8. Muottihiekat. Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto. Valulämpötiloja:



Samankaltaiset tiedostot
29. Annossekoittimet Kollerisekoitin. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

19. Kylmänä kovettuvat hiekat, kovettumisreaktio

15. Kemiallisesti kovettuvat epäorgaaniset sideaineet

14. Muotin kaasukanavat

Myös hiekan sideaine vaikuttaa sullonnan määrään. Hartsisideainehiekkojen sullontatarve on huomattavasti vähäisempi kuin bentoniittihiekkojen.

13. Savisideaineet. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

Kuumana kovettuvat hiekkaseokset

9. Hiekkojen raekoko ja raejakauma

47. Kuumalaatikko- eli hot-box-menetelmä

33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet

3. Muotinvalmistuksen periaate

2. Käsinkaavaustapahtuma tuorehiekkaan

Kuva 104. Kehysten muotoilu. Kuva 105. Kehässä hiekkalistat

23. Yleistä valumalleista

37. Keernalaatikoiden irto-osat

Vastusupokasuuneissa irrallinen upokas on sijoitettu ylhäältä avonaiseen uunipesään, jonka seinämillä ovat sähkövastukset.

32. Kaavaushiekan elvytys

Muottien valmistus kemiallisesti kovettuvilla hiekoilla

18. Muotin täyttöjärjestelmä

Muottien valmistus sullomalla

41. Keernojen valmistustavat

23. Peitosteet. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

24. Keraamihiekat. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

Peitostaminen. ValuAtlas Valimotekniikan perusteet Seija Meskanen. Seija Meskanen, Teknillinen korkeakoulu

12. Erilaiset liitoskohdat ja risteykset

20. Kaavaushiekkojen lisäaineet

26. Valumallin valmistuksessa huomioon otettavia seikkoja

17. Tulenkestävät aineet

13. Sulan metallin nostovoima

10. Muotin viimeistely

TALVIBETONOINTI

- ValuAtlas & TREDU Muotinvalmistustekniikka R. Keskinen, P. Niemi Kuva 311.

Parhaat käytännöt hiekan elvytykseen. Mekaaninen ja terminen elvytys SVY Opintopäivät Tommi Sappinen, TkK (DI) Aalto Yliopisto

Talvibetonointi. Rudus Betoniakatemia. Hannu Timonen-Nissi

19. Muotin syöttöjärjestelmä

Betonilattioiden pinnoitusohjeet

26. Valumallin valmistuksessa huomioon otettavia seikkoja

2. Valukappaleiden suunnittelu mallikustannusten kannalta

3D TULOSTUS HIEKKATULOSTUS

5. Muotin täyttö. 5.1 Muotin hiekan lasku kehään. Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto

8. Induktiokouru-uunit

Kylmälaatikkomenetelmät. betaset + esteri (kaasu) alphaset + esteri (neste)

KERAAMISEN HIEKAN KÄYTTÖKELPOISUUS VALIMOIDEN KVARTSIPÖLYHAITAN POISTAMISEKSI

1. Valantaa kautta aikojen

Hiekkamuottimenetelmät

18. Muotin täyttöjärjestelmä

20. Valukappaleen hyötysuhde eli saanto

Betonin ominaisuudet talvella. Pentti Lumme

Kaavaushiekan raaka-aineet ja sideainemenetelmät

3. Polttoaineuunit. 3.1 Kylmäilmakupoliuunit. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

Monilla valukappaleilla on luonnollinen päästö, toisin sanoen kappaleen oma muoto muodostaa päästön.

Harjoitus 11. Betonin lujuudenkehityksen arviointi

MSS KRISTALLOINTI BETONIN VESITIIVISTYS KRISTALLOINTIMENETELMÄLLÄ

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

WG 80 Talvipuutarhan liukuosat Talvipuutarhan kiinteät osat ks. sivu 15

Johanna Tikkanen, TkT

ALKALISTEN ITSESTÄÄN KOVETTUVIEN FENOLIHARTSIPOHJAISTEN KAAVAUS- JA KEERNAHIEKKOJEN KOVETTUMISNOPEUDEN KIIHDYT- TÄMINEN LÄMMÖN AVULLA

Lujitemuovimuotin irrotusainekäsittely

Construction. Sikadur -Combiflex CF liima, tyyppi N ja tyyppi R. Kaksikomponenttinen epoksipohjainen rakenneliima Osa Sikadur -Combiflex -järjestelmää

KEMIALLINEN WC KÄYTTÖOHJE

5. Sähköuunit. 5.1 Sähköuunien panostus Tyypillisiä panosraaka-aineita. Raimo Keskinen Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto

Harjoitus 5. Mineraaliset seosaineet, Käyttö ja huomioonottaminen suhteituksessa

Syyt lisäaineiden käyttöön voivat olla

33. Valumenetelmiä Kuorimuottimenetelmä. Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto

PIENTEN KAPPALEIDEN VALUTEKNIIKAT JA SUOMESSA PIENIÄ VALUKAPPALEITA VALMISTAVAT YRITYKSET

Hydrologia. Routa routiminen

ValuAtlas Kestomuottivalujen suunnittelu Seija Meskanen, Tuula Höök

7. Valukappaleiden suunnittelu keernojen käytön kannalta

LEIMASINBETONI. Maaliskuu 2011 SEMTU OY Puh mailbox@semtu.fi PL 124, KERAVA Fax

Construction. Sika MultiKit. Kaksikomponenttinen monikäyttöinen muovaus- ja. korjausmassa. Tuotekuvaus

Ajankohtaista valimoalan ympäristötutkimuksesta

11. Muotin peitostus. Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto

1. Viranomaisohjeet talvimuurauksesta RakMK osan B 8 mukaan

22. Valu- ja kanavistonäkökohtia

3. Valukappaleiden suunnittelu kaavauksen kannalta

15. Sulan metallin lämpötilan mittaus

Metalliseokset. Alumiiniseokset. ValuAtlas Suunnittelijan perusopas Seija Meskanen, Tuula Höök

TEKNIIKKA. Dieselmoottorit jaetaan kahteen ryhmään: - Apukammiomoottoreihin - Suoraruiskutusmoottoreihin

Paikallavalurakentamisen laatukiertue 2018 Betonin lujuudenkehitys ja jälkihoito Jyväskylä Jere Toivonen

Betonoinnin valmistelu

Kuva. Upokasuunin öljypoltin

02. TULISIJALAASTIT. Tulostettu / 9

Alumiinin valaminen. Valuseosten seosaineet. Yleisimmät valuseokset. ValuAtlas Valimotekniikan perusteet

Lämpöpuiset kylpytynnyrit. Käyttöohjeet Mallit AMH 170TW, AMH 200TW, AMH 170TW+ ja AMH 200TW+

Laatutason määrittely ja laatustandardit - Valurauta

sulkuaineiden SILKO-koeohjelma 2015-v4

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

4. Käsinkaavaustapahtuma hartsihiekkaan

Valukappaleen ja valimoprosessin suunnittelu työsuojelun näkökulmasta Jorma Aronen Metso Minerals Oy Tampereen valimo (Tevo Lokomo)

15. FESCOTOP-LATTIASIROTTEET

17. Muotin purkaminen ja tyhjennys

KÄYTTÖOHJE VPI7A- LASIKANNUKEITIN

Keraamit ja komposiitit

ValuAtlas Valimotekniikan perusteet Seija Meskanen, Tuula Höök

Betonin kuivuminen. Rudus Betoniakatemia. Hannu Timonen-Nissi

saumaus- ja tiivistysaineet

Hiekkavalimon valimoprosessi

Kaavaushiekan valmistus ja uusiokäyttö

TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R Betonin halkeamien injektointiaineiden,

D. Polttoleikkaus. D.1 Polttoleikkauksen valmistelu. Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto

Transkriptio:

8. Muottihiekat Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Valulämpötiloja: Valuteräkset 1520 1600 C Valuraudat 1250 1550 C Kupariseokset alle 1250 C Alumiiniseokset alle 800 C Sinkkiseokset alle 600 C Kertakäyttöön tarkoitetut valumuotit valmistetaan tyhjennetyistä muoteista saatavasta kiertohiekasta sekä uudesta raakahiekasta, joihin sekoitetaan rakeitten kiinnisitomiseksi sideainetta. Hiekaksi ei sovellu mikä tahansa hiekka, vaan sillä pitää olla tiettyjä ominaisuuksia. Kuva 87. Kvartsipitoisuuden vaikutus hiekan tulenkestävyyteen Puhdas kvartsihiekka on väriltään vaaleaa. Maasälpä tuo siihen ruskeaa sävyä. Määsälvän sulamispiste on 1200 C. Kvartsihiekan tulenkestävyys riippuu suuresti sen puhtaudesta (ks. kuva 87). Rautametalleja, kuten valuterästä ja valurautaa, valettaessa pitää hiekalla olla suuri tulenkestävyys. Tämä ominaisuus on kvartsihiekalla, jota käytetäänkin yleisesti rautametallien muottimateriaalina. Kvartsihiekan tulenkestävyys riippuu suuresti hiekan puhtaudesta. Teräsmuoteissa hiekan SiO 2 - eli kvartsipitoisuus pitää olla vähintään 98 %. Kuva 86. Hiekkaa suursäkeissä 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-1

Kupari- ja alumiiniseosten muottihiekoilta ei vaadita näin suuria puhtauksia alhaisempien valulämpötilojen vuoksi. Kvartsihiekkojen lisäksi käytetään valimoissa myös muita hiekkoja erikoistarkoituksiin. Esimerkiksi kromiittihiekkaa, jota valmistetaan kromimalmia murskaamalla, käytetään rautametallien muoteissa sellaisissa kohdissa, joissa kvartsihiekan tulenkestävyys ei riitä. Kromiittihiekkaa valmistetaan myös Suomessa. Muottihiekan tulee läpäistä valun aikana syntyvät muottikaasut. Sen vuoksi hiekan raejakautuman eli rakeiden keskinäisen suuruuden pitää olla sopiva (kuva 88). Hiekan tulenkestävyyteen vaikuttaa myös valukappaleen koko. Suuret valukappaleet, joiden lämpökapasiteetti on suuri, rasittavat muottihiekkaa termisesti eli kuumentavat sitä voimakkaammin kuin pienet valukappaleet, koska hiekka huonon lämmönjohtavuutensa vuoksi ei ehdi johtaa suurta lämpömäärää kappaleen ympäriltä pois. Kuva 88 Taulukko1 Edellä mainitun kromiittihiekan hyvä tulenkestävyys perustuukin sen parempaan lämmönjohtavuuteen kvartsihiekkaan verrattuna. Kuva 89 Kuva 90 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-2

9. Sideaineet Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Rakeiden kiinnisitomiseen käytettävät sideaineet ovat yleisimmin joko luonnosta saatavia savisideaineita tai kemiallisesti kovettuvia hartsisideaineita. Savisideaineet saadaan plastisiksi sekoittamalla niihin vettä (Taulukko 1). Kostuessaan saven suomumaiset hiukkaset muodostavat pintajännitysvoimien vaikutuksesta lujia siltoja hiekkarakeiden välille (kuva 89). Sideaineen lujuutta lisätään sullomalla hiekkaseosta. Yleisin savisideaine on bentoniitti. Savisideaineita käytetään sekä tuore- että kuivahiekkamuottien valmistuksessa. Kuivahiekkamuotit kuivataan ennen valua esimerkiksi lämpöpuhaltimilla. Savisideaine ja hiekka sekoitetaan yleisimmin joko kolleri- tai speedmullor-sekoittimilla. Kollerisekoittimen pystyakselin sivuilla pyörii kaksi raskasta jyräpyörää (kuva 90). Sekoittimen pohjaa kaapivat aurat, jotka siirtävät hiekkaa jatkuvasti jyräpyörien alle. Pyörät saavat hiekkaseokseen suuren paineen, jonka ansiosta sideaine tarttuu lujasti hiekkarakenteiden pintaan. Kollerisekoittimien käyttö on vähentynyt, koska sekoitusaika on hidas, n. 5 10 min. Kuva 91. Kollerisekoitin Speedmullor-sekoitin muistuttaa toimintaperiaatteeltaan kollerisekoitinta, mutta se on huomattavasti nopeampi. Jyräpyöriä siinä vastaavat vaakasuorassa asennossa nopeasti pyörivät pyörät, jotka keskipakovoiman vaikutuksesta puristavat hiekkaseoksen sekoittimen seinämää vasten saaden aikaan suuren paineen (kuva 92). Kuva 92 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-3

Vastavirtasekoitin (kutsutaan myös nimillä pyörre- ja sinkosekoitin) on myös kollerityyppinen annossekoitin, jossa jyräpyörät on korvattu nopeasti pyörivillä siivillä. Lisäksi altaan pohjalla pyörii sekoitusaura, joka nostaa hiekkaa ylöspäin. Siivet, kaksi tai useampi, jotka on kiinnitetty sekoittimen kanteen, saavat aikaan tehokkaan mikrosekoittumisen. Sekoitetusta hiekasta tulee myös kuohkeaa. Sekoitusaika on samaa luokkaa kuin speedmullor-sekoittimella. Kuva 93 Kuva 94 Kuva 95 Kuvat 93 95. Vastavirtasekoittimien sekoitusrakenne Sekoittimista kerrotaan enemmän luvussa Kaavausaineet. Kuva 96 esittää erään kaavaushiekan lujuuden riippuvuutta sen kosteusprosentista. Huomaa lujuuden jyrkkä väheneminen optimikosteuden ylityksen jälkeen. Lujuuden putoamisen lisäksi liiallinen kosteus aiheuttaa myös valuvikoja, kun vesi höyrystyy muotissa valun aikana. Kuva 96 Hiekkaseoksen kosteus vaikuttaa voimakkaasti sen eri ominaisuuksiin. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-4

Oikealla kosteusprosentilla saadaan sille parhaat lujuusominaisuudet. Tottunut kaavaaja pystyy määrittämään melko tarkkaan hiekkaseoksen oikean kosteuden käsikokeen avulla. Käteen puristetun hiekkapaakun pitää katketa kauniisti keskeltä kahtia (kuva 97). Kuva 97 Muotinvalmistukseen käytettävät hartsisideaineet ovat enimmäkseen kylmähartseja. Nimitys johtuu siitä, että muotti kovettuu ilman ulkoapäin tuotua lämpöä. Hartsi kovetetaan erikoisella koveteaineella, joka sekoitetaan hiekkaan ja sideaineeseen hieman ennen muotin tai keernalaatikon täyttövaihetta. Hartsihiekat sekoitetaan joko syöttö- tai pystysekoittimilla. Syöttösekoittimessa kuiva puhdas hiekka sekä nestemäinen hartsi ja kovete syötetään sekoitusruuheen, jossa ne kulkevat hitaasti eteenpäin sekoitussiipien työntämänä. Kuva 98. Syöttösekoittimen toimintaperiaate. Sekoittunut hiekka kulkee ruuhen läpi ja putoaa suoraan kaavauskehykseen. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-5

Kuva 99. Syöttösekoitin Suuremmissa syöttösekoittimissa saadaan ruuhen liikkumisalue suuremmaksi niveltämällä se kahdesta kohdasta. Pystysekoittimissa kuiva hiekka laitetaan putoamaan pystysuoraan sekoitinkammion läpi, jonka sisällä sideaine ja kovete levitetään hiekkaan nopeasti pyörivien siipipyörien avulla. Pystysekoittimessa sekoitinkammio jakaantuu kahteen päällekkäin olevaan osaan. Ylimmässä kammiossa hiekkaan sekoitetaan kovete, minkä jälkeen seos putoaa välipohjan lävitse alaosaan, jossa siihen sekoitetaan sideaine. Sideaine ja kovete annostellaan pumppujen avulla. Koska pystysekoittimien liikkumisalue on pieni, voidaan niitä käyttää vain pienehköjen muottien ja keernojen valmistukseen. Hartsihiekkaa ei tarvitse juuri sulloa. Ainoastaan muotin kapeat kohdat ja reunat sullotaan. Koska kovettuminen on kemiallinen reaktio, on se sitä nopeampi, mitä lämpimämpää hiekka on. Paljon käytettynä nyrkkisääntöä, jonka mukaan lämpötilan nostaminen kymmenellä asteella kiihdyttää reaktionopeuden kaksinkertaiseksi, voidaan soveltaa tässäkin (kuva 100). Hiekkaa ei saa olla sekoittimeen mennessään lämmintä, koska kovettuminen alkaisi liian aikaisin, jopa sekoittimen ruuhessa. Vastaavasti kylmässä hartsihiekan kovettuminen on hidasta. Niinpä hiekka ei kovetu ulkoa tuotuun kylmään kaavauskehykseen kiinni, minkä vuoksi muotti saattaa hajota sitä nostettaessa. Onpa sattunut tapaturmakin, kun kylmään kehykseen sullottu muottihiekka on pudonnut kaavaajan päälle. 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-6

Kuva 100 Hiekan pitää olla puhdasta ja kuivaa. Kosteus hidastaa kovettumisreaktiota ja alentaa hiekan lujuutta (kuva 101). Sideaineina toimivat hartsit ovat yleensä joko furaani- tai fenolifuraanihartseja. Furaanihartseille käytetään kovetteena fosforihappoa H 3 PO 4 ja fenolifuraanihartseille paratolueenisufonihappoa kauppanimeltään PTS. Hartsin määrä hiekassa on noin 1 % ja kovetteen määrä 20 50 % hartsin määrästä. Kovettuminen tapahtuu hapon aiheuttaman polymeroitumisreaktion avulla. Kylmähartsin kovettumisessa voidaan erottaa kolme eri vaihetta (kuva 102). Ensimmäisessä vaiheessa kovettuminen edistyy hitaasti. Toisessa vaiheessa, kun hiekan lämpötila on noussut kovettumisreaktion takia, on kovettuminen ja huomattavasti nopeampaa. Kolmannessa vaiheessa kovettuminen hidastuu jälleen. Malli irrotetaan hiekasta yleensä ensimmäisen ja toisen kovettumisvaiheen rajamailla, koska hiekka on vielä tällöin jonkin verran joustavaa. Kuvan 102 mukaan malli irrotetaan hiekasta 0,5 1 tunnin kuluttua muotin täytöstä. Kuva 101 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-7

Kuva 102. Kylmähartsihiekan kovettumisvaiheet Kuva 103. Syöttösekoitin kaavausympäristössä 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-8

KERTAUSTEHTÄVIÄ Miten kvartsihiekan puhtaus vaikuttaa sen tulenkestävyyteen? Mitä on kromiittihiekka? Millaisissa muotin kohdissa sitä käytetään? Millä tavoin hiekan raejakautuma vaikuttaa sen kaasunläpäisevyyteen? Selvitä savisideaineen sidontamekanismi? Mitä eroavuuksia on kolleri- ja speedmullor-sekoittimilla? Mitä haittavaikutuksia on liian kostealla tuorehiekalla? Mitä haittavaikutuksia on kostealla hartsihiekalla? Erään hiekan kovettumisaika oli 18 C lämpötilassa 8 h. Mikä on kovettumisaika 28 C:een lämpötilassa? 29.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 8 9-9