Jakolinja Tuula Höök Tampereen teknillinen yliopisto Jakolinja (parting line) on nurkkakohta, jossa valettavassa kappaleessa olevat hellitykset eli päästöt (draft angles) vaihtavat suuntaa (Katso kuva alla). Samalla se on linja, jota pitkin kappale jakaantuu keerna (core side) ja pesäpuoliskoihin (cavity side). Muotin jakopinnat voivat alkaa suoraan jakolinjasta, mutta ei välttämättä. Kuva 1. Jakolinja (parting line), ulostyöntösuunta (pulling direction) sekä kappaleen keerna (core side) ja pesäpinnat (cavity side). Kappaleessa on havainnollisuuden vuoksi suuri hellitys. Kappaleen suunnittelija määrittelee muotin jaon: Suunnittelija päättää missä menee jakolinja, millainen muoto jakopintaan muodostuu sekä sen, mitkä kulmat voidaan ja mitä ei voida pyöristää. Muotin suunnittelija seuraa kappaleen muotoja ja selvittää niistä jakolinjan paikan. Tämä työnjako on tärkeä huomioda. Jos kappaleen jakaminen ei onnistu, muotin suunnittelija ottaa yhteyttä kappaleen suunnittelijaan joko suoraan tai valimon välityksellä. Muotin suunnittelija neuvottelee muutokset yhdessä valimon kanssa, mutta kaikki kappaleeseen tulevat muutokset tekee kappaleen suunnittelija tai kappaletta tilaava yritys. Seuraavilla sivulla oleviin kuviin on koottu esimerkkejä siitä, millä tavoin hellityssuuntien valinta määrää jakolinjan paikan ja edelleen muottipuoliskojen muodon. Kaikissa kuvissa kappaleen muoto on lähes sama, mutta ratkaisut vaikuttavat huomattavasti työkalukustannuksiin. Kuvateksti selvittää työkalukustannusten muodostumista. Kappaleen suunnittelijan tulisi oppia käyttämään CAD ohjelmistojen hellitysten analysointiin tarkoitettuja työkaluja. Hellitysten analysointi täytyy tehdä aina silloin tällöin kappaleen suunnittelun aikana, jotta voi tarkistaa, onko mitään korjattavaa. Voi olla hyvin hidasta ja hankalaa korjata hellitysvirheitä vasta suunnittelun loppuvaiheessa. Erityisen ongelmallisia ovat piirrepohjaiset mallinnusohjelmat, joissa yksi piirre käyttää toisen piirteen ominaisuuksia pohjana. Jakopinnat ja jakolinja tulisi ajatella kappaleen muotoilemisen lähtökohdiksi. Kappaletta kasvatetaan jakopintojen ylä ja alapuolelle hellitetyin (ei kohtisuorin) pinnoin. Ajattelumalli on erilainen kuin mihin yleensä on totuttu: Valukappaletta suunniteltaessa ei olla suunnittelemassa ulokkeita ja syvennyksiä tilavuusmalliin. Sen sijaan ollaan suunnittelemassa hellityksellisiä keernapintoja ja tehdään valintoja erilaisten keernanvalmistustapojen välillä. Lisäksi valitaan, tuleeko keerna muotin liikkuvaan vai kiinteään puoliskoon. Kappaleen täyttökohta tulisi myös huomioida, kun kappaleen hellitysten suunnat ja jakolinja suunnitellaan. Painevalukappaleet täytetään aina jakopinnan tasalta. Ruiskuvalukappaleiden täyttökohta vaihtelee. Ruiskuvalumuotin kylmä ja kuumakanavistoa käsittelevät tekstit on hyvä käydä lävitse. 19.1.2010 Jakolinja 1
Esimerkkejä Kuva 2. Jakolinja on keskellä kappaletta. Keerna jakaantuu kahteen osaan: tasan puolet keernasta on muotin pesäpuolella ja puolet keernapuolella. Keerna ja pesäpuoli ovat molemmat täysin samanlaisia. Molemmat puolet koneistetaan uppokipinä työstökoneella tai vaihtoehtoisesti niihin asetetaan erillinen kiinteä keerna. Tämä ratkaisu on kallis. Kuva 3. Jakolinja on kappaleen pohjassa. Keerna jakaantuu kahteen samansuuruiseen osaan kuten edellisessä esimerkissäkin: puolet keernasta on muotin keernapuoliskossa ja toinen puoli pesäpuoliskossa. Muotin keernapuoli on yksinkertainen koneistaa. Siinä on yksi melko matala keerna. Pesäpuoli koostuu matalasta keernasta ja syvennyksestä, joka muotoaa kappaleen ulkopinnat. Keernan ja syvennyksen välinen ura valmistetaan uppokipinätyöstökoneella tai erottamalla pesästä erillinen kiinteä keerna. Ratkaisu on halvempi kuin edellä, mutta ei silti halvin mahdollinen. 19.1.2010 Jakolinja 2
Kuva 4. Jakopinta on kappaleen pohjassa. Keerna on kokonaan toisessa muottipuoliskossa. Halvin ja paras ratkaisu muotin valmistusta ajatellen. Keernapuolella on yksi korkea keerna ja pesäpuolella yksi syvä syvennys. Molemmat puoliskot voidaan valmistaa yksinkertaisesti jyrsimällä. Jos keernamateriaalia halutaan säästää, keernapuolelle voidaan valmistaa erillinen kiinteä keerna. Kappaleen seinämänpaksuus on sama kaikkialla. Kuva 5. Jakopinta kappaleen pohjassa. Keerna on samalla puolella kuin ulkopinnat muotoava syvennys. Muotin pesäpuoli on litteä. Keernapuolella on syvä ura, joka on paras valmistaa erottamalla pesästä erillinen kiinteä keerna. 19.1.2010 Jakolinja 3
Kuva 6. Erillinen kiinteä keerna työkalun keernapuolella. Oikealla: Poikkileikkaus muottipesästä. Kappaleen seinämänpaksuus ei ole yhtenäinen. Seuraavassa on kaksi esimerkkiä kappaleesta, jonka pohjassa on keernalla valmistettu reikä. Hellityssuunta ja jakolinjan paikka on itsestään selvä. Keerna voidaan asettaa joko liikkuvaan tai kiinteään muottipuoliskoon. Hellityssuunnat asetetaan valinnan mukaisiksi. Kuva 7. Kupin muotoinen kappale, jonka pohjassa on torni ja keernalla valmistettu reikä. Keerna on kiinteässä muottipuoliskossa. Hellityssuunnat näkyvät kuvassa väreinä. Jakolinja seuraa kupin suuaukkoa ja keernan ylälaitaa nurkassa, jossa tapahtuu värimuutos vihreästä punaiseksi. Muotin liikkuvalla puoli muovaa kappaleen sisäpinnat; kiinteä puoli ulkopinnat ja keernapinnat. Tällä tavoin koostetulle kappaleelle on melko yksinkertaista tehdä muotti. Ratkaisu on kustannuksiltaan pienempi kuin seuraavaksi esitettävä vaihtoehto. 19.1.2010 Jakolinja 4
Kuva 8. Torni on samanlainen kuin edellisessä esimerkissä, mutta keerna, jolla muotoillaan keskellä oleva reikä, on nyt liikkuvassa muottipuoliskossa. Kiinnitä huomiota reiän sisäpinnan ja koko kappaleen ulkopinnan väliseen pyöristykseen. Pyöristyksen loppuosa täytyy hellittää, koska siinä on keerna ja pesäpinnan välinen nurkkakohta. Pyöristystä ei saa jättää tangentiaaliseksi toiseen suuntaan hellittyvän muodon kanssa. Jakolinjaan päättyvä pyöristys on kohta, jossa suunnittelija hyvin usein tekee virheen. Kuva 9. Vasemmalla: Muotin keernapuoli. Miltei kaikki keernapinnat ovat tässä muottipuoliskossa. Myös kiinteä keerna, joka muotoaa tornin keskellä olevan reiän. Keerna täytyy tehdä erillisenä kappaleena. Ratkaisu on melko kallis, koska keernan lisäksi tulee lisää työtä lankasahaamalla valmistettavasta kiinnitysreiästä. Oikealla: Muotin pesäpuoli. Muoto on yksinkertainen ja helppo koneistaa. Jakopinnan tulisi aina olla tasomainen. Tasomainen jakotaso on halvin, yksinkertaisin ja helpoimmin koneistettavissa oleva ratkaisu. Jotta muotti sulkeutuisi kunnolla ja valettava raaka aine pysyisi hyvin muotin sisällä, jakotason täytyy olla mahdollisimman tasomainen ja molempien muottipuoliskojen täytyy sopia mahdollisimman hyvin toisiinsa. Porrastettua tai muulla tavoin muotoiltua jakopintaa on hankala hioa siten, että molemmat muottipuoliskot ovat täsmälleen samanmuotoisia ja sopivat toisiinsa. Jakopinta on mahdollista muotoilla tasomaiseksi siinäkin tapauksessa, että valettava kappale on kupin muotoinen ja sen suuaukko ei ole tasomainen. Myös silloin, kun kappaleen sivulla on aukko. Katso seuraavat esimerkkikuvat. 19.1.2010 Jakolinja 5
Kuva 10. Vasemmalla: Kupin muotoinen kappale, jonka suuaukko ei ole tasomainen. Oikealla: Tälle kappaleelle valmistetun muotin keernapuolisko. Jakopinta on tasomainen. Tasomainen jakopinta varmistaa muottipuoliskot hyvin yhteen valutapahtuman aikana. Kuva 11. Vasemmalla: Suoraan jakolinjasta jatkettu jakopinta, (kuten SolidWorksin jakotasotyökalu on ehdottanut). Muoto ei ole hyvä koneistamisen kannalta. Ei suositeltu ratkaisu. Oikealla: Hyvin suunniteltu jakopinta. Kiinnitä erityistä huomiota pyöreisiin muotoihin, jotka päättyvät jakotasolle tai ulottuvat sen molemmin puolin. On hyvin tavallista unohtaa hellitys ympyränkaaren loppupäästä. Alumiinille tarkoitetun painevalumuotin hellitykset täytyy tarkistaa erityisen huolellisesti, koska alumiini alkaa takertua jo hyvin pieniinkin vajaasti hellitettyihin pintoihin. Myös ruiskuvalukappaleiden kohdalla täytyy olla huolellinen, erityisesti jos kappaleessa on teksturoituja pintoja Katso alla olevan kuvan esimerkki. Kuva 12. Kappaleessa ei ole selkeää jakolinjaa. Vältä suunnittelemasta tällaista muotoa. Päätä kaarevat pinnat kulmaan jakotason kohdalla. 19.1.2010 Jakolinja 6