Oczyszczanie Odlewów: Procesy i Technologie

Szczegóły: Opublikowano: 16. December 2025

Odlewnictwo jest uznawane za najtańszą i najwydajniejszą technologię kształtowania elementów metalowych o pożądanym kształcie i właściwościach. Technologia odlewania stosowana jest do wytwarzania elementów funkcjonalnych wykorzystywanych w przemyśle ciężkim, motoryzacyjnym, lotniczym, maszynowym, elektronicznym, ale także do wykonywania wyrobów artystycznych. Według danych GUS za 2020 rok rynek usług wykonywania odlewów z metali w Polsce jest wart ponad 2 miliardy złotych rocznie. Jest to potężny rynek, gdzie każda drobna innowacja może przynieść bardzo duże zyski.

Etapy Procesu Wytwarzania Odlewów

Proces wytwarzania odlewów składa się z kilku kluczowych etapów, które mają wpływ na jakość końcowego produktu:

Przygotowanie modeli odlewniczych
Przygotowanie mas formierskich i mas rdzeniowych
Wykonywanie form odlewniczych - formowanie ręczne i maszynowe, formy trwałe, wykonywanie rdzeni
Przygotowanie ciekłego stopu odlewniczego
Zalewanie form
Stygnięcie stopu odlewniczego w formie - krzepnięcie odlewu, skurcz odlewniczy, naprężenia odlewnicze
Usuwanie odlewów z form, oczyszczanie odlewów, naprawa odlewów, obróbka wykańczająca
Obróbka cieplna
Konserwacja i zabezpieczenie powierzchni odlewów

1. Przygotowanie Modeli Odlewniczych

Zanim modele zostaną wykorzystane do wykonania formy, sprawdza się je pod kątem zgodności z dokumentacją techniczną, a także weryfikuje się ich stan. Szczególnie w przypadku modeli drewnianych lub z tworzyw sztucznych, kontroluje się, czy nie mają wyszczerbień, urwanych elementów lub głębokich zarysowań.

Prowadzimy stały nadzór nad pracami wykonania omodelowania, co pozwala nam na bieżącą kontrolę przebiegu procesu zgodnie z założoną technologią. Wykonujemy zarówno nowe omodelowanie, regenerujemy zniszczone lub niekompletne już istniejące omodelowanie Klienta, a także adaptujemy pod określone technologie formowania, w zależności od zapotrzebowania Klienta. Ponadto posiadamy na swoim stanie magazynowym omodelowanie odlewnicze wałków i rdzennic, co pozwala nam na wykonanie odlewów wałków i tulei żeliwnych w szerokim zakresie średnic bez konieczności obciążania Klienta wykonaniem omodelowania. Wykonywanie modeli odlewniczych opiera się na wieloletniej współpracy z firmami zapewniającymi wysoką jakość swoich wyrobów. Stosujemy głównie modele drewniane pokrywane lakierami poliuretanowymi lub chemoutwardzalnymi oraz na życzenie klienta modele z żywic epoksydowych.

2. Przygotowanie Mas Formierskich i Mas Rdzeniowych

Do wykonania formy odlewniczej wykorzystuje się masy formierskie świeże, odświeżone lub zmieszane (będące połączeniem masy świeżej i odświeżonej). Sposób odświeżania mas opisany jest w dalszej części e‑zasobu.

Przeczytaj także: Oferty pracy: oczyszczanie odlewów

Formy i rdzenie wykonywane są z furanowych mas samoutwardzalnych. Masa wytwarzana jest w mieszarko-nasypywarkach typu WDS i AMD. Zautomatyzowana instalacja do regeneracji mas formierskich przeznaczona jest do regeneracji masy powstałej w wyniku wybicia form odlewniczych na zespole krat wstrząsowych. Masa transportowana jest za pomocą przenośników taśmowych do zbiornika masy wybitej. Masa ze zbiornika, rozdrobniona, otarta z otoczki stosowanych spoiw, odpylona i schłodzona do żądanej temperatury - podawana jest do zbiornika regeneratu. Uzyskany w ten sposób regenerat podawany jest pneumatycznie na stanowiska formierskie, gdzie jest wykorzystywany jako pełnowartościowy materiał do wykonywania form i rdzeni.

Rdzenie wykonujemy techniką ręczną na masach chemoutwardzalnych, jak również w technologii gazu CO2. Formy odlewnicze odtwarzające zewnętrzny kształt odlewów wykonywane są z masy wilgotnej na osnowie piasku kwarcowego, wiązanego lepiszczem bentonitowym z dodatkiem pyłu węglowego. Masa formierska wytwarzana jest w agregacie do przerobu masy formierskiej AG-030. Formowanie rdzeni odbywa się przy wykorzystaniu tzw. metody CO2. Jako spoiwa stosuję się odpowiednią żywicę, natomiast drugim komponentem jest gaz CO2 którym jest przedmuchiwany rdzeń w zamkniętej rdzennicy. Zaletą tej metody jest mniejsza skłonność do powstawania żyłek oraz wysoka tolerancja środowiska naturalnego.

Ponadto, w celu zagwarantowania najwyższej jakości, wykonujemy badania parametrów mas formierskich (przepuszczalność, wilgotność).

3. Wykonywanie Form Odlewniczych i Rdzeni

Formy odlewnicze można wykonywać na wiele sposobów - tradycyjny sposób formowania ręcznego polega na ręcznym zasypywaniu podzielonej skrzynki formierskiej masą formierską i zagęszczaniu jej klinową częścią tzw. ręcznego ubijaka formierskiego. Maszynowe formowanie może odbywać się za pomocą pneumatycznych lub elektrycznych nasypywarek i ubijaków lub za pomocą maszyn, które samodzielnie przygotowują jednorazowe formy z użyciem ruchomych metalowych matryc.

W procesie formowania wykorzystywane są skrzynie formierskie o wymiarach: od 1000 x 1000 mm do 8000 x 2000 mm oraz doły formierskie o wymiarach max. Formy odlewnicze wykonywane są za pomocą formowania ręcznego na bazie mas bentonitowych. Na wydzielonych stanowiskach formowania korzystamy z pneumatycznych ubijaków formierskich.

Przeczytaj także: Aktualne oferty pracy: Oczyszczacz Odlewów Żeliwnych - Niemcy

Istnieje wiele sposobów wykonywania rdzeni odlewniczych. W zależności od wybranej techniki wykonania rdzenie umieszczane są w skrzynkach formierskich od razu po wykonaniu lub pobierane są z magazynów.

Formy trwałe to formy metalowe, tzw. kokile - wykorzystywane są do szeroko pojętego odlewania kokilowego. Przygotowanie form metalowych polega na sprawdzeniu ich stanu, jakości powierzchni, pokryciu specjalnymi powłokami, m.in. wspomagającymi wybijanie lub zabezpieczającymi przed nadmiernym zużyciem.

4. Przygotowanie Ciekłego Stopu Odlewniczego

Stop odlewniczy może zostać wytopiony w wielu rodzajach pieców - od elektrycznych, czyli indukcyjnych, łukowych, po te tradycyjne zasilane paliwem stałym, czyli węglem lub koksem. Do pieca wkłada się tzw. wsad, czyli ogół niezbędnych materiałów przeznaczonych do prowadzenia procesu topienia w określonym piecu w celu uzyskania ciekłego metalu o zadanym składzie chemicznym.

W zależności od rodzaju pieca (żeliwiak, piec obrotowy, piec indukcyjny, piec łukowy itp.) dla wytopienia tego samego gatunku na przykład żeliwa stosuje się materiały wsadowe z reguły różniące się ilością składników podstawowych, ich proporcjami i wielkościami kawałków możliwych do załadowania. W skład materiałów wsadowych wchodzą: składniki podstawowe metaliczne oraz materiały pomocnicze zarówno niemetaliczne, jak i metaliczne, a w przypadku topienia w żeliwiaku koksowym materiałem wsadowym i jednocześnie paliwem jest koks.

Do składników metalicznych podstawowych zalicza się: surówkę, złom żeliwny, złom stalowy, żelazostopy, metale technicznie czyste oraz odpady z produkcji, czyli m. in. odcięte elementy układów wlewowych. Do materiałów pomocniczych zalicza się: topniki, nawęglacze, odtleniacze, środki odsiarczające, modyfikatory, sferoidyzatory. Do wsadu - w szczególności jeżeli chodzi o metale nieżelazne - zalicza się też przede wszystkim tzw. gąski, czyli półwyrób hutniczy o ustalonym wg normy kształcie, którego skład chemiczny odpowiada określonemu stopowi.

Przeczytaj także: Oczyszczacz Powietrza - Czy Warto?

Proces wytopu żeliwa prowadzimy w piecu żeliwiakowym z tzw. ciepłym dmuchem o średnicy fi 650mm, dodatkowo wyposażonym w suchy łapacz iskier. Piec zainstalowany w naszej odlewni charakteryzuje się wydajnością na poziomie 2T/h.

Wytapiane jest z najwyższej jakości złomu maszynowego oraz atestowanej surówki odlewniczej ze stałym monitorowaniem składu chemicznego przed spustem ciekłego metalu, a także wytapiane są wyłącznie z atestowanych gąsek odlewniczych. Proces wytapiania metalu: piece tyglowe na paliwo ciekłe. piecu indukcyjnym OTTO JUNKER o pojemności 6 t.

Ponadto, w celu zagwarantowania najwyższej jakości, wykonujemy badanie składu chemicznego na spektrometrze emisyjnym, badanie materiałów wsadowych użytych do procesu, zamawianie niezbędnych materiałów wsadowych i innych od renomowanych dostawców z certyfikatem jakości.

5. Zalewanie Form

Zalewanie form odlewniczych ciekłym metalem lub stopem należy przeprowadzać w sposób ograniczający do minimum możliwość przedostawania się żużla do wnęki formy. Dlatego też w trakcie odlewania zbiornik wlewowy powinien być wypełniony całkowicie ciekłym materiałem (unika się wówczas zawirowań materiału powodujących wciąganie żużla i powietrza), a prędkość zalewania powinna być stała.

Przepływ ciekłego materiału ze zbiornika wlewowego przez pozostałe elementy układu wlewowego do wnęki formy najczęściej odbywa się pod wpływem sił ciężkości. Może on jednak także zachodzić przy udziale dodatkowego ciśnienia lub sił odśrodkowych powstających w wyniku wprawienia form w ruch obrotowy (odlewanie ciśnieniowe).

Jednym z najważniejszych parametrów procesu zalewania jest temperatura zalewania, która zależy od rodzaju stopu oraz od konstrukcji i grubości ścianki odlewu. Wymienione czynniki oraz temperatura przegrzania (najwyższa temperatura, jaką osiągnął materiał podczas procesu wytapiania) określają tzw. optymalną temperaturę zalewania (temperatura ciekłego materiału w momencie rozpoczęcia napełniania zbiornika wlewowego), która jest zawsze większa od temperatury początku krzepnięcia danego materiału.

W praktyce temperaturę optymalną odlewania ustala się doświadczalnie dla danego odlewu i stopu odlewniczego. Innym ważnym parametrem procesu zalewania formy jest czas wypełnienia formy (czas zalewania), który nie może być zbyt długi (następuje wówczas obniżenie tempa produkcji oraz powstaje niebezpieczeństwo uszkodzenia powierzchni wnęki formy wskutek zbyt długiego oddziaływania promieniowania cieplnego roztopionego materiału) ani zbyt krótki (w tej sytuacji gazy znajdujące się w wnęce formy nie zdążą ujść przez pory w masie lub przez specjalne kanały odpowietrzające).

Wytworzone w żeliwiaku płynne żeliwo spuszczane jest rynną spustową do kadzi, którą transportowane jest na stanowiska zalewania i wlewane do form skrzynkowych. Formy zalewane są ciekłym metalem za pomocą kadzi przejezdnych podwieszonych na torze jezdnym, co eliminuje zjawisko nadmiernego schłodzenia metalu podczas jego transportu.

Zarówno przy wykonywaniu form odlewniczych jak i formowaniu rdzeni stosujemy środki oddzielające. Pozwala to na uzyskanie gładkiej błony rozdzielającej, która jest zawiesiną wosków zawierającą pigment aluminiowy. Stosowanie oddzielaczy do form pozwala uzyskać wyższą jakość powierzchni odlewów oraz w przypadku odlewów rdzeniowanych uniknięcia zjawiska powstawania tzw. żyłek.

6. Stygnięcie Stopu Odlewniczego w Formie

Podczas stygnięcia odlew krzepnie, co sprawie że oddaje on duże ilości ciepła. Studzenia ciekłego materiału od temperatury zalewania do temperatury początku krzepnięcia zachodzącego w wyniku odebrania tzw. Krzepnięcia materiału w stałej temperaturze lub w zakresie temperatury, w trakcie którego odbierane jest tzw.

Skurcz odlewniczy jest to ubytek materiału powstały w wyniku krzepnięcia i stygnięcia odlewu. Aby zapobiec wadom powstałym w wyniku skurczu, należy już na etapie wykonania modelu uwzględnić jego wielkość.

7. Usuwanie Odlewów z Form i Oczyszczanie

Wybijanie odlewów polega na usunięciu masy wraz z odlewem ze skrzynki formierskiej, oddzieleniu resztek masy od odlewu oraz usunięciu rdzeni. Oczyszczanie odlewów polega na usunięciu resztek masy formierskiej i rdzeniowej. odłamywanie układów wlewowych - stosowane w przypadku odlewów wykonywanych z materiałów kruchych (np.

Na proces oczyszczania odlewów może się składać działanie kilku urządzeń. Do pierwszej grupy zaliczamy oczyszczarki grawitacyjne bębnowe. Ich główną częścią jest bęben wypełniony czyściwem. Dzięki obrotom bębna możliwe jest czyszczenie powierzchni odlewów poprzez obijanie się ich o inne odlewy. Działanie oczyszczarek strumieniowych polega na tym, że strumień ścierniwa, którego nośnikiem jest najczęściej powietrze, uderza w powierzchnię i pozwala oderwać przypalone resztki masy. Do oczyszczarek strumieniowych możemy też zaliczyć oczyszczarki wodne. Pozwalają one na dokładne oczyszczenie i usunięcie masy z trudno dostępnych miejsc. Do oczyszczania odlewów wykorzystuje się również oczyszczarki, będące połączeniem urządzeń grawitacyjnych i strumieniowych.

Odlewy z masy formierskiej wybijane na zespole krat wstrząsowych. Masa z dużych i skomplikowanych odlewów usuwana jest na stanowisku do płukania wodą pod ciśnieniem 160 bar. Mniejsze odlewy śrutowane są w oczyszczarkach wirnikowych OWPK-4, odlewy duże w namiocie, gdzie proces ten wykonywany jest ręcznie.

Odlewy wstępnie czyszczone są w procesie śrutowania w nowoczesnej komorze śrutowniczej, a następnie każdy odlew szlifowany jest ręcznie, w celu uzyskania i zapewnienia jak najlepszej jakości wykonania.

Czyszczenie odlewów z resztek masy formierskiej, przeprowadzane jest głównie w oczyszczarce wirnikowo taśmowej OWT 120 oraz oczyszczarce wirnikowo stołowej OWS. Jako czyściwo stosujemy śrut staliwny ostro krawędziowy ulepszany cieplnie. Dysponujemy również oczyszczarką bębnową OB 1000.

8. Obróbka Cieplna

Celem obróbki cieplnej jest uzyskanie odpowiedniej struktury materiału. Obróbka cieplna polega na nagrzaniu metalu do wymaganej temperatury, wytrzymaniu w tej temperaturze przez czas, który jest potrzebny, aby wyrównać temperaturę odlewu i doprowadzić do wymaganych przemian bądź zjawisk (np. dyfuzji) w całej jego objętości, a następnie na ochłodzeniu z określoną prędkością.

Obróbka cieplna odlewów w zakresie wyżarzania i stabilizowania odlewów żeliwnych i konstrukcji stalowych prowadzona jest na zamówienie klienta.

9. Konserwacja i Zabezpieczenie Powierzchni Odlewów

Oczyszczone i wykończone odlewy należy zabezpieczyć przed korozją poprzez naniesienie powłok ochronnych na ich powierzchnię.

Kontrola Jakości

Dział kontroli jakości odpowiada za nadzór nad całym procesem produkcji. Prowadzone są kontrole wymiarowe zespołów modelowych, wykonania rdzeni i form, szczegółowa kontrola wymiarowa sztuki próbnej odlewu. Prowadzone są badania materiałów używanych do produkcji, masy formierskiej, składu chemicznego oraz próby wytrzymałościowe.

Produkcja odbywa się pod ścisłym nadzorem kontroli jakości.

Wyniki uzyskanych badań, parametry procesu, porównywane są do wymagań aktualnych norm. Na ich podstawie, w wyniku kontroli jakości dokonywana jest ocena zgodności wyrobu.

Ponadto, w celu zagwarantowania najwyższej jakości, wykonujemy badania własności wytrzymałościowych - wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie, twardość, wytrzymałościowe (Rm [MPa], A [%], HB).

Ochrona Środowiska

W trakcie realizacji odlewniczych procesów technologicznych do wykonania modelu, formy i odlewu wykorzystuje się różne techniki oraz tworzywa, które cechuje zróżnicowany skład chemiczny oraz właściwości. Należy zwracać uwagę na problem emisji gazów, do której dochodzi w trakcie formowania, wykonywania rdzeni, zalewania form i wybijania odlewów. Natomiast do zapylenia dochodzi podczas przerobu mas, formowania, wykonywania rdzeni, wybijania, oczyszczania i wykańczania odlewów.

W efekcie tych procesów może wystąpić zanieczyszczenie wód i powietrza, nie tylko w najbliższym otoczeniu odlewni, ale także na dużo większym obszarze. Oprócz tego procesy odlewnicze generują wiele odpadów, przede wszystkim duże ilości zużytych mas formierskich i rdzeniowych, których podstawowym składnikiem jest piasek kwarcowy oraz lepiszcze organiczne lub chemiczne.

Odpady te przekazywane są na składowiska mas zużytych odlewni, a następnie na wydzielone składowiska odpadów. Ze względu na często występujące w masach związki chemiczne nieobojętne dla środowiska składowiska takie wymagają szczególnych zabezpieczeń. Zakład ponosi dodatkowe koszty związane ze składowaniem zużytych mas, dlatego prowadzi się badania zmierzające do ograniczenia ilości tych odpadów poprzez ich regenerację oraz wykorzystywanie w innych ramionach przemysłu. Wiele odlewni decyduje się również na przeprowadzenie działań zmierzających do zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko.

Filtr nabojowy typu FP-22-84 z komorą filtracyjną i komorą oczyszczonego powietrza, w który wyposażony jest system odpylający naszej odlewni, pozwala nam skutecznie dbać o środowisko naturalne. Filtr pulsacyjny przeznaczony jest do odpylania powietrza z pyłów sypkich, suchych i nieklejących, a jego praca odbywa się na podciśnieniu co zapewnia wysoką skuteczność instalacji.

Bezpieczeństwo i Higiena Pracy

Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w odlewniach na terenie Polski określone są w rozporządzeniu Ministra Rozwoju i Finansów z dnia 15 grudnia 2017 r. z późniejszymi zmianami. Rozporządzenie to informuje o wymaganiach, jakie muszą być spełniane przez odlewnie.

Odlewnie generują odpady, emitują zanieczyszczenia pyłowo-gazowe, przez co mogą stanowić zagrożenie zarówno dla zdrowia pracowników jak i dla środowiska.

Przemysł 4.0 w Odlewnictwie

Odlewniom stawiane są coraz większe wymagania co do jakości otrzymywanych odlewów, w tym wysokiej dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni przy jednoczesnym eliminowaniu wad odlewniczych. Wymaga to ciągłej adaptacji technologicznej i dlatego Przemysł 4.0 szybko zyskuje na znaczeniu także w przemyśle odlewniczym.

Pracownicy Instytutu realizują projekty dotyczące wdrożenia w odlewniach proekologicznych materiałów na formy, nowoczesnych technologii uszlachetniania stopów, zagospodarowania odpadów poprodukcyjnych z odlewni, jak również pochodzących z innych gałęzi przemysłu, automatyzacji i robotyzacji procesów technologicznych.

Projekty Badawcze i Wdrożenia

Przykładowo, celem projektu LIDER VIII było zagospodarowanie krajowych złóż mineralnych (iłów), stanowiących materiał odpadowy generowany podczas wydobycia bazaltu. Kopalina - po odpowiednim przetworzeniu - może stanowić pełnowartościowy składnik bentonitu hybrydowego, stosowanego w produkcji klasycznych mas formierskich. Projekt Szybka Ścieżka, realizowany we współpracy z firmą Limatherm, dotyczył opracowania składu i technologii wykonania rdzeni piaskowych przeznaczonych do odlewnictwa ciśnieniowego.

Dwa projekty realizowane z Odlewnią Kutno, INNOMOTO oraz Szybka Ścieżka, dotyczyły odpowiednio opracowania innowacyjnego procesu produkcji odlewów żeliwnych z zastosowaniem inteligentnego systemu informacyjno-decyzyjnego oraz uruchomienia technologii wytwarzania wysoko dokładnych odlewów żeliwnych dla sektora automotive z wykorzystaniem metodyki INDUSTRY 4.0. Z kolei realizowany obecnie projekt RANB, w konsorcjum z Grupą Azoty JRCh oraz przedsiębiorstwem Prec-Odlew, ma na celu wytworzenie polskiej, proekologicznej żywicy furfurylowej, stosowanej w przemyśle odlewniczym jako spoiwo w masach formierskich II generacji.

Wszystkie te projekty wychodzą naprzeciw oczekiwaniom przemysłu odlewniczego. Oprócz wdrożeń, także patenty i liczne nagrody wskazują na wysoką innowacyjność opracowywanych w Łukasiewicz - KIT technologii dla odlewnictwa.

tags: #oczyszczanie #odlewów #procesy #i #technologia