Mitä on painevalu?
Painevalu on metallituotteiden valmistusmenetelmä, jossa sula metalli johdatetaan kovalla paineella muottiin. Nopeasti virtaava sula materiaali leviää muotin kaikkiin osiin, jolloin muodostuu kappaleen haluttu muoto. Painevalu sopii hyvin suurille volyymeille. Painevalukappaleet ovat erittäin mittatarkkoja ja mekaanisesti lujia.
Valuprosessi
Painevalu koostuu yleisimmin neljästä vaiheesta. Muotti sumutetaan kauttaaltaan irrotusaineella ennen muotin sulkeutumista. Muotin sumuttaminen irrotusaineella auttaa lämpötilan hallinnassa ja kappaleen irrottamisesta muotista valun jälkeen. Sumutuksen jälkeen muotti sulkeutuu, jonka jälkeen sula metalli johdatetaan muottiin kovalla männännopeudella, jolloin se leviää tasaisesti. Jälkipaine pidetään yllä niin kauan, kunnes materiaali jähmettyy. Tätä kutsutaan jähmeajaksi. Jähmeajan jälkeen, muotti avautuu, kappale työnnetään ulos muotista ulostyöntötapeilla ja robotti poistaa kappaleen. Poistorobotti jäähdyttää kappaleen ja asettaa sen liukuhihnalle poistumaan valusolusta. Kappaleesta poistetaan ilmanpoistokanavisto/ylijuoksu, jonka jälkeen kappaleen laatu tarkistetaan visuaalisesti ja mekaanisesti mittaamalla. Ilmanpoistokanavisto ja/tai ylijuoksu, jotka valuprosessista syntyy, kierrätetään ja käytetään uudelleen materiaalina valuprosessissa. Myös sisäänvalukanavisto kierrätetään ja hyödynnetään aina uudelleen.
Painevalumenetelmiä on erilaisia, mutta periaatetasolla ne muistuttavat kaikki toisiaan. Niistä jokaisella on omat erikoisominaisuutensa ja prosessista riippuen, lopputuotteen ominaisuudet vaihtelevat menetelmän mukaan. Ouneva Groupissa on käytössä sinkkipainevaluun kuumakammiopainevalu sekä alumiinille kylmäkammiopainevalu ja vakuumipainevalu. Vakuumipainevalu on tavallisesta kylmäkammiopainevalusta hieman eroava prosessi, jolla saavutetaan todella korkea valutuotteen laatu. Vakuumipainevalussa muottiin muodostetaan erikoislaitteiston avulla alipaine, jolloin erilaisten prosessissa syntyvien kaasujen poistuminen on tehokkaampaa. Tämä taas vaikuttaa tuotteen laatuun monella eri tavalla.
Vakuumipainevalun hyötyjä ovat muun muassa
-vähentää kaasuhuokoisuutta
-parantaa yleisesti pinnanlaatua
-parantaa pintakäsittelyominaisuuksia
-paremmat mekaaniset ominaisuudet
-mahdollistaa ohuemmat seinämävahvuudet
-vähentää materiaalihukkaa
Konekokoja painevaluun löytyy Ouneva Groupista monipuolisesti. Luonnollisesti, mitä suurempi sulkuvoima koneella on, sitä suurempia kappaleita sillä voidaan valaa. Suurin painevalukoneemme on 900 tonnin sulkuvoimalla, jolla voimme valaa jopa 7 kiloa painavia alumiinituotteita.
Painevalujen hinta ja soveltuvuus
Verrattuna toisiin valmistusmenetelmiin, painevalu voi alkukustannuksista huolimatta olla kustannustehokkaampi menetelmä silloin, kun suunnitteluvaiheessa on otettu huomioon jatkojalostuksen tarpeet esimerkiksi poistamalla työläitä käsityövaiheita tuotesuunnittelun avulla. Monimutkaisempi painevalutuote voi siis sujuvoittaa koko valmistusketjua huomattavasti.
Painevalujen kustannustehokkuus saavutetaan huolellisella tuote- ja muottisuunnittelulla. Usein painevalutuotannon aloituskustannukset koetaan varsin korkeana muotin hankintahinnan vuoksi, mutta tämä on vain puoli totuutta. Vuosikymmenien kokemuksemme kautta voimme sanoa, että loppujen lopuksi painevalu on varsin kustannustehokas menetelmä. Asiakkaalle voi olla aluksi epäselvää, miten tämä näkyy heille käytännössä, joten avataan asiaa hieman.
Painevalut sopivat parhaiten tuotteille, joiden volyymit ovat suuria eli määrällisesti kappaleita tehdään paljon. Pienemmätkin sarjat tosin voidaan tuotannon optimoinnilla saada järkevän hintaisiksi, mutta paras kustannustehokkuus saavutetaan massatuotannon kautta. Onnistuneen painevalutuotannon varmistaa laadukkaat tuotantoprosessit, -laitteet ja muotin sekä tuotteen suunnittelu!
Painevalutuotantoa aloittaessa huolellisella kumppanin valinnalla voidaan tehdä jo ensimmäiset kustannussäästöt. Mahdolliseen valmistajaan tulee olla hyvissä ajoin yhteydessä, jolloin tuotteen valmistettavuuden kehittäminen saadaan mahdollisimman hyvälle tolalle ennen muotin hankinnan suunnittelua. Ikäviltä yllätyksiltä ja tuotevirheiltä vältytään, kun kumppanin kanssa pystytään tekemään tiivistä yhteistyötä etenkin tuotesuunnittelun osalta. Me Ouneva Groupilla arvostamme pitkiä asiakassuhteita ja todellista yhteistyötä kumppaniemme kanssa. Tuotesuunnittelu onkin suuri tekijä tuotteen kustannuksien ja takaisinmaksuajan osalta. Huolellisesti suunniteltu ja pitkälle kehitetty tuote vaatii monimutkaisemman muotin, mutta tuo säästöjä esimerkiksi jälkikäsittelyn ja laadun saralla.
Painevalutuotteet sopivat erittäin laajaan käyttökohteiden kirjoon. Materiaaleina alumiini ja sinkki ovat mittatarkkoja, korroosionkestäviä, lujia ja visuaalisesti miellyttäviä. Materiaalien tiiveys mahdollistaa painevalukoteloiden käytön esimerkiksi ajoneuvoteollisuudessa. Tuote-esimerkkinä tästä voisi mainita esimerkiksi teollisuuskoneiden vaihteistokotelot. Korroosionkestävyys tarkoittaa sitä, että tuotteita voidaan käyttää missä vain, ympäristöstä riippumatta. Materiaalin kestävyys vähentää myös pintakäsittelyjen tarvetta. Alumiini kuitenkin vaatii pintakäsittelyvaiheen toimiakseen parhaiten.
Tiivistettynä painevalut ovat siis varsin kustannustehokas valmistusmenetelmä silloin, kun yhteistyökumppani on hyvin perillä valmistusmenetelmästä, tuotteen ja muotin suunnittelusta sekä projektinhallinasta. Suosittelemme olemaan yhteydessä valmistuskumppaniin hyvissä ajoin, jolloin tuotteeseen voidaan tehdä vielä mahdollisesti parannuksia, joilla taas voidaan saavuttaa monia etuja tuotantoprosessiin ja kustannuksiin.
Painevalutuotteiden tuotesuunnittelun mahdollisuudet
Painevalutuotteiden monipuolisuus on valmistusmenetelmän suurin etu. Oikein tehdyllä ja innovatiivisella tuotesuunnittelulla voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä, ympäristöystävällisiä tuotteita ja tehokas tuotantoprosessi. Tuotesuunnittelun merkitys prosessin laaduntuottokykyyn tulee ottaa huomioon.
Kuten aikaisemmassa kappaleessa mainitsimme, parhaan hyödyn valmistuskumppanin valinnassa saavuttaa olemalla kumppaniin yhteydessä mahdollisimman ajoissa, kun tuotetta suunnitellaan. Tällöin tuotanto voidaan optimoida sekä kustannukset, että tuotteen loppukäyttö huomioiden.
Jälkikäsittelyvaiheet kuuluvat useimmiten oletusarvona tuotantoprosessiin. Niiden määrää vähentämällä ja niiden tarkalla valinnalla päästään kustannussäästöjen ja tehokkuuden optimoinnin juurille. Esimerkiksi pienellä tuotedesignin muutoksella voidaan välttää esimerkiksi työläs hiontavaihe tai vaikkapa kierros koneistuskeskuksessa. Myös muotin kestoikä voi pidentyä huomattavasti tuotesuunnittelun muutoksella. On pidettävä huoli, että jos jälkikäsittelyitä joudutaan toteuttamaan, ne toteutetaan mahdollisimman moderneilla ja tehokkailla laitteistoilla. Erilaiset kiinnitysosat voidaan toteuttaa tuotteeseen jo valun aikana, jolloin niitä ei tarvitse tuotteeseen lisätä erikseen jälkeenpäin. Haastavista tuotesuunnitteluprojekteista meillä on kokemusta satojen projektien verran. Erilaisiin jatkojalostus- ja jälkikäsittelyvaiheisiin paneudumme erillisessä artikkelissa.
Painevalutuotteet ovat mittatarkkoja, jolloin tuotesuunnittelu saa todella vapaat kädet esimerkiksi muotoilun suhteen, joka korostaa menetelmän monipuolisuutta. Etenkin visuaalisesti monimutkaiset tuotteet voidaan toteuttaa kohtalaisen helposti. Tuotteen laatua valvotaan esimerkiksi koskettavalla 3D-mittauksella, jolloin tuotteen vaatimuksien vastaavuus varmennetaan ja dokumentoidaan.
Painevalumuotit ja niiden elinkaari
Muotti on tuotesuunnittelun ohella painevalun tärkein kustannusten ja laadun määrittelijä. Laadukkaalla muotilla voidaan valaa nykypäivänä kymmeniä tuhansia kappaleita, ja muottihuollossa muotin ikää voidaan pidentää kohtuullisen helposti. Hyvin suunniteltu painevalumuotti on modulaarinen, jolloin sitä voidaan tarpeen mukaan korjata tai muuttaa tuotteen tarpeiden mukaan.
Muotin hankinnassa käytämme kumppaneitamme, joiden kanssa olemme tehneet yhteistyötä vuosikymmeniä. Talossamme on osaamista muottisuunnitteluun, jolloin pystymme konsultoimaan asiakkaitamme helposti muottihankinnassa. Useimmiten muotin lopullinen suunnittelu tapahtuu muotin valmistajalla, mutta olemme aina tiiviisti mukana prosessissa. Muotin hankinta toteutetaan aina erillisenä projektina, joka voi kestää jopa kuukausia, mutta huolellisesti toteutettuna se maksaa itsensä helposti takaisin.
Muotin elinkaaren pituus riippuu monesta tekijästä, mutta karkeasti yhdellä muotilla voidaan ajaa kymmeniä tuhansia iskuja. Tietynlaisten tuotteiden kohdalla voidaan päästä jopa satoihin tuhansiin iskuihin. Tästä hyvänä esimerkkinä on Ouneva Oy:n merkkikepin valuankkuri. Valuosan mekaaniset ominaisuudet ovat tärkeämpiä, kuin visuaalinen pinnanlaatu. Muotin kulumiseen voivat vaikuttaa esimerkiksi tuotteen visuaaliset ja toiminnalliset vaatimukset. Nämä vaatimukset taas tulevat suoraan tuotesuunnittelusta, joten korostamme taas sen tärkeyttä!
Painevalumuotteja voidaan huoltaa. Muottihuolto tapahtuu Ouneva Groupissa omavaraisesti, samassa rakennuksessa, missä itse valutkin tehdään. Nykymenetelmillä muotteja voidaan huoltaa ja korjata kattavasti, elinkaarta pidentäen. Erilaisia tuotemuutoksia varten muotista voidaan rakentaa helposti muokattava, jolloin on mahdollista esimerkiksi lisätä muottiin osioita tai poistaa niitä.
Lopuksi
