Valaminenko vanhanaikainen valmistusmenetelmä?
Toimeksiantajan tarjotessa opinnäytetyön aiheeksi maanalaisen lastauskoneen osan muuttamista levyvalmisteista osasta valuosaksi mieleen ilmaantui kuva vanhasta, raskastekoisesta ja kömpelöstä valurautaosasta. Siitä syntyikin kysymys: Tätäkö Sandvik Mining and Rock Solutions todella haluaa selvitettävän? Opinnäytetyötä tehdessä valkeni, ettei asia ole lainkaan mustavalkoinen. Kuuluuko valaminen menetelmänä sulattoon muun vanhan tavaran kanssa vai jatkaako se valmistusmenetelmien ikivihreänä, mutta edelleen varteenotettavana vaihtoehtona?
Valamisen monipuolisuus
Lähes kaikkia materiaaleja on mahdollista valaa. Valamista voidaan käyttää pienten tai suurten kappaleiden valmistamiseen määrällisesti pienissä tai suurissa sarjoissa. Kestomuoteissa voidaan samanlaisia osia tehdä useita kertoja peräkkäin ja pieniä osia usein jopa useampia samaan aikaan. Perinteisemmissä kertamuoteissa kuten hiekkamuoteissa on puolestaan helppoa tehdä pienempiä sarjoja tai suurempia kappaleita.
Valaminen antaa myös kappaleen muotoilulle poikkeuksellisen vapaat kädet. Valamalla voidaan yhteen osaan yhdellä valmistuskerralla luoda monenlaisia erilaisia muotoja että reikiä, joiden valmistamiseksi muilla menetelmillä voitaisiin tarvita useampaa erilaista osaa sisältävä osakokoonpano. Tämä vähentää kokoonpanotyön määrää merkittävästi sekä alentaa kustannuksia. Lisäksi valukappaleesta tulee usein kestävämpi ja kevyempi kuin monen eri levyvalmisteisen osan kokoonpanosta, jossa hitsaussaumat repeilevät ja pulttiliitokset löystyvät.
Hitsauksenkaan kannaltakaan valaminen ei ole poissuljettu valmistusmenetelmä. Iso osa valuista toteutetaan valuraudan sijaan valuteräksellä, jota voi hitsata aivan kuten muitakin teräksiä. Tällöin esimerkiksi isoissa puomirakenteissa haastavan malliset korvakkeet voidaan tehdä teräsvalusta ja liittää ne hitsaamalla levyrakenteisen puomin kylkeen.
Valaminen on myös ympäristötietoisen toimijan valinta. Teräslevyosaa työstettäessä metallin sulatuksen jälkeen levyä valssataan, leikataan ja kuljetetaan, jonka jälkeen levyistä tehdään pienemmät palat, jotka hitsataan taas toisiinsa kiinni. Valuosaa tehtäessä sula metalli kaadetaan muottiin ja kappaleen jäähdyttyä osa on valmis, pienemmällä energialla sekä miestyövoimalla vastaavaan teräslevyosaan verrattuna. Valamisessa käytetään usein kierrätysmetalleja, joten valmistusmenetelmä on ekologinen tapa tehdä uusia tuotteita.
Lastauskoneen kauhan yhdystangon rasvauskanava- ja valusuunnittelu
Opinnäytetyössä tutkittiin maanalaisen lastauskoneen yhdystangon, tai tuttavallisemmin koiranluun, suunnittelua ja valmistusta. Koiranluu välittää kauhasylinterin voiman keinuvivun kautta kauhalle. Yhdystanko siis vetää kauhan yläpäätä koneeseen päin kauhaa täytettäessä. Kuormitus keinuvivulle on lähes aina pituusakselin suuntaista venyttämistä, mutta toisaalta joissain tilanteissa kuorma saattaa puristaa kasaan. Louhetta tunnelin perältä kuormattaessa voi sattua myös äkillisiä kivivyörymiä, jolloin kauhaan retkahtaa yhtäkkiä paljon massaa kovalla nopeudella. Edellä mainittu tilanne on tietysti koiranluun lisäksi myös muulle kauhankiinnitykselle sekä kauhalle itsessään kova hetkellinen kuormitus.
Koiranluun valmistaminen valuosana antaa mahdollisuuksia muotoilla kappaletta siten, että koiranluun sisäinen kuormitus jakautuu siihen mahdollisimman tasaisesti. Tässä auttaa erityisesti koiranluun silmukoiden pyöristäminen, jotta keinuvivun päässä saadaan tila mahdollisimman hyvin käytettyä hyödyksi. Lisäksi keinuvivun vartta voidaan säätää ohuemmaksi tai paksummaksi halutun maksimikeston mukaan.
Näin valmistuskustannuksiltaan edullisesta ja helposti vaihdettavasta osasta saadaan tehtyä rakenteen heikoin kohta, sen tehtävänä on toimia ikään kuin ”sulakkeena”. Näin voidaan liiallisen kuormituksen sattuessa estää kuormaajassa olevien kalliimpien osien rikkoontuminen.
Koiranluun nivelten rasvauskanava voidaan suunnitella koiranluuhun jo valamisen aikana valmistettavaksi. Nykyisessä levyosassa joudutaan tekemään pitkä ja kallis poraus. Valuosassa reikä voidaan jättää osaan perinteisesti keernoja käyttämällä. Tässä työssä pohdittiin myös mahdollisuuksia käyttää putkea valussa uudella innovatiivisella tavalla.
Lähde
Laine, L. 2024. Lastauskoneen koiranluun rasvauskanava- ja valusuunnittelu : Sandvik Mining and Rock Solutions. Opinnäytetyö. Turun ammattikorkeakoulu.
Artikkelikuva: Componenta Oyj; Valimo – Componenta