Технологическое оборудование машиностроительного производства

С. Э. Завистовский

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Допущено Министерством образования Республики Беларусь

в качестве учебного пособия для учащихся учреждений

образования, реализующих образовательные программы среднего 

специального образования по специальности 

«Технологическое оборудование

машиностроительного производства»»

Минск
РИПО
2019

УДК 621(075.32)
ББК 34.4я723

З-13

А в т о р:

доцент кафедры технологии и методики преподавания

УО «Полоцкий государственный университет»,

кандидат технических наук, доцент С. Э. Завистовский.

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия общепрофессиональных учебных предметов

(дисциплин) филиала «Колледж современных технологий

в машиностроении и автосервисе» УО «Республиканский институт

профессионального образования» (И. К. Каратай);

декан машиностроительного факультета УО «Гомельский

государственный технический университет имени П. О. Сухого»,

кандидат технических наук, доцент Г. В. Петришин.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 

любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства 

образования Республики Беларусь.

З-13

Завистовский, С. Э.

Технологическое оборудование машиностроительного произ
водства : учеб. пособие / С. Э. Завистовский. – Минск : РИПО, 
2019. – 351 с. : ил.

ISBN 978-985-503-849-9.

В учебном пособии рассмотрены общее устройство, принцип действия 

и технологические возможности современного литейного, кузнечно-прессового и термического оборудования машиностроительного производства, предназначенного для эксплуатации в условиях автоматизации и 
роботизации производственных процессов. 

Адресовано учащимся учреждений среднего специального образова
ния машиностроительного профиля.

УДК 621(075.32)
ББК 34.4я723

ISBN 978-985-503-849-9 
               © Завистовский С. Э., 2019

 
 
 
               © Оформление. Республиканский институт

 
 
 
                    профессионального образования, 2019

ОТ АВТОРА

Основной задачей современного механообрабатывающего 

производства является всестороннее повышение его эффективности. Это может быть достигнуто только при условии органического единства всех стадий производства и совершенствования конструкций вспомогательного механообрабатывающего 
оборудования. Изучаемое в рамках учебной дисциплины «Технологическое оборудование отрасли» оборудование литейного,
кузнечно-прессового и термического производства позволяет 
значительно уменьшить трудоемкость изготовления деталей, повысить их качество и конкурентоспособность.

Цель учебного пособия – сформировать у учащихся зна
ния устройства, назначения и принципа действия различных 
механизмов и машин современного литейного, кузнечно-прессового и термического оборудования, вопросов автоматизации, 
механизации и роботизации технологических процессов, необходимые для организации рационального высокоэффективного 
современного механообрабатывающего производства. На основе 
представленной информации будущий специалист-машиностроитель сможет анализировать конструкцию и принцип действия 
типовых механизмов технологического оборудования отрасли, 
подбирать наиболее подходящие модели оборудования, читать 
кинематические схемы.

РАЗДЕЛ 1. ЛИТЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЯХ

Назначение и классификация. Формовочные смеси можно 

классифицировать по влажности литейной формы, месту в форме, назначению, материалу отливки (рис. 1.1).

СМЕСИ

По влажности

для сухих форм
облицовочная
формовочная
для стальных

для сырых форм
наполнительная
стержневая
для чугунных

единая
вспомогательная
из цветных 
сплавов

По месту в форме
По назначению
По материалу 
отливки

Рис. 1.1. Классификация формовочных смесей

Для изготовления форм применяют формовочные смеси, для 

изготовления стержней – стержневые. Формовочные и стержневые смеси – это многокомпонентные смеси формовочных материалов, соответствующие условиям технологического процесса 
изготовления неметаллических литейных форм (или стержней).

Облицовочная смесь используется для облицовки рабочей по
верхности форм. Толщина облицовочного слоя зависит от состава 
облицовочной смеси и от размеров отливки (20…...100 мм и выше). 
Поверх облицовочной смеси в опоки засыпается наполнительная
смесь, которая изготовляется из оборотной земли с добавлением 
5...…10 % свежих материалов (песка, глины).

1.1. Общие сведения о формовочных смесях

Единая смесь служит для набивки всего объема формы и при
меняется для изготовления мелкого и среднего литья в условиях 
серийного и массового производства. Единая смесь отличается от 
наполнительной смеси большим содержанием свежих материалов 
и некоторого количества специальных добавок (молотого угля, 
торфяного пека и др.).

Основными материалами для изготовления смесей являются 

бывшая в употреблении формовочная смесь (горелая или оборотная) и свежие материалы, которые служат только для замены 
песчаных зерен, превратившихся в пыль, и для восполнения связующей способности глины. 

Исходные формовочные материалы – наполнитель и связу
ющее. Наполнителем чаще всего является формовочный песок. 
Зерна песка составляют основу, каркас смеси. Связующее обволакивает зерна песка тонкой пленкой, тем самым обеспечивая 
связь между зернами, а также придает прочность и пластичность. 
Остальные материалы относят к вспомогательным. 

Формовочные и стержневые смеси можно классифицировать 

по типу связующего компонента на глинистые (смеси с бентонитовыми и каолинитовыми глинами, которые можно объединить 
в единый тип – песчано-глинистые смеси (ПГС)) и неглинистые 
(песчано-жидкостекольные, песчано-смоляные, песчано-сульфитные, песчано-цементные и песчано-масляные).

Свойства формовочных и стержневых смесей. Свойства фор
мовочных материалов, применяемых для изготовления смесей, 
играют большую роль в получении качественной отливки. Для 
получения качественных форм, стержней и годных отливок формовочные и стержневые смеси должны обладать технологическими свойствами, отвечающими определенным требованиям.

Для хорошего уплотнения формовочной смеси в опоке боль
шое значение имеет пластичность смеси – способность деформироваться под действием приложенных внешних усилий или собственной массы, что обеспечивает получение отпечатка модели 
или заполнение полости стержневого ящика. Пластичность формовочной и стержневой смеси зависит от свойств составляющих 
смеси и применяемых связующих. Например, смесь с масляным 
связующим обладает большой пластичностью; песчано-глинистые смеси имеют небольшую пластичность.

Раздел 1. Литейное оборудование

Литейная форма должна обладать достаточной прочностью, 

чтобы при сборке, транспортировке и заливке металлом она не 
разрушалась. Поэтому и формовочная смесь должна обладать 
определенной прочностью – способностью сопротивляться разрушению под действием нагрузки. Прочность формовочной смеси 
зависит от зернистости песка, влажности, плотности и от содержания глины или связующих в смеси. С увеличением плотности, 
уменьшением размера зерен песка, увеличением глиносодержания прочность смеси возрастает.

Сыпучесть смеси влияет на зависание ее в бункерах, на за
полнение и равномерность распределения смеси при засыпке в 
опоку, качество и длительность перемешивания смеси в смесителях. С сыпучестью связана комкуемость – способность смеси 
образовывать комки. Сыпучесть и комкуемость зависят от прочности связей песчинок в местах контакта. Начальная (насыпная) 
плотность смеси повышает равномерность уплотнения формы. 
Поэтому смесь должна иметь хорошую сыпучесть – минимальную комкуемость.

Большое значение имеет поверхностная прочность – сопро
тивление поверхностного слоя формы или стержня истиранию. 
Поверхностная прочность характеризуется осыпаемостью.

В процессе заливки и охлаждения отливки стенки формы 

нагреваются металлом до высоких температур, равных практически температуре металла, поэтому формовочные материалы 
должны обладать высокой огнеупорностью. Это одно из главных 
требований, предъявляемых к формовочным материалам.

Огнеупорность – способность смеси сопротивляться размяг
чению или расплавлению под действием высокой температуры 
жидкого металла – зависит от огнеупорности составляющих смеси и количественного их соотношения. Чем больше примесей в 
песке и глине, тем меньше огнеупорность формовочных и стержневых смесей. Чем крупнее песок и чем меньше в нем примесей, 
пыли и больше кремнезема, тем более огнеупорна смесь.

В процессе заливки формы металлом органические материа
лы, входящие в состав формовочной смеси (связующие, опилки), 
сгорают и выделяют газы, влага испаряется и образует большое 
количество паров. Способность смеси выделять газы при заливке 

1.1. Общие сведения о формовочных смесях

называется газотворностью. Она определяется количеством газов, выделяющихся из 1 кг смеси. Образующиеся газы, пары и 
воздух стремятся выйти из формы через поры формовочной смеси. Поэтому она должна иметь достаточную газопроницаемость.

Газопроницаемость – свойство смеси пропускать через себя 

газы – зависит от качества и количества глинистых составляющих и кварцевого песка. Чем больше песка в формовочной 
смеси и чем он крупнее, тем выше газопроницаемость смеси, 
и наоборот. Газопроницаемость зависит также от формы зерен 
песка, влажности, наличия пыли, угля, степени уплотнения 
и т. п. Чем больше пыли в песке, тем меньше газопроницаемость. При быстром газообразовании и недостаточной газопроницаемости смеси давление газа превышает давление залитого 
металла, и газ стремится выйти из формы не через смесь, а 
через металл. В этом случае в отливках могут появиться и газовые раковины.

В процессе затвердевания и охлаждения размеры отливки 

уменьшаются вследствие усадки металла. Однако форма препятствует усадке, в результате в отливке могут возникать напряжения и появляться трещины. Поэтому формовочная смесь должна 
обладать податливостью – перемещаться под действием усадки 
отливки.

Высокая прочность и газопроницаемость формовочной смеси 

обеспечиваются однородностью – равномерным распределением 
в формовочной смеси составляющих компонентов в результате 
тщательного перемешивания.

Формовочные и стержневые смеси должны обладать мини
мальной прилипаемостью к модели или стержневому ящику, что 
зависит от содержания влаги, связующей добавки и ее свойств. 
Прилипаемость смеси повышается с увеличением количества 
жидкости в смеси. Сульфитно-спиртовая барда увеличивает прилипаемость смеси, масляные связующие уменьшают ее.

Гигроскопичность – способность формовочной и стержневой 

смеси поглощать влагу из воздуха – зависит от свойств связующей добавки. Стержни, изготовленные из смесей на сульфитной барде, обладают большой гигроскопичностью. Поэтому собранные формы с такими стержнями нельзя выдерживать перед 
заливкой металла, в противном случае увеличивается брак по 
газовым раковинам.

Раздел 1. Литейное оборудование

Долговечность – способность смеси сохранять свойства при 

повторных заливках. Чем долговечнее смесь, тем меньше добавляют в отработанную смесь свежих формовочных материалов 
при ее переработке. Освобождение отработанной смеси от пыли, 
введение свежего песка и глины позволяют восстановить свойства смеси.

Выбиваемость – способность стержневой смеси легко уда
ляться при выбивке ее из охлажденной отливки – зависит от количества песка, глины и вида связующего в стержневых смесях.

Состав смесей. Песчано-цементные смеси применяют пре
имущественно при изготовлении крупных отливок в единичном 
производстве. Песчано-масляные смеси в основном применяют 
для изготовления стержней. Песчано-жидкостекольные смеси 
(ЖС) широко применяются при единичном и серийном изготовлении форм и стержней. Одной из причин широкого использования является возможность упрочнения форм и стержней без 
теплового воздействия. Смеси на жидкостекольном связующем 
имеют относительно низкую стоимость, малую токсичность, 
не требуют выполнения сложных операций. Однако имеется 
несколько существенных недостатков. Среди них плохая выбиваемость и регенерируемость из-за повышенной спекаемости 
жидкого стекла с формовочным песком, а также ограниченное 
использование отработанной смеси из-за накопления в смесях 
оксида натрия, уменьшающего огнеупорность смеси. Формовочные смеси на ЖС и песчано-смоляные смеси, отверждаемые в 
холодной оснастке путем самотвердения или продувкой газами, 
можно объединить в единую группу холоднотвердеющих смесей 
(ХТС). Песчано-глинистые смеси – основой вид смесей, используемых в современных литейных цехах. Сырые формы на основе 
ПГС прекрасно поддаются уплотнению под действием давления 
прессования. Основными критериями для смеси при машинной 
формовке являются прочность на сжатие при влажном состоянии, газопроницаемость, влажность, живучесть. 

Круговорот формовочной смеси в литейном цехе. Отработан
ная формовочная смесь, выбитая из опок, перед повторным использованием должна быть предварительно переработана. В немеханизированных литейных цехах ее просеивают на обычном 
сите или на передвижной смесеприготовительной установке, где 

1.1. Общие сведения о формовочных смесях

происходит отделение металлических частиц и других посторонних примесей. В механизированных цехах отработанная смесь 
подается из-под выбивной решетки ленточным транспортером 
в смесеприготовительное отделение. Крупные комки смеси, образующиеся после выбивки форм, обычно разминают гладкими 
или рифлеными вальцами. Металлические частицы отделяют 
магнитными сепараторами, установленными на участках передачи отработанной смеси с одного транспортера на другой.

Регенерация (восстановление) заключается в извлечении 

песка из отработанных смесей и приведении его свойств в соответствие с установленными техническими требованиями на 
формовочные пески. В зависимости от условий работы цеха регенерацию отработанной смеси производят различными способами: мокрым, электрокоронным и специальным (для смесей, 
приготовленных на жидком стекле).

Мокрый способ регенерации применяют главным образом в 

цехах, имеющих гидравлические или пескогидравлические установки для очистки отливок. При мокром способе зерна песка с 
помощью воды отмываются от глины и мелкой пыли, которые 
потоком воды уносятся в отстойники и далее в отход. Промытый 
и обеспыленный песок оседает на дно сборника, откуда грейфером подается в сушильную печь, а затем просеивается и используется для приготовления формовочных смесей.

При электрокоронной регенерации отработанная смесь раз
деляется на частицы разных размеров с помощью высокого напряжения. Песчинки, помещенные в поле электрокоронного разряда, заряжаются отрицательными зарядами. Если электрические 
силы, действующие на песчинку и притягивающие ее к осадительному электроду, больше силы тяжести, то песчинки оседают 
на поверхности электрода. Изменяя напряжение на электродах, 
можно разделять песок, проходящий между ними, по фракциям.

Регенерация формовочных смесей с жидким стеклом осу
ществляется специальным способом, так как при многократном 
использовании смеси в ней накапливается более 1–1,3 % щелочи, 
что увеличивает пригар, особенно на чугунных отливках. Во вращающийся барабан установки для регенерации подают одновременно смесь и гальку, которые, пересыпаясь с лопастей на стенки барабана, механически разрушают пленку жидкого стекла на 

Раздел 1. Литейное оборудование

зернах песка. Через регулируемые жалюзи в барабан поступает 
воздух, отсасываемый вместе с пылью в мокрый пылеуловитель. 
Затем песок вместе с галькой подают в барабанное сито для отсеивания гальки и крупных зерен с пленками. Годный песок из 
сита транспортируют на склад.

  Контрольные вопросы

1. По каким параметрам классифицируют литейные смеси?
2. Что характеризует газопроницаемость смеси?
3. На что оказывает влияние степень гигроскопичности смеси?
4. Что происходит с формовочной смесью в процессе «круговорота»?
5. Назовите способы регенерации отработанной формовочной смеси.

1.2. ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Современные поточные технологические и автоматизиро
ванные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные операции на складах и перевалочных пунктах органически связаны с применением разнообразных типов 
транспортирующих машин и механизмов, обеспечивающих 
не прерывность и ритмичность производственных процессов. 
Поэтому применение данного оборудования во многом определяет эффективность современного производства, а уровень механизации технологического процесса – степень совершенства 
и производительность предприятия. Современные высокопроизводительные грузоподъемные и транспортирующие машины, 
работающие с высокими скоростями и обладающие большой грузоподъемностью, появились в результате постепенного совершенствования машин в течение долгого времени. 

1.2.1. Бункеры

Для хранения и раздачи формовочных материалов при
меняют бункеры. Бункер – это резервуар для хранения и выдачи 
материалов, которые поступают в него сверху, а выдаются снизу 
(в закроме поступают сверху и выдаются сверху).