FI97955C - Laite tarkkuusvalujen valamiseen - Google Patents

Description

97955

LAITE TARKKUUSVALUJEN VALAMISEEN

Keksinnön kohteena on laite tarkkuusvalujen valamiseen, johon laitteeseen kuuluu kammio ja muotti, joka on edullisimmin kipsiseosta, ja joka muotti on sijoitettu kammion 5 sisään siten, että muotin yläpinnassa oleva kaatoaukko on valun aikana yhteydessä kammion ulkopuolella olevaan ulkoilmaan, ja johon laitteeseen kuuluu laitteisto alipaineen muodostamiseksi muotin ulkopuolelle kammioon.

Tarkkusvalujen, kuten korujen, hammasteknisten kappaleiden 10 tai muiden vastaavien tuotteiden valamisessa käytettävä muotti on tavallisesti kipsiseosta. Tällöin muotti valmistetaan valamalla se vahasta tehdyn mallin päälle, joka on asetettu rei'itettyyn metaliseen kehyssylinteriin. Kipsi-seoksen kovetuttua vaha sulatetaan pois, jolloin muottiin on 15 muodostunut onkalo valettavalle metallille. Ennen valua muotti lämmitetään haluttuun valulämpötilaan, jonka jälkeen sula metalli kaadetaan muottiin. Kun metalli on jähmettynyt, niin kertakäyttöinen kipsimuotti poistetaan valuaihion • ' ·' ympäriltä.

20 Edellä esitetty häviävän vahan menetelmä on erittäin tarkka ja edullinen tapa tehdä monia tarkkuustuotteita. Pienissä sarjoissa se on myös huomattavasti edullisempi kuin toinen tarkkuusvalumenetelmä eli kokillivalu. Häviävän vahan mene- • · 1 • · 1 ’ telmä on kuitenkin käyttökelpoinen vain silloin, kun valami- 25 sen aikana kaikki vaiheet saadaan toimimaan halutulla taval- • « · *···1 la oikein, sillä menetelmä ei suinkaan ole ongelmaton.

• · · »Il * · · «

Esimerkiksi koruja valettaessa esiintyykin monia ongelmia, j···. joista eräs on muotin onkaloiden vajaa täyttyminen. On mm.

• _ selvää, että jos koru on muodoltaan monimutkainen, niin ’· 30 muotin koloon jäävä ilmatasku saattaa estää sulan metallin tunkeutumisen siihen ja tällöin valu on epäonnistunut. Koska vahasta tehty korun malli on kertakäyttöinen, niin valun 2 97955 epäonnistuminen saattaa aiheuttaa korvaamattoman vahingon.

Ongelmaa on pyritty ratkaisemaan lisäämällä täyttöpainetta keskipakovoiman avulla tai pienentämällä muotin ulkopuolista painetta kammiossa, jolloin muotin sisäisen ja ulkoisen 5 paineen ero parantaa muotin täyttymistä. Tämä paine-ero voidaan aikaansaada mm. siten, että muotti sijoitetaan tyh-jiökammioon. Tällöin sula metalli tunkeutuu valettaessa hyvin muotin jokaiseen onteloon.

Myös valettava metalli voidaan sulattaa tyhjiökammiossa.

10 Tällöin sulaa metallia muottiin kaadettaessa ei muotissa ole ilmaa, joka estäisi muotin täyttymistä. Valutulos on erinomainen, mutta tyhjiövalussa vaadittava laitteisto on rakenteeltaan erittäin monimutkainen ja kallis.

Saksalaisessa hakemusjulkaisussa DE-36 24 362 AI on esitetty 15 ratkaisu, jossa on kaksi kammiota ja valu tapahtuu myös alipaineessa. Tällöin kammioiden välille ei kuitenkaan saada kovin suurta paine-eroa, joka parantaisi valutulosta.

Toinen tapa käyttää valussa hyväksi alipainetta on sellai-: nen, että valumuotti sijoitetaan tyhjiökammioon vain osit- ;· 20 tain. Muotin yläpinta ja siinä sijaitseva valuaukko ovat yhteydessä ulkoilmaan, mutta muu osa muotista sijaitsee » kammion sisällä ainakin osittaisessa tyhjiössä. Tällöin kipsimuotti muodostaa välikappaleen ulkoilman ja tyhjiön välille.

• · · • · « « 25 Koska kipsi on huokoista materiaalia, niin ulkoilman ja tyhjiökammion välinen paine-ero paine pyrkii tasoittumaan • · · V : muotin huokosten kautta. Riittävää tyhjiötä ylläpidetäänkin kammioon liitetyn tyhjöpumpun avulla. Kipsimuotin läpi • · · • tapahtuu näin pieni ilmavirtaus valettavasta metallista 30 poispäin, mikä edistää muotin onkaloiden täyttymistä ja ·'.*·: parantaa valutulosta.

Eräs tunnettu, edellä esitetyn menetelmän mukainen tyhjiö- 3 97955 kaimnioratkaisu on sellainen, jossa kipsi valetaan erikoisvalmisteiseen, tiivistyslaipoilla varustettuun muottisylin-teriin. Kipsin kovettumisen jälkeen päistä avoin erikoissy-linteri asetetaan tyhjiökammioon muodostettuun, sylinteriä 5 varten tehtyyn aukkoon. Tiivistys tapahtuu sylinterin tii-vistyslaippojen ja kammion väliin asetettavien rengasmaisten kumi- ja asbestitiivisteiden avulla.

Tällaisen rakenteen ongelmana on se, että kumitiiviste kuumenee valun aikana. Muotin lämpötila valutilanteessa on 10 n. 400 - 600°C, jota kumi- tai muovitiiviste ei kestä. Kovat asbesti- tai vastaavat tiivisteet eivät taas tiivistä kunnolla, koska tiivistyspintoja on vaikea saada riittävän suoriksi ja sileiksi. Näistä syistä johtuen tyhjiökammion tiivistys huononee nopeasti ja valu saattaa sen vuoksi 15 epäonnistua.

Tunnettujen laitteiden toinen epäkohta on se, että kipsi-muotin yläpinta on kokonaan ulkoilman paineessa. Tässä osassa muottia ei muodostu selvää ilmavirtausta valettavasta metallista poispäin. Onkin havaittu, että kipsimuotin ylä-20 osassa tapahtuu tällöin muotin vajaatäyttöä. Näin ollen ; ·'; rakenne ei ole kovin hyvin toimiva, vaikka käytetäänkin kalilta ja monimutkaisia muotti- ja tiivisteratkaisuja.

____; Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa viimeksi mainitut • · m. ongelmat ja aikaansaada uusi laite, jolla ei ole edellä esi- • Ί” 25 tettyjä epäkohtia. Keksinnön mukaiselle tarkkuusvalujen l * * ·* ’ valamislaitteelle on tunnusomaista se, että muotin yläpinnan ja kammion kannen tai siihen liittyvän osan väliin on sijoi-tettu rengasmainen tiiviste siten, että se sijaitsee muotin • · t · kaatoaukon ympärillä niin lähellä kaatoaukkoa, että ulkoil- .V. 30 man paine pääsee vaikuttamaan pääasiallisesti vain niihin ,··. kaatoaukon ja muotin sisäpuolisiin pintoihin, jotka joutuvat kosketukseen muottiin valettavan metallin kanssa.

Keksinnön muut tunnusmerkit on esitetty jäljempänä esitetyissä patenttivaatimuksissa.

4 97955

Keksinnön avulla saadaan tarkkuusvalujen valamislaitteen tyhjiökammio tiivistetyksi olennaisesti tehokkaammin ja varmemmin. Muotin tiivisteen ja kannen tiivisteen tiivistys-kohdat tiivistyvät samalla kun kansi painetaan paikoilleen.

5 Myös kipsimuotin ulkoilman paineessa oleva pinta jää olennaisesti pienemmäksi. Näiden seurauksena muotin täyttö paranee ja valun onnistuminen varmistuu.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 Kuvio 1 esittää pystyleikkauksena tekniikan tason mukaista tarkkuusvalujen valamislaitteen tyhjiökammiorat-kaisua.

Kuvio 2 esittää pystyleikkauksena keksinnön mukaista tarkkuusvalujen valamislaitteen tyhjiökammioratkaisua. 15 Kuvio 3 vastaa kuviota 2 ja esittää tyhjiökammioratkaisua toisen sovellutusmuodon mukaisena.

Kuviot 4 ja 5 esittävät kuvion 2 mukaisen tyhjiökammion sulkemisen eri vaiheita.

Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tason mukainen, tunnettu '/ 20 tarkkuusvalujen valamislaiteratkaisu, jossa kipsimuotti 12 ·:· on valettu erikoisvalmisteiseen, tiivistyslaipoilla 13 varustettuun muottisylinteriin 11. Kipsimuotin 12 kovettumi-....: sen jälkeen muottisylinteri 11 on asetettu tyhjiökammioon 10 päällä olevaan aukkoon. Sylinterin 11 tiivistyslaippojen 13 25 ja tyh jiökammion 10 väliin asetetaan rengastiiviste 14, johon luuluu sekä asbesti- että kumitiiviste. Tyhjiökammion 10 sivuseinämään on muodostettu aukko ja liitoskohta 15 tyh- » » » jiöpumpun letkulle. Tyhjiöpumpun avulla kammioon aikaansaa- V* daan alipaine. Pumppua ei ole esitetty kuviossa 1.

♦ • · • * · ♦ · « 30 Muottisylinteri 11 on molemmista päistä avoin ja sen sivu-/ t seiniin on muodostettu aukkoja 16. Näiden aukkojen kautta ’· tapahtuu huokoisen kipsimuotin läpi pieni ilmavirtaus valet- ' ; tavasta metallista 18 poispäin. Se edistää kipsimuotin 12 onkaloiden 17 täyttymistä ja parantaa valutulosta.

5 97955

Koruja tai muita tarkkuusvaluja valettaessa sula metalli 18 kaadetaan kipsimuotin 12 yläpintaan muodostettuun kaatoauk-koon 34, josta valettava metalli 18 leviää muotin kaikkiin onkaloihin 17. Ongelman muodostavat kuitenkin muotin ylim-5 mäiset onkalot 17. Se johtuu siitä, että kipsimuotin 12 koko yläpinta on yhteydessä ulkoilmaan. Koska ilmavirtaus kipsin läpi on hyvin hidasta, niin sen seurauksena kipsimuotin 12 yläosaan ei muodostukaan riittävää paine-eroa. Tällöin muotin 12 ylimmäiset onkalot jäävät täyttymättä, kuten on 10 esitetty kuviossa 1.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen tarkkuusvalujen valamislaiteratkaisu, jossa käytetään yksinkertaista, suoraa muottisylinteriä 21, jonka sisään kipsimuotti 12 on valettu. Sylinteriin 21 ei tarvitse muodostaa mitään erityisiä tii-15 vistyslaippoja, koska muottisylinteri 21 on kokonaan tyh-jiökammion 20 sisällä.

Ulkoilman ja tyhjiökammion 20 välinen tiivistys on järjestetty yhden rengasmaisen leikkaustiivisteen 30 tai useamman sisäkkäin sijoitetun leikkaustiivisteen avulla. Leikkaustii-20 visteet 30 on muodostettu tiivistyslaipan 23 alapintaan . siten, että leikkaustiivisteen 30 veitsimäinen reuna tunkeu- ·· tuu kipsimuotin 12 yläpintaan kun tiivistyslaippa 23 ja siihen ruuveilla 33 liitetty kansi 22 asennetaan paikoil- • leen. Tyhjiökammion 20 ja sen kannen 22 väliin on sijoitettu » * 25 O-rengastiiviste 24 ja kansi 22 kiristetään paikoilleen pikalukitussäppien 29 avulla.

* i t

Tyhjiökammion 20 kannen 22 keskelle on muodostettu aukko vaihdettavaa tiivistyslaippaa 23 varten. Kannen 22 ja tii- • i * V · vistyslaipan 23 väli on tiivistetty rengasmaisella levytii- 30 viisteellä 26, joka voi myös olla esim. O-rengastiiviste.

.··, Irrottamalla ruuvit 33, tiivistyslaippa 23 voidaan tarvit- "·’ taessa vaihtaa toisen kokoiseen muotin koon mukaan.

» ' I

* « ·

Tiivistyslaipan 23 alapintaan on kuviossa 2 liitetty lämpö-eriste 25, joka on esimerkiksi tulenkestävää kangasta.

6 97955 Lämpöeristeen 25 tarkoituksena on estää lämmön siirtyminen kammion kanteen 22 ja samalla lisätä leikkaustiivisteen tiiviyttä. Lämpöeristeen paksuutta säätämällä voidaan myös säätää se, kuinka syvälle kipsimuottiin 12 leikkaustiivis-5 teen 30 terävä reuna tunkeutuu. Mikäli leikkaustiivisteitä 30 on useampia sisäkkäin, niin lämpöeriste 25 voidaan jättää pois. Tiivistyminen aikaansaadaan tällöin jo pienemmällä leikkaustiivisteen tunkeumalla kipsimuotin 12 pintaan. Liian suuri tunkeumahan saattaa murtaa kipsimuotin pintarakenteen.

10 Tiivisterakennne, johon kuuluu ainakin yksi leikkaustiiviste ja tarvittaessa lisäksi myös lämpöeriste, muodostaa tehokkaan lämpöeristeen niin, että kammion 20 kansi 22 ja sen tiivisteet 26 ja 24 eivät kuumene liikaa. Onhan lämmön siirtyminen ohuiden leikkaustiivisteiden 30 kautta hyvin vä-15 häistä. Näistä syistä johtuen keksinnön mukaisen rakenteen tiivisteet ovat käytännössä kulumattomat. Niiden ikä onkin olennaisesti suurempi kuin kuvion 1 esittämässä tunnetussa ratkaisussa. Myöskään itse kammio ei tällöin kuumene merkittävästi .

20 Kuviossa 2 on muottisylinteri 21 tuettu kannen 22 vastakkai-: seita puolelta välipohjalla 27, jonka alapuolelle on asetet- • i. tu kolme puristus jousta 28. Kolmen jousen 28 avulla saadaan tasainen puristus, vaikka muotin 21 pohja ei olisikaan aivan tasainen tai symmetrinen. Jousien 28 yhteenlasketun puris- • » . 25 tusvoiman tulee olla niin suuri, että leikkaustiiviste 30 f·» **“ painuu riittävästi kipsimuotin 12 yläpintaan. Tarvittaessa • ♦ t * jousien 28 puristusta voidaan säätää esimerkiksi kammion 20 pohjalle sijoitettavien välipalojen avulla. Jousien 28 lukumäärä voi luonnollisesti vaihdella tarpeen mukaan.

·♦» \·* : 30 Eräissä tapauksissa saattaa riittää yksikin, muotin 21 » keskelle sijoitettu jousi.

♦ I · I t

Olennaista kuvion 2 mukaisessa tarkkuusvalujen valamislaite-. i ratkaisussa on se, että leikkaustiivisteen 30 ja kannen 22 tiivisteen 24 tiivistyskohdat tiivistyvät saman liikkeen 35 aikana, kun kansi 22 painetaan paikoilleen pikalukitussäppi- 7 97955 en 29 avulla.

Kuviossa 3 on esitetty kuviota 2 vastaava, keksinnön mukaisen valamislaitteen toinen sovellutusmuoto. Eroavaisuutena on se, että välipohja 27 on painettu kantta 22 vasten jousi-5 en asemesta paineilmasylinterin 31 ja männän 32 avulla.

Tässä ratkaisussa vain kannen 22 ja tyhjiökammion 20 välinen liitos tiivisteen 24 kohdalla tiivistyy kun kansi 22 suljetaan pikalukitussäppien 29 avulla. Leikkaustiivisteen 30 liitos tiivistyy vasta kun männällä 32 painetaan välipohjaa 10 27 kantta 22 vasten.

Sekä kuvion 2 että 3 esittämissä tarkkuusvalujen valamislai-teratkaisuissa kansi 22 pysyy hyvin paikoillaan ulkoilman paineen vaikutuksesta heti kun kammioon 20 on muodostettu riittävä alipaine. Kuvion 3 ratkaisussa välipohja 27 voi 15 olla kuormitettu muottia 12 vasten liikutettavan männän 32 avulla tai vastaavan vipu- tai ruuvimekanismin avulla.

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukaisen tarkkuusvalujen valamislaitteen tyhjiökammio ennen sen sulkemista. Kuviosta . 4 nähdään, että kammioon 20 on välipohjalle 27 asetettu 20 muottisylinteri 21, jonka sisään kipsimuotti 12 on valettu. Jousien 28 kannattamana välipohja 27 pysyy kuitenkin niin ylhäällä, että kipsimuotin 12 päällä lepäävä kansi 22 jää raolleen. Tämän raon suuruutta on merkitty viitekirjaimella m • · (d). Tässä vaiheessa kanteen 22 liitetyn tiivistyslaipan 23 • · · : 25 rengasmainen leikkaustiiviste 30 on kannen 22 painosta painuneena kipsimuotin 12 yläpintaa vasten.

• · · « « · *··

Kuviossa 5 kansi 22 on suljettu pikalukitussäppien 29 avul-.·. la. Kantta 22 suljettaessa se on painunut alaspäin edellä

• 1 I

esitetyn raon verran eli matkan (d) O-rengastiivistettä 24 '···' 30 vasten. Vastaavasti tällöin myös välipohja 27 on samalla painunut matkan (d) välissä olevan muottisylinterin 21 painamana. Tätä liikettä vastustavat, välipohjan 27 alla olevat jouset 28 puristavat tällöin välipohjalla 27 olevan kipsimuotin 12 leikkaustiivistettä 30 vasten. Sen seurauk- 8 97955 sena tiivistyslaipan 23 rengasmaisen leikkaustiivisteen 30 veitsimäinen reuna tunkeutuu kipsimuotin 12 yläpintaan tiivistäen tämän välin.

Olennaista kuvioissa 4 ja 5 esitetyn tarkkuusvalujen vala-5 mislaitteen kammion 20 kannen 22 sulkuliikkeessä on se, että kannen 22 sulkemisen lisäksi samalla liikkeellä saadaan kammio 20 tiivistetyksi myös kipsimuotin 12 päältä täyttöau-kon ympäriltä leikkaustiivisteellä 30.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset 10 sovellutusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

• · « • · · • · · • · • · • » • · · • · 1 · » · • · • ·

Claims (10)

97955

1. Laite tarkkuusvalujen valamiseen, johon laitteeseen kuuluu kammio (20) ja muotti (12), joka on edullisimmin kip-siseosta, ja joka muotti on sijoitettu kammion sisään siten, 5 että muotin yläpinnassa oleva kaatoaukko (34) on valun aikana yhteydessä kammion ulkopuolella olevaan ulkoilmaan, ja johon laitteeseen kuuluu laitteisto (15) alipaineen muodostamiseksi muotin ulkopuolelle kammioon, tunnettu siitä, että muotin (12) yläpinnan ja kammi-10 on (20) kannen (22) tai siihen liittyvän osan (23) väliin on sijoitettu rengasmainen tiiviste (30) siten, että se sijaitsee muotin kaatoaukon (34) ympärillä niin lähellä kaatoauk-koa, että ulkoilman paine pääsee vaikuttamaan pääasiallisesti vain niihin kaatoaukon ja muotin sisäpuolisiin pintoihin, 15 jotka joutuvat kosketukseen muottiin valettavan metallin (18) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotin (12) tiivisteen (30) muodostaa ainakin yksi leikkaustiiviste, joka tunkeutuu muotin pintaan muodos- 20 taen tiivisteen, joka mahdollistaa olennaisen paine-eron aikaansaamisen muotin sisä- ja ulkopuolen välille.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että rengasmaisen leikkaustiivisteen • » · (30) yhteyteen on sijoitettu muottia (12) vasten tuleva *.* 25 kerros (25), jonka avulla leikkaustiivisteen tunkeutumissy vyys on säädettävissä, ja joka samalla lisää tiivisteen tiiviyttä.

: 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen laite, • · · .*:· tunnettu siitä, että leikkaustiivisteen (30) yh- 30 teyteen sijoitettu, muottia (12) vasten tuleva kerros (25) · on lämpöeriste.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, : tunnettu siitä, että muotti (12) ja leikkaustiiviste 97955 (30) ovat liikutettavissa toistensa suhteen siten, että kanteen (22) suoraan tai sen osaan (23) liitetty leikkaus-tiiviste on painettavissa muottia vasten tai päinvastoin.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, 5 tunnettu siitä, että muotin (12) tiiviste (30) on tiivistettävissä samalla liikkeellä kuin kannen tiiviste (24) siten, että muotti (12) on kammion sisällä jousikuormi-tettu kantta (22) tai sen osaa (23) vastaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että muotin (12) tiiviste (30) on tiivistettävissä erillisellä liikkeellä kannen (22) tiivisteen (24) tiivistämisen jälkeen siten, että muottiin on liitetty työntöelin (32) muotin painamiseksi kammion sisällä kantta (22) tai sen osaa (23) vastaan.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotti (12) ja muotin tiiviste (30) ovat liikutettavissa toistensa suhteen siten, että kannen (22) vastakkaiselle puolelle muottia vasten on sijoi-tettu liikuteltava välipohja (27). ’ 20

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että välipohja (27) on kuormitettu muottia (12) vasten yhden tai useamman jousen (28) avulla.

• · • * · « *.* : 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että välipohja (27) on kuormitettu muottia (12) 25 vasten liikutettavan männän (32) avulla tai vipu- tai ruuvi-mekanismin avulla. • » « ♦ * »«« ·»* 97955