Odlewy piaskowe to technologia, która mimo dużej tradycji pozostaje jednym z najbardziej wszechstronnych rozwiązań w odlewnictwie. Pozwala tworzyć elementy o dużych gabarytach, nieregularnym kształcie oraz skomplikowanych wnętrzach, a jednocześnie nie wymaga kosztownych narzędzi produkcyjnych. Piasek formierski można precyzyjnie dopasować do modelu, co daje pełną elastyczność projektową. Dzięki temu odlewanie w formach piaskowych nadal jest powszechnie stosowane w przemyśle ciężkim, energetyce, transporcie i wielu branżach produkcyjnych.

Czym jest odlewanie w formach piaskowych?

Odlewanie w formach piaskowych polega na wykorzystaniu jednorazowej formy wykonanej z mieszanki piasku i odpowiedniego spoiwa. Piasek formierski pełni tu podwójną funkcję: tworzy odcisk modelu, a jednocześnie wytrzymuje bardzo wysoką temperaturę ciekłego metalu. Właśnie to sprawia, że technologia jest tak uniwersalna. Proces rozpoczyna się od wykonania modelu, który odwzorowuje przyszły odlew. Może to być prosty model drewniany w produkcji jednostkowej albo precyzyjnie frezowany model metalowy, stosowany gdy potrzebna jest większa powtarzalność. Każdy model uwzględnia naddatki na skurcz odlewniczy oraz miejsca pod ewentualną obróbkę mechaniczną.

Kolejnym krokiem jest formowanie. Model umieszcza się w skrzyni formierskiej i zasypuje piaskiem, który jest ubijany ręcznie lub maszynowo. Dzięki temu mieszanka dobrze odwzorowuje powierzchnię modelu i tworzy stabilną, odporną na temperaturę przestrzeń. W razie potrzeby stosuje się rdzenie, czyli elementy piaskowe tworzące wnętrza odlewu – kanały, komory lub puste przestrzenie. Po utwardzeniu formy model się wyjmuje, a w piasku pozostaje dokładny kształt przyszłego odlewu. Do tak przygotowanej formy wykonuje się systemy wlewowe i odpowietrzenia, a następnie zalewa ją ciekłym metalem. Po zastygnięciu odlew jest wyjmowany, oczyszczany i przygotowywany do kolejnych etapów.

Jakie są zalety odlewów piaskowych?

Odlewy piaskowe mają zestaw cech, dzięki którym technologia jest stosowana zarówno w produkcji jednostkowej, jak i krótkoseryjnej. Najważniejszą zaletą jest elastyczność projektowa. Forma nie musi być wykonana z metalu — wystarczy przygotować model, a kształt można modyfikować bez kosztownych zmian narzędziowych.

Dodatkowe atuty odlewnictwa piaskowego to:

● możliwość wykonania dużych i ciężkich elementów bez kosztów kokili,
● dokładne odwzorowanie kształtów, nawet tych o skomplikowanej geometrii,
● łatwe tworzenie wnętrz przy pomocy rdzeni,
● stosunkowo szybkie przygotowanie formy,
● niski próg wejścia przy projektach prototypowych.

W praktyce oznacza to, że forma piaskowa może powstać nawet dla pojedynczego elementu. To coś, czego nie da się uzyskać w metodach wymagających trwałych form metalowych, np. w odlewaniu kokilowym czy ciśnieniowym.

Właściwości odlewów piaskowych po odlaniu

Odlewy wykonane w formach piaskowych wyróżniają się stabilnością wymiarową i dobrą podatnością na dalszą obróbkę mechaniczną. Sama forma z piasku pozostawia charakterystyczną, chropowatą fakturę, ale większość elementów i tak jest później frezowana, toczona lub śrutowana, więc odwzorowanie powierzchni można precyzyjnie dopracować.

Gotowy odlew jest przewidywalny w dalszej obróbce i można mu nadać dużą wytrzymałość, zwłaszcza gdy stosuje się stopy miedzi lub aluminium. Technologia pozwala korzystać z różnych materiałów, dzięki czemu dobór stopu można precyzyjnie dopasować do warunków pracy elementu. Po obróbce cieplnej odlew zyskuje wysoką odporność zmęczeniową i trwałość w długiej eksploatacji. Warto też pamiętać, że forma piaskowa szybciej oddaje ciepło niż forma metalowa, co wpływa na strukturę krystaliczną i zwykle wymaga stosowania nieco grubszych ścianek niż w metodach kokilowych, ale jednocześnie daje szerokie możliwości konstrukcyjne.

Zastosowanie odlewów wykonywanych w formach piaskowych

Odlewy piaskowe spotyka się w wielu gałęziach przemysłu, ponieważ pozwalają tworzyć zarówno masywne elementy konstrukcyjne, jak i niewielkie części o nietypowym profilu.

Najczęściej technologia wykorzystywana jest do produkcji:

● korpusów pomp i sprężarek,
● obudów przekładni i elementów napędowych,
● części układów energetycznych i grzewczych,
● komponentów maszyn przemysłowych,
● podstaw i wsporników konstrukcyjnych,
● elementów armatury przemysłowej,
● krótkich serii prototypowych.

Dzięki możliwości stosowania rdzeni odlewy piaskowe dobrze radzą sobie z projektami, w których wnętrza są tak samo istotne jak zewnętrzne kształty. Dotyczy to m.in. obudów pomp, wymienników, obudów komór i elementów hydraulicznych.

Jak wygląda przygotowanie formy piaskowej w praktyce?

Warto przyjrzeć się procesowi od strony technicznej, bo pozwala to zrozumieć, dlaczego odlewanie piaskowe daje tak szerokie możliwości. Przygotowanie formy obejmuje:

• Dobór mieszanki piaskowej – Piasek kwarcowy miesza się ze spoiwem, najczęściej żywicznym lub glinkowym. Skład wpływa na wytrzymałość formy i jakość powierzchni odlewu.
• Ubijanie piasku – Ubijanie musi być równomierne. Zbyt mocne może uszkodzić model, zbyt słabe prowadzi do odkształceń formy.
• Projektowanie układu wlewowego – To kanały, którymi metal przepływa do wnęki formy. Muszą zapewniać odpowiednie tempo zalewania i odprowadzanie gazów.
• Umieszczenie rdzeni – Jeśli odlew ma wnętrza, rdzenie osadza się dokładnie w przygotowanych gniazdach, aby zachować poprawną geometrię elementu.
• Suszenie lub utwardzanie – Forma piaskowa musi mieć odpowiednią wytrzymałość, aby wytrzymać ciśnienie ciekłego metalu.

Wszystkie te elementy mają bezpośredni wpływ na jakość gotowego odlewu.

Odlewy piaskowe pozostają jedną z najbardziej elastycznych technologii odlewniczych. Umożliwiają tworzenie elementów o dużych gabarytach, skomplikowanych wnętrzach i dowolnym kształcie, a jednocześnie dobrze współpracują z późniejszą obróbką mechaniczną. Forma piaskowa daje dużą swobodę projektową i sprawdza się zarówno w prototypach, jak i w krótkich seriach.
Jeśli potrzebujesz odlewów wykonanych w tej technologii z możliwością obróbki mechanicznej i kontroli parametrów materiału, takie rozwiązania oferuje również wrocławski zakład ALWRO, specjalizujący się w aluminium, brązie, mosiądzu i cynku.