14. Muotin kaasukanavat Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Muotti kuumenee voimakkaasti, kun sula metalli täyttää sen. Sideaineet palavat muodostaen suuria kaasumääriä. Kuva 149. Kaasu poistuu muotista Kuva 150. Kaasu poistuu muotista valun aikana Tuorehiekkamuoteissa sideaineen kostutusvesi höyrystyy. Muottiontelossa oleva ilma laajenee äkkinäisesti lämpötilan nousun vaikutuksesta. Elleivät nämä kaasut pääse vapaasti poistumaan muotista, synnyttävät ne valuvikoja. Kuva 151. Ilman tilavuus kasvaa nelinkertaiseksi lämpötilan noustessa kuvan mukaisesti Yleisin muottikaasujen aiheuttama valuvika on kappaleen kaasuhuokoisuus, joka muodostuu muottiin jäävien paineenalaisten kaasujen purkautuessa sulaan metalliin. Erityisesti tämä on vaarana keernallisissa muoteissa, koska keernat ovat usein lähes kokonaan sulan metallin ympäröimiä. Suurin osa muottikaasuista poistuu nousujen kautta, jotka sijoitetaan muotin korkeimpiin kohtiin (kuva 149). Kuva 152. Veden laajeneminen sen höyrystyessä 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-1
Nousuttomassa tai muuten huonosti kaasuja läpäisevässä muotissa saattavat kaasut pakkautua esimerkiksi kaasutyynyiksi, jotka paljastuvat usein vasta valukappaletta koneistettaessa. Jos muotin pinta on sullottu liian tiukkaan, muodostuu hiekkarakeiden väliin kaasupaine, joka saattaa irrottaa muotin pinnasta palasia (kuva 153). Tällaista pintarikon syntymistä edistää muottihiekan liiallinen kosteus. Kuva 153 Pintarikot esiintyvät yleisimmin muotin yläpinnassa. Koska muottikaasut sisältävät runsaasti hiilivetyjä, ne ovat palavia kaasuja. Tämän vuoksi varsinkin suuria muotteja valettaessa sytytetään kaasut palamaan, jotta ne eivät jysähdellessään aiheuttaisi tapaturmia tai rikkoisi muottia. Kuva 154 Nousut ja hiekkarakeiden väliset huokoset eivät yksin riitä kaasumäärien poistoon. Kaavaajan on lisäksi pisteltävä piikillä kaasukanavia, jotka johtavat kaasut rakeiden väleistä ulkoilmaan. Hiekan huokosia pitkin kaasu virtaa joka puolelta kanaviin. Kuva 155. Kaasureikää painetaan tuorehiekkamuotin yläosaan Parikehämuoteissa pistellään sekä ylä- että alamuotin puolikkaaseen kaasukanavat (kuva 96). Kaasukanavat pistellään vasta muotin pinnan tasoittamisen jälkeen, koska ne voivat tasoittamisen yhteydessä tukkeutua. Reikiä ei saa pistellä koskaan muottiin asti ulottuviksi, koska sula metalli täyttäisi ne ja ne menettäisivät merkityksensä (kuva 156). Kuva 156 Paksuissa muotin kohdissa, kuten polvanoissa, on kaavaajan mahdotonta saada piikkiä uppoamaan koko hiekkakerroksen läpi. Tällöin pistellään kaasukanava kerros kerrokselta. Monet kanavat yhtyvät toisiinsa, ja myös alimmista kerroksista pääsevät kaasut ulos (kuva 157). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-2
Suurien muottien kaasukanavat voidaan porata jakovarrella varustetulla kovametalliporalla. Kuva 157 Ohutseinäisille laattamaisille valukappaleille eivät pistellyt kaasukanavat yksin riitä, vaan kaavaaja vetää usein lansetin kärjellä jakopintaan uria lisäkanaviksi. Urien mallit ovat usein valmiina mallilaatassa (kuva 158). Kuva 158 Kuva 159. Lisäkanavat Kuva 160. Lisäkanava muotissa Suurten permantokaavausmuottien alle tehdään keernan kokkareista tai koksista huokoinen alusta, johon kaasut kokoontuvat ja josta ne johdetaan esimerkiksi putkia pitkin ulkoilmaan (kuva 100). Kuva 161 Koska kevytmetallien valulämpötilat ovat alhaisia, on muottikaasujen muodostuminen myös vähäistä. Kuitenkin pitää muottien kaasunpoisto hoitaa huolellisesti, koska metallin pienen tiheyden takia kaasut pystyvät tunkeutumaan helposti metalliin ja aiheuttavat puhallusvikoja. Vesihöyryn muodostuminen vältetään, kun hiekan kosteus pidetään mahdollisimman alhaisena. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-3
15. Muotin vahvistaminen koukuilla Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Suurissa muoteissa joudutaan yläkehykseen sullottu hiekka vahvistamaan sen putoamisen estämiseksi kehyksen hiekkaripoihin kiinnitetyillä hiekkakoukuilla. Koukut taivutetaan pyöröteräksestä eripituisiksi ja -muotoisiksi (kuva 162). Jotta tuorehiekkakaavauksessa hiekka tarttuisi lujasti koukkuihin, kastellaan ne usein savisideainemuotteja kaavattaessa sideaineesta tehtyyn velliin. Hartsihiekkakaavauksessa näin ei menetellä. Koukkujen pitää olla sopivan pituisia. Kuva 162 Liian lyhyistä koukuista ei usein ole mitään hyötyä (kuva 163). Kuva 163 Liian pitkiä koukkuja voidaan jonkin verran kallistaa. Liikaa kallistetulla ei ole kannatuskykyä (kuva 164). Kuva 164 Ohutseinämäisten valukappaleiden muoteissa on jäätävä riittävän vahva hiekkakerros muottiontelon ja koukun väliin. Näin estetään koukun jäähdyttävä vaikutus sulaa metalliin. Hiekkakerroksen minimivahvuus on tällöin 15 mm. Kuva 165 Hiekkakoukut eivät pysty vahvistamaan voimakkaasti ulkonevia muotin kohtia, esimerkiksi syviä polvanoita. Yleisenä sääntönä pidetään, että ulkonevan kohdan korkeus ei saa olla koukkuja käytettäessä enempää kuin kolmasosa muotin korkeudesta (kuva 165). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-4
Syvät polvanat vahvistetaan joko valetuilla tai hitsaamalla tehdyillä ristikkomaisilla tukikehikoilla, jotka tuetaan esimerkiksi ruuveilla hiekkaripoihin (kuva 166). Tuorehiekkakaavauksen vähetessä käsinkaavauksessa on koukkujen käyttö myös vähentynyt. Koukkuja käytetään myös hartsihiekkakaavauksessa. Tällöin koukkuja ei tarvitse käyttää yhtä paljon kuin tuorehiekkakaavauksessa. Koukkuja tarvitaan hartsihiekkakaavauksessa edelleen samoista syistä kuin tuorehiekkakaavauksessakin. Kuva 166 Koukut ovat hankalia muotin tyhjennysvaiheessa, koska ne on kerättävä tärytyhjennysvaiheessa tärypöydältä tai sitten magneettierottimelta tyhjennysjärjestelmästä. Näistä syistä koukkujen käyttö kannattaa pitää vain tarpeellisessa määrässä eikä suinkaan laittaa niitä varmuuden vuoksi. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-5
16. Muotin vahvistaminen nauloilla Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Muottiontelossa olevat heikot kohdat, jotka voivat murtua sulan metallin vaikutuksesta, vahvistetaan muottinauloilla. Muottinaulat ovat pehmeästä teräksestä valmistettuja eripituisia nauloja. Kuva 167 Hammaspyörien muotteja kaavattaessa vahvistetaan hampaiden välit usein muottinauloilla. Ohut muottinaula on painettava hiekan sisään siten, että se ei taivu. Taipuneeseen naulaan jäävä jännitys saattaa oikaista sitä myöhemmin ja vahvistettu kohta murtuu (kuva 168). Kuva 168 Naulojen päiden on oltava tasan muotin pinnan kanssa, muuten syntyy valukappaleeseen vastaava kohoutuma tai syvennys (kuva 169). Kuva 169 Kun naulaa painetaan, sitä ei saa heiluttaa. Löysä naula ei tue hiekkaa (kuva 170). Kuva 170 Muotin tasaiset pinnat vahvistetaan yleensä leveäkantaisilla pahvinauloilla. Esimerkiksi hiekan laajenemisesta johtuvat kuoriutumavaluviat voidaan estää tällä tavoin. Kuva 171 Sula metalli saattaa muottiin virratessaan irrottaa hiekkaa esimerkiksi valukanavien suulta, eli syntyy eroosioita. Tämä voidaan estää laittamalla tiili kyseiseen kohtaan tai painelemalla siihen muottinauloja (kuva 171). 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-6
17. Mallin irrottaminen muotista Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Sullomisen jälkeen on valumalli tiiviin muottihiekan ympäröimänä. Vaikka mallin pystypinnoilla onkin hellitykset ja ne on tehty liukkaiksi mallilakalla, pitää pintojen ja kaavaushiekan välinen kitka mallia vielä usein lujasti paikoillaan. Jotta tämä kitka saataisiin pienenemään ja muotti pysymään ehjänä, on kaavaajan ennen mallin nostoa tehtävä tietyt toimenpiteet. Tuorehiekkakaavaus Ensimmäisenä toimenpiteenä kaavaaja painaa jakopintaan mallin ympärille irrotusvaon. Näin tiivistetään hiekka, jotta muovin reuna ei lohkeaisi mallia nostettaessa (kuva 172). Kuva 172 Kuva 173. Irrotusvako tehdään lansetilla tuorehiekkamuottiin Jos tuorehiekkamuotin reunat ovat kuivuneet, kastellaan ne hiekan sitkeyden parantamiseksi vesisiveltimellä. Mallin irtinaputtaminen, ei lyöminen, tehdään sivuttaissuunnassa, jollin saadaan muottiontelo jonkin verran suurenemaan ja mallin sekä hiekan välille syntymään välys. Liian voimakas naputtelu tekee muotista liian suuren. Lisäksi muotin kulmat repeytyvät tai muotti voi muuten vioittua. (kuva 174). Kuva 174 Jos irtinaputus joudutaan kohdistamaan malliin, sen pinta on suojattava esimerkiksi laudankappaleella ja naputteluun käytetään kumivasaraa (kuva 175). Kuva 175 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-7
Hartsihiekkakaavauksessa mallia ei juuri irtinaputeta. Koska hiekan kovettumisreaktio alkaa lähes välittömästi, naputus rikkoisi jo hieman kovettuneita sideainesiltoja muotin pinnasta. Kuva 176. Mallia irrotetaan tukevalla vasalla (lekalla) Kuva 177 Malli on nostettava hiekasta vielä silloin, kun hiekka ei ole saavuttanut lopullista lujuuttaan. Jos mallin nosto jostakin syystä myöhästyy, vaatii se suuren voiman ja myös mallilta lujuutta. Mallin nostamisaika riippuu hartsin ja kovetteen välisestä suhteesta sekä hiekan lämpötilasta, vrt. luku Sideaineet. Suuretkin mallit pyritään nostamaan muotista jo 30 40 min täytön aloittamisesta. Pienet mallit nostetaan nostokoukuilla (kuva 178). Nostamisen aikana mallin on oltava vaakasuorassa. Siksi nostokoukku on asetettava mallin painopisteeseen (kuva 179). Kuva 178 Kuva 179 Suurempiin malleihin kiinnitetään nostokoukkuja varten nostoraudat, jotka upotetaan joko mallin pysty- tai vaakasuoriin pintoihin. Kuvan 180 B-kohdan nostorautatyypillä voidaan myös kiinnittää ylempi mallinpuolikas kiinni yläkehykseen, jos kaavaustekniset syyt vaativat mallinpuolikkaan nousevan muotin yläosan mukana. Kuva 180 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-8
Suuret mallit nostetaan muotista nosturin avulla. Vaakasuoruus saadaan säädettyä nostoketjuissa olevilla vanttiruuveilla (kuva 181). Kuva 181 Vanttiruuveja käytetään myös keernan nostossa keernalaatikosta ja muotin kokoonpanossa laskettaessa keernoja muottiin. Kuva 182 Keernan lasku vanttiruuvien avulla Kuva 183. Keernan nosto Ruuvit on säädettävä siten, että nostovoima kohdistuu jokaiseen köyden haaraan samalla tavalla. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-9
KERTAUSTEHTÄVIÄ Mistä muottikaasut syntyvät? Kuinka monta litraa vesihöyryä syntyy yhdestä vesilitrasta? Miksi muotin kaasukanavia ei saa pistellä mallin pintaan asti? Miksi kevytmetallimuottien kaasunpoisto pitää hoitaa huolellisesti, vaikka kaasujen muodostaminen onkin vähäistä alhaisen valulämpötilan vuoksi? Miksi hiekkakoukkuja ei saa asettaa siten, että ne koskettavat mallin pintaa? Miksi muottinaulat eivät saa taipua niitä muottiin painattaessa? Mallin pitää pysyä vaakasuorassa, kun sitä nostetaan muotista. Millä tavoin tämä saadaan aikaan? 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 14 17-10