Muotin perusrakenne Tampereen teknillinen yliopisto - Tuula Höök Muotti jakaantuu kahteen puoliskoon: liikkuva ja kiinteä. Liikkuva muottipuolisko kiinnitetään valukoneen liikkuvaan muottipöytään ja kiinteä muottipuolisko koneen paikoillaan pysyvään muottipöytään. Valukoneen liikkuva muottipöytä toteuttaa muotin avautumisliikkeen. Kappaleen ulostyöntö toteutetaan useimmiten muotin liikkuvalta puolelta, josta syystä liikkuvaa muottipuoliskoa kutsutaan usein myös muotin ulostyöntöpuoliskoksi. Yksinkertaisimmillaan muotti koostuu kahdesta muottilaatasta ohjauksineen. Muottilaatat sisältävät kappaletta muotoavat osat eli muottipesät. Jos valettava raaka-aine täytyy johtaa muottipesiin, se tehdään valukanaviston kautta. Kaikissa valumenetelmissä ei kuitenkaan tarvita kanavistoa. Useimmiten muottipesistä täytyy johtaa ilma ja valutapahtuman aikana mahdollisesti muodostuvat kaasut ulos. Muotissa on tätä tarkoitusta varten ilmanpoistokanavat. Kaikki valettavat materiaalit kutistuvat jähmettyessään ja jäähtyessään jonkin verran. Kutistuminen pienentää muottipesässä olevan materiaalin tilavuutta, jolloin kappaleen sisä- tai ulkopuolelle jää menetelmästä ja valettavasta raaka-aineesta riippuvalla tavalla tyhjää tilaa, ellei mitään erityisiä toimenpiteitä tehdä. Tyhjä tila täytetään valutapahtuman aikana lisäämällä muottipesiin korvaavaa raaka-ainetta. Korvaavan raaka-aineen lisäämistä kutsutaan syöttämiseksi. Syöttäminen tehdään kestomuottivalussa seuraavilla menetelmillä: Muottipesien yläpuolelle, muotin jakotasoon, on valmistettu tietyllä tavalla muotoiltuja säiliöitä eli syöttökupuja valumateriaalia varten. Valumateriaali virtaa syöttökuvuista painovoimaisesti muottipesiin. Menetelmä on käytössä esimerkiksi kokillivalussa ja matalapainevalussa. Muottipesiin puristetaan valettavaa materiaalia kanaviston kautta suurella paineella. menetelmää käytetään esimerkiksi ruiskuvalussa ja painevalussa. Muottipesissä oleva valumateriaali ylipaineistetaan kanaviston kautta pienellä, muutaman baarin luokkaa olevalla paineella. menetelmä on käytössä matalapainevalussa. Muottia puristetaan kiinni siten, että muottipesän tilavuus pienenee. Menetelmän sovelluksia ovat esimerkiksi squeese casting ja ahtopuristus. Muottipesissä oleva valumateriaali altistetaan keskipakoisvoimalle. Menetelmä on käytössä rotaatiovalussa ja sen sovelluksissa. Syöttämistä varten valmistettuja muotin osia ja kanavia kutsutaan syöttöjärjestelmäksi. Kanavisto, ilmanpoistokanavat ja syöttöjärjestelmä muodostavat yhdessä muotin valujärjestelmän. Muotin toiminnalliset perusosat ovat siis: Kappaletta muotoavat osat, pesät ja keernat (liikkuvat ja kiinteät keernat), antavat valettavalle kappaleelle muodon, työstetty liikkuvan ja kiinteän puoliskon muottilaattoihin Valujärjestelmä, johtaa valettavan raaka/aineen muottipesään, johtaa ilman ja reaktiokaasut pois muottipesästä ja tarvittessa syöttää kutistuman aiheuttaman tilavuusvajeen Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 1
Kappaleen rakenteen ja valumenetelmän niin vaatiessa muottiin lisätään jokin tai joitakin seuraavista toiminnallisista lisäosista: Keernanvetomekanismit, siirtävät liikkuvat keernat sisään valukierron alussa ja ulos muotin avautuessa Ulostyöntömekanismi, poistaa kappaleen muotista yhdessä koneen ulostyöntöyksikön kanssa Jäähdytys/temperointikanavat, pitävät muotin lämpötasapainon valukiertojen aikana Kaikki muotin toiminnalliset osat toimivat yhdessä valukoneen kanssa. Valukoneessa on mekanismi, joka annostelee raaka-aineen muottiin, tuottaa keernojen liikuttamiseen tarvittavan voiman (mekaanisesti, sähköisesti, hydraulisesti tai pneumaattisesti), tuottaa muotin ulostyöntömekanismin liikuttamiseen tarvittavan voiman (mekaanisesti, sähköisesti tai hydraulisesti) sekä laitteisto, joka kierrättää temperointi- tai jäähdytysainetta muotin sisällä. Temperointi- tai jäähdytysainetta voidaan kierrättää myös erillisellä laitteella. Muottipesä ja keernat Muotin sisällä olevaa tyhjää tilaa, jossa valettava kappale muotoutuu, kutsutaan muottipesäksi. Muottipesä jakaantuu liikkuvan ja kiinteän muottipuoliskon muottilaattoihin. Muottilaatan sisään työstettyjä syvennyksiä kutsutaan pesämuodoiksi ja muottilaatasta ylöspäin suuntautuvia ulokkeita keernamuodoiksi. Valettava kappale puristuu jähmettymis- ja jäähtymiskutistuman vaikutuksesta muotin keernamuotojen ympärille. Tästä syystä kappale asetetaan muottiin useimmiten siten, että suurin osa keernamuodoista on liikkuvalla puolella ja suurin osa pesämuodoista kiinteällä puolella, kuten alla olevassa kuvassa (Kuva 1). Tällä tavoin kappale kiinnittyy varmemmin liikkuvaan muottipuoliskoon ja voidaan niin haluttaessa poistaa muotista ulostyöntimillä. Useissa valumenetelmissä on tapana nimittää muotin kiinteää puoliskoa pesäpuoliskoksi ja liikkuvaa puoliskoa keernapuoliskoksi. Liikkuvalla muottipuoliskolla on siis kolme nimitystä: liikkuva puolisko, ulostyöntöpuolisko tai keernapuolisko riippuen siitä, mitä ominaisuutta halutaan korostaa. Kiinteällä puoliskolla on kaksi nimitystä: kiinteä puolisko tai pesäpuolisko. Kuva 1. Muotin sisällä olevaa tyhjää tilaa, jossa valukappale muotoutuu, kutsutaan kokonaisuutena muottipesäksi. Kuvassa vasemmalla on kiinteä muottipuolisko, johon kuuluvat kaikki muottipesän pesämuodot. Kuvassa oikealla on liikkuva muottipuolisko, johon kuuluvat kaikki muottipesän keernamuodot. Muottipuoliskojen välinen pinta on nimeltään jakopinta tai jakotaso. Kaikkein yksinkertaisin muottirakenne sisältää ainoastaan kiinteän ja liikkuvan muottipuoliskon pesineen ja ohjauksineen. Kuvan muotissa on niiden lisäksi myös ulostyöntöjärjestelmä. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 2
Liikkuvan ja kiinteän muottipuoliskon välistä pintaa kutsutaan muotin jakopinnaksi (tai jakotasoksi). Jos valumenetelmä vaatii, että muottipesässä olevaan raaka-aineeseen kohdistetaan painetta, muotin jakopinta tulisi mieluiten valmistaa tasomaiseksi, kuten alla olevassa kuvassa. Porrastettua tai muotoiltua jakopintaa ei pysty nykyisin käytössä olevilla työstömenetelmillä valmistamaan molemmin puolin täysin samanmuotoisiksi ja näin ollen riittävän tiiviiksi. Vain samanmuotoiset jakopinnat tiivistyvät hyvin toisiaan vasten ja pitävät valettavan raaka-aineen muottipesässä. Vaikka muotin ulostyöntöpuoliskossa olevaa muottipesän osaa kutsutaan keernapuoliskoksi, keerna -käsitteellä tarkoitetaan myös periaatteessa mitä tahansa muottipesän pinnasta ylöspäin nousevaa muotoa. Huomaa, että muotissa oleva uloke on kappaleessa reikä tai syvennys. Keernat voidaan valmistaa erillisistä kappaleista tai ne voidaan koneistaa suoraan muottilaattaan tai inserttiin. (Kuva 2) Kuva 2. Erilaisia keernoja vasemmalta oikealla: erillisestä kappaleesta valmistettu keerna (separated core), keernatappi (core pin) ja muottilaattaan koneistettu keerna (machined core). Huomaa nurkkapyöristykset. Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kaikki keernat on valmistettu vinoilla pystysuuntaisilla pinnoilla. Yksikään pystysuuntainen pinta ei ole kohtisuorassa jakotasoa vastaan. Pinnan vinouskulmaa kutsutaan päästöksi eli hellitykseksi. Kaikki valettavat kappaleet varustetaan hellityksillä. Hellityksen suuruus riippuu valettavasta materiaalista, valumenetelmästä, muottimateriaalista ja muottipesän pinnan tekstuurin syvyydestä. Mitä syvempi tekstuuri on, sitä suurempi hellitys vaaditaan. Jos hellitys ei ole riittävä, valukappale ei irtoa muotista kunnolla. Kappaleen ulko- ja sisäpintojen hellitykset voivat olla joko saman- tai vastakkaissuuntaiset. (Kuva 3 ja Kuva 4). Vastakkaissuuntaiset hellitykset kasvattavat valukappaleen seinämänpaksuutta. Samansuuntaisilla hellityksillä seinämänpaksuudesta saadaan yhtenäinen. Vastakkaisuuntaiset hellitykset ovat tarpeen, jos sekä ulko- että sisäpuolinen muoto muovataan samassa muottipuoliskossa. Tyypillinen rakenne on esimerkiksi pohjareiällinen ruuvitorni. Kuva 3. Kappaleessa olevat hellitykset. Huomaa erityisesti keskellä olevan pohjareiällisen ulokkeen hellitykset. Ulokkeen seinämänpaksuus kasvaa ylhäältä alas mentäessä, koska hellitykset ovat vastakkaissuuntaiset. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 3
Kuva 4. Edellisen kuvan muodot muotin liikkuvassa (vasemmalla) ja kiinteässä (oikealla) muottipuoliskossa. Hellitys mahdollistaa kappaleen poistamisen muotista. Jos pystysuuntaiset pinnat valmistettaisiin kohtisuoriksi jakotasoon nähden, ulostyöntö vaatisi hyvin paljon voimaa ja kappaleessa olisi hyvin todennäköisesti vetojälkiä sivuilla. Muottipesän muotojen ja jakopinnan välinen kulma on kiinteässä muottipuoliskossa terävä ja liikkuvassa muottipuoliskossa pyöristetty. Kappaleessa olevien muotojen täytyy olla myös vastaavasti joko pyöristettyjä tai teräviä. Muotin jakopinta asetetaan kohtaan, missä kappaleen hellityssuunta vaihtuu. Edellisen kuvan (Kuva 4) esimerkissä kappale on kotelomainen, jolloin jakopinta on asetettu kotelon suulle ulompaan reunaan. Jos kotelon ympärillä on kaulus, jakopinta asetetaan kauluksen ulkoreunaan (Kuva 5). Kuva 5. Jakotaso kupin muotoisessa kauluksellisessa kappaleessa. Päästöt ovat samanlaiset. Huomaa, että myös kauluksen muodoissa täytyy olla päästö. Kaarimuoto ei saa loppua jakotasoon nähden 90 asteen kulmaan. Tasomaisen kappaleen jakopinta voidaan sijoittaa joko sivun ylä- tai alareunaan tai sivupinnan keskelle. Jakopinnan paikan valinta vaikuttaa päästösuuntien ohella nurkkapyöristyksiin. (Kuva 6) Kuva 6. Jakopinta tasomaisessa kappaleessa. Vasemmalla: Jakopinta on asetettu kappaleen sivupinnan keskelle. Hellitykset vaihtavat suuntaa siinä kohden. Ulkoreunaan voidaan suunnitella nurkkapyöristys molemmin puolin kappaletta. Oikealla: Jakopinta kappaleen alareunassa. Nurkkapyöristys voidaan suunnitella vain toiselle puolen kappaletta. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 4
Pyörähdyssymmetrisen kappaleen jakopinta asettuu symmetriatasolle. Särmiön muotoisen kappaleen jakotason voi asettaa haluamallaan tavalla sivuseinämän keskikohdalle tai toiselle jakotason suuntaiselle sivulle. (Kuva 7) Kuva 7. Pyörähdyssymmetrisen ja särmiön muotoisten kappaleiden jakopinnat puhallusmuovausta varten. Yhdellä muotilla voidaan valmistaa yksi tai useampia kappaleita yhdellä valukierrolla. Jos kappaleita valmistetaan yksi, muotissa on vain yksi pesä. Tällaista muottia kutsutaan yksipesäiseksi. Jos kappaleita valmistetaan useita, muotissa on useita pesiä ja muottia kutsutaan monipesäiseksi muotiksi. Kuva 8. Yksipesäinen muotti. Tämän tyypinen ruiskuvalumuotti voidaan täyttää yksinkertaisella kanavistolla, mutta valukoneen suuttimen tulee sijaita keskellä muottilaattaa ja muottipesää. Jos kappale haluttaisiin täyttää sivulta, yksipesäinen muotti ei ole enää kovin käytännöllinen. Ruiskuvalumuotin ulostyönnön kiinnityksen ja suuttimen tulee olla keskenään samassa linjassa ja keskellä muottilaattoja. Kuva 9. Monipesäinen muotti. Tämä muottityyppi antaa enemmän vaihtoehtoja valuportin kohdan valinnan suhteen. Ruiskuvalumuoteissa käytetään kahta peruskanavatyyppiä: kuumakanava ja kylmäkanava. Kylmäkanava sijoitetaan jakotasolle ja se poistetaan kappaleen mukana. Kuumakanava sijoitetaan kiinteän puolen muottilaatan sisään. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 5
Valujärjestelmä Muotin valujärjestelmän tarkoituksena on: Ohjata valettava raaka-aine oikealla nopeudella sopiviin kohtiin muottipesää Johtaa ilma ja reaktiokaasut pois muottipesästä Joissain valumenetelmissä valujärjestelmän tehtävänä on myös syöttää raaka-ainetta korvaamaan jähmettymiskutistuman aiheuttama tilavuusvaje muottipesässä. Tällaisia menetelmiä ovat esimerkiksi ruiskuvalu, painevalu ja matalapainevalu. On valumenetelmiä, joiden muotissa ei tarvita lainkaan valujärjestelmää. Tällaisia menetelmiä ovat esimerkiksi ahtopuristus ja puhallusmuovaus. Useimmissa menetelmissä valujärjestelmä tarvitaan kuitenkin edes joiltain osin. Seuraavassa esitetään lyhyesti periaatteet valujärjestelmien muotoilusta kahdessa valumenetelmässä. Menetelmät ovat muovien ruiskuvalu ja metalliseosten painevalu. Menetelmät on valittu, koska niistä löytyvät kaikki valujärjestelmään kuuluvat toiminnot. Ruiskuvalu Ruiskuvalumuottiin on olemassa kaksi valujärjestelmävaihtoehtoa: kuumakanavisto ja kylmäkanavisto. Kylmäkanavisto on melko yksinkertainen. Se koostuu valuportista, jakokanavista ja suuttimesta (Kuva 10). Muotissa oleva suutin yhdistää valukoneen suuttimen ja muotin jakokanavat. Suutin on ensimmäinen tiehyt, jonka kautta valettava raaka-aine etenee muottiin sisälle. Suuttimesta raaka-aine etenee jakokanaviin, jotka johtavat valettavan aineen valuporteille. Valuportti on tietyllä tavalla mitoitettu ja muotoiltu, muottipesään johtava kapea aukko. Kylmäkanavisto valmistetaan pääosin muotin jakopinnalle, mutta valuportti voi joissain tapauksissa kulkea lyhyen matkan myös muottilaatan sisällä. Kuva 10 esittää tällaisen rakenteen. Kuumakanavisto koostuu suuttimista ja lämmitetystä jakokanavistosta (Kuva 11). Jakokanavistoa kutsutaan myös kuumapalkiksi tai jakopalkiksi. Suuttimet ja kanavisto asetetaan muotin kiinteään puoliskoon muottilaatan sisään ja muottipesien päälle. Valukutistumaa korvaava raaka-aine syötetään sekä kuuma- että kylmäkanaviston tapauksessa valuporttien kautta muottipesään. Syöttövoima muodostetaan paineistamalla sula muoviraaka-aine valukoneen ruuvilla. Ilmanpoistokanavat valmistetaan valuporteilta katsottuna vastakkaisille puolille muottipesää. Ne ovat käytännössä riittävän mataliksi koneistettuja uria. Uran korkeus on valittu siten, ettei valettava raaka-aine pääse tunkeutumaan siihen. Sisäänvaluportti Suuttimessa muotoutuva kanavan osa Jakokanava Suutin Kuva 10. Vasemmalla: Kylmäkanavisto yksipesäisessä muotissa. Muotin kiinteän puolen laatan poikkileikkaus. Keskellä: Sama rakenne ruiskuvalukappaleessa. Oikealla: Ruiskuvalumuotin suutin. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 6
Valukoneeseen yhteydessä oleva suutin Lämmitetty jakopalkki suojuksen sisällä Suuttimien suojakapseli Muottipesiin johtavat suuttimet Kuva 11. Kuumakanavajärjestelmä suuttimineen. Kuumakanavistolla muottipesät täytetään päältäpäin. Ei jakotasolta, kuten kylmäkanavaisessa muotissa. Painevalu Painevalumuotin koko valujärjestelmä on aina jakopinnalla. Painevalukoneita on kahta tyyppiä: kuumakammiopainevalukone ja kylmäkammiopainevalukone. Kumpaankin konetyyppiin käytetään samankaltaista valujärjestelmää. Painevalumuotin kanavisto koostuu tabletista tai suuttimesta, jakokanavasta, sisäänvaluporteista, ylijuoksuista ja ilmanpoistokanavista. Kylmä- ja kuumakanavamenetelmien ero tulee esille lähinnä tavassa yhdistää valukoneen valukammio ja muotti toisiinsa. (Kuva 12) Kuva 12. Vasemmalla: Kylmäkammiokoneen kanavisto. Oikealla: Kuumakammiokoneen kanavisto. Pääasiallinen ero on kanaviston alkupäässä. Kuumakammiokoneessa käytetään suutinta. Kylmäkammiokoneessa on valukammio, jonka loppupäässä muotoutuu tabletiksi kutsuttu kanaviston osa. Ensimmäinen osa muottia, johon valettava metalli etenee valukoneen valuyksiköstä, on kylmäkammiopainevalumuotin tabletti tai kuumakammiopainevalukoneen suutin. Tabletti (bisquit) muotoutuu kylmäkammiopainevalukoneen valukammion päässä. Se on valukammioon kauhotun metallin ylijäävä osa eli osa, joka ei ole mahtunut muottiin sisälle. Suutintappi (sprue) muotoutuu kuumakammiopainevalumuotin suuttimen sisällä. Suutin on muotoiltu ja valittu kappaleen koon ja muotojen perusteella. Jakokanava (runner) on valujärjestelmän osa, joka jakaa valettavan metallin muottipesiin johtaville valuporteille, kuten ruiskuvalussakin ja valuportti (gate) on tietyllä tavalla muotoiltu ja mitoitettu, Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 7
muottipesään johtava tiehyt. Valuporttia edeltää porttikanavaksi (gate runner) kutsuttu jakokanavan osa, joka kiihdyttää valumetallin virtauksen siten, että se suihkuaa portilta haluttuihin suuntiin. Ylijuoksut (overflows) sijoitellaan porteilta katsottuna muottipesän vastakkaisille puolille. Niiden tarkoituksena on kerätä pesiin vieraavan metallin ensimmäinen, hapettunut ja huonolaatuinen rintama sekä lämmittää kappaletta sopivasti siten, että kaikki seinämät pysyvät riittävän kauan sulina. Ilmanpoistokanavat (vents) jyrsitään matalina urina ylijuoksuilta muottilaatan ulkopuolelle. Jähmettymiskutistumaa korvaava raaka-aine syötetään painevalumenetelmässä muottipesiin sisäänvaluporttien kautta samoin kuin ruiskuvalumenetelmässäkin. Useissa muissakin metallimuottia käyttävissä valumenetelmissä toimitaan vastaavalla tavalla. Poikkeuksen muodostaa kokillivalu, rotaatiovalu ja kokonaan valujärjestelmättömät menetelmät kuten ahtopuristus tai puhallusmuovaus. Kokillivalussa käytetään yksinomaan painovoimaista syöttämistä syöttökuvuilla. Matalapainevalussa jotkin hankalat kohdat voidaan syöttää syöttökuvuilla, vaikka pääasiallinen syöttömetallin reitti onkin kuumanapitouunin nousuputken kautta muotin kanavistoon. Keernanvetomekanismit Kappaleessa on toisinaan muotoja, jotka estävät muottia avautumasta tai estävät kappaleen ulostyönnön. Näitä muotoja kutsutaan vastapäästöiksi. Tyypillinen esimerkki vastapäästöstä on valettavan kappaleen sivussa oleva reikä tai muovikappaleessa oleva napsautusliitos. Vastapäästö vaatii muottiin liikkuvan keernan. Liikkuvien keernojen siirtämiseen on olemassa erilaisia rakenteita: luisti, jousikuormitteinen keernanliikutusmekanismi, supistuva keerna, vipu tai taittuva ulostyönnin. Luisti voidaan siirtää mekaanisesti vinotapilla sekä hydraulisesti tai pneumaattisesti keernanvetosylinterillä. Myös sähköisiä laitteita on olemassa. Mekaaninen järjestelmä on esitetty seuraavassa kuvassa (Kuva 13). Kuva 13. Mekaanisesti liikutettava luistirakenne liikkuvien keernojen siirtämiseen. Luistimekanismin perusosat ovat vinotappi, luisti, ohjauskiskot ja luistin lukitsemiseen tarkoitetut osat. Tarkoituksena on siirtää vastapäästöllisiä muotoja muovaavat liikkuvat keernat pois muottipesästä muotin avautuessa. Kun keernat on siirretty, kappale voidaan työntää ulos. Ulostyöntöjärjestelmä Kappale poistetaan muotista ulostyöntimiksi kutsutuilla muotin standardiosilla, paineilmalla tai esimerkiksi vipumekanismilla, joka toimii yhdessä muotin avausliikkeen kanssa. D-M-E standardiosissa on tarjolla tällainen mekanismi (Kuva 15). Joissain valumenetelmissä ei tarvita erillistä ulostyöntöjärjestelmää lainkaan, koska kappale irtoaa muutenkin. Puhallusmuovaus on esimerkki tällaisesta menetelmästä. Kokilli- ja matalapainevalu- Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 8
menetelmässä on tavallista pudottaa kappale muotista alustalle ja siirtää siitä joko manuaalisesti tai kappaleenpoistajalla jatkokäsittelyvaiheisiin. Ulostyöntimet ovat tavallisia ruiskuvalumuoteissa, painevalumuoteissa, ahtopuristus- ja siirtopuristusmuoteissa sekä joissain EPS -muotovalumuoteissa. EPS -kappale voidaan irrottaa muotista myös paineilmalla. Kokilli- ja matalapainevalumuotteihin valmistetaan ulostyöntöjärjestelmä siinä tapauksessa, että kappaleen poistaminen muotista ei onnistu muulla tavoin. Ulostyöntimiä on pyöreitä, litteitä ja sylinterin muotoisia. Ulostyöntimen toisessa päässä on kaulus, josta se kiinnitetään ulostyöntölaattojen väliin (Kuva 14). Ulostyönnin katkaistaan mittaan ja hiotaan muotoon siten, että se ulottuu täsmälleen muottipesän pintaan. Ulostyöntölaatat kiinnitetään valukoneen ulostyöntöjärjestelmään jollakin valumenetelmästä ja koneesta riippuvalla tavalla. Valukone tuottaa tavallisesti muotin ulostyöntöjärjestelmän eteenpäin suuntautuvan liikkeen. Liike voidaan tuottaa mekaanisasti, hydraulisesti, pneumaattisesti tai sähköisesti. Muotin ulostyöntöjärjestelmään liitetään muottipesän ulkopuolelle palautustapit, tavallisesti neljä kappaletta, jotka työntävät muotin sulkeutuessa ulostyöntölaatat ja ulostyöntimet takaisin alkuasentoon. Palautustapit ovat jakotasolle ulottuvia, isokokoisia ulostyöntimiä. Ulostyöntöjärjestelmä voidaan ohjata ja tukea tarvittaessa, mutta useimmiten palautustapit riittävät tueksi. Ulostyöntölaatat Kiinnityspultit Kuva 14. Vasemmalla: Ulostyöntimet. Kappale poistetaan muottipesästä pyöreillä, litteillä tai sylinterin muotoisilla ulostyöntimille. Oikealla: Pulteilla toisiinsa kiinnitetyt ulostyöntölaatat, joiden väliin ulostyöntimet (ejector) kiinnitetään. Ulostyöntölaatat törmäävät tukitassuin (buffer plate) muotin takalaattaan. Kuva 15. Kuumakanavajärjestelmällä varustetun ruiskuvalumuotin vipumekanismi. Vipumekanismi työntää kappaleen muotin kiinteältä puolelta pois, kun muotti avataan. Kuva: D-M-E, http://www.dmeeu.com Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 9
Jäähdytys- ja temperointijärjestelmä Muotti voi joko kuumentua tai jäähtyä liikaa ajon aikana. Metalliseosten valamiseen tarkoitetut muotit pyrkivät useimmiten kuumentumaan, jos muotin lämpötasapainon hyväksi ei tehdä mitään. Muotti pidetään lämpötasapainossa kierrättämällä sen sisällä vettä tai lämmönsiirtoöljyä. Vesi- tai öljykiertoa varten muotin sisälle on porattu yhtenäinen temerointikanavisto kumpaankin muottipuoliskoon. Ruiskuvalumuotti eristetään usein koneen rungosta eristelevyillä, jotta lämpö pysyy sen sisällä tehokkaammin. Painevalumuotti ei vaadi eristystä. Päinvastoin on hyvä, mitä tehokkaammin lämpö saadaan poistettua muotista. Kaikissa valumenetelmissä ei muodostu suuria määriä lämpöä, jolloin voidaan tulla toimeen ilman erillistä jäähdytystä. Useimmiten jäähdytysjärjestelmä on tarpeen, jotta valukierron aikaa saadaan lyhennettyä taloudelliselle tasolle. Jäähdytys/temperointikanavat voivat olla yksinkertaisia, muottilaatan läpi porattuja reikiä. Ne voivat olla myös monimutkaisen muotoisia, muottipesän muotoa seuraavia kanavia, joihin on liitetty erilaisia virtauksen turbulenssia lisääviä osia. Muottipesän muotoja seuraavat jäähdytyskanavat valmistetaan muottipesäinsertin tai muottilaatassa olevan, inserttiä varten tehdyn syvennyksen ulkopintaan. Muotin jäähdyttämiseen on tarjolla erilaisia standardiosia. Näitä ovat esimerkiksi keernojen sisälle tulevat jäähdytysliuskat. Muotin valmistusmateriaalit Muotti voidaan valmistaa standardiin teräksiseen muottipakettiin, erilaisista metallimateriaaleista valmistettuihin levyihin, silikoniin tai epoksihartsiin käyttötarkoituksesta, koneen, prosessoinnin ja valettavan tuotteen monimutkaisuuden asteesta sekä valettavasta materiaalista riippuen: Ruiskuvalumuotti. Sarjatuotantoon tarkoitetut ruiskuvalumuotit valmistetaan teräksiseen standardimuottipakettiin. Proto- ja piensarjojen muotit valmistetaan muottialumiiniseoksesta tai valamalla ZAMAK2 (Kirksite) sinkki-alumiiniseoksesta. Muotin mekaaniset osat, kuten ulostyöntimet, luistit ja ohjaukset ovat molemmissa tapauksissa standardiosia. Proto- ja piensarjojen muotti valmistetaan yleisesti vaihtamalla muottipesäinserttiä ja mahdollisesti myös ulostyöntöjärjestelmää yleiskäyttöisessä muottirungossa. Painevalumuotti. Pieni- ja keskikokoiset painevalumuotit valmistetaan teräksiseen standardimuottipakettiin standardiosia käyttäen. Suuret painevalumuotit valmistetaan leikatuista teräslevyistä ja standardiosatoimittajilta hankituista muotin osista. Suurimmat standardimuottipakettien muottilaatat ovat kooltaan noin 800 x 1300 mm. Proto- ja piensarjojen muotit voidaan valmistaa karkaisemattomasta teräksestä, mutta varauksella. Muottipesän kapeat ja terävät muodot rikoontuvat karkaisemattomassa teräksessä helposti jo ensimmäisten valuiskujen aikana. Ahto- ja siirtopuristusmuotti. Ahto- ja siirtopuristusmuotit valmistetaan useimmiten työkaluteräksestä. Pienikokoiset muotit voidaan valmistaa standardiosatoimittajan muottipakettiin, mutta suurikokoiset muottilaatat joudutaan valmistamaan työkaluteräslevystä. Proto-, esi- ja piensarjojen muotit valmistetaan jyrsimällä työkalualumiinista tai alumiiniseosvaluna. Ohjaavat osat, ulostyöntökomponentit ja muut mekaaniset osat voidaan valmistaa muotin standardiosista. Puhallusmuovausmuotti. Puhallusmuovausmuotit valmistetaan yleisimmin työkalualumiinilevystä, valetusta alumiiniseosaihiosta, ZAMAK2 (Kirksite) sinkki-alumiiniseoksesta tai pronssista. Muottipuoliskojen ohjaukseen voidaan käyttää standardiosia, mutta tavallisesti puhallusmuovausmuotissa on vain kaksi muottilaattaa kiinnityksineen. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 10
Reaktiovalumuotti. Reaktiovalumuotti valmistetaan sarjatuotantoa varten teräksestä, ZAMAK2 (Kirksite) sinkki-alumiiniseoksesta, nikkelikuoritekniikalla tai muottialumiiniseoksesta. Materiaalin valinta riippuu sarjakoosta. Pisimmät sarjat voidaan valaa teräksisellä muotilla. Protosarjoja voidaan valmistaa myös epoksihartsimuoteilla. EPS -muotovalumuotti. EPS -muotovalumuotti valmistetaan alumiinilevyistä. Muotin rakenne poikkeaa muista muoteista siinä määrin, että standardiosat, kuten ulostyöntimet ja mahdolliset ohjaukset valitaan erityisesti EPS -muoteille tarkoitetuista malleista. Kokillivalumuotti (eli kokilli) ja matalapainevalumuotti. Kokillit ja matalapainevalumuotit valmistetaan useimmiten suomugrafiittivaluraudasta. Muotit voivat olla hyvin yksinkertaisia, jolloin niissä on vain kaksi muottilaattaa ohjauksineen. Kappaleen ja prosessoinnin vaatimuksista riippuen muottiin voidaan lisätä keernanvetomekanismeja, ulostyöntöjärjestelmä ja/tai jäähdytysjärjestelmä. Pitkille sarjoille tarkoitetut muotit voidaan valmsitaa myös työkaluteräksestä. Standardimuottipaketti Standardimuottipaketti koostuu kahdesta kiinnityslaatasta, kahdesta muottilaatasta, muottilaattojen ohjauksista, kahdesta sivukiskosta (paranelli) ja ulostyöntölaatoista. Toisinaan toisen muottilaatan ja sivukiskojen väliin asetetaan tukilaatta, jolla voidaan kiinnittää esimerkiksi keernoja. Ulostyöntölaattojen alla on usein tassut, joilla ulostyöntö varaa takimmaiseen kiinnityslaattaan. Muottilaatat ohjataan ohjaustapeilla, ohjausholkeilla ja asennusholkeilla (tukiholkki). Ohjaukset asennetaan muotin kulmiin. (Kuva 16) Kuva 16. Standardimuottipaketin osat. Standardimuottipaketti on tavanomainen aihiomateriaali erityisesti muovien ruiskuvalumuoteissa. Tarkistus 11.3.2014 - Muotin perusrakenne - 11