Valu valamine, lõiketöötlus, keevitamine (0)

Tallinna Tehnikaülikool
Materjalitehnika instituut
Valu valamine , Lõiketöötlus, Keevitamine
Referaat
Juhendaja :
Kristjan Juhani
Tallinn 2009

Liivvormvalu

Esimesel tunnil selgitas meister meile valu valamise, vomide ning mudelite valmistamise teoreetilise osa. Valandi valamiseks on vaja kõigepealt valmistada vaja mineva detaili mudel. Mudeli valmistamisel kasutatakse erinevaid materjale. Lihtsamad mudelid on võimalik valmistada puust ,kuid kasutatakse ka plaste, metalle või ise sulavaid mudeleid. Mudeli valmistamisel on väga oluline jätta valandile töötlusvarud, kuna valandi enda pind ei pruugi olla nii kvaliteetne kui detaili tööks vaja. Keerukamad ning mitte sümmeetrilised mudelid tehakse mitmest osast nö. Kahe poolsed mudelid. Avadega detailide puhul tehakse mudelitele ka kärnimärgid. Kärnid paigaldatakse valu vormi pärast mudeli eemaldamist.
Järgmine etapp valandi valmistamisel on mudel asetada vormikasti ning see vormiseguga täita. Mudel asetatakse vormikasti keskele ning täidetakse vormikast poole ulatuses vormiseguga. Selle toimingu sooritamisel tuleb jälgida ,et vormisegus ei oleks suuri tükke ning võõrkehi. Kui kast on pooles ulatuses täidetud tule teha esimene tihendamine. Vormisegu tihendatakse üksiktootmisel käsitsi kuid masstootmisel toimub see mehhaaniliselt. Tihendamist tuleb alustada vormi keskelt ning liikuda spiraali kujuliselt vormikasti servade poole. Tihendamise käigus tuleb jälgida ,et vormisegu ei muutuks liiga tihedaks. Sellisel juhul ei pääse valamisel tekkinud gaasid vormist välja ning vedel metall läheb vormis keema ning detailis tekivad defektid ,mis võivad detaili kasutuskõlbmatuks muuta. Kogemuse põhjal võib öelda ,et pigem karta liiga pehmet vormisegu kui kõva kuna pehme vormisegu jätab valatud detaili pinna ebakvaliteetseks ning vormikastide kokku panemisel võib vormisegu koguni kastidest välja kukkuda . Kui esimene tihendus on tehtud siis tuleks vormikast vormiseguga täita ning tihendamist mõne korra uuesti teha. Seejärel tuleks vormikast ettevaatlikult ümber keerata (nii, et mudel oleks suunatud üles). Kui mudelile on vaja teha lõikeid, et seda hiljem vormisegust kätte saada siis selles etapis tuleb teha ka lõiked. Tehtud lõiked tuleb katta grafiidiga ,et ülemise vormi poole segu alumise külge kinni ei jääks. Täidetud vormikasti peale tuleb asetada tühi vormikast ning see „sõrmedega“ fikseerida ning kui vormikastid omavahel liiguvad siis tuleks ka kastide omavaheline asend fikseerida kellaosuti suunas. (vormikastide järgneval ühendamisel oluline teada). Kui tegu on kahepoolse mudeliga siis tuleks paigaldada mudeli teine pool täidetud vormiseguga kastile. Seejärel peab paika panema valukanalite süsteemi ,mille abil sula metall juhitakse vormiõõnde. Valukanalite süsteem koosneb toitekanalist, räbupüüdjast ja tõusukanalist. Tõusukanal paigutatakse mudeli kõige kõrgemasse osasse. Toite kanal on mõeldud sulametalli juhtimiseks vormiõõnde ning räbupüüdja on räbu ja teiste mittemetalsete elementide kinni püüdmiseks. Tõusu kanali abil pääsevad tekkinud gaasid vormist välja ning ühtlasi saab selle abil kontrollida vormi täituvust. On oluline ,et toite ning tõusukanal ei asetseks liiga lähestikku ning kui ülemine vormikast on samuti täidetud, tihendatud ning silutud siis tõusu ning toitekanali avad suurendada, et sula metalli pareminin vormiõõnde valada ning ,et vormi liiga kiire täituvuse korral sula metall üle vormi ei tuleks.
Valukanalite süsteemi üheks osaks on ka gaasiavad, mis tehakse vormisegusse kui mudel veel vormis on. Gaasiavad tehakse vormisegusse pika ning peene naela või traadiga . Avsid tehakse 10-15 mudeli kohale.
Kui vormikastid on vormiseguga täidetud ning valukanalite süsteem on valmis tuleb vormi pooled lahti võtta ning mudel ning valukanalite süsteemi osad eemaldada. Selleks tuleb ülemine vormikast ettevaatlikult alumise pealt maha tõsta nii, et mudel ja valukanalid jääksid üles poole ja see lauale asetada. Seejärel tuleb vormist eemaldada mittevajalikud komponendid. Kuna vormisegu on tihendatud siis tihtipeale on mudel üsna kõvasti vormisegus kinni. Selle välja võtmiseks tuleb mudelit servadest natukene koputada. Keerulisemate mudelite puhul tuleb seda teha väga ettevaatlikult ,et vormisegu ühes tükis hoida. Pärast mudeli ja valukanalite eemaldamist paigaldatakse vormi kärnid (kui on vajalik). Kõigepealt on vaja veenduda ,et kärnid on õiges mõõdus (kärn mahub kärnipesadesse). Vajadusel tuleb kärni kuju muuta lihvides. (kärni väga kerge lihvida). Kui kärn on kärnipesas siis asetatakse alumise vormikasti peale ülemine. Ülemine kast peab olema täpselt samamoodi asetatud kui eelnevalt vormimisel (ülemine vormikast fikseeriti kellaosuti suunas).
Nüüd on valu vorm, ning valukanalite süsteem sulametalli valamiseks. Detaili valamisel peab jälgima ,et ruum kus toimub valu valamine oleks hästi ventileeritud ja ,et ruum oleks vastav tuleohutus nõuetele kuna metall on äärmiselt kuum ning valamisel vabanevad ebameeldivad ja mõningal määral mürgised gaasid. Sula metalli valatakse vormi toitekanalisse kuni on näha ,et tõusukanal täitub. Pärast seda toimub valandi tardumine , see võtab aega 10-15 minutit.
Tardunud valand saadakse vormikastist kätte vormisegu eemaldamisega, õppetöökoja käigus lihtsalt koputasime selle tagasi vormisegu sisse, puhastasime valandi üleliigsest kuivanud (kivistunud) vormisegust ja kärnist ning jahutasime saadud valandi vees.

Lõiketöötlemine

Lõiketöötluse käigus tutvusime metallide lõiketöötlusega. Põhiliste treimisfunktsioonide ja erinevate treiteradega. Mõningal määral ka freespingi funktsioonide ning freesimisega üldiselt. Treimis ülesandeks oli treida metalsilindrist lood, mille teravik pidi olema 30º ning polt mille abil kinnitada loodile nöör.
Esimesel tunnil tutvustas meister meile detaili, mille pidime valmistama ning näitas üldiselt treipingi kasutamist. Tegemist oli kaasaegsete treipinkidega kus ettenihkeid on võimalik lugeda iga telje suunas digitaalse näiduna. Pöörete vahemik millega töötasime oli 80-800 p/min. Detaili valmistamiseks kasutasime astme-, 45 º faasi- ning soonetera, puuri , ning keerme puuri ja keermestajat poldi ja poldi ava keermestamiseks.
Meister jagas kõigile kätte toorikud, milleks oli silinder läbimõõduga ~30mm ning pikkusega ~100mm. Detaili valmistamist alustasime tooriku paigaldamisega pinki . Selleks asetasime tooriku kolmepakilise padruni vahele.suurema läbimõõduga toorikute puhul on võimalik padrun ümper pöörata. Peale seda veendusime ,et treitera on tooriku suhtes tsentris, vastasel juhul ei toimi treitera optimaalselt ning võib puruneda. Kuna detaili diameeter polnud soovitud mõõtmetega siis kinnitasime treipinki paenutatud astmetera millega on võimalik silindrilisele pinnale astmeid treida (ühtlasi ka pinnakihti eemaldada)ning ka otspindu treida. Tooriku diameeter oli üsna väike, seega sobiva nurkkiiruse saamisekt valisime suhteliselt suured pöörded (750 p/min). Korraga eemaldasime tooriku pinnald ~2mm paksuseid laaste.
Detaili mõõtmeid kontrollisime nihikuga ning kui diameeter oli mõõdus asusime 30º teraviku töötlemise juurde. Kuna 30º koonuse treimiseks puudus sobiv treitera siis kasutasime taas astmetera. Selleks kinnitasime tera suporti ning muutsime supordi nurka tooriku suhtes nii ,et ristiettenihe telje suunas liiguks 30º ,sedasi eemaldasime taas ~2mm paksuseid laaste kuni teravik valmis sai. Kuna koonuse treimisel on vaja eemaldada üsna palju laaste siis oli see üsna tüütu ja aeganõudev tegevus.
Järgnevalt õppisime kuidas detailile saada keermestatud ava. Ava pidi olema keermega M10 seega oli meil vaja keermepuuri M10 ning puuri mille läbimõõt oleks väiksem kui 10. meister soovitas puuri läbimõõduga 8,5mm. Kinnitasime tooriku treipinki, tsentreerisime selle tera suhtes ning kinnitasime puuri tsenripukki. Ava puurimiseks liigutasime tsentripuki toorikule lähemale ,käivitasime treipingi ning andsime puurile ettenihke. Ava sügavuse saime teaa tsentripukil asuvalt skaalalt ,mis näitas kui sügavale puur tooriku sisse tungis. Kui ava valmis siis puhastasime ava sisemuse metallipurust ning kinnitasime detaili uuesti treipinki ning 3 erineva keermepuuriga keermestasime ava.
Edasine töö seisnes freesimises, toorik oli silindriline ~10mm läbimõõduga. Sellest oli tarvis valmistada polt. Esmalt tutvusime freespingiga. Freespink oli seadistatud poldi kantide freesimiseks. Kinnitasime tooriku freespinki ning freesisime poldi kandid toorikut 60 º sammuga ümber oma telje liigutades. Seejärel kasutades soonetera lõikasime treipingis poldi pikkuse parajaks ning faasiteraga treisime poldi pea ning otsafaasi. Tsentripukki kinnitasime poldi keermestaja ning pöörlemis kiiruse valisime minimaalse ~80p/min.
Viimaseks tööks oli silindrist haamri tooriku freesimine . Selleks kasutasime horisontaalfreespinki. Kinnitasime tooriku pinki ning seadistasime lõiketera kõrguse selliseks ,et tera lõikaks kuni 2mm kihi. Kordasime protsessi iga külje jaoks kuni saime sobiva kujuga detaili. Kuna freesides saadud servad polnud kvaliteetsed siis kasutasime servade silumiseks viili .

Keevitamine

Kolmandaks tutvusime õppetöökodade käigus keevitamise praktilise osaga. Kolme korra jooksul keevitasime käsikaarkeevituse e.MMA’d ( manual metal arc wlding) ning MIG/MAG e. Poolautomaat keevitust kasutades põkkliiteid ja T-liiteid.
käsikaarkeevituse tööpõhimõte seisneb keevitatava metalli ning elektroodi vahelise kaarlahenduse tekitamises elektri abil. Kaarleegi poolt tekitatud soojus (5000-7000ºC) sulatab elektroodi ning keevitatava metalli servad omavahel kokku ning tekib keevisõmblus. Elektroodkeevituse vooluring koosneb vooluallikast, keevitusjuhtmest, elektroodihoidjast, elektroodist, kaarleegist ning klambriga detaili külge kinnitatud tagasivoolujuhtmest. Elektroodkeevitusega on võimalik keevitada teraseid ( roostevaba teras),malmi ja ka mõningaid värvilisi metalle ning sulameid.
Elektroodid valmistatakse traadist mille keemiline koostis on ligilähedane keevitatava metalli omaga . Elektroodi pinda katab kattekiht, mille sulamisel tekib sulametalli välismõjude eest kaitsev räbu kiht. Keevituselektroode toodetakse läbimõõduga 1,5-8mm. Läbimõõt valitakse vastavalt keevitatava metalli paksusest ning detailide vahelisest kaugusest.
Suurimaks raskuseks keevitamise käigus oli uue elektroodi ning metalli vahel kaarlahenduse tekitamine, sest uued elektroodid jäid jäid suurema tõenäosusega keevitatava metalli külge kinni. Kaare süütamiseks on kaks moodust esimene neist on hetkelise püstipuutega süütamine kus elektrood asetatakse detailipinnaga risti ning elektroodiga puudutatakse kergelt detaili pinda ning eemaldatakse see 2-5mm kaugusele. Teisel juhul toimub kaare süüramine liugpuutega kus keevitatavat pinda tuleb elektroodiga kraapida (sarnaselt tiku süütamisele) kuni tekib kaarlahendus. Käsikaarkeevitusega keevitades tuleb jälgida ,et lisaks keevisõmbluse suunalisele elektroodi liigutamisele ka elektroodi kaugust keevitatavast metallist jälgiks, sest elektrood sulab kiiresti ning kaare kaugus metallist võib liiga suureks muutuda. Keevitades tuleks jälgid kindlasti ka nurka elektroodi ning metalli vahel. Nurk peab olema nürinurk keevitamise suuna suhtes, vastasel juhul tuleb õmblus defektne. Väga oluline on ka keevitusvoolu suuruse määramine. Mida paksem materjal seda suurem keevitusvool tuleb valida. (õppetöökojas valis pinge ning voolutugevuse meister). Käsikaarkeevitusega põkkliite keevitamisel tuleb detailide ühte otsa teha punktkeevitus (järgnevalt tuleb keevitamist alustada teisest otsast punkti suunas). Keevitamisel tuleb elektroodi liigutada keevitatavat serva mööda aeglaselt ringikujulisi liigutusi tehes. Juhul kui õmblus ei ulatu metallist läbi tuleb keevitada ka teiselt poolt, või eelnevalt detailide servad faasida ning teha mitme läbimiga keevitus . T-liite puhul tuleb toimida samamoodi kuid oluline on õmblus teha ka liite teisele poole.
MIG/MAG keevituse tööpõhimõte on sama mis käsikaarkeevitusel, kuid erineb selle poolest ,et elektroodi ei kata räbusti, selle asemel kasutatakse kaitsegaasi (CO2 ,Ar) ning elektroodi antakse etteande mehhanismiga kaare piirkonda traadi sulamiskiirusega. Keevitustraadina kasutatakse 0,6-1,6mm läbimõõduga traati. Erandina on võimalik keevitada ka ilma kaitsegaasi kasutamatta kuid sel juhul tuleb kasutada täitetraati. Täitetraat kujutab endast traati mille sees on räbusti (analoogselt elektroodkeevituse elektroodiga).
MIG/MAG keevituse puhul on oluline enne keevitus algust kontrollida kas keevitusaparaat on korrektselt seadistatud. Kontrollida tuleks ,et tagasivoolujuhtmel oleks kontakt keevitatava detailiga, gaasiballoonige ventiile, väljundpoole manomeetrit, etteanderullide survet(et rullid ei libiseks töötamise ajal). Püstolist väljaulatuva traadi ots lõigata 10-15 mm pikkuseks (alternatiiviks üleliigse traadi sulatamine kaarlahenduse tekitamisega). Samuti tuleb reguleerida traadi etteande kiirus ning keevitusvoolu tugevus.
Keevitamise alustamiseks viiakse elektroodi (keevitustraadi) ots kontakti keevitatava detailiga ja vajutatakse keevituspüstoli päästikule. Päästikule vajutamine lülitab sisse keevitusvoolu (süttib kaarleek), käivitab traadietteande ja avab gaasi juurdepääsu püstolisse. Keevituspüstolit võib hoida nii ühe kui ka kahe käega. Keevitusprotsessi käigus liigutatakse püstolit analoogselt elektroodiga, tehes siksaki või ringikujulisi liigutusi. Keevitusõmblust mõjutavad ka püstoli kaldenurk ning liikumis suund.
Tänapäeval kasutatakse enamasti poolautomaat keevitust kuna see on oluliselt tootlikum kui käsikaarkeevitus. Samuti ei nõua see nii head kvalifikatsiooni ning väljaõpe on oluliselt lihtsam. Käsikaarkeevitusega keevitades tekib keevisõmblusele räbukiht ,mida on hiljem väga tülikas eemaldada ja kuna elektroodid on küllaltki lühikesed tuleb neid tihti vahedada. See omakorda nõuab aega.
Keevitamise juures on väga oluline järgida ka ohutusnõudeid. On väga oluline kasutada kaitsevahendeid. Kui keevitama asuda tuleb alati kasutada keevitusmaski(Keevitusmask kaitseb keevitaja nägu sulametallipritsmete ja ultraviolettkiirguse kahjuliku toime eest.), keevitamiseks sobivaid kindaid ning põlle või kitlit. Jalanõud peavad olema kinnised ,eelistatavalt tugevdatud ninadega töösaapaid.
Käsikaarkeevitus MIG/MAG keevitus
Põkkliide
T- liide
8