Valukappaleiden puhdistus Lähteet: "Valaminen valmistusmenetelmänä", TKK-VAL 1/2000; Tuomo Tiainen - "Valimotekniikan perusteet" Valukappaleiden puhdistuksella tarkoitetaan työvaiheita, joiden aikana: poistetaan valukkeet eli valukanavisto ja syöttökuvut poistetaan valukappaleen pinnasta muottimateriaalin jäänteet tasoitetaan pinta hiomalla tai talttaamalla jakopintapurseet ja mahdolliset halkeamapurseet sekä valukkeiden ja kappaleen liittymäkohdat Puhdistus on työvoimavaltaista, meluista, pölyistä ja fyysisesti rasittavaa työtä. Se on kuitenkin välttämätön työvaihe ennen kuin kappale on valmis toimitettavaksi. Puhdistus pyritään tekemään mahdollisimman lyhyessä ajassa ja pienillä kustannuksilla sekä rasittamalla työntekijöitä tai ympäristöä mahdollisimman vähän. Puhdistuksen osuus valukappaleen valmistuksen kokonaiskustannuksista on suomugrafiittivalurautavalimossa 10 20%, pallografiittivalurautavalimossa 20 30% ja teräsvalimoissa jopa 30 50%. Puhdistustyötä voidaan vähentää muotoilemalla valukappale siten, että se on helppo täyttää ja syöttää. Sitä voidaan myös tehostaa kehittämällä välineitä, työmenetelmiä ja laitteistoja. Valukkeiden poisto Valukkeiden poistossa kappaleesta irrotetaan siihen kuulumattomat osat eli valukanavisto ja syötöt. Valukkeet voidaan irrottaa leikkaamalla (mekaanisesti tai termisesti), sahaamalla, iskemällä tai kiilaamalla. Tavallisimpia termisiä leikkausmenetelmiä ovat esimerkiksi polttoleikkausmenetelmät. Mekaaninen leikkaus tapahtuu epäkeskopuristimella. Sitä käytetään lähinnä pehmeistä materiaaleista valmistetuille pienikokoisille valuille. Menetelmän valintaan vaikuttavat valumetalli, valukappaleen koko sekä leikattavan osan paksuus ja sijoituskohta kappaleessa. Hauraiden valumateriaalien valukkeet poistetaan tavallisimmin iskemällä tai kiilaamalla. Hauraita materiaaleja ovat esimerkiksi suomugrafiittivalurauta, valkoinen valurauta ja suuri osa pallografiittivaluraudoista. Näiden lisäksi iskemistä ja kiilaamista käytetään myös alumiiniseosvaluille. Valukkeet voidaan irrottaa manuaalisesti lekalla iskien tai vasaroiden, mutta manuaalimenetelmä on suurikokoisten valujen tapauksessa fyysisesti rasittava. Suurikokoisille valuille käytetään pneumaattisia iskimiä joko manipulaattoriin tai nosturiin kiinnitettynä (Kuva 1 ja Kuva 2). Pieni- ja keskikokoisten valujen valukkeet voidaan poistaa kiilaamalla (Kuva 3), mikäli kiinnityskohta on muotoiltu siten, että kiila sopii valukkeen ja valukappaleen väliin. Kaikkein pienikokoisimmat valukkeet poistetaan yksinomaan Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 1
vasaroimalla. Kaikki menetelmät jättävät valukappaleeseen rosoisen pinnan, joka tasoitetaan myöhemmin hiomalla. Kuva 1. Vasemmalla: Manipulaattoriin kiinnitetty pneumaattinen iskin. (Kuva Niemi, Pekka: Jälkikäsittelytekniikka, http://www.valuatlas.fi/tietomat/koosteet/jalkikasittely_tao) Oikealla: Nosturiin ripustettu pneumaattinen, manuaalisesti liikuteltava iskin. (Kuva Clansman Dynamics, http://www.clansmandynamics.com) Kuva 2. Syöttökupujen irrotusta nosturiin ripustetulla manuaalisesti liikuteltavalla iskimellä. (Kuva Henschel Industrietechnik GmbH, http://www.andromat.com) Kuva 3. Syöttökupujen irrotus pneumaattisella kiilaimella (Kuva Holmatro, http://www.holmatro.com). Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 2
Kuva 4. Vasemmalla: Valukkeiden irrotusta pneumaattisella kiilaimella. (Kuva Primafond S.r.l. http://www.primafond.it) Oikealla: Alumiiniseosvalun valukkeiden poistaminen kiilaamalla. (Kuva FILL, http://www.fill.co.at) Sitkeiden ja lujien valumateriaalien valukkeet poistetaan yleisimmin polttoleikkaamalla. Sitkeitä ja lujia materiaaleja ovat esimerkiksi teräkset ja osa pronsseista. Polttoleikkaus jättää valukappaleen pinnan epätasaisemmaksi kuin mekaaniset menetelmät iskeminen, sahaus, laikkaleikkaus tai kiilaaminen. Sitkeiden ja pehmeiden valumateriaalien valukkeet poistetaan mekaanisesti leikkaamalla tai sahaamalla. Sahattavaksi ja leikattavaksi sopivat erityisesti pienilujuuksiset eirautametallivalut, esimerkiksi alumiini-, sinkki- ja messinkivalut. Kuva 5. Vasemmalla: Valukkeiden leikkaukseen tarkoitettuja epäkeskopuristimia. Oikealla: Painevalun valukkeiden ja jakopintapurseiden leikkaamiseen tarkoitettu leikkaintyökalu. (Kuvat WEKO Automation + Tools GmbH, http://www.weko-online.de) Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 3
Kuva 6. Valukkeiden leikkaamiseen sopiva pyörösaha. (Kuva R.Scheuchl GmbH, http://www.scheuchl.de) Kestomuottimenetelmillä voidaan tuottaa tarkkamittaisia valukappaleita, jonka vuoksi ne ovat helpommin automatisoitavissa kuin hiekkavalumenetelmät. Seuraavassa kuvassa (Kuva 7) on esimerkki vannesahan ja robotin yhdistelmästä kestomuottiin valettujen alumiiniseosvalujen valukkeenpoistossa. Kuva 7. Vasemmalla: Kestomuottiin valetun alumiiniseosvalun valukkeenpoisto robotin ja vannesahan yhdistelmästä muodostetulla automaatiolaitteistolla. Oikealla: Automatisointiin soveltuva vannesaha. (Kuvat FILL, http://www.fill.co.at) Pintapuhdistus Pintapuhdistuksella tarkoitetaan valukappaleen pintaan kiinni palaneen hiekan ja kappaleen pinnassa olevan oksidikerroksen poistamista. Oksidikerros voi muodostua valamisen tai lämpökäsittelyn aikana. Pintapuhdistusmenetelmät voidaan yleisellä tasolla ryhmitellä seuraavasti: rummutus, suihkupuhdistus (hiekkapuhallus) ja sinkopuhdistus. Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 4
Rummutuksessa puhdistettavat kappaleet saatetaan hankaamaan toisiaan ja niiden sekaan pantuja hiovia kappaleita vasten (Kuva 8 ja Kuva 9). Panosta voidaan käsitellä kuivana (kuivarummutus) tai kosteana (märkärummutus). Kappaleiden terävät särmät pyöristyvät ja jakopintapurseet hioutuvat osin tai kokonaan pois. Rummutus sopii pienikokoisille valukappaleille. Kuva 8. Rummutuslaite. Rumpu täytetään keraamisilla partikkeleilla ja käsiteltävillä kappaleilla. Sitä täristetään, kunnes kappaleet ovat hioutuneet riittävästi. (Kuva Rösler Oberflächentechnik GmbH, http://www.rosler.com) Kuva 9. Rumpu tai useampia rumpuja voidaan asettaa osaksi automaattista kappaleenkäsittelylinjaa. (Kuva Rösler Oberflächentechnik GmbH, http://www.rosler.com) Sinkopuhdistuksessa suurella nopeudella (75-80m/s) pintaan iskeytyvät puhdistusrakeet irrottavat hiekan. Rauta- ja teräsvalun puhdistuksessa rakeet ovat metallia ("teräshiekkapuhallus"). Ei-rautametallivalun puhdistuksessa käytetään epämetallisia puhdistusrakeita. Sinkopuhdistuslaitteita on kooltaan ja kuljetinjärjestelmältään erilaisia. Pienikokoisille yksittäiskappaleille sopii manuaalisesti täytettävä laite. Kappale- ja eräkoon kasvaessa siirrytään kuljettimellisiin ja/tai suurikokoisempiin laitteisiin. Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 5
Kuva 10. Vasemmalla: Kertatäyttöinen pyöröpöydällinen sinkomalli keskikokoisille valukappaleille. Oikealla: Kertatäyttöinen nosturikiskoilla varustettu sinkomalli suurikokoisille valukappaleille. (Kuvat Rösler Oberflächentechnik GmbH, http://www.rosler.com) Kuva 11. Suurikokoisia valukappaleita tulossa pintapuhdistuksesta. Puhdistuslaite on jatkuvatäyttöinen sinko. Kappale kulkee laitteen läpi nosturiin ripustettuna. (Kuva Rösler Oberflächentechnik GmbH, http://www.rosler.com) Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 6
Kuva 12. Jatkuvatäyttöinen, kuljetinverkkohihnalla varustettu sinkolaite painevaluille ja muille pienehköille, suurina sarjoina valmistettaville valukappaleille. (Kuva Rösler Oberflächentechnik GmbH, http://www.rosler.com) Kuva 13. Vasemmalla: Valukappale sinkopuhdistettuna. Oikealla: Valukappaleita tulossa sinkouksesta Kappaleet täytetään laitteeseen nosturiin ripustetussa korissa. Jotta puhdistusväliaine voitaisiin käyttää uudestaan, on hiekka erotettava siitä esimerkiksi ilmavirralla. Sinkopuhdistus on taloudellisempana menetelmänä melkein kokonaan syrjäyttänyt suihkupuhdistusmenetelmät. Pinnan tasoitus Valukappaleiden pinnan tasoitusmenetelmät jaetaan kahteen pääryhmään: talttaukseen ja hiontaan. Talttauksella poistetaan suuremmat ainemäärät (esim. valukkeiden ja syöttökupujen isku- tai leikkauskannat, valupurseet, ulospäin suuntautuvat valuviat) tai avataan sisäänpäin suuntautuneet valuviat (hiekka- ja kuonaviat, rakkulat jne.) korjausta varten. Talttausmenetelmät jaetaan paineilmatalttaukseen ja hiilikaaritalttaukseen (erityisesti Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 7
teräsvalujen vikojen aukaisu). Hionnan avulla suoritetaan usein pinnan tasaisuuden viimeistely esim. maalausta edeltävää hiekkapuhallusta varten. Valumenetelmät jättävät valumuotin osien liittymäkohtiin eli jakopintaan ja keernakannoille enemmän tai vähemmän teräväreunaista pursetta. Ellei sitä poisteta, saattaa se aiheuttaa toiminnallisia haittoja tai haitata kappaleen kiinnitystä työstämisen aikana. Purseet poistetaan useimmiten talttaamalla tai hiomalla. Kuva 14. Vasemmalla: Hiilikaaritalttausta. Oikealla: Hiilikaaritalttauksen periaate. Työstettävän aineen ja hiilipuikon välille tuotetaan jännite-ero. Jännite-ero muodostaa valokaaren, joka sulattaa työstettävän kohdan. Sulanut aine puhalletaan pois paineilman avulla. (Kuvat Niemi, Pekka: Jälkikäsittelytekniikka, http://www.valuatlas.fi/tietomat/koosteet/jalkikasittely_tao) Kuva 15. Paineilmakäyttöinen talttavasara (Kuva Atlas Copco, http://www.atlascopco.com) Kuva 16. Teräsvalukappaleen jakopintojen puhdistamista robottiautomaatiota soveltaen. (Kuva EVOLUT S.p.A. http://www.evolutspa.com) Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 8
Kuva 17. Vasemmalla: Suurikokoisen valukappaleen hiominen robottiautomaatiolaitteistolla. Robotti kuljettaa hiomakonetta. Valukappale on kiinteästi paikoillaan. Oikealla: Pienikokoisen valukappaleen hiominen robottiautomaatiolaitteistolla. Robotti kuljettaa valukappaletta. Hiomakone on kiinteästi asennettu. (Kuva EVOLUT S.p.A. http://www.evolutspa.com) Kuva 18. Valukappaleen pinnan tasoitus kulmahiomakoneella. (Kuva Niemi, Pekka: Jälkikäsittelytekniikka, http://www.valuatlas.fi/tietomat/koosteet/jalkikasittely_tao) Muokattu 31.10.2013 - Valukappaleiden puhdistus - 9