26. Valumallin valmistuksessa huomioon otettavia seikkoja Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Kutistuminen Kuten aikaisemmin todettiin, valukappaleen jähmettyessä sulasta kiinteäksi tapahtuu kiteytymiskutistuma, joka korvataan syöttökuvuista virtaavalla metallilla. Kutistumista tapahtuu tämänkin jälkeen valukappaleen jäähtyessä muotissa normaalilämpötilaan. Valukappaleesta tulisi liian pieni, ellei tätä kiinteäkutistumaa otettaisi huomioon. Taulukko 4. Valuraudat: Yleisimpien valumetallien kiinteäkutistumat Suomugrafiitti 0,6-1,0 % Pallografiitti: Lämpökäsitelty 0,0-0,5 % Pallografiitti: Lämpökäsittelemätön 0,5-1,0 % Adusoitu (Temper) valu 0,0-1,0 % Valuteräkset: Niukkaseosteiset 1,8-2,2 % Runsasseosteiset 1,5-2,7 % Metallivaluseokset: Alumiiniseokset 1,0-1,5 % Messingit 1,5-1,8 % Pronssit 1,4-2,0 % Mallinvalmistaja ottaa huomioon tämän tekemällä mallin hieman valukappaleen mittoja suuremmaksi. Mallinvalmistaja käyttääkin erikoista kutistumamittaa sen mukaan, mitä valumetallia varten malli valmistetaan. Taulukossa 4 on yleisimpien valumetallien kiinteäkutistumaprosentit. Kiinteäkutistuma voidaan laskea myös fysiikassa opitulla lämpöpitenemän kaavalla. Kuva 270. mitta verrattuna normaalimittaan. Taittoa tarkistettu 2.12.2015 (Tuula Höök) Muotinvalmistustekniikka Sivu 91
ei aina ole taulukon mukainen. Hiekkamuotissa kutistuman suuruuteen vaikuttavat mm. kappaleen muoto, sen suuruus sekä muotin sullontatiukkuus (Kuva 271). Kappaleen kutistuminen asettaakin suuria vaatimuksia malliveistämölle, koska usein on hyvin vaikeata etukäteen arvioida, kuinka paljon kappale kutistuu. Kuva 271. Muodon vaikutus kutistumaan muotissa Kun viereisen kuvan (Kuva 272) mukainen valukappale jäähtyy, se käyristyy niistä jännityksistä, jotka syntyvät epätasaisen jäähtymisnopeuden vuoksi. Kapeat sivusauvat kutistuvat ensin ja puristavat kokoon vielä plastisessa tilassa olevaa keskisauvaa. Jäähtymisen jatkuessa keskisauvan lujuus kasvaa, ja se jatkaa kutistumistaan vielä silloinkin, kun sivusauvojen kutistumien on jo loppunut. Niissä syntyy puristusjännitys, mistä syystä ne käyristyvät. Kuvan esittämää käyristymää ei ole liioiteltu. Kuva 272. Jos jokin muotin osa, esimerkiksi kova keerna, estää kappaleen vapaan kutistumisen, saattaa se murtua tältä kohdalta. Sellaisiin valukappaleen kulmiin tai kohtiin, joiden pelätään kutistumisen yhteydessä muuttavan muotoaan tai murtuvan, liitetään vahvistusrivat eli ns. krymppärit, jotka mallinvalmistaja tekee malliin. Kuvassa 273 ohuet vahvistusrivat jähmettyvät ensimmäiseksi ja tukevat vielä pehmeässä tilassa olevaa vetorasituksen alaista kohtaa. Mikäli rivoista on haittaa valukappaleessa, joudutaan ne poistamaan siitä myöhemmin. Kuva 273. Työstövarat Niissä valukappaleiden pinnoissa, jotka myöhemmin tullaan koneistamaan, pitää olla työstövarat. Valmistettaessa valumallia ne lisätään mallin vastaaviin kohtiin (Kuva 274 valukappaleen piirustus). Mallinvalmistaja määrittää työstövarojen suuruudet taulukosta, joka on laadittu ottamalla huomioon useita seikkoja. Suurissa valukappaleissa pitää työstövarojen olla suuremmat kuin pienissä, koska valukappaleen mittojen epätarkkuus kasvaa kappaleen koon kasvaessa. Taittoa tarkistettu 2.12.2015 (Tuula Höök) Muotinvalmistustekniikka Sivu 92
Jos jokin valukappaleen pinta vain tasoitetaan työstämällä siitä ohut lastu, riittää pieni työstövara. Mitä suuremmat vaatimukset koneistettavalle pinnalle asetetaan tarkkuuden ja pinnanlaadun suhteen, sitä suurempi työstövara yleensä vaaditaan. Kuva 274. Työstövaran suuruus riippuu myös työstettävän pinnan sijainnista muotissa (Kuva 275). Yläpinnan työstövaran tulee olla suurempi, koska valusta johtuvat epäpuhtaudet, kuten kaasurakkulat, kuona ja irtohiekka, kerääntyvät kevyinä aineksina kappaleen yläpintoihin. Kuva 275. Yleensä valukappale on suunniteltava siten, että suurimmat ja tärkeimmät pinnat voidaan sijoittaa muotissa alaspäin (Kuva 276). Kuva 276. Kaavaustavalla on myös vaikutuksensa työstövarojen suuruuteen. Koska käsin kaavauksessa joudutaan malli naputtelemaan irti ja sen nosto tapahtuu joko nosturilla tai käsivaraisesti, joutuu se pieneen sivuttaisliikkeeseen, josta muotin mittatarkkuus kärsii (Kuva 277). Konekaavauksessa, jossa malli esimerkiksi täristetään irti muotista, saadaan parempi tarkkuus. Valumetallilla, josta kappale valetaan, on myös vaikutuksensa työstövarojen suuruuteen. Tämä johtuu mm. metallien erilaisista valukutistumista. Kuva 277. a) Mallin nosto käsin tai nosturilla b) Kaavauskoneen nostamana Taittoa tarkistettu 2.12.2015 (Tuula Höök) Muotinvalmistustekniikka Sivu 93
Hellitys Hellitys käsitteenä määriteltiin jo aikaisemmin. Sen suuruus vaihtelee mallin laatuluokan, seinämän korkeuden sekä kaavaustavan mukaan. Hyvälaatuisissa malleissa, jotka on tehty kestämään suuria kaavaussarjoja, voidaan käyttää pienempiä hellityksiä kuin muutamaa kaavauskertaa varten tehdyissä halvemmissa malleissa. Suurin hellitys tarvitaan puumalleissa, seuraavana ovat muovimallit, ja pienin hellitys voi olla metallimalleissa. Seinämän korkeuden kasvaessa käytetään pienempää hellityskulmaa. Näin hellityksen aiheuttama mittamuutos ei pääse kasvamaan liian suureksi. Taulukko 5. Pinnan korkeuden vaikutus hellityskulman suuruuteen Käsikaavauksessa, jossa mallin irrottaminen muotista on epätarkempaa kuin konekaavauksessa, käytetään suurempia hellityksiä. pantaessa. Valumallin keernakannoissa käytetään huomattavasti suurempia hellityksiä kuin kappaleen pinnoissa (Kuva 278). Tällä tavoin helpotetaan mallin irrottamista hiekasta ja varmistetaan, ettei keernasijoista irtoa hiekkaa keernoja muottiin Kuva 278. Hellitys voi olla positiivinen (+) tai negatiivinen (-) tai näiden molempien yhdistelmä (Kuva 279-281). Yleensä käytetään positiivista hellitystä. Sisäpuolisissa mallin osissa käytetään yleensä suurempaa hellitystä, jolloin muotin rikkoutumisvaara on mallia nostettaessa pienempi. Kuva 279. Kuva 280. Kuva 281. Taittoa tarkistettu 2.12.2015 (Tuula Höök) Muotinvalmistustekniikka Sivu 94
Hellityksen suunnan määrää jakopinnan kulku. Tästä syystä samanmuotoisissa malleissa voi hellityksen suunta olla erilainen. Jos valukappaleessa ei sallita minkäänlaista hellitystä, joudutaan pystysuorat pinnat kaavaamaan keernojen avulla tai on valmistettava ns. läpivetomalli. Tällöin hellityksetön malli vedetään läpivetolaatan läpi, jolloin muottihiekka ei nouse mallin mukana. Läpivetomalleja käytetään mm. hammaspyörien muottien valmistuksessa. Kuva 282. Kuva 283. Kuva 284. Taittoa tarkistettu 2.12.2015 (Tuula Höök) Muotinvalmistustekniikka Sivu 95