valukappaleen muotista jäämään ulkopuoliset keernat pois ja valumallin sekä keernojen valmistuskustannukset näin alenemaan. Kuva 85 A. Kaavausasento muutettu Kuva 85. B Keerna ja syntynyt valukappale. Koska muotin valaminen tapahtuu yleisesti kaavausasennossa, ei asentoa määrättäessä päästä aina keernattomampaan ratkaisuun. Asennon määrää myös muotin syöttöjärjestelmä, jonka tehtävänä on syöttää jähmettyvään ja samalla kutistuvaan kappaleeseen sulaa metallia. Syöttöjärjestelmästä puhutaan myöhemmin. Jos kuvan 41 muotissa (kuvassa 85) kappale valettaisiin voimakkaasti kutistuvasta metallista, esim. teräksestä, päästäisiin todennäköisesti syötön kannalta parempaan ratkaisuun valamalla se pystyasennossa. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-22

KERTAUSTEHTÄVIÄ Selitä, mitä ovat hellitys, vastahellitys ja luonnollinen hellitys. Miksi puista valumallia ei saa jättää tuorehiekkaan pitkäksi ajaksi? Millaisille valukappaleille sopii avomuottikaavaus? Miksi kolmi- ja useampiosaisia muotteja pyritään välttämään? Selitä, mikä on polvana. Selitä, mikä on keerna. Miksi keernat joudutaan usein tekemään parempilaatuisesta hiekasta kuin varsinainen muotti? 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 1 7-23