Rauta-, teräs- ja metallivalujen valuviat Seija Meskanen, Teknillinen korkeakoulu; Tuula Höök, Valimoinstituutti Lähteet: Suomen Metalliteollisuuden Keskusliiton tekninen tiedotus 3/85: Valuvirhekäsikirja syyanalyysein; Valuvikakuvat: Seija Meskanen & Eero Niini, TKK Valimotekniikan laboratorio Valuvika on a) valukappaleen suunnittelun, b) työvälineiden eli muotin, mallien ja keernalaatikoiden suunnittelun ja valmistuksen tai c) valimon tuotantotekniikan eli esimerkiksi sulattamisen, sulan kuljettamisen ja käsittelyn, keernanvalmistuksen, muotin valmistuksen tai valamisen aikana muodostuneesta virheestä tai ratkaisemattomasta valuteknisestä ongelmasta johtuva puute valukappaleen rakenteessa. Näin ollen yksittäisten valuvikojen syyt on mahdollista johtaa toisaalta valukappaleen konstruktiossa piileviin ongelmakohtiin sekä toisaalta muottien, mallien, ja keernalaatikoiden suunnittelussa tai valimon tuotantotekniikassa esiintyviin ongelmakohtiin. Virheen kautta muodostuva valuvika Kun ongelmakohta ilmenee yksin, eli vailla riippuvuussuhdetta mihinkään muuhun tuotannon tai suunnittelun vaiheeseen, se täytyy tulkita virheeksi. Virheen seurauksena valmiissa valukappaleessa esiintyy valuvikoja. Esimerkkejä virheistä, niiden alkuperästä ja aiheutuvasta valuviasta on jäljempänä olevassa kuvassa (Kuva 1). Valukappaleen suunnittelun aikana muodostuvia virheitä on esimerkiksi laaja ja ohutseinämäinen tasopinta tai tahattomasti muodostunut, vääntyilyä aiheuttava jännitysristikko. Työvälineiden suunnittelun ja valmistuksen aikana tapahtuva virhe on esimerkiksi valukanavisto, joka tuottaa muottipesään liian suuren virtausnopeuden sekä sen myötä valukappaleeseen sulkeumia ja pintavikoja. Tuotannossa tapahtuvia virheitä ovat esimerkiksi tuorehiekan kosteuspitoisuuden nouseminen haitallisiin arvoihin sekä sulan epäpuhtaudet. Näistä voi aiheutua kaasuhuokoisuutta ja mikro- tai makrorakennevikoja. Ratkaisemattoman valuteknisen haasteen aiheuttama valuvika Useimmiten ongelmat eivät ilmene yksin, jolloin niiden yhteydessä ei ole hyvä käyttää sanaa virhe. Ongelmat ovat tällöin luonteeltaan valuteknisiä haasteita. Jos niitä ei onnistuta ratkaisemaan, on seurauksena erityyppisiä valuvikoja. Haastetta voi tarkastella joko siten, että sen alkuperäksi tulkitaan a) valukappaleen suunnittelu tai siten, että alkuperäksi tulkitaan b) työvälineiden suunnittelu ja valmistus tai c) valimon tuotantotekniikka. a) Valukappaleen suunnittelu Mikäli valutekninen haaste liittyy valukappaleen suunnitteluun, olennainen kysymys kuuluu, onko tietyn valimon käytettävissä olevalla tuotantotekniikalla, tiedoilla ja taidoilla mahdollista tai saatuun myyntihintaan nähden taloudellista ratkaista valukappaleen konstruktiossa olevat ongelmakohdat. Sekä missä määrin ongelmaa pyritään ratkaisemaan - eli mille laatutasolle ratkaisussa pyritään. 8.6.2017 - Valuviat - 1
Kuva 1 Esimerkkejä eri tuotantovaiheissa tehdyistä virheistä sekä niiden vaikutuksesta muodostuvista valuvioista. Virhe esiintyy itsenäisenä. Se ei ole esimerkiksi epäonnistunut yritys korjata kappaleen tai työvälineiden suunnittelun aikana muodostunutta valuteknistä haastetta. Seuraavassa luetellaan esimerkkejä tavanomaisista, valukappaleen suunnittelun tuottamista valuteknisistä haasteista: valukappaleen pinnassa on runsaasti lämpöä keräävä tai pitkään kuumana pysyvä alue, joka aiheuttaa hiekkamuotin halkeilua ja hiekan kiinni pureutumista valukappaleen pinnassa on runsaasti lämpöä keräävä alue, joka saattaa kestomuotin pois lämpötasapainosta sekä aiheuttaa muotin osiin lämpöväsymissäröjä, kulumista ja valumetallin takertumista valukappaleen rakenne vaatii useita keernoja, joiden liittymäkohdista irtoaa hiekkaa sulkeumiksi materiaalin sisälle ja yläpintoihin valukappaleen rakenne vaatii useita keernoja, joista muodostuu haaste mitanpitävyydelle valukappaleen rakenne vaatii hankalasti valmistettavia hiekkakeernoja, joiden vuoksi aiheutuu hiekan kiinni pureutumista ja muotovikoja valukappaleen rakenne tuottaa merkittäviä ongelmia syöttämiselle tai muotin täyttämiselle, mutta ongelmista on kuitenkin mahdollista selviytyä riittävällä tietotaidolla ja sopivalla tuotantotekniikalla Ensimmäisen esimerkin syy-seuraus-suhteita on avattu tarkemmin seuraavissa kaavioissa (Kuva 2 ja Kuva 3). Esimerkin tapauksessa valutekniseksi haasteeksi on muodostunut kappaleen pinnassa oleva, lämpöä keräävä alue. Valutuotteen tilausmäärät eivät ole riittävän suuria, jotta valimolle olisi taloudellista tehdä raskaita muutoksia sideainejärjestelmän tai raakahiekan osalta. Mallikustannukset on tarjousvaiheessa arvioitu myös liian alhaisiksi. Valuvikojen muodostumiseen johtaneet tapahtumaketjut ovat näin ollen toisiinsa sidoksissa. 8.6.2017 - Valuviat - 2
Kun valukappaleen suunnittelun muodostama valutekninen ongelma näyttäytyy haasteena, kyseessä on loogisesti päätellen valuja valmistavan tahon näkökulma. Lopputuloksena voi olla onnistunut ratkaisu, jolloin tilaaja saa laadultaan tyydyttävän tuotteen. Lopputuloksena voi kuitenkin yhtä hyvin olla epäonnistunut ratkaisu, jolloin valun laatu ei vastaa määrityksiä. Onnistuminen riippuu muutettavissa olevien teknisten yksityiskohtien lukumäärästä. Ensimmäisessä kaaviossa (Kuva 2) oletetaan valimon tuotantotekniikka ja valukappaleen muotoilu pysyviksi. Mallien ja keernalaatikoiden valmistukseen, syöttöjärjestelmän muotoiluun ja valujärjestelmän muotoiluun on mahdollista vaikuttaa eli nämä ovat muutettavia olotiloja. Valimo voi ehdottaa esimerkiksi, että syöttötekniikkaa muutetaan ja sen lisäksi tehdään malliin korjauksia asiakkaan kustannuksella. Tällä tavoin toimitaan usein lineaarisessa suunnittelumallissa, jossa edetään ketjua: suunnittelu tarjouspyyntö tarjoukset tilaus toimitus Kuva 2 Esimerkki valukappaleen muotoilun tuottamasta haasteesta. Kappaleen pinnassa on runsaasti lämpöä keräävä, pitkään kuumana pysyvä alue. Valuvikoina muodostuu geometriavirheitä ja kiinni pureutunutta hiekkaa, koska valimon tuotantotekniikka ei pysty vastaamaan haasteeseen. Mallikustannukset on myös arvioitu liian alhaisiksi, jolloin niiden puitteissa ei ole pystytty valmistamaan pinnaltaan riittävän hyvälaatuista mallia. Asiakas reklamoi valuvioista, jonka jälkeen valimo tarjoaa ratkaisuksi muutoksia työkaluihin siten, että mallien pinnanlaatua parannetaan ja niiden valmistusmateriaaliksi valitaan aikaisempaa vähemmän kuluva, pinnaltaan kova aines. 8.6.2017 - Valuviat - 3
Toisessa kaaviossa (Kuva 3) oletetaan edelleen valimon tuotantotekniikka pysyväksi. Muutosta haetaan valukappaleen geometriasta sekä sen lisäksi myös työkalujen rakenteesta, kuten edellisessä esimerkissä. Valimo voi ehdottaa kuumenevaan valukonstruktion osaan suuriakin muutoksia, jotka vaativat käytännössä rinnakkaissuunnittelua. Sovellettava suunnittelumalli on nyt osin lineaarinen ja osin rinnakkainen: suunnittelu tarjouspyyntö tarjoukset rinnakkaissuunnittelu tarjouspyyntö tarjous tilaus toimitus Kuva 3 Esimerkki valukappaleen muotoilun tuottamasta haasteesta. Kappaleen pinnassa on runsaasti lämpöä keräävä, pitkään kuumana pysyvä alue. Haasteen ratkaisu haetaan osittaisen rinnakkaissuunnittelun kautta siten, että valukappaletta muotoillaan uudelleen valimon ohjeistuksen mukaisesti samalla, kun valimo hakee mahdollisimman hyvin tuotannon kanssa yhteen sopivaa malli- ja syöttöratkaisua. Valmistuneiden valujen laatu on asiakkaan mielestä sovitun tason mukainen, eikä reklamaatiotarvetta muodostu. b) Työvälineiden suunnittelu ja valmistus Työvälineet suunnitellaan ja valmistetaan paitsi tuotetta myös sen valmistusmenetelmää varten. Työväline voidaan suunnitella manuaaliseen tai koneilla tapahtuvaan tuotantoon. Molemmissa tapauksissa työvälineen on oltava teknisesti toimiva, eli sen on sovittava esimerkiksi furaanihartsilla sidotulla hiekalla tapahtuvaan kaavaukseen materiaalien ja pinnan viimeistelyn osalta. Työvälineeseen täytyy valmistaa myös toimiva valujärjestelmä, syöttöjärjestelmä ja ilmanpoisto sekä esimerkiksi ohjausmekanismit osien välille. Manuaaliseen tuotantoon tarkoitettu työväline on näiden lisäksi valmistettava helposti käsiteltäväksi. Koneelliseen tuotantoon tarkoitetun työvälineen on sovittava yhteen koneen tai konejärjestelmän kanssa. Yleisesti voi sanoa, että mitä pitemmälle automatisoitu konejärjes- 8.6.2017 - Valuviat - 4
telmä on, sen huolellisemmin työväline täytyy valmistaa ja sovittaa koneiden vaatimuksiin. Häiriölähteiden määrä pyritään vähentämään minimiin, jotta järjestelmä toimii. Tästä näkökulmasta on helppo päätellä, missä tapauksessa työvälineiden siirtäminen tuotantolaitoksesta toiseen onnistuu ja missä tapauksessa ei. Olennainen kysymys liittyy valimon tuotantotekniikkaan. Onko uuden toimittajavalimon käytössä vastaava tuotantotekniikka kuin aikaisemmassa tuotantolaitoksessa? Ja onko toimittajavalimolle mahdollista ja taloudellista kompensoida työvälineissä olevat puutteet tai sopimattomuudet joustamalla tuotantoteknisten ratkaisujen suhteen? Hiekkavalujen käsinkaavaus on joustavaa ja manuaalisten työkalujen siirtäminen valmistajalta toiselle onnistuu kohtuullisen hyvin. Pitkälle mekanisoitu automaattikaavaus tai mekanisoitu kaavauslinja joustavat vähemmän. Mikäli työvälineitä siirretään esimerkiksi automaattikaavauslinjalta toiselle, niihin on tehtävä eriasteisesti muutostöitä, jotta siirto onnistuu. Työvälineiden suunnittelun ja valmistuksen aiheuttamia haasteita ovat esimerkiksi seuraavat: valumalli valmistetaan kustannus- ja aikataulupaineiden vuoksi mahdollisimman nopeasti, jolloin sen pinnanlaatu ei muodostu niin hyväksi kuin käytettävän raakahiekan ja sideaineen tapauksessa olisi suotavaa eikä valukappaleiden pinnankarheus vastaa ostajan vaatimuksia valumalli valmistetaan kustannuspaineiden vuoksi halvemmasta raaka-aineesta kuin valimon käyttämän sideaineen penkkiajalle olisi suotavaa, jonka seurauksena valujen pinnanlaatu alkaa heikentyä alle tilaajan määrittämän laatutason jo ennen kuin mallille suunniteltu käyttöikä täyttyy keernalaatikkoa joudutaan käyttämään eri koneella kuin mihin se on ensisijaisesti suunniteltu, jonka vuoksi laatikko ei täyty kunnolla ja valmistuneissa kappaleissa on sisällä kiinni pureutunutta hiekkaa suurina muodostelmina valumalli siirretään käsinkaavausvalimosta toiseen, jolloin sen rakenne ei täysin vastaa uuden toimittajavalimon tuotantoteknisiä ratkaisuja ja kappaleisiin muodostuu mitanpitävyysongelmia valumalli siirretään konekaavausvalimosta käsinkaavausvalimoon, jossa hiekkaa ei saada asettumaan riittävän tiukkaan mallin ympärille, kaavaustulos on epätasainen ja valmistuneissa valuissa on kiinni pureutunutta hiekkaa tilt-pour -valukoneelle suunniteltu muotti siirretään valimoon, jossa ei käytetä tätä tekniikkaa, jolloin muottia ei saada täytettyä riittävän hyvin ja kappaleissa on pinnanlaatua huonontavia virtausjälkiä muotti siirretään uudella konekannalla varustetusta painevalimosta vanhalla konekannalla varustettuun painevalimoon, jolloin koneiden täyttövaiheen nopeus osoittautuu riittämättömäksi ja kappaleisiin muodostuu kylmäjuoksuja Työvälineiden tuottamiin ongelmiin pyritään ensisijaisesti vastaamaan tekemällä niihin eriasteisesti korjaus- ja muutostöitä. Jos malli siirretään valimosta toiseen, muutosten kustannukset osoitetaan useimmissa tapauksissa tilaajan maksettaviksi. Kaikki valimot eivät välttämättä suostu ollenkaan ottamaan vastaan toiseen valimoon suunniteltua työvälinettä. Mikäli tilausmäärät ovat riittävän suuria tai toimittaja näkee muilta osin mahdollisuuksia kehittää tuotantoa muualta siirrettyjen työvälineiden vaatimaan suuntaan, tilaaja saattaa päästä ajan myötä toimivaan alihankintasuhteeseen. Nopeita tällaiset muutokset eivät kuitenkaan ole. Tilanteet, joissa valujen laatuongelmat johtuvat työvälineiden valmistuksen aikana tehdyistä säästötoimenpiteistä tai tuotannonsuunnittelun kannalta välttämättömistä muutoksista ovat 8.6.2017 - Valuviat - 5
kaikkien osapuolten kannalta ongelmallisia. On mahdollista, että tyydyttävää ratkaisua ei löydetä. c) Valimon tuotantotekniikka Yleensä valimon tuotantotekniikkaa sovitetaan konstruktion vaatimuksiin työvälineen välityksellä sekä rinnakkaissuunnittelun kautta siten, että valukonstruktio joustaa. Mikäli valukappaleen tilaaja haluaa vaikuttaa valimon käyttämiin teknisiin ratkaisuihin tai esimerkiksi materiaalivalintoihin suoraan, se onnistuu esimerkiksi seuraavissa tapauksissa: toimittaja valitaan tarkasti valukonstruktion vaatimusten perusteella molemmat osapuolet ovat sitoutuneet tiiviiseen yhteistyöhön tilaaja kuuluu valimolle tärkeään asiakasryhmään käytössä on oma tuotantolaitos, jota sovitetaan tuotteiden vaatimuksiin tilausmäärät ovat niin suuria, että toimittaja voi erottaa yhden valmistussolun tai tuotantolinjan osittain tai kokonaan yhden asiakkaan tai tietyn tyyppisten valujen tarpeisiin Mikäli valukappaleen tilaajan ja valimon välinen yhteistyö on niin tiivistä, että se ulottuu valimon tuotantomenetelmiin saakka, tuotannon siirtäminen valimosta toiseen muuttuu astetta hankalammaksi. Vaihtoehto yhteistyön tiivistämiselle on sovittaa valimon tuotantotekniikka valukappaleeseen siten, että valutoimittajan valinta tehdään huolellisesti kappalegeometrian vaatimusten ja valulta odotetun laatutason perusteella. Oletuksena on, että sopivia valimoita löytyy useita. Valuvika ja laatutaso Valuvika on periaatteeltaan laatuominaisuus. Eli on neuvottelukysymys, missä tapauksessa puute valukappaleen rakenteessa ei enää mahdu laatumäärittelyn rajoihin. Tällöin se tulkitaan tilaajan puolelta valuvikana ilmeneväksi laatupoikkeamaksi. Pienempien puutteiden osalta jäädään seuraamaan tilannetta, mutta selkeän laatupoikkeaman tapauksessa toimittajalle esitetään jokin tarkoituksenmukainen vaatimus, esimerkiksi vaatimus korjata tilanne tai lopettaa valusarjan tuotanto ongelman selvittelyn ajaksi. Toivottu laatutaso tulisi määritellä mahdollisimman yksiselitteisesti ja täsmällisesti, mutta ei kuitenkaan liian yksityiskohtaisesti. Laatutason määrittämisessä on ongelmana, että se on annettava jo ennen kuin yhtään valua on tehty. Näin ollen ei vielä tiedetä, millaisia ongelmia tietyllä toimittajavalimolla tulee valukappaleen yhteydessä ilmenemään. Mahdollisia ratkaisuja ovat esimerkiksi a) tutustuminen ennalta toimittajaksi valitun valimon yleiseen laatutasoon esimerkiksi auditointien kautta ja tulosten perusteella tehty laatumäärittely, b) laatumäärittelyn tekeminen yhteistyössä valimon kanssa sekä c) laatumäärittelyn sitominen aloituskappaleisiin. Laatutason määritykseen voi kirjata esimerkiksi: Mittatarkkuusvaatimukset: Mitta- ja muototoleranssit kappaleen eri puolilla, mitkä ovat järkevät toleranssit suhteutettuna kappaleen kokonaismittoihin sekä kuinka suuria siirtymävikoja voidaan sallia. Ulkonäkövaatimukset: Minkälaista pinnanlaatua ja pinnankarheutta vaaditaan eri puolilla kappaletta, kuinka huolellisesti jakolinja ja valukkeiden kiinnittymiskohdat täytyy viimeistellä, voiko kappaleeseen jättää kiinni palanutta hiekkaa koneistamat- 8.6.2017 - Valuviat - 6
tomaksi jääville pinnoille, voiko kiinni palaneen hiekan poistaa hiomalla vai pitäisikö siitä pyrkiä kokonaan eroon, saako olla pintahuokosia sekä kuinka suuria siirtymävikoja voidaan sallia. Makrorakennevaatimukset: Mikä on sallittu huokoisuuden määrä, missä saa olla imuja ja missä ehdottomasti ei saa niitä olla, mitkä ovat kappaleen eniten rasitetut kohdat sekä kuinka huolellinen täytyy olla sulan puhdistamisen, oksidoitumisen, sulkeumien ja kuonapartikkeleiden muodostuksen suhteen. Koneistettavat pinnat: Missä ne sijaitsevat, kuinka suurella koneistusvaralla toimitaan sekä saako koneistusvaraan kuuluvan materiaalin sisällä tai koneistettavalla pinnalla olla huokoisuutta, sulkeumia tai kiinni palanutta hiekkaa. Mikrorakennevaatimukset: Näitä ovat vaatimukset kappaleen tai valumateriaalin mikrorakenteelle ja mekaanisille ominaisuuksille. Valukappaleen laatutaso saadaan aikaan valimon, mallivarusteiden valmistajan ja valukappaleen suunnittelijoiden välisenä yhteistyönä, kuten edellisissä kappaleissa on esitetty. Yhteistyö voi toimia sekä lineaarisen että rinnakkaissuunnittelumallin periaatteella. Lineaarisessa yhteistoimintamallissa korostuu valukappaleen tilaajan valuosaaminen ja valimon valinnan onnistuminen. Valukappaleen tilaaja ei välttämättä saavuta kustannustehokkainta, parasta tai nopeinta ratkaisua, mutta tuotannon siirtäminen valimosta toiseen onnistuu vähemmillä ongelmilla kuin rinnakkaissuunnittelumallissa. Tämä johtuu siitä, että lineaarinen yhteistoimintamalli sopeuttaa valimon tuotantotekniikkaa tilaajan esittämään valukappalekonstruktioon. Sopeuttaminen tapahtuu valimon valinnan kautta. Rinnakkaissuunnittelumalli toimii käytännössä päinvastaisesti kuin lineaarinen malli eli siinä sopeutetaan valukappalekonstruktiota yhteistyövalimon tuotantotekniikkaan. Valukappaleen tilaaja voi hyödyntää valimon tietotaitoa valukonstruktioon ja työvälineiden rakenteeseen liittyvissä kysymyksissä. Haittapuolena on, että valukappale tulee optimoiduksi yhteistyövalimon tuotantojärjestelmälle eikä välttämättä sovellu enää sellaisenaan muille valimoille. Lineaarinen yhteistoimintamalli alustava laatumäärittely tarjouspyyntö tarjoukset toimittajan valinta tarkennettu laatumäärittely tilaus aloituskappaleiden toimitus hyväksyntä erien toimitukset 1. Valukappaleen ostaja tutustuu tarkoituksenmukaiseen määrään valutoimittajia siten, että hän tietää millainen on näiden tuotevalikoima, konekanta, laatutaso ja kustannustaso. 2. Valukappaleen suunnittelutiimi määrittää tuotteen rakenteen, eräkoon ja kokonaistuotantomäärän vaatimukset siten, että valun ostaja tietää: paljonko valukappaleita on tarkoitus valmistaa ja millaisissa erissä mikä on valukappaleen massa mitkä ovat valukappaleen päämitat eli leveys, pituus ja korkeus mistä materiaalista valukappale valmistetaan millaista mittatarkkuutta valukappaleelle sovelletaan mikä on keernojen lukumäärä ja kokoluokka (tilavuus, päämitat) 8.6.2017 - Valuviat - 7
mille kaavausmenetelmille valukappale sopii: konekaavaus vai käsinkaavaus, käsin kaavatut keernat vai keernatykki onko valukappaleella ulkonäkövaatimuksia ja niistä seuraavia erityisiä toiveita pinnankarheudelle ja pinnanlaadulle onko valukappaleella toiminnallisia vaatimuksia, onko siinä esimerkiksi koneistettavia tiiviste- tai laakeripintoja, koneistettavia kierteitä tai valupintaisia kanavia hydrauliikkanestettä varten sekä missä nämä sijaitsevat onko valukappaleella lujuusvaatimuksia ja jos on, niin mitkä ovat eniten kuormitetut kohdat sekä millaisia muotoilullisia tai esimerkiksi materiaalin tasalaatuisuuteen liittyviä vaatimuksia näille kohdille halutaan asettaa onko valukappaleella painetiiveysvaatimuksia, käyttölämpötilan kautta muodostuvia vaatimuksia tai muita vastaavia vaatimuksia, esimerkiksi materiaalin tasalaatuisuudelle ja mikrorakenteelle 3. Valukappaleen suunnittelutiimi muotoilee edellisen kohdan luettelon alustavaksi laatumäärittelyksi. Laatumäärittelyä voi tarkentaa valunsimulointiohjelman jähmettymislaskennan avulla. Jähmettymislaskenta tuo esiin mahdollisia ongelmakohtia. 4. Valukappaleen ostaja valitsee edellisten perusteella sopivimmat valimot, joihin lähetetään tarjouspyyntö alustavalla laatumäärittelyllä. 5. Saaduista tarjouksista valitaan kustannustehokkaimmaksi arvioitu vaihtoehto, jonka jälkeen tehdään viimeistelty laatumäärittely ja laaditaan kaikki tarvittavat sopimukset sisältäen vaatimuksen aloituskappaleista. 6. Valutoimittaja valmistaa tai valmistuttaa työkalut ja toimittaa aloituskappaleet, kun kaikki sopimukset on hyväksytty. 7. Valuerän tuotanto aloitetaan, kun aloituskappaleet on hyväksytty. 8. Valuerien laadun tulisi vastata aloituskappaleiden laatutasoa. Teknisten haasteiden kautta muodostuvia valuvikoja ei pitäisi enää esiintyä sen jälkeen, kun aloituskappaleet on saatu valmistettua tilaajan toivomaan laatutasoon. Virheen kautta muodostuneita valuvikoja voi esiintyä edelleenkin. 8.6.2017 - Valuviat - 8
Rinnakkaissuunnittelumalli alustava laatumäärittely tarjouspyyntö tarjoukset toimittajan valinta rinnakkaissuunnittelu toimittajan tuotantoon sopiva valukonstruktio laatumäärittelyineen tarjouspyyntö tilaus aloituskappaleiden toimitus hyväksyntä erien toimitukset 1. Valukappaleen ostaja tutustuu tarkoituksenmukaiseen määrään valutoimittajia siten, että hän tietää millainen on näiden tuotevalikoima, konekanta, laatutaso ja kustannustaso. 2. Valukappaleen suunnittelutiimi määrittää tuotteen rakenteen, eräkoon ja kokonaistuotantomäärän vaatimukset vastaavalla tavalla kuin lineaarisessa mallissa. 3. Valukappaleen ostaja valitsee edellisten perusteella sopivimmat valimot, joihin lähetetään tarjouspyyntö rinnakkaissuunnittelun toteuttamisesta. 4. Tarjolla olevista valimoista valitaan yksi sopivimmalta vaikuttava ja aloitetaan suunnitteluyhteistyö, jonka perusteella valmistuu yhteistyövalimon tuotantoon mahdollisimman hyvin soveltuva valukappalekonstruktio laatumäärittelyineen 5. Valuerien toimituksista tehdään viimeistelty tarjouspyyntö sekä laaditaan kaikki tarvittavat sopimukset sisältäen vaatimuksen aloituskappaleista. 6. Valutoimittaja valmistaa tai valmistuttaa työkalut ja toimittaa aloituskappaleet, kun kaikki sopimukset on hyväksytty. 7. Valuerän tuotanto aloitetaan, kun aloituskappaleet on hyväksytty. 8. Valuerien laadun tulisi vastata aloituskappaleiden laatutasoa. Teknisten haasteiden kautta muodostuvia valuvikoja ei pitäisi enää esiintyä sen jälkeen, kun aloituskappaleet on saatu valmistettua tilaajan toivomaan laatutasoon. Rinnakkaissuunnittelumalli vaikuttaa sisältävän enemmän työvaiheita, kuin lineaarinen malli. Etuna on kuitenkin, että se tuottaa ennustettavamman lopputuloksen, koska yhteistyö on aloitettu jo kauan ennen aloituskappaleiden toimitusta. 8.6.2017 - Valuviat - 9
Valuvikojen luokittelu Valuviat on tarkoituksenmukaisinta luokitella geometriavikoihin, makrorakennevikoihin ja mikrorakennevikoihin. Geometriaviat ovat erityyppisiä mitanpitämättömyyteen johtavia puutteita valukappaleessa. Makrorakenneviat ovat silmällä erottuvia pintavikoja sekä erilaisia huokoisuus- ja sulkeumavikoja. Mikrorakenneviat ovat puutteita valumateriaalin kiderakenteessa ja koostumuksessa. Ne eivät ole silmin havaittavia. Mikrorakennevikojen selvittely vaatii tutkimuksen mikroskoopilla tai erilaisilla muilla analyysilaitteilla. Geometriaviat Vikatyyppi A. Mittaviat: Kappaleessa on mittoja, jotka eivät asetu toleranssialueelle. Seinämänpaksuus (ainevahvuus) voi myös olla väärin. A1. Mittaviat A2. Liian suuri ainevahvuus A3. Liian pieni ainevahvuus Tolerointi Sallitut rajat määritellään geometrisilla toleransseilla ja pituusmittojen toleransseilla. B. Siirtymäviat: Muottipuoliskot eivät ole kohdistuneet kunnolla toisiinsa tai keerna on ollut väärällä kohdalla siten, että kappaleeseen on muodostunut porras muotin jakopinnan kohdalle. Kappale voi olla myös muulla tavoin epäsymmetrinen. B1. Siirtymä jakotasossa B2. Keernan siirtymä B3. Paikallissiirtymä C. Muotoviat: Ilmenevät puuttuvina tai vaillinaisina muotoina. C1. Reikä puuttuu C2. Osa puuttuu C3. Virheellinen reikä tai osa C4. Käyristymä D. Ainepuutokset: Kappale on vajaa, koska muotti on vuotanut tai se ei ole täyttynyt riittävästi. Valukkeiden irrotus on murtanut kappaleesta osan irti. D1. Vajaavalu D2. Vuotanut muotti D3. Kylmäjuoksu D4. Lohkeama D5. Hionta-, talttaus- ja leikkausviat Ilmeisiä vikoja, joille ei ole tarpeen määritellä sallittuja rajoja. Käyristymää ja kylmäjuoksua lukuun ottamatta kaikki kohtien C. ja D. viat johtuvat valimon tuotannossa tehdyistä virheellisistä ratkaisuista. Käyristymä ja kylmäjuoksu ovat lähes suoraan kappaleen muotoilun aiheuttamia, hankalasti korjattavissa olevia vikoja. 8.6.2017 - Valuviat - 10
Makrorakenneviat Vikatyyppi E. Ulospäin suuntautuvat pintaviat: Ilmenevät rosoisena, suonistuneena tai muulla tavoin ulospäin suuntautuvana viallisena pinnanmuotona. Myös jakopinnalle, keernojen ja muotin liikkuvien osien ympärille sekä halkeamiin muodostuvat purseet luetaan tähän ryhmään. E1. Karhea pinta E2. Kiinni pureutunut hiekka E3. Metallin tunkeuma hiekkaan E4. Jakopintapurse ja purse muotin välykselliseen osaan E5. Halkeamapurse E6. Paisuma E7. Hiekkaputouma E8. Hiekkahuuhtouma, eroosio E9. Hiekkaluhistuma Tolerointi Sallitut rajat annetaan laatumäärittelyllä, jossa vedotaan pinnankarheusarvoihin tai vertailupaloihin. Pinnanlaadun määrittely tehdään mahdollisimman tarkasti siten, että siitä ilmenee pinta tai pinnan alue, jota määrittely koskee, pinnankarheusarvo sekä/tai sallittujen virheiden lukumäärä ja suuruusluokka. Purseiden sallitut rajat voi määritellä mittapiirroksiin. F. Sisäänpäin suuntautuvat pintaviat: Ilmenevät rosoisena, suonistuneena tai muulla tavoin sisäänpäin suuntautuvana viallisena pinnanmuotona. F1. Rotanhäntä F2. Pintarikko F3. Hiekkareikä F4. Vaahtografiittikuoppa F5. Paloreikä F6. Kuonareikä F7. Jakopintauurre F8. Appelsiininkuoripinta F9. Elefantinnahkapinta G. Imu- eli kutistumaviat: Huokosia, onteloita tai kappaleen pinnassa olevia syvennyksiä, jotka johtuvat jähmettymisen (kiteytymisen) aikana tapahtuvista kutistumisilmiöistä. G1. Imupainuma G2. Avoimu G3. Imuontelo G4. Imuhuokoisuus G5. Mikroimu Pääosin valukappaleen muotojen tai puutteellisen syöttöjärjestelmän aiheuttamia vikoja, joiden muodostumiselle haetaan todennäköisyyttä simulointiohjelman jähmettymislaskennan avulla. Imuviat paljastuvat useimmiten vasta koneistuksen jälkeen. Sallitut rajat asetetaan laatumäärittelyssä, useimmiten koneistettujen pintojen osalta. Rajat voi määritellä yhteisesti imuja kaasuhuokosille. 8.6.2017 - Valuviat - 11
H. Huokoisuus- ja rakkulaviat: Sulaan sekoittuneen ilman tai reaktiokaasujen aiheuttamia huokosia ja rakkuloita. Voivat johtua valuraudalla myös metallurgisista ongelmista. H1. Pintahuokonen H2. Keernantukirakkula H3. Kuonarakkula H4. Rautahaulirakkula H5. Hiilikuorirakkula H6. Pienoisrakkulat H7. Pistorakkulat H8. Pilkkurakkula I. Sulkeumat: Sulaan sekoittuneita tai sulan kemiallisten reaktioiden kautta muodostuneita, muusta aineesta erottuvia ainesosia, jotka jähmettyvät valumateriaalin sisään tai sen pintakerrokseen. I1. Hiekkasulkeuma I2. Kuonasulkeuma I3. GLS:n kuonasulkeuma I4. Oksidisulkeuma I5. Suolasulkeuma I6. Peitostesulkeuma I7. Kylmähauli I8. Muut sulkeumat J. Sulautumisviat: Liiaksi jäähtyneen metallin aiheuttamia, saumamaisina muodostelmina esiintyviä, muuta ainetta heikompia kohtia kappaleessa. Keernakaasujen poistumisreittien muodostamat huonosti sulautuneet kohdat kuuluvat myös tähän ryhmään. K1. Kylmäpoimu K2. Kylmäsauma K3. Keernakaasusauma K4. Hitsautumisvirhe Pääosin valuteknisistä ongelmista johtuvia vikoja. Muotissa olevat kaasuuntuvat ainesosat tai sulaan sekoittunut ilma saavat aikaan vikatyyppejä H1, H2, H6 ja H7. Loput ovat metallurgisista syistä johtuvia ongelmia. Sallitut rajat asetetaan laatumäärittelyssä, useimmiten koneistettujen pintojen osalta. Rajat voi määritellä yhteisesti imu- ja kaasuhuokosille. Sulkeumat aiheuttavat eniten ongelmia koneistettujen pintojen laadulle sekä koneistuksen tai pinnoituksen onnistumiselle. Sallitut rajat asetetaan laatumäärittelyssä, useimmiten koneistettavien tai muulla tavoin jatkokäsiteltävien pintojen osalta. Ilmeisiä vikoja, joille ei ole tarpeen määritellä sallittuja rajoja. K. Halkeamat: Kappaleeseen on muodostunut halkeama valun aikana tai pian muotista poistamisen jälkeen. L1. Imuhalkeama L2. Kuumahalkeama L3. Kylmähalkeama L4. Lämpökäsittelyhalkeama L5. Muut halkeamat 8.6.2017 - Valuviat - 12
Mikrorakenneviat Vikatyyppi Materiaalin rakenneviat: Valumateriaalin raerakenne ei vastaa tilattua rakennetta. Viallista materiaalia voi olla vain tietyissä osissa tai kauttaaltaan koko kappaleessa. M1. Liian suuri kovuus M2. Liian pieni kovuus M3. Reunavalko M4. Reunaharmaa rakenne M5. Keskivalko M6. Grafiittipallojen rikastuminen (GRP) M7. Virheellinen grafiitti (GRP) M8. Epänormaali rakenne Tolerointi Materiaalin rakenne määritetään sopivalla tarkkuudella laatumäärittelyssä sekä valumateriaalin nimeämisen yhteydessä. Materiaalin ominaisuuksista johtuvat muut viat: Kaikki muut materiaalin rakenneviat. N1. Pinnan hiilettyminen N2. Hiilenkato pinnasta N3. Pinnan typettyminen (GS) N4. Hapettuminen lämpökäsittelyssä N5. Tinahiki 8.6.2017 - Valuviat - 13
A - Yleiset mittaviat A1. Mittaviat Kaikki valumenetelmät: Valukappaleen mitat eivät sovi asetettuihin toleransseihin johtuen muotissa, mallissa tai keernalaatikoissa olevista mittapoikkeamista tai muotin rakenteen aiheuttamasta epätarkkuudesta. Kutistumavara eli krymppi on voitu asettaa väärin joko yleisesti liian suureksi tai liian pieneksi. Jokin muotissa oleva muoto voi rajoittaa kutistumista siten, että mittatarkkuus toteutuu vasta, jos kutistumavara asetetaan erisuuruiseksi eri osiin kappaletta. Kappalekonstruktio: Kappaleen toleranssivaatimukset ovat epärealistiset suhteutettuna käytettyyn valumenetelmään, kappaleen monimutkaisuuteen ja kappaleen kokoon. A2. Liian suuri ainevahvuus Hiekkavalu: Mallissa tai keernalaatikoissa ei ole mittavirheitä, mutta muotin kaavaus ei ole onnistunut ongelmitta. Malli on voinut painaa tai rikkoa hiekkaa irrotuksen aikana esimerkiksi siitä syystä, että hellitys on liian pieni tai mallin pinnanlaatu on huono. Muotti on voinut raottua, koska se on kuormitettu liian kevyesti. Keerna on asetettu vinoon tai muulla tavoin virheellisesti, jolloin muotti ei sulkeudu. Tukemista vaativa (esimerkiksi yksikantainen) keerna on taittunut vinoon asentoon tai murtunut kannan kohdalta. Seinämänpaksuudet ovat tällöin tyypillisesti liian paksuja toisaalla ja liian ohuita toisaalla. Painevalu: Muotissa ei ole mittavirheitä, mutta valutapahtuman aikana on ilmennyt ongelmia. Valukoneen sulkuvoima ei ole riittänyt pitämään muottia riittävän tiukasti kiinni. Muotin liikkuvaa puoliskoa ei ole tuettu takaa riittävästi. Liikkuva muottilaatta voi myös olla liian ohut. Kokillivalu ja matalapainevalu: Muotti on raottunut valamisen aikana. Muotti on jäänyt salpaamatta, valukone on ollut huonosti asetettu tai koneeseen on tullut jokin vika. Hiekkakeerna on asetettu vinoon tai muulla tavoin virheellisesti. Tukemista vaativa (esimerkiksi yksikantainen) keerna on taittunut vinoon asentoon tai murtunut kannan kohdalta. Seinämänpaksuudet ovat tällöin tyypillisesti liian paksuja toisaalla ja liian ohuita toisaalla. 8.6.2017 - Valuviat - 14
Kappalekonstruktio: Konstruktio ei anna mahdollisuutta suunnitella hiekkakeernojen kantoja riittävän tukeviksi. Hiekkakeernassa tulee olla vähintään kaksi kantaa, toisinaan useampiakin. Yhdellä kannalla varustettu keerna täytyy tukea, mutta niillä ei saa aikaan muotin kokoamisen ja valutapahtuman kannalta varmaa rakennetta. Tuettu keerna saattaa liikkua valun ja muotin kuljetuksen aikana. A3. Liian pieni ainevahvuus Hiekkavalu ja muut menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Muotti tai keerna on muuttanut muotoaan vallaten osan muottiontelosta. Keerna on asetettu vinoon tai muulla tavoin virheellisesti. Tukemista vaativa (esimerkiksi yksikantainen) keerna on taittunut vinoon asentoon tai murtunut kannan kohdalta. Seinämänpaksuudet ovat tällöin tyypillisesti liian paksuja toisaalla ja liian ohuita toisaalla. Kappalekonstruktio: Katso edellinen kohta Liian suuri ainevahvuus. B - Siirtymäviat B1. Siirtymä jakotasossa Hiekkavalu: Muotin puolikkaat ovat siirtyneet toisiinsa nähden tai ne kohdistuvat huonosti muottia suljettaessa. Syinä voivat olla esimerkiksi kuluneet valukehät, kulunut malli, huolimaton käsittely, epätarkka kohdistustekniikka tai muotin epätarkka sulkeminen. Hiekka voi olla liian heikkoa siten, että muottipuoliskot ovat siirtyneet, kun muottia on kuljetettu valupaikalle. Ohjauskartiot tai muut muottipuoliskojen ohjaamiseen käytettävät elementit eivät myöskään toimi kunnolla, jos hiekka antaa periksi. Muottipuoliskot voivat siirtyä valamisen aikana, jos muotti on kuormitettu riittämättömästi. Kestomuottimenetelmät: Huonosti suunniteltu muotti, jossa puutteellinen ohjaus muottipuoliskojen välillä. Lämpölaajenemisilmiöt voivat aiheuttaa pieniä siirtymiä, jos muottipuoliskojen ohjauksissa on liikaa välystä. 8.6.2017 - Valuviat - 15
B2. Keernan siirtymä Hiekkavalu, kokillivalu ja matalapainevalu: Keernan muodostaman ontelon vastakkaisten seinämien paksuus on erilainen. Ei malli, muotti- tai jakopintavirhettä. Muotin kokoaminen on tehty huolimattomasti tai keernan tuentaa ei ole suunniteltu tai toteutettu kunnolla. Keernakantojen ja keernansijojen välillä on ollut liian vähän välystä ja niitä on jouduttu sovittamaan kokoamisen aikana. Sovittaminen on tuottanut epäsymmetrisen lopputuloksen. Kappalekonstruktio: Konstruktio ei anna mahdollisuutta suunnitella hiekkakeernojen kantoja riittävän tukeviksi ja helposti paikoilleen lukittaviksi. Hiekkakeernassa tulee olla vähintään kaksi kantaa, toisinaan useampiakin. Yhdellä kannalla varustettu keerna täytyy varustaa keernatuilla, mutta niillä ei saa aikaan muotin kokoamisen ja valutapahtuman kannalta varmaa rakennetta. Tuettu keerna saattaa siirtyä pois paikoiltaan valun tai muotin kuljettamisen aikana, vaikka muotti olisi koottu huolella. B3. Paikallissiirtymä Hiekkavalu: Ulkonemat tai syvennykset ovat siirtyneet niistä asemista, joissa niiden piirustusten mukaan pitäisi olla. Keernalaatikossa tai mallissa on käytetty irtopaloja, jotka ovat irronneet tai siirtyneet käsittelyn aikana. Kokillivalu tai matalapainevalu: Keernalaatikossa on käytetty irtopaloja, jotka ovat irronneet tai siirtyneet käsittelyn aikana. Kappalekonstruktio: Tutki yhdessä valimon kanssa mahdollisuudet yksinkertaistaa valukappaletta siten, ettei irtopaloja tarvittaisi lainkaan. Tutki keernan hellitykset ja vastahellitykset erityisen huolellisesti. Vaikka valimolta voi edellyttää huolellisuutta mallivarusteiden kokoamisessa, yksinkertaistaminen useimmiten laskee kappaleen hintaa ja tekee valmistusprosessista varmemman. Varmuus ilmenee asiakkaalle toimitusten sujuvuutena sekä sen myötä ajan ja kustannusten säästöinä. 8.6.2017 - Valuviat - 16
C - Muotoviat C1. Reikä puuttuu Hiekkavalu, kokillivalu ja matalapainevalu: Valukappale on täyteen valettu, vaikka sen pitäisi olla ontto tai reiällinen. Hiekkakeerna on pudonnut tai se on unohdettu laittaa paikoilleen. Painevalu, kokillivalu ja matalapainevalu: Keernatappi on murtunut. Kappalekonstruktio: Näin karkean vian ei pitäisi päätyä asiakkaalle saakka, mutta vältä kuitenkin suunnittelemasta kestomuottivalukappaleisiin hyvin ohuita ja syviä reikiä. Keerna joutuu kovalle termiselle rasitukselle valutapahtuman aikana. C2. Osa puuttuu Hiekkavalu: Mallin tai keernan irtopala on unohtunut laittaa paikoilleen tai pudonnut. Muottiin kuuluva keerna on unohdettu laittaa paikoilleen. Kokillivalu ja matalapainevalu: Muottiin kuuluva keerna on unohdettu laittaa paikoilleen. Kappalekonstruktio: Tutki mahdollisuudet tehdä kappaleen muodoista yksinkertaisempia, jotta muotissa tai keernalaatikossa ei tarvitsisi käyttää irtopaloja. Mallien irtopaloja ei suosita sarjatuotannossa, koska ne katoavat kaavauslinjalla todella helposti. Nykyisin käytetään useimmiten ulkopuolista keernaa irtopalan sijasta. Irtopalat tekevät kappaleen valamisesta kalliimpaa ja monimutkaistavat valuprosessia siten, että virhemahdollisuudet lisääntyvät. Mahdollisimman yksinkertainen valuprosessi on kaikkien osapuolten etu. 8.6.2017 - Valuviat - 17
C3. Virheellinen reikä tai osa Hiekkavalu, matalapainevalu ja kokillivalu: Hiekkakeerna on vahingoittunut tai huonolaatuinen. Keernaa ei ole tehty kunnolla tai hiekka on ollut heikkoa ja huonolaatuista. Jos suoraksi tarkoitetusta reiästä tulee käyrä, vääntynyt tai siinä on muita muotovirheitä, keerna on taipunut valutapahtuman aikana. Taipumista ehkäistään raudoituksin. Massiivisiin kappaleisiin on vaikea valmistaa ohuita reikiä hiekkakeernoilla siten, että keerna pysyy ehjänä. Painevalu, matalapainevalu ja kokillivalu: Muotissa oleva kiinteä tai liikkuva metallikeerna on murtunut. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta kestomuottivalukappaleisiin muotoja, jotka vaativat teräväkärkisiä tai ohuita keernoja. Hiekkakeernojen valmistettavuutta tulisi myös ajatella. Ohutseinämäisiä hiekkakeernoja varten on vain muutama valun aikana ehjänä pysyvä materiaalivaihtoehto. Helposti valmistettava keerna on usein myös kustannuksiltaan edullisin. Ohuet reiät kannattaa tehdä mieluummin koneistamalla kuin valamalla, mutta valinta riippuu toisaalta seinämän paksuuden, valukappaleen koon ja reiän halkaisijan suhteesta. C4. Käyristymä Kaikki valumenetelmät: Kappaleeseen on muodostunut kutistumien aiheuttamia jännityksiä, jotka vaikuttavat erisuuruisina eri puolilla kappaletta. Painevalu- tai kokillivalukappale on voinut vääntyä myös ulostyönnön tai muotista poistamisen aikana. Kappalekonstruktio: Vältä yllä olevan kuvan mukaisia rakenteita eli nk. jännitysristikoita. Pyörien puolat muotoillaan S-muotoisiksi. Vahvistusrivat pitää mitoittaa oikein. Oikein mitoitetuilla vahvistusrivoilla ehkäistään tasomaisten kappaleiden käyristyminen. Väärin mitoitetuilla ja muotoilluilla rivoilla on taipumus jopa edistää käyristymistä ja heikentää materiaalia. Yleisesti tulee suunnitella kappaleita, joilla seinämäpaksuudet vaihtelevat mahdollisimman vähän. Kokilli- tai painevalukappaleissa tulee tarkistaa, onko kutistumakertoimet arvioitu oikein kappaleen eri osille ja onko kaikissa seinämissä riittävät hellitykset. Jos hellitykset ovat liian niukat, kappale voi juuttua muottiin kiinni ja ulostyöntö vääntää kappaleen kieroksi. 8.6.2017 - Valuviat - 18
D - Valukappaleesta puuttuu ainetta D1. Vajaavalu Hiekkavalu, kokillivalu ja painevalu: Valukappaleesta puuttuu ainetta. Puuttuvaa osaa vastaava rajapinta on vapaasti jähmettynyt. Metallia ei ole ollut riittävästi täyttämään muottia. Metallin määrä on laskettu väärin. Kauhontalaite on ottanut liian pienen määrän metallia, kaatanut sen kylmäkammiopainevalukoneen valukammiosta sivuun tai kaatanut sen kokillin täyttöaukolta sivuun. Laitteistoon on voinut myös tulla jokin toimintahäiriö. D2. Vuotanut muotti Hiekkavalu ja kokillivalu: Valukappaleesta puuttuu osa siitä syystä, että metallia on vuotanut muotista. Muotti on ollut huonosti kiinni. Hiekkamuotti on mitoitettu liian pieneksi siten, että jakopintaa on kappaleen reunojen ulkopuolella liian pienellä alalla tai myös siten, että se on haljennut valun aikana. Muotti on ollut huolimattomasti valmistettu tai riittämättömästi kuormitettu. Kaavauskoneeseen tai valulaitteistoon on voinut tulla jokin toimintahäiriö, jonka vuoksi muotit eivät pysy kunnolla kiinni. D3. Kylmäjuoksu Kaikki valumenetelmät: Valukappaleesta puuttuu osa. Osaa vastaava rajapinta on pyöristynyt. Metalli on ollut huonosti juoksevaa tai liian kylmää. Valujärjestelmän suunnittelussa on puutteita. Kestomuottimenetelmät: Edellisten lisäksi: Muotti on ollut liian kylmä. 8.6.2017 - Valuviat - 19
Kappalekonstruktio: Kappaleen seinämävahvuus on liian pieni. Painevalumuotissa on riittämätön ilmanpoisto, ylijuoksut on mitoitettu liian pieniksi tai ne ovat väärillä paikoilla. Kappalegeometria ei ole ehkä tarjonnut sopivia paikkoja kanavistolle. Metallin virtausmatka kappaleen läpi saattaa muodostua liian pitkäksi ja metalli jäähtyy liikaa. Virtausreitit voivat olla liian monimutkaisia. Erityisesti kannattaa tarkistaa valuporttiin nähden vastakkaisella puolella kappaletta olevat keernat. Keernojen taakse voi muodostua kapeita virtausreittejä, joita on hankala saada kunnolla täyteen. Laajat tasomaiset, vaakasuorat pinnat kappaleen yläosassa ovat hankalia painovoimaisesti täytettävissä menetelmissä. D4. Lohkeama Kaikki valumenetelmät: Valukappaleesta puuttuu ainetta. Puuttuvaa osaa vastaava rajapinta on murtopinta. Valmista valukappaletta on käsitelty liian rajusti tai valukkeiden irrotuskohdat on suunniteltu huonosti. Kappale voi murtua jostain ohuesta kohdasta muualtakin kuin valukkeiden ympäristöstä. Hiekkavalukappaleesta poistetaan valuhiekka koneellisesti täristämällä tai jollain muulla menetelmällä, joka rasittaa kappaletta mekaanisesti. Kappalekonstruktio: Ajattele valuporttien ja painovoimaisissa menetelmissä myös syöttöjen kohdat jo kappaletta suunnitellessasi valmiiksi. Niille tarvitaan kunnolliset, tasaiset ja riittävän laajat pinnat, jotta irrotus sujuu helposti. Valukkeiden lähellä olevat osat ja myös kaikki muutkin massiivisen ja ohuen kohdan liittymäkohdat täytyy varustaa riittävän suurilla pyöristyssäteillä, jotta valukkeen irtilyönti, valukkeen irrotus taittamalla tai valuhiekan koneellinen poistaminen ei murra kappaletta lovenvaikutusilmiön vuoksi. Valukkeen ja kappaleen liittymäkohdat tulee sen sijaan loveta tai tehdä muulla tavoin mekaanisesti riittävän hauraiksi, jotta irtilyönti tai taittaminen on mahdollisimman helppoa. D5. Hionta-, talttaus- ja leikkausviat Kaikki valumenetelmät: Hionta-, talttaus- ja leikkauspaikoista puuttuu ainetta. Valukkeiden poisto on tehty huolimattomasti. Kappaleen muotoilu ei anna riittävää vihjettä, missä kulkee kappaleen ja valukkeiden raja. Kappalekonstruktio: Ajattele sisäänmenon, ilmanpoiston ja syöttöjen kohdat jo kappaletta suunnitellessasi valmiiksi. Niille tarvitaan kunnolliset, tasaiset ja riittävän laajat kohdat, jotta valukkeiden irrotus sujuu helposti. Valukkeen poistaminen on kaarevalta pinnalta hankalaa. Valukkeen ja kappaleen raja pitää merkitä selvästi sekä piirustuksiin että valukappaleeseen. Valukappaleessa pitäisi olla ura siinä kohdalla, josta irrotus tapahtuu. 8.6.2017 - Valuviat - 20
E - Ulospäin suuntautuvat pintaviat E1. Karhea pinta Hiekkavalu ja kaikki menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Hiekkaa vasten ollut pinta on kauttaaltaan tai paikoitellen karkeampi kuin kappaleelle edellytetään. Karhea pinta on kiinni pureutuneen hiekan (E2 ja E3) lieväasteinen muoto. Vika voi aiheutua kaavauksen aikana, esimerkiksi jos hiekka sulloontuu epätasaisesti siitä syystä, että mallin tai keernalaatikon pinta on kulunut tai se on jätetty viimeistelemättä. Kulunut tai muusta syystä karhea pinta rikkoo hiekan myös mallin tai keernan irrotuksen aikana. Hiekan koostumus voi olla väärä tai peitostus väärin tehty. Valumateriaalin koostumuksella ja valunopeudella on myös vaikutusta. Eri valumateriaaleille, seinämänpaksuuksille ja painoluokille voi odottaa erilaista pinnankarheutta. Valumateriaalin virtausnopeuden ei tulisi kasvaa missään muotin osassa niin suureksi, että virtaus rikkoo hiekan pinnan. Sulan ei pitäisi antaa virrata voimalla pystyseinämiä päin eikä liian pitkään samasta kohdasta. Valukanavan edessä olevat muotin osat ovat erityisen alttiita kulumaan ja kuumenemaan, jolloin hiekka pureutuu eriasteisesti kiinni. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta keernaa liian monimutkaiseksi. Käsin sullottavassa keernalaatikossa tulisi olla kaikkialla riittävän väljät reitit hiekan täyttämiselle. Mikäli keernasta tulee hankalan muotoinen tai siinä on ohuita seinämiä, yhteistyövalimossa tulee olla sopivan kokoinen keernatykki. Vältä muotoja, jotka tuottavat muottiin niin ohuen hiekkapatsaan, että hiekan sideaine hajoaa sen kohdalla ennen kuin sula ennättää jähmettyä. E2. Kiinni pureutunut hiekka Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Valukappaleen pinnassa on hiekkaa, jota ei ole voitu poistaa tavallisessa puhdistuksessa. Ongelma johtuu samoista syistä kuin edellä kohdassa E1. Kappalekonstruktio: Katso kohta E1. 8.6.2017 - Valuviat - 21
E3. Metallin tunkeuma hiekkaan Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Kaavaushiekka on tarttunut valukappaleeseen metallin tunkeutuessa hiekan sisään. Ongelma johtuu samoista syistä kuin edellä kohdissa E1 ja E2. Metallin tunkeutuminen hiekkaan on ongelmista vakava-asteisin, karhea valupinta lieväasteisin. Kappalekonstruktio: Katso kohta E1. E4a. Jakopintapurse Kaikki valumenetelmät: Purse valukappaleen jakopinnassa. Jakopintoihin luetaan sekä muotin osien väliset jakopinnat että muotin ja keernojen väliset jakopinnat. Muotin osien väliseen jakopintaan muodostuu pursetta, jos muotti on ollut huonosti kiinni johtuen joko epätasaisesta jakopinnasta muotin osien välillä tai koneen riittämättömästä sulkuvoimasta sekä hiekkavalussa riittämättömästä kuormituksesta. Keernan ja muotin väliseen jakopintaan muodostuu pursetta, jos niiden välys on liian suuri. Välys täytyy saada pysymään sopivassa mitassa, vaikka malleissa ja keernalaatikoissa tapahtuisi kulumista. Keernakanta pyrkii kasvamaan, kun keernalaatikko kuluu. Muotissa oleva keernansija puolestaan kutistuu. Jos malleja ja keernalaatikoita ei huolleta ja uusita riittävän usein, jossain vaiheessa kuluminen muodostuu niin suureksi, ettei keerna mahdu enää paikoilleen. Muotteja kokoavat henkilöt pyrkivät tällöin sovittamaan osia toisiinsa hiomalla ja valun mittatarkkuus kärsii. Kappalekonstruktio: Pyri suunnittelemaan valukappale siten, että muotin jakopinta muodostuisi mahdollisimman yksinkertaiseksi ja keernoja tarvittaisiin mahdollisimman vähän. Muotin jakopintapurse indikoi kaikissa valumenetelmissä muotin aukeamissuuntaisia mittavikoja. Purseiden poisto aiheuttaa lisäksi ylimääräisen työvaiheen ja lisää puhdistuskustannuksia. Hiekkavalun puhdistuskustannukset ovat suurin yksittäinen kustannuserä, joka nousee helposti kolmasosaan, hankalissa tapauksissa jopa puoleen kaikista valukustannuksista. E4b. Purse muotin välykselliseen osaan Kestomuottimenetelmät: Muotissa olevat välykselliset osat, esimerkiksi ulostyöntimet ja niiden reiät ovat kuluneet. 8.6.2017 - Valuviat - 22
E5. Halkeamapurse Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Säännötön, muottihiekassa olevaa halkeamaa vastaava purse. Sidottu kvartsihiekka halkeaa kuuman valumetallin vaikutuksesta erittäin herkästi, koska kvartsissa tapahtuu äkillinen lämpölaajeneminen noin 800 900 C lämpötilassa. Ongelmaa esiintyy orgaanisilla sideaineilla kovetetuilla hiekoilla. Kestomuottimenetelmät: Muotti on lämpöväsynyt ja siihen on muodostunut pieniä halkeamia eli lämpöväsymissäröjä. Säröt näkyvät valukappaleen pinnassa ohuina suonimaisina muodostelmina. Lämpöväsymissäröjen muodostumista ei voi kokonaan ehkäistä, mutta niitä voi jarruttaa oikeilla muottimateriaalivalinnoilla ja sopivalla jäähdytyksellä. Painevalumuottia ei tulisi jäähdyttää liian rajusti. Kappalekonstruktio: Kestomuottivalukappale tulisi suunnitella mahdollisuuksien mukaan siten, että muotti on helppo jäähdyttää, muottiin ei muodostu valun aikana kuumia kohtia sekä siten, että se irtoaa muotista ongelmitta. Kaikki korkeat osat tulee hellittää riittävästi. Kapeita ja korkeita osia sisältävän kappaleen muotti on hankala jäähdyttää. Tällaiset osat ovat muotissa syviä onteloita. Hiekkavalukappaleessa tulee välttää pienellä pyöristyssäteellä varustettuja sisänurkkia sekä paksujen seinämien ympäröimäksi jääviä, keernoilla valmistettavia muotoja. Keerna kuumenee voimakkaasti ja on kvartsihiekasta valmistettuna herkkä halkeilemaan. E6. Paisuma Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Pyöristynyt paisuma valukappaleen pinnalla. Muottihiekka on antanut myöten. Muotti on huonosti kaavattu tai hiekassa on puutteita. Mallivarusteet voivat olla kuluneita siten, että hiekka laahautuu rikki, kun mallia irrotetaan. Hellitykset voivat myös olla liian pienet. Jos keernakannat ovat liian suuret muotin keernansijoihin nähden, keerna voi jäädä kantamaan tai murtaa muotin hajalle, jolloin kappaleeseen tulee paisuman kaltainen vika. Huolimattomasti asetettu keerna tai huolimaton muotin sulkeminen voi myös rikkoa hiekan. 8.6.2017 - Valuviat - 23
E7. Hiekkaputouma Hiekkavalu: Valukappaleessa on jäljennös muotinseinämän murtopinnasta. Muotin yläpuolelta on irronnut hiekkakappale, joka on pudonnut alempaan muottipuoliskoon. Muotti on kaavattu huolimattomasti, hiekka ei ole ollut riittävästi kovettunutta tai muottia on käsitelty liian kovakouraisesti. E8. Hiekkahuuhtouma, eroosio Hiekkavalu: Valukappaleen pinnalla on rosoinen kohouma. Hiekkamuotti on kaavattu huonosti, hiekka ei ole ollut riittävästi kovettunutta tai muottia ei ole peitostettu riittävästi. Valumetalli on myös voinut juosta liian suurella nopeudella esimerkiksi siitä syystä, että kanava on tarpeettoman korkea ja/tai valuportti on liian pienikokoinen. Tai myös siitä syystä, että kappaleessa on kapeikkoja. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta kappaleeseen suuria seinämänpaksuuseroja. Vältä erityisesti muotoja, joissa metalli virtaa valun aikana hyvin kapean kohdan läpi paksuun kohtaan. Tällaisesta kohdasta irtoaa helposti hiekkaa virtaavan sulan joukkoon. Hiekalla on myös taipumus palaa kappaleen pintaan kiinni. Tutki jo suunnitteluvaiheessa, mitkä kohdat ovat sopivia valuportin ja syöttöjen asettamiselle sekä mitkä ovat mahdollisia valuasentoja. Näistä on hyvä neuvotella yhdessä valimon kanssa. E9. Hiekkaluhistuma Hiekkavalu: Valukappaleen pinnalla on rosoinen metallikerros. Esiintyy useimmiten tuorehiekoilla. Hiekan koostumus on virheellinen. 8.6.2017 - Valuviat - 24
F - Sisäänpäin suuntautuvat pintaviat F1. Rotanhäntä Hiekkavalu: Pitkänomainen, matala halkeamaa muistuttava syvennys valukappaleen pinnassa. Esiintyy useimmiten tuorehiekoilla. Hiekan koostumus on virheellinen. F2. Pintarikko Hiekkavalu: Valukappaleen pinnalla on rosoinen metallikuori jonka alla on hiekkakerros. Esiintyy useimmiten tuorehiekoilla. Hiekan koostumus on virheellinen. Valujärjestelmässä tai valunopeudessa voi myös olla puutteita. F3. Hiekkareikä Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Vaihteleva lukumäärä pieni kuoppia tai syvennyksiä peittää valukappaleen pinnan. Syytä voi olla hankala löytää. Muotin kaavaukseen tai hiekan rakenteeseen on syytä kiinnittää ensimmäisenä huomiota. 8.6.2017 - Valuviat - 25
F4. Vaahtografiittikuoppa Suomugrafiittivaluraudan valu: Tyhjennyksen aikana valukappaleen pinnassa näkyy vaahtografiitin täyttämiä syvennyksiä. Grafiitti poistuu puhdistuksen aikana. Syynä liian suuri hiilipitoisuus, matala valulämpötila tai ongelmat valujärjestelmän toiminnassa. F5. Paloreikä Magnesiumin, kupariseosten tai pallografiittivaluraudan valu: Valukappaleen pinnassa on kraaterimaisia syvennyksiä ja niiden alla tummia onteloita. Valukappaleen pinnassa oleva metalli on palanut johtuen hiekassa olevista haitallisista ainesosista tai liian korkeasta valulämpötilasta. F6. Kuonareikä Suomu- ja pallografiittivaluraudan tai teräksen hiekkavalu: Pienet, joskus täytetyt kuopat valu- ja pallografiittikappaleiden pinnassa. Vika johtuu valuseoksessa olevan piin hapettumisesta. Perimmäinen syy on seoksen väärä koostumus. 8.6.2017 - Valuviat - 26
F7. Jakopintauurre Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Uurre valukappaleen pinnassa, usein keernan jakotasossa. Keernassa tai muotissa oleva hiekkapurse aiheuttaa tämän vian. F8. Appelsiininkuoripinta Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Matalat, epäsäännölliset appelsiininkuorta muistuttavat syvennykset valukappaleen pinnassa. Valussa on käytetty huonosti elvytettyä tai muuten huonolaatuista valuhiekkaa. F9. Elefantinnahkapinta Hiekkavalu ja menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Matalat, hieman pitkänomaiset syvennykset valukappaleen pinnassa. Valumetalli reagoi muottihiekan kanssa. Ilmiö esiintyy monilla eri metalleilla. 8.6.2017 - Valuviat - 27
G - Imuviat G1. Imupainauma Painovoimaista syöttöä käyttävät menetelmät: Paikallinen laakea painuma valukappaleen pinnassa. Vika johtuu laajasta, valukappaleen pinnan alla olevasta, huokoisesta tai harvaksi jääneestä alueesta. Huokoiset tai harvuus tiivistyvät ilmanpaineen vaikutuksesta jähmettymisen aikana, jolloin muodostuu silmin havaittava, pyöreämuotoinen syvennys. Vian syitä voi hakea valuteknisestä suunnittelusta tai kappaleen konstruktiosta. Joissain tapauksissa liian korkea tai matala valulämpötila tuo ongelman esiin, joissain tapauksissa se ilmenee jo normaalissa valulämpötilassa. Mikäli imupainuma on muodostunut kappaleen yläpinnalle, vika on todennäköisimmin väärin mitoitetussa syöttöjärjestelmässä. Syöttö on joko riittämätön tai liian suuri. Liian suuri syöttö tai siinä oleva väärän muotoinen kaulaosa kuumentaa valun seinämän siten, että viimeksi jähmettyvä osuus sulasta ei sijaitse syötön sisällä, vaan seinämässä syötön kaulan ympärillä. Mikäli imupainuma sijaitsee seinämien risteyskohdassa, esimerkiksi rivoituksen lähistöllä, sen aiheuttaa todennäköisimmin paikallinen kuuma kohta. Tällöin korjauskeinona tulisi ensisijaisesti harkita konstruktiomuutosta. Painevalu: Painevalukappaleeseen syntyy painuma kohtaan, jossa pintakerroksen lähelle on syntynyt runsaasti imu- tai kaasuhuokoisuutta. Imuhuokoset syntyvät kappaleen viimeksi jähmettyvään kohtaan. Huokosten keskittyminen valukappaleen pinnan tuntumaan johtuu usein siitä, että muotin pinta kuumenee paikallisesti. Ongelmaa voi korjata poraamalla jäähdytyskanava tällaiseen kohtaan tai lisäämällä muotin jäähdytystehoa yleisesti. Imupainumia tulee myös kohtiin, joita ei ole pystynyt syöttämään kunnolla. Painevalukappaleen seinämien risteyskohdat ovat herkkiä painumille, joskaan ei läheskään yhtä herkkiä kuin muovin ruiskuvalussa. Useimmiten huono syöttyminen ilmenee kappaleen sisällä olevina vikoina. Tarkkuusvalu: Tarkkuusvalukappaleen muotoilussa täytyy huomioida vahamallin valmistus, joka on sarjatuotannossa luonteeltaan ruiskuvalua. Imupainuma voi olla jo vahamallissa. Muilta osin ongelmien syyt ovat samoja kuin muissa painovoimaista syöttöä käyttävissä menetelmissä. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta kappaleeseen ainekeskittymiä. Pidä seinämänpaksuudet tasaisina. Jos paksu kohta tarvitaan, älä muotoile sitä ohuiden kohtien ympäröimäksi. Tällainen kohta on hankala syöttää kaikissa menetelmissä. Painevalua syötetään valuportin kautta. Kokilli-, matalapaine-, tarkkuus- ja hiekkavaluja voidaan syöttää sekä valuportin kautta että kuvuilla. 8.6.2017 - Valuviat - 28
G2. Avoimu Kaikki valumenetelmät painevalua lukuun ottamatta: Epäsäännöllinen ontelo, joka avautuu valukappaleen pintaan. Usein kideneulasia. Muodostuu kappaleen terävään sisänurkkaan tai yleisesti arvioiden kohtaan, jossa kappaleen pintakerros pysyy pitkään sulana (Kuva oikealla). Esimerkkikuvaan on otettu MAGMA5 ohjelmiston jähmettymislaskennan ennuste sulan osuudesta eri puolilla muottipesää, kun sulan osuus on 3,93 % muottipesän tilavuudesta. Nuolilla merkityt muottipesän osat ovat tässä vaiheessa vielä laajalti pintakerrokseen saakka sulana. Avoimun riski on huomattava. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta valukappaleeseen teräviä sisänurkkia. Terävä sisänurkka lämpenee muita muotin osia enemmän pitäen valumateriaalin huomattavan pitkään sulana. Laajalla pyöristyssäteellä muotoiltu nurkka johtaa lämpöä tehokkaammin kuin terävä tai pienellä säteellä pyöristetty nurkka, mutta lämmön johtumisen tehokkuus riippuu myös muista ympäröivistä muodoista. G3. Imuontelo Kaikki valumenetelmät: Kappaleen poikkileikkauksessa oleva suurikokoinen, säännötön ontelo. Ontelon seinämässä usein kideneulasia. Vika muodostuu syötön ulottumattomissa olevaan paksuun ja/tai pitkään kuumana pysyvään kohtaan tai välittömästi sen yläpuolelle. Pitkään kuumana pysyvät kohdat tulisi paikantaa sekä selvittää mistä niiden korvausmetalli on peräisin. Korvausmetallin tulisi virrata syötöistä eikä kuumana pysyvän kohdan yläpuolella olevasta seinämästä. Kappalekonstruktio: Älä suunnittele kappaleeseen suuria ainekeskittymiä kohtiin, joita ei pysty syöttämään. Monimutkaiset risteyskohdat seinämien välillä täytyy suunnitella erityisen huolellisesti. Paksut kohdat jähmettyvät viimeisenä. Syöttömetalli ei pääse täyttämään jähmettymiskutistuman jättämää onteloa, jos kappaleen muut osat jähmettyvät umpeen ja tukkivat syöttömetallin virtausreitit. 8.6.2017 - Valuviat - 29
G4. Imuhuokoisuus Kaikki valumenetelmät: Kappaleen poikkileikkauksessa paljain silmin näkyviä, pienikokoisia tyhjiä tiloja, joita esiintyy rajoitetulla alueella. Imuhuokosia syntyy helposti valumetalleilla, joilla on laaja puuroalue. Tällaisia metalleja ovat pronssit, erityisesti lyijyllä seostetut pronssit, punametallit, magnesiumseokset ja valkoinen valurauta. Imuhuokosia pyrkii muodostumaan seinämien keskilinjalle sekä pitkään kuumana pysyvän kohdan (Hot Spot) yläpuolelle. Keskilinjahuokoisuutta on aina jonkin verran, mutta kaikki muut pitkään kuumana pysyvät kohdat tulisi paikantaa sekä selvittää mistä niiden korvausmetalli on peräisin. Korvausmetallin tulisi virrata syötöistä eikä kuumana pysyvän kohdan yläpuolella olevasta seinämästä. Laajalla puuroalueella jähmettyvillä valumetalleilla korvausmetalli virtaa huonosti, jolloin ongelma korostuu. Kappalekonstruktio: Kuten edellä kohta G3. Kuva 4 Sulan osuus, kun sulaa jäljellä 4,83 %. Kuva 5 Huokoisuutta muodostavat, pitkään kuumana pysyvät alueet eli Hot Spotit Kuva 6 Ilman syöttöjä muodostuva imuhuokoisuus, avoimut sekä tyhjäksi jäävä osuus muottipesästä. Imuhuokoisuutta muodostuu kappaleen ylimpiin kohtiin sekä pitkään kuumana pysyvien alueiden päälle. Avoimuja muodostuu kohtiin, joissa Hot Spot ulottuu kappaleen pintaan. 8.6.2017 - Valuviat - 30
G5. Mikroimu Kaikki valumenetelmät: Ryhmä mikroskooppisen pieniä imuonteloita, joita ei voi nähdä paljain silmin. Sama kuin edellä, mutta mikroskooppisessa muodossa. Kappalekonstruktio: Kuten edellä kohta G3. H Kaasuhuokoisuus ja rakkulat H1. Pintahuokonen Kaikki valumenetelmät: Pyöreähkö, usein laakea 1-100 mm suuruinen rakkula, joka voi olla avoin, ohuen metallikuoren peittämä tai metallin täyttämä. Hiekan, peitosteen tai metallimuotin jäähdyttämiseen käytetyn aineen jokin osa kaasuuntuu muodostaen valumetallin sisään huokoisuutta. Vesi on tyypillinen kaasuuntuva aine. Reaktiokaasut eivät usein ennätä poistua kaasunpoistokanavia pitkin. Valumetalli voi olla liian kylmää tai kaasunpoisto huonosti suunniteltu. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta painevalukappaleeseen syviä muotoja. Ne voivat aiheuttaa voiteluongelmia ja niiden kautta liiallista kosteutta muottipesään. Suunnittele valukappaleeseen kohdat ilmanpoistoa varten jo valmiiksi. H2. Keernantukirakkula Hiekka- tai kokillivalu: Pyöreä, 2 20 mm kokoinen rakkula keernatuen tms. yhteydessä. Jokin muotin osa kehittää kaasua. Kaasu ei pääse poistumaan muotista riittämättömien kaasunpoistokanavien vuoksi. 8.6.2017 - Valuviat - 31
H3. Kuonarakkula Valuraudan hiekkavalu: 0,5-20 mm kokoinen rakkula yläpinnan alla, usein seinämissä näkyvää kuonaa. Sulan koostumuksesta ja valuteknisistä syistä johtuva vika. H4. Rautahaulirakkula Valuraudan hiekkavalu: Pyöreä, n. 10 mm kokoinen kirkaspintainen rakkula, joka usein sisältää rautahaulin. Sulan koostumuksesta ja valuteknisistä syistä johtuva vika. H5. Hiilikuorirakkula Valuraudan hiekkavalu: Pyöreä, 0,5 10 mm kokoinen rakkula, jonka pinnalle on erkaantunut hiilikuori. Sulan koostumuksesta ja valuteknisistä syistä johtuva vika. 8.6.2017 - Valuviat - 32
H6. Pienoisrakkulat Kaikki valumenetelmät: Valukappaleessa on pieniä rakkuloita tasaisesti jakautuneina tai ryhmänä tietyssä kohdassa valukappaletta. Sulan koostumuksesta johtuvat syyt. Sulassa voi olla liuennutta kaasua. Muottiin on voinut jäädä kosteutta ruiskutusaineesta tai peitosteesta. Tällöin muodostuu tyypillisesti ryhmä rakkuloita. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta painevalukappaleeseen syviä muotoja. Ne voivat aiheuttaa voiteluongelmia ja niiden kautta liiallista kosteutta muottipesään. Suunnittele valukappaleeseen ilmanpoistoa varten hyvät kohdat jo valmiiksi. H7. Pistorakkulat Kaikki valumenetelmät: Välittömästi valupinnan alapuolella sijaitsevat pienet, pisaranmuotoiset rakkulat. Sulan ja keerna- tai muottihiekan koostumuksesta johtuvat syyt. Sulaan liukenee kaasua, joka jää muottipinnan tasalle valukappaleen jähmettyessä. H8. Pilkkurakkula Suomugrafiittivaluraudan hiekkavalu: Pitkähköt, ohuet rakkulat joilla on dendriittinen pinta, muistuttavat poikkileikkauksessa pilkkumerkkiä. Sulan koostumuksesta johtuvat syyt. 8.6.2017 - Valuviat - 33
I - Sulkeumat I1. Hiekkasulkeuma Hiekkavalu tai menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Muotin palasia tai yksityisiä hiekkarakeita on sulkeuksissa pinnan alla tai syvemmällä. Puutteet kaavauksessa tai hiekan koostumuksessa. Periaatteessa samat syyt, jotka johtavat valuvikaan E8, hiekkahuuhtoutuma. Kappalekonstruktio: Katso E8. Hiekkahuuhtouma, eroosio. I2. Kuonasulkeuma Kaikki valumenetelmät: Kuonaa on osittain tai kokonaan sulkeuksissa valukappaleessa. Syynä metallin koostumuksessa, valun toteuttamisessa tai valujärjestelmässä olevat puutteet. Kuonaa muodostavilla metalliseoksilla tulisi huolehtia siitä, ettei kuona pääse kulkeutumaan muottipesään. Muottiin tai valusankoon tulisi asettaa suodatin. I3. GLS:n kuonasulkeuma Pallografiittivaluraudan valu: Murtopinnoissa näkyy tummia tai mustia kuonasulkeumia. Viereinen grafiitti usein suomumainen. Syynä sulan koostumuksessa olevat ongelmat. 8.6.2017 - Valuviat - 34
I4. Oksidisulkeuma Kaikki valumenetelmät: Oksidikalvoa tai suurempia oksidikeräytymiä on sulkeuksissa pinnan alla tai syvemmällä. Ongelma esiintyy alumiinin tai alumiinipronssin valussa. Syynä on sulan puutteellinen puhdistus, valujärjestelmän muotoilussa olevat ongelmat, kostea valusanko tai väärin tehty kauhonta. I5. Suolasulkeuma Magnesium- ja alumiiniseosten valu: Suoja- ja puhdistussuoloista muodostunutta kuonaa on sulkeuksissa pinnan alla tai syvemmällä. Syynä on puhdistuskäsittelyn epäonnistuminen. I6. Peitostesulkeuma Hiekkavalu tai menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Peitosteen osia on sulkeuksissa pinnan alla tai syvemmällä. Syynä peitosteen väärä koostumus tai ongelmat hiekan koostumuksessa. Peitosteen tulisi joustaa muotin seinämän lämpölaajenemisen mukana. Aina näin ei käy. 8.6.2017 - Valuviat - 35
I7. Kylmähauli Kaikki valumenetelmät: Kappaleessa on metallihauli, joka on kokonaan tai osittain jäänyt sulautumatta ympäröivään metalliin. Metallihauli voi muodostua metalliseoksessa olevista, muita osia matalammissa lämpötiloissa jähmettyvistä alkuaineista. Se voi muodostua myös liian hitaasti tai liian kylmänä kaadettuun sulaan. I8. Muut sulkeumat Kaikki valumenetelmät: Sulkeumia ei voida kytkeä virheisiin I1-I7. Näkyvät murto- tai koneistuspinnoissa. Erilaisista sulan joukossa olevista epäpuhtauksista tai metalliyhdisteistä muodostuvia sulkeumia. Syiden selvittäminen voi joskus olla hyvin hankalaa. K - Sulautumisviat K1. Kylmäpoimu Kaikki valumenetelmät: Valukappaleen pinnassa on uurre tai poimu, joka ei ulotu seinämän läpi. Voi johtua kylmästä tai muista syistä huonosti juoksevasta sulasta. Voi johtua myös konstruktiossa olevista ongelmista. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta kappaleeseen ohuita seinämiä keernojen taakse tai niihin kohtiin, joihin metalli juoksee viimeisenä. Kappaleen seinämäpaksuudet tulee pitää kauttaaltaan riittävän suurina seinämän pinta-alaan nähden. Tutustu minimiseinämäpaksuuden arvoihin eri valumetalleilla ja eri valumenetelmissä. Tutustu myös virtausmatkan vaikutukseen. Ohuet seinämät pitkien virtausmatkojen takana ovat usein ongelmallisia. 8.6.2017 - Valuviat - 36
K2. Kylmäsauma Hiekka- ja kokillivalu: Valukappaleessa on halkeaman tapainen katkeama pyöristynein reunoin. Seinämään nähden pystysuuntainen kylmäsauma on edellä kuvatun kylmäpoimun vakava-asteisempi muoto. Syyt ja konstruktiomuutokset ovat molemmissa samat. Seinän suuntainen halkeama johtuu useimmiten siitä, että muotin täyttövaiheessa on pidetty liian pitkä tauko esim. kahdella kauhalla tai sangolla kaadettaessa. Valumetalli on voinut myös olla liian kylmää. Painevalu: Seinämään nähden pystysuuntainen halkeama on edellisen vian vakava-asteisempi muoto. Seinämän suuntaisen halkeaman aiheuttavat ongelmat valuiskun säätämisessä. Valuiskun hidas vaihe on edennyt liian pitkälle. Muottionteloon on päässyt valumetallia, joka on jähmettynyt muotin seinämiin kiinni. Nopean iskuvaiheen aikana juokseva uusi metalli ei sulaudu täysin jähmettyneeseen kerrokseen. Syynä voi olla myös valukoneen riittämätön sulkuvoima ja muotin raottuminen valuiskun aikana, jolloin valukappaleen jo jähmettyneen pintaosan ja muotin sisäpinnan väliin pääsee kerros sulaa metallia. Kappalekonstruktio: Sama kuin edellä K1. K3. Keernakaasusauma Hiekkavalu tai menetelmät, joissa käytetään hiekkakeernoja: Valukappaleessa on halkeaman tapainen katkeama, jonka pinta rikottaessa on luonteenomaisen kiiltävä, harmaa ja aaltomainen. Sulaan on muodostunut kiiltohiiltä. Keerna muodostaa valmistusvirheen tai jonkin muun syyn vuoksi kaasua, jonka purkausreitti ei kiiltohiilen vuoksi sulaudu täysin umpeen. 8.6.2017 - Valuviat - 37
K4. Hitsautumisvirhe Hiekkavalu: Keernatuki, jäähdytyskappale tai muu vieras, kiinni valettava kappale ei ole täysin sulautunut rajapinnoiltaan valukappaleeseen. Syynä huolimattomasti tai viallisilla osilla kasattu muotti. Syynä voi olla myös liian kylmänä valettu metalli. L - Halkeamat L1. Imuhalkeama Kaikki valumenetelmät: Valukappaleessa on halkeama imuvirheiden yhteydessä. Syynä voi olla liian korkea valulämpötila tai huonosti suunniteltu valujärjestelmä. Syynä voi olla myös konstruktiossa oleva ongelma. Metallimuotissa ongelmaan voi yrittää vaikuttaa säätämällä muotin eri osien lämpötiloja. Vaihtoehtoisesti voi jäähdyttää ongelmakohtaa tai lämmittää muottia sen ympäriltä. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta suuria paksuuseroja valukappaleen eri osien välille. Jos paksumpi osa on välttämätöntä suunnitella, muista riittävät pyöristykset. Halkeamia syntyy erityisesti liian pienten pyöristysten kohdalle, koska terävä nurkka kerää lämpöä ja aiheuttaa valukappaleeseen sisäisiä jännityksiä. L2. Kuumahalkeama Kaikki valumenetelmät: Kappaleessa on halkeama, jonka murtopinnat ovat hapettuneet. Halkeama etenee kiteiden välissä. Syynä voi olla sulan väärä koostumus tai liian korkea valulämpötila, mutta jotkin metalliseokset ovat myös lähtökohtaisesti erittäin herkkiä kuu- 8.6.2017 - Valuviat - 38
mahalkeamille. Tällaisia metalliseoksia ovat punametallit sekä lyijy-, lyijy-tina- ja tinapronssit. Näistä seoksista valettujen kappaleiden konstruktioon tulisi kiinnittää erityistä huomiota. Metallimuoteissa voi yrittää poistaa ongelmaa säätämällä lämpötiloja muotin eri osissa. Vaihtoehtoisesti voi jäähdyttää ongelmakohtaa tai lämmittää muotin muita osia. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta ainekeskittymiä valukappaleisiin. Jos ainekeskittymä on tarpeellinen, muista riittävät pyöristykset. Käytä vahvistusripoja paksun ja ohuen kohdan liitoksessa. Kokilli- ja painevalukappaleeseen pitää suunnitella riittävät päästöt. Liian pienet päästöt ehkäisevät valukappaleen kutistumista metallimuotissa ja saattavat aiheuttaa kuumahalkeamia. Ulostyöntötappien paikat pitää suunnitella huolella, koska ulostyöntö voi myös vaurioittaa kuumahalkeamille herkkää kappaletta. L3. Kylmähalkeama Kaikki valumenetelmät: Kappaleessa on kiteiden halki kulkeva repeämä, jonka murtopinta on tavallisesti hapettumaton. Syynä on jähmettymisen aikana muodostuneiden jännitysten laukeaminen joko itsestään tai voimakkaan iskun vaikutuksesta. Ongelmaan voi vaikuttaa konstruktiomuutoksilla. Kokilli- ja painevalussa voi mahdollisuuksien mukaan lyhentää kappaleen jähmettymisaikaa muotissa, jolloin jännitykset eivät pääse kasvamaan liikaa. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta kappaleeseen jännitysristikkoja. Jos sellainen on tarpeen, käytä vahvistusripoja. Huolehdi, että metallimuottiin valettavassa kappaleessa on riittävät päästöt keernapinnoilla. L4. Lämpökäsittelyhalkeama Menetelmät, joissa voidaan soveltaa lämpökäsittelyä: Halkeama valukappaleessa lämpökäsittelyn jälkeen. Syynä on lämpökäsittelyn epäonnistuminen. Kappalekonstruktio: Huomioi kappaleen suunnittelussa lämpökäsittelyn vaatimukset. Älä esimerkiksi muotoile reikiä liian lähelle reunaa. 8.6.2017 - Valuviat - 39
L5. Muut halkeamat Kaikki valumenetelmät: Halkeamia ei voida kytkeä virheisiin L1- L4. Nämä halkeamat syntyvät usein valukappaleen jälkikäsittelyvaiheiden tai korjaushitsauksen aikana. Syynä on huonosti tai huolimattomasti tehty käsittely. M - Valuraudan rakenneviat M1. Liian suuri kovuus Valuraudan valu: Liian suuri kovuus todettu joko Brinell-testillä, viilakokeella tai työstön yhteydessä. Kovat valukappaleet voidaan pehmittää lämpökäsittelemällä. Lämpökäsittelyn tekeminen voi vaatia asiakkaan luvan. Vikaan on syynä virheellinen sulan koostumus suhteessa valukappaleen seinämävahvuuteen. Vika voi johtua myös liian suuresta valulämpötilasta tai ongelmista muotin kaavauksessa. Kappalekonstruktio: Vältä suuria seinämäpaksuuden vaihteluita. Valuseosta on vaikea optimoida, jos seinämäpaksuus vaihtelee hyvin laajasti. M2. Liian pieni kovuus Valuraudan valu: Liian pieni kovuus todettu joko Brinell-testillä, viilakokeella tai työstön yhteydessä. Kovuutta voin nostaa karkaisemalla. Lämpökäsittelyn tekeminen voi vaatia asiakkaan luvan. Vikaan on syynä virheellinen sulan koostumus suhteessa valukappaleen seinämävahvuuteen. Kappalekonstruktio: Vältä suuria seinämäpaksuuden vaihteluita. Valuseosta on vaikea optimoida, jos seinämäpaksuus vaihtelee hyvin laajasti. 8.6.2017 - Valuviat - 40
M3. Reunavalko Valuraudan valu: Valu- tai pallografiittirautainen kappale jähmettynyt valkoiseksi ulkoreunoiltaan. Kappaleen reunaosat ovat jähmettyneet liian nopeasti joko purseenmuodostuksen tai konstruktiossa olevien ongelmien vuoksi. Sulan koostumuksessa voi myös olla vikaa. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta valurautakappaleeseen teräviä tai ohuita ulkonevia kohtia. Ne jäähtyvät hyvin helposti muuta kappaletta nopeammin ja jäävät hauraiksi. M4. Reunaharmaa rakenne Valuraudan valu: Valkoista valurautaa oleva kappale on jähmettynyt ulkoreunoiltaan harmaaksi. Syynä on muotin seinämän reagointi valukappaleen kanssa korkeasta valulämpötilasta tai sulan koostumuksessa johtuen. M5. Keskivalko Valuraudan valu: Valu- tai pallografiittirautainen kappale keskiosiltaan valkoinen, pintaosien ollessa harmaat. Syynä ongelmat sulan koostumuksessa. Syynä voi olla myös liian alhainen valulämpötila. 8.6.2017 - Valuviat - 41
M6. Grafiittipallojen rikastuminen (GRP) Pallografiittivaluraudan valu: Murtopinnassa ovat tietyt alueet normaalia tummemmat ja toiset vaaleammat. Tummemmat kohdat sisältävät ylimääräistä grafiittia. Syynä ovat ongelmat sulan koostumuksessa, liian matala valulämpötila tai sulan liian pitkä seisottaminen. Kappalekonstruktio: Vältä suunnittelemasta suuria seinämänpaksuusvaihteluita. Valuraudan pitoisuus optimoidaan tietylle määräävälle seinämänpaksuudelle. Niihin kohtiin, jotka poikkeavat suuresti määräävästä seinämänpaksuudesta voi tulla erityyppisiä valuvikoja. M7. Virheellinen grafiitti (GRP) Pallografiittivaluraudan valu: Grafiittipallot eivät ole pyöreitä, vaan niillä on poikkeava muoto. Nähdään vain hiotulla pinnalla mikroskoopissa. Epäonnistunut palloutuskäsittely. M8. Epänormaali rakenne Suomugrafiittivaluraudan valu: Tavanomaisesta poikkeava, ei haluttu rakenne, lujuus tms. harmaalla valuraudalla. Rauta sisältää ei-toivottuja alkuaineita, jotka aiheuttavat kiteytymisongelman. 8.6.2017 - Valuviat - 42
N - Muut rakenneviat N1. Pinnan hiilettyminen Raudan ja teräksen valu: Pinnassa haluttua suurempi hiilipitoisuus. Virhe esiintyy erikoisesti vähähiilisen (alle 0,1 %) teräsvalun yhteydessä. Syynä on keerna- tai muottihiekan joukossa oleva hiilipitoinen ainesosa tai liian korkea valulämpötila. N2. Hiilenkato pinnasta Raudan ja teräksen lämpökäsittely: Valukappaleen pinnassa on haluttua alhaisempi hiilipitoisuus. Vika syntyy lämpökäsittelyn aikana, kun hiili hapettuu kappaleen pinnassa. N3. Pinnan typettyminen (GS) Teräksen valu: Valukappaleen pintakovuus liian suuri typettymisestä johtuen. Muottimateriaalissa on ollut jokin typpeä luovuttava ainesosa. Valukappaleen on annettu jäähtyä muotissa liian kauan. 8.6.2017 - Valuviat - 43