23. Yleistä valumalleista Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Valumallien yleisin rakenneaine on puu. Sen etuja muihin rakenneaineisiin verrattuna ovat halpuus, keveys ja helppo lastuttavuus. Huonona puolena ovat puun heikohko mekaaninen kestävyys sekä alttius kosteudelle. Siksipä sarjatuotantoon tarkoitetut valumallit tehdäänkin kestävämmästä aineesta, kuten muovista tai metallista. Kuva 263. Malli jaettu kahteen osaan jakopinnalla Valumallit voivat olla joko luonnollisia malleja tai keernamalleja. Luonnollisella mallilla kaavatussa muotissa ei tarvita keernoja sen yksinkertaisen muodon vuoksi. Malli on valukappaleen kanssa muodoltaan samanlainen, ainoastaan metallin kiinteäkutistumaa suurempi. Kuva 265. Luonnollinen malli Kuva 266. Keernallinen malli Keernamallien muoto ei useinkaan muistuta valukappaleen muotoa siinä olevien keernakantojen vuoksi. Koska osan muotin muodosta muodostavat keernat, liittyy keernamallin valmistamiseen aina myös keernalaatikoden valmistaminen. Jos valukappaleita tarvitaan vain muutamia tai vaikkapa vain yksi esimerkiksi jonkin koneen osan rikkoutuessa, voidaan kaavauksessa käyttää halparakenteisia kertamalleja, jotka valmistetaan polystyreenivaahtomuovista. Malli voidaan jättää muottiin, ja se palaa pois sulan metallin tieltä valun aikana. Tällöin puhutaan täysmuottikaavauksesta. Näin voidaan valmistaa 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-1
hellityksettömiä ja keernattomia valukappaleita. Vaahtomuovista on vain 2 4 % kiinteää ainetta sen tilavuudesta, joten muottiin ei jää palamisjätteitä. Kertamalleja käytetään myös sarjatuotantomenetelmissä, joista puhutaan jäljempänä. Kuva 267. Polystyreenimalli Kuva 268. Polystyreenimalli 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-2
24. Mallilaatat ja -pohjat Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Konekaavausta varten mallit kiinnitetään mallilaattoihin. Laatat voivat olla joko vaneria tai metallia. Mallin puolikkaat sijoitetaan laattoihin siten, että kumpikin puolikas on tarkalleen oikeassa paikassa toisiinsa sekä mallilaatan ohjaustappeihin nähden. Laattoihin kiinnitetään mallin puolikkaiden lisäksi kaato-, jako- ja valukanavien sekä mahdollisten syöttökupujen mallit. Jos mallin jakopinta ei ole tasainen, joudutaan mallilaatta muotoilemaan jakopinnan mukaisesti (kuva 269). Kuva 269 Koska tällainen murtojakopinta on suuritöinen mallinvalmistajalle, pyritään valukappale suunnittelemaan siten, että jakopinta saadaan tasomaiseksi. Kuva 270 Kaksipuolisia mallilaattoja (kuva 270) käytetään esimerkiksi pullakaavauskoneissa, vrt. luku Kaavauskehykset. Ne ovat yleensä metallisia sarjatuotantomalleja. Tarkkuus ja pinnanlaatu näillä malleilla kaavattaessa on yleensä hyvä. Sarjatuotannossa käytetään myös symmetrisiä mallilaattoja (kuva 271). Tällöin yhdellä samalla mallikaavalla voidaan kaavata sekä muotin ylä- että alaosa. Kun yläosaan lisätään kaatokanava, tullaan toimeen yhdellä kaavauskoneella. Nykyisin suurehkot käsikaavausmallit kiinnitetään puisiin mallipohjiin. Etenkin kemiallisesti kovettuvia hiekkoja käyttävissä tuotantolinjoissa tämä on yleistä. Mallin pohjiin kiinnittämisessä etuja on useita. Kuva 271 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-3
Kanavistojen ja syöttökupujen mallit voidaan kiinnittää valmiiksi pohjiin. Myös ohuet, kaavauksessa helposti kieroutuvat mallit saadaan pohjiin kiinnitettynä pysymään suorina. Kääntöalustoja eli valepohjia käytetään silloin, kun kaavataan irtomallia, joka on murtojakopinta tai jota ei ole jaettu ollenkaan. Kääntöalustan muodostaa tavallisesti puusta tehty levy, jonka yläpinta vastaa muodoltaan muotin jakopintaa ja johon malli voidaan upottaa jakopintaansa myöten. Ensimmäinen muottipuolisko kaavataan kääntöalustan päällä, johon malli on upotettu. Kääntämisen jälkeen irrotetaan kääntöalusta ja malli jää muottiin. Toinen muottipuolisko kaavataan edellisen päälle. Kääntöalustan päällä kaavataan usein myös rakenteeltaan heikkoja irtomalleja, jotka eivät kestä taipumatta sullonnan aiheuttamaa rasitusta. 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-4
25. Valumallien irto-osat Raimo Keskinen, Pekka Niemi Tampereen ammattiopisto Varsinkin käsinkaavausmalleissa joudutaan usein käyttämään irto-osia ulkopuolisten keernojen välttämiseksi. Irto-osien kanssa kaavaus muodostuu hankalammaksi kuin keernamallilla, mutta mallinvalmistuskustannukset ovat huomattavasti pienemmät. Kuva 272 Kiinnityspuikkoirto-osaa (kuva 273) käytetään vain silloin, kun kaavattavien muottien määrä on pieni. Koska ulkopuolelle vedettävä kiinnityspuikko joudutaan irrottamaan jo sullonnan aikana, voi irto-osa liikkua ja tulos olla epätarkka. Kuva 273 Kuvassa 274 irto-osa, joka on kiinnitetty mallin seinämään tarkasti tehdyllä ja herkästi liikkuvalla lohenpyrstöliitoksella. Mallin nostossa irto-osa jää muottiin, josta se myöhemmin poistetaan. Liitospinta on pidettävä puhtaana hiekasta, jotta mallin irrottaminen hiekasta ei vaikeudu. Kuva 274 Lohenpyrstöliitoksella kiinnitettyä irto-osaa käytetään sekä pienien että suurehkojen muottisarjojen valmistuksessa. Liitos on mallinvalmistajalle melko suuritöinen. Sisäänvedettävää irto-osaa käytetään joskus suurien sarjojen konekaavauksessa. Koska irto-osa lukitaan kaavauksen ajaksi paikoilleen, saadaan valukappaleesta tarkkamittainen. Mallit ovat yleensä metallia (kuva 275). Kuva 275 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-5
Kuvat 276 ja 277 esittävät sovellutuksia irto-osien käytöstä. Kuvassa 276 lieriömäisen valumallin kehällä olevat urat muodostavat vastahellityksiä. Jos kehä tehdään irto-osista, on kaavaus ilman keernaa mahdollista. Kuvassa 277 pumpun juoksupyörän siivet muodostavat vastahellityksen. Mallilaattaan asetettavan mallin siivet voidaan tehdä irtonaisiksi ja vetää laatan toiselta puolelta pois. Ratkaisu on mallinvalmistajalle melko suuritöinen. Suuret irto-osat kiinnitetään kaavauksen ajaksi ruuvikiinnityksillä, jotka voidaan avata mallin sisäpuolelta ennen mallin nostoa (kuva 278). Kuva 276 Kuva 277 Kuva 278 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-6
KERTAUSTEHTÄVIÄ Luettele mitä etuja on puulla valumallien raaka-aineena Millainen on luonnollinen valumalli? Selitä polystyreenikertamallin käyttö. Selitä, millainen on symmetrinen mallilaatta. Selitä kääntöalustan käyttö. Millaisten valukappaleiden muotit tehdään mallinekaavauksena? Minkälaisessa kaavauksessa käytetään kiinnityspuikkoirto-osaa? 30.3.2010 Raimo Keskinen, Pekka Niemi Luvut 23 25-7