Jäähdytysmuotti on uudelleenkäytettävä metallin kaatamiseen tarkoitettu muotti. Se voi olla joko irrotettava (koostuu kahdesta osasta) tai ei (ravistelumuotti). Painevalulla on useita etuja vaippavaluon verrattuna, mutta siinä on myös haittoja, esimerkiksi valurautaa valuttaessa valut vaativat lisälämpökäsittelyä.
Edut
Valun muodostuksen aikana sulasta metallista muottiin siirtyy voimakasta lämpöä. Tämä johtaa suurempaan tiheyteen, parempiin metallin mekaanisiin ominaisuuksiin, parempaan tarkkuuteen, parempaan rakenteeseen ja pienempään karheuteen verrattuna hiekkavaluihin.
Muottivaluprosessi on erilainen myös siinä, että metallimuottia (jäähdytysmuottia) voidaan käyttää uudelleen. Se on valmistettu erittäin lujasta materiaalista, jonka ansiosta muotin työpinta suoritetaan tarkemmin. Tämä parantaa valukappaleiden pinnan laatua ja muotin korkean lämmönjohtavuuden ansiosta valukappaleet jähmettyvät nopeasti.
Toinen painevalun etu hiekkamuotteihin verrattuna on se, että tuloksena syntyviä valukappaleita käsitellään vähemmän mekaanisesti, mikä vähentää valumateriaalien kulutusta.
Terveys ja ekologia
Kylmämuovaus lisää työn tuottavuutta 2-3 kertaa, koska prosessistaaikaa vievät toiminnot, kuten seoksen valmistus, tuotteiden puhdistus ja muovaus, eivät kuulu tähän. Koska myös tuotantopinta-ala pienenee, korjaus- ja uusien työpajojen rakentamiskustannukset laskevat merkittävästi.
Prosessista eliminoidaan monet epäterveelliset työtoimenpiteet, kuten muotin koputus, valupuhdistus ja lastuminen. Tämä ei pelkästään paranna työoloja, vaan myös vähentää ympäristön saastumista.
Epäkohdat
Jäähdytysmuotin valmistus on melko kallista itse prosessin monimutkaisuuden vuoksi. Jos valukappaleissa on aliviivoja, muotin hinta nousee, koska suunnittelua on monimutkaistava: käytetään sisäosia, kertakäyttöistä hiekkaa ja halkaistuja metallitankoja.
Muotin käyttöikä määräytyy sen mukaan, kuinka monta laadukasta valukappaletta siihen voidaan saada. Muodon stabiilisuus määrää prosessin taloudellisen toteutettavuuden, erityisesti teräksen ja valuraudan valuprosessissa. Muottien käyttöiän pidentäminen on yksi tärkeimmistä teknologisista haasteista tällä tuotantoalueella.
Sulatteen nopean jäähtymisen ja paksuuntumisen vuoksi pitkiä ohutseinäisiä tuotteita on vaikea saada muottiin valettaessa. Tämä saa myös valuraudaan kovan, valkaistun kerroksen. Muoto on muokattava, mikä voi aiheuttaa jännityksiä ja halkeamia valuissa. Kertakäyttöisiä hiekkahylsyjä käytettäessä valujen tarkkuus heikkenee, pinnan karheus kasvaa kosketuskohdassa hylsyn kanssa.
Laadukkaat valukappaleet
Valu ja muotti toimivat vuorovaikutuksessa erittäin tehokkaasti. Valu kovettuu ja jäähtyy hiekkamuotissa paljon pidempään kuin muotissa, mutta hiekkamuotin täytettävyys on yleensä parempi, mikä tekee ei-nestevalujen muottivalamisesta työläämmän ja asettaa myös rajoituksia mm. parametrit, kuten valun koko ja seinämien vähimmäispaksuus. Alumiinin painevalu (sekä kupari ja muut ei-rautametallit) on suosituin Venäjällä.
Nopealla jäähdytyksellä voidaan kuitenkin saada ei-huokoinen, hienorakeinen rakenne, joka lisää syntyvän valukappaleen lujuuden lisäksi myös sitkeyttä. Valurautatuotteiden valmistuksessa kylmävalulla syntyy useita ongelmia: valujen erikoisen kiteytymisen vuoksi karbidien muodostuminen, ferriitti-grafiittieutektiikka on mahdollista. Tämä vähentää valuraudan sitkeyttä ja kulutuskestävyyttä. Tällaisten valukappaleiden valkaistu pintakerros on erittäin kova, joten tuotteet soveltuvat leikkaamiseen vasta lämpökäsittelyn (hehkutuksen) jälkeen, mikä eliminoi kylmyyden.
Muodon rakenne
Chill-muotti on pääsääntöisesti kaksi puolimuottia, jotka kiinnitetään puristimilla (tapeilla) ja juuri ennen sulan metallin kaatamisen alkua puolimuotit kiinnitetään lukoilla. Voitot syöttävät valun niin kutsuttujen tuuletusaukkojen ja tuuletustulppien kautta. Metallimuotteja, joissa ei ole liitintoimintoa, kutsutaan tärymuottiksi.
Ennen kaatamista muotin työtasokäsitelty ainekerroksella, joka suojaa muottia lämpöshoilta voimakkaasta lämpötilan noususta. Tämä toimenpide estää myös valukappaletta tarttumasta muottiin.
Teräs ja valurauta
Teräksen ja valuraudan painevalussa käytetään jauhettua kvartsia, grafiittia, vesilasia ja tulenkestävää savea tulenkestävänä pinnoitteena. Ennen kaatamista muotti on lämmitettävä tiettyyn lämpötilaan, joka riippuu valukappaleen seinämän paksuudesta ja käytetystä seoksesta.
Päävaatimus, jonka muottimateriaalin on täytettävä, on lämpöiskujen kestävyys, joka on väistämätöntä sulaa metallia kaadettaessa. Muottien valmistukseen käytetään harmaata valurautaa, pallografiittivalurautaa, rakenne-, hiili- ja seosterästä sekä kuparia ja alumiiniseoksia.
Vuorattu jäähdytysmuotti
Tämä on eräänlainen tekniikka, jossa yhdistyvät kuoren ja painevalun edut, kun taas molempien menetelmien haitat on tasoitettu. Tälle teknologialle on ominaista halkeamankestävyys, mutta myös sitkeys, mikä mahdollistaa erittäin tarkkojen valujen valmistamisen, ja kuorivaluon verrattuna kallista valumateriaalia kuluu vähän.
Vuorattu metallimuotti valmistetaan täyttämällä valun metallimallin ja muotin sisäpinnan välinen tila. Yleisimmin käytetyt hiekkapuhallus- ja hyytelöintimenetelmät. Täytettä varten otetaan hiekka-hartsiseos, jossa sideaineena on fenoli-formaldehydihartsi (2-2,6 %) jaurotropiini (noin 10 paino-%) sekä itsekovettuva (sideaine - nestemäinen lasi) ja keraamiset yhdisteet (sideaine - etyylisilikaatti). 200 asteen lämpötilassa oleva kylmämuotti ja valumalli siirtävät seoksen lämpöä, joka kovettuu ja muodostaa 3-5 mm paksuisen vuorauskerroksen. Tavallisia tai kuoritankoja käytetään onteloiden tekemiseen valukappaleisiin.
Lähetysprosessi
Tulenkestävällä kerroksella päällystetty jäähdytysmuotti lämpenee. Käyttölämpötilan tulee olla vähintään kaksisataa astetta, mutta se ei riipu ainoastaan valussa käytetystä seoksesta, vaan myös valukappaleen mitoista, seinämän paksuudesta ja siltä vaadituista ominaisuuksista. Kuumennuksen jälkeen muottiin voidaan asentaa tankoja, keraamisia tai hiekkaa, jos tämä tietysti vaaditaan valusuunnitelman mukaan, ja sitten muotin puolikkaat yhdistetään ja lukitaan tiukasti erityisillä puristimilla. Jos valu tapahtuu muottikoneessa, käytetään sen omaa muotin lukitusmekanismia. Näiden valmistelutoimenpiteiden jälkeen sulaa metallia voidaan kaataa jäähdytysmuottiin.
Kun valukappale on jo saanut lujuutta, metallitangot voidaan irrottaa siitä osittain. Tämä helpottaa myöhemmin ytimien lopullista poistamista valukappaleista johtuen jähmettyvän metallin niihin kohdistuvan paineen alenemisesta.
Kun valukappale on jäähtynyt haluttuun lämpötilaan, muotti voidaan avata. Tässä vaiheessa metallitangot poistetaan ja valukappaleet otetaan pois muotista. Hiekkaytimet tyrmätään, voitot, nousuputket ja putketkatkaistaan ja tuotteen laadunvalvonta suoritetaan, minkä jälkeen koko prosessi voidaan toistaa.
Ennen uuden valun tekoa jakotaso ja muotin pinta tutkitaan huolellisesti. Tulenkestävää koostumusta levitetään kerran tai kahdesti vuorossa, mutta jos työpinnasta irtoaa, kerros on palautettava. Jos tuote on ohutseinämäinen, muotti jäähdytetään voimakkaasti; jos valmistettava valu oli tarpeeksi massiivinen, niin muotti voi lämmetä käyttölämpötilan yläpuolelle ja sitten käytetään erityisiä jäähdytysjärjestelmiä, jotta muotti jäähtyy joka tapauksessa ennen seuraavaa valua.
Kylmävalu ei sisällä mitään monimutkaisia ja aikaa vieviä toimenpiteitä, lukuun ottamatta valun jäähdyttämistä haluttuun lämpötilaan. Suurin osa toiminnoista voidaan suorittaa automaattisesti koneilla, mikä on yksi menetelmän tärkeimmistä eduista, mutta pääasia on, että muotti ei ole kertaluonteinen.