Valu on prosessi, jossa nesteytetty materiaali, kuten sula metalli, kaadetaan erityisesti suunnitellun muotin onteloon ja annetaan kovettua. Kiinteytymisen jälkeen työkappale poistetaan muotista erilaisille viimeistelykäsittelyille tai käytettäväksi lopputuotteena. Valua käytetään tyypillisesti monimutkaisten kiinteiden muotojen luomiseen, ja valutuotteita löytyy monenlaisista sovelluksista, mukaan lukien autokomponentit, ilmailun osat, elektroniikka, mekaaniset laitteet ja rakennustarvikkeet.
Vaikka valu on yksi vanhimmista tunnetuista valmistustekniikoista, nykyaikainen valutekniikan kehitys on johtanut laajaan valikoimaan erikoistuneita valumenetelmiä. Kuumamuovausprosessit, kuten painevalu, sijoitusvalu, kipsivalu ja hiekkavalu, tarjoavat kullakin omat ainutlaatuiset valmistusetunsa. Yleisten valuprosessien etujen ja haittojen vertailu voi auttaa valitsemaan kulloiseenkin tuotantoon parhaiten sopivan menetelmän.
Hiekkavalu:
Hiekkavalu perustuu tyypillisesti piidioksidipohjaisiin materiaaleihin, kuten synteettiseen tai luonnollisesti sitoutuneeseen hiekkaan. Valuhiekka koostuu yleensä hienoksi jauhetuista, pallomaisista rakeista, jotka voidaan pakata tiiviisti yhteen sileäksi muovauspinnaksi. Valu on suunniteltu vähentämään repeytymisen, halkeilun tai muiden vikojen mahdollisuutta sallimalla kohtalainen joustavuus ja kutistuminen prosessin jäähdytysvaiheen aikana. Hiekkaa voidaan myös vahvistaa lisäämällä savea, mikä auttaa hiukkasia sitoutumaan tiiviimmin. Monet autotuotteet, kuten moottorilohkot ja kotelot, valmistetaan hiekkavalulla. Sen tärkeimmät edut valuprosessina ovat:
- Suhteellisen halvat tuotantokustannukset, erityisesti pienissä määrissä.
- Mahdollisuus valmistaa suuria komponentteja.
- Kapasiteetti sekä rautapitoisten että ei-rautapitoisten materiaalien valuun.
- Edullinen jälkivalu työkalut.
- Edustaan huolimatta hiekkavalu tuottaa alhaisemman tarkkuuden kuin vaihtoehtoiset menetelmät, ja voi olla vaikeaa hioa komponentteja, joilla on ennalta määrätty koko ja paino. Lisäksi tällä menetelmällä on taipumus tuottaa tuotteita, joilla on suhteellisen karkea pintakäsittely.
Sijoitusvalu:
Investointivalussa käytetään kertakäyttöistä vahakuviota jokaisessa valuosassa. Vaha joko ruiskutetaan suoraan muottiin tai esipäällystetään nestemäisellä tulenkestävällä materiaalilla ennen ruiskutusta. Sula muovausmateriaali kaadetaan sitten muottiin ja annetaan kovettua ja asetetaan vahakuvion muotoon. Sen jälkeen komponentti poistetaan, kun taas vahakuvio sulatetaan valukappaleesta ja annetaan uudelleenkäyttöön. Investointivalua käytetään usein osien valmistukseen ilmailu- ja autoteollisuudelle sekä armeijalle. Joitakin sijoitusvaluprosessin käytön keskeisiä etuja ovat:
- Suuri tarkkuus ja tarkat mittatulokset.
- Mahdollisuus luoda ohutseinäisiä osia, joilla on monimutkaiset geometriat.
- Kapasiteetti sekä rautapitoisten että ei-rautapitoisten materiaalien valuun.
- Suhteellisen korkealaatuinen pintakäsittely ja viimeistelykomponenttien yksityiskohdat.
- Vaikka sijoitusvalu on erittäin tarkka, se on yleensä kalliimpaa kuin muut vastaavat valutekniikat, ja se on tyypillisesti kustannustehokasta vain silloin, kun hiekka- tai kipsivaluja ei voida käyttää. Kustannukset voidaan kuitenkin joskus kompensoida pienemmillä koneistus- ja työkalukustannuksilla investointivalujen laadukkaiden pintatulosten ansiosta.
Painevalu:
Painevalu on menetelmä materiaalien muovaamiseksi korkeassa paineessa, ja siinä käytetään yleensä ei-rautametalleja ja seoksia, kuten sinkkiä, tinaa, kuparia ja alumiinia. Muotti on päällystetty voiteluaineella, joka auttaa säätelemään muotin lämpötilaa ja helpottamaan komponenttien irtoamista. Sula metalli ruiskutetaan sitten suuttimeen korkealla paineella, joka pysyy jatkuvana, kunnes työkappale jähmettyy. Tämä paineistettu lisäys on nopea, mikä estää materiaalin osien kovettumisen ennen valua. Prosessin päätyttyä komponentti poistetaan suulakkeesta ja mahdollinen romumateriaali poistetaan. Muutamia painevalun merkittävimmistä eduista ovat:
- Sulje koko- ja muototoleranssit.
- Korkea komponenttien mittojen tasaisuus ja yhtenäinen muotoilu.
- Vähentynyt jälkivalukoneistuksen tarve.
- Edustaan huolimatta painevalulla on suhteellisen korkeat työkalukustannukset, mikä tekee siitä kustannustehokkaamman suurissa tuotesarjoissa. Painevalukomponentin mekaanisten ominaisuuksien varmistaminen voi myös olla vaikeaa, jolloin nämä tuotteet eivät yleensä toimi rakenneosina.