Технология литейного производства : технология литья в песчаные формы

Москва  2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 
 
Кафедра литейных технологий и художественной обработки 
материалов

С.А. Сироткин
В.А. Горбунов

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНОГО 
ПРОИЗВОДСТВА

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 2546

УДК 621.74 
 
С40

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. В.А. Муравьев

Сироткин С.А.
С40  
Технология литейного производства : технология литья в 
песчаные формы : учебно-метод. пособие / С.А. Сироткин, 
В.А. Горбунов . – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 96 с.
ISBN 978-5-87623-974-7

Приведены общие сведения по технологии производства отливок из черных и цветных сплавов. Знание технологии изготовления отливки позволит 
получить представление о литой заготовке, этапах ее проектирования, составных частях технологического процесса литья. Иллюстрации и справочные 
данные облегчают работу и исключают необходимость поиска нормативнотехнической документации.
Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 
22.03.02 «Металлургия» профилю «Литейное производство черных и цветных 
металлов».

УДК 621.74

 С.А. Сироткин,
В.А. Горбунов, 2019
ISBN 978-5-87623-974-7
 НИТУ «МИСиС», 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ....................................................................................................4
1. Общие требования ................................................................................5
1.1. Цель и задачи курсового проекта .................................................... 5
1.2. Задание на курсовой проект ............................................................. 5
1.3. Состав, содержание  
и объем курсового проекта...................................................................... 5
2. Проектирование технологического процесса  
изготовления отливки ...............................................................................7
2.2 Выбор способа изготовления отливки ........................................... 15
2.3 Назначение линии разъема формы и модели ................................ 17
2.4. Назначение припусков  
на механическую обработку ................................................................. 20
2.5. Определение точности отливок ..................................................... 22
2.6. Назначение усадки отливки ........................................................... 24
2.7. Назначение формовочных уклонов и галтелей ........................... 26
2.8. Установление границ стержней и их знаков ................................ 29
2.9. Выбор конструкции и расчет прибылей, холодильников, 
литниковых систем ................................................................................ 45
2.9.1. Прибыли .................................................................................... 47
2.9.2. Холодильники. Назначение холодильников  
и материалы, применяемые для их изготовления .......................... 57
2.9.3. Литниковые системы ............................................................... 61
2.10. Конструирование элементов отливки и литейной формы 
(усадочные ребра, стяжи, пробы для анализа,  
отъемные части и др.) ............................................................................ 73
2.11. Определение классов точности и допусков размеров 
модельных комплектов .......................................................................... 77
Библиографический список ...................................................................81
Приложение 1 ..........................................................................................82
Приложение 2  .........................................................................................83

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Технология литья в песчаные формы» является одним из основных для подготовки бакалавров по направлению «Металлургия». 
Разработка технологии изготовления отливки является основой раздела «Литейное производство», входящего в состав данного курса. Разработка осуществляется при производстве заготовок методом литья и 
заключается в оформлении технологической документации.
Курсовой проект по специальности является важной составной 
частью системы подготовки бакалавра-литейщика в вузе. В процессе 
выполнения данного проекта студент получит навык:
 – анализировать чертеж детали и требования к ней в целях определения ее технологичности и выбора наиболее целесообразного способа изготовления;
 – выбирать положение отливки в форме, определять поверхности 
разъема модели и формы, назначать допуск и припуски на механическую обработку;
 – определять количество и конструкцию стержней;
 – разрабатывать конструкцию и производить расчеты литниковых систем;
 – выбирать материалы и технологический процесс изготовления 
форм и стержней, разрабатывать чертежи формы с учетом требований 
литейной технологии и оформлять их в соответствии с действующими стандартами;
 – оформлять нормативно-техническую документацию технологического процесса получения отливки.
Изложенный материал может использоваться для самостоятельной 
подготовки студентов дневной и дистанционной формы обучения при 
выполнении домашних заданий и контрольных работ.
Знание технологии изготовления отливки позволит получить 
представление о литой заготовке, этапах ее проектирования, составных частях технологического процесса литья. Иллюстрации 
и справочные данные облегчают работу и исключают необходимость поиска нормативно-техни чес кой документации.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Цель и задачи курсового проекта

Курсовой проект предусмотрен учебным планом по курсу «Технология литейного производства» и выполняется студентами на 4-м 
курсе в VII семестре.
Цель курсового проекта – систематизация, углубление и закрепление знаний, полученных при изучении курсов «Теория литейных процессов», «Технология литейного производства»,  «Технологическое 
оборудование литейных цехов» и производственной практики.
Основными задачами курсового проекта являются:
 – анализ исходных данных для разработки проекта;
 – оценка технологичности конструкции детали и предложений 
по ее улучшению применительно для изготовления способом литья в 
песчаные формы;
 – расчеты, необходимые для разработки технологии изготовления 
отливки;
 – графическое оформление проектируемого технологического 
процесса;
 – оформление расчетно-пояснительной записки.

1.2. Задание на курсовой проект

Задание на курсовой проект выдается каждому студенту индивидуально, оно включает:
 – чертеж детали, в котором должны быть указаны марка сплава и 
технические требования на деталь;
 – характер (серийность) производства   (единичное, мелкосерийное, серийное  или крупносерийное);
 – срок выдачи задания на курсовой проект, срок представления 
курсового проекта к защите, а также этапы промежуточного контроля;
 – список рекомендованной литературы.

1.3. Состав, содержание  
и объем курсового проекта

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и 
графической части.

Объем пояснительной записки – 20…30 страниц формата А4, графической части – 4 листа формата А1.
Порядок расположения материалов в расчетно-пояснительной записке к курсовому проекту:
1) титульный лист (приложение 1);
2) задание на курсовой проект (приложение 2).
3) введение;
4) раздел 1. Анализ задания;
5) раздел 2. Решения технического характера:
 – проектирование технологического процесса изготовления отливок;
 – разработка технологического процесса изготовления форм и 
стержней;
 – разработка технологического процесса подготовки расплава и 
заливки форм; 
 – финишные операции;
 – контроль качества отливок;
 – исправление дефектов отливок;
6) выводы;
7) спецификации;
8) список использованных источников;
9) приложения.
Расчетно-пояснительная  часть проекта  должна начинаться с короткого введения, в котором следует отметить роль и значение литейного производства в развитии различных отраслей промышленного 
производства, достижения в области совершенствования и создания 
новых технологических процессов, роль российских ученых в создании новых материалов и процессов при производстве отливок.
Графическая часть должна содержать: 
Лист 1. Чертеж литой детали.
Лист 2. Чертеж модельного комплекта, смонтированного на плите – монтажа моделей (по согласованию с преподавателем выбирается для проектирования монтаж для верхней  или для нижней полуформы).
Лист 3. Чертеж  литейной формы в собранном виде (на виде сверху 
показывается нижняя полуформа при снятой верхней с установленными стержнями).
Лист 4. Чертеж стержневого ящика (деревянного).

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 
ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Проектирование технологического процесса изготовления отливки  
производится в определенной последовательности [1–3]:
1. Определение технологичности изготовления отливки (детали).
2. Выбор способа изготовления отливки (способа литья).
3. Определение поверхности разъема модели и формы.
4. Назначение  припусков на механическую обработку отливки.
5. Определение точности отливки.
6. Назначение усадки отливки.
7. Назначение формовочных уклонов и галтелей.
8. Установление границ стержней и знаков.
9. Выбор и расчет прибылей, холодильников, литниково-питающей системы.
10. Конструирование элементов отливки и литейной формы (усадочные ребра, стяжи, пробы для анализа, отъемные части и др.).
11. Определение классов точности и допусков размеров модельных 
комплектов.

2.1. Определение технологичности отливки  
по чертежу литой детали

Технологичность отливки (детали) – это совокупность свойств, в 
первую очередь конструктивных, показывающих возможность, целесообразность изготовления отливки методами литья с последующей 
механической обработкой при минимальных затратах и минимальном негативном воздействии на окружающую среду. Отливка должна иметь простые геометрические формы, возможно большую равномерность толщины стенок с плавными переходами, соблюдением 
принципа направленного затвердевания и т.п. В процессе разработки 
технологии технолог-литейщик вносит те или иные конструктивные 
изменения и корректировки в чертеж отливки в целях повышения ее 
технологичности.
Технологичность отливки оценивается с учетом общих требований, предъявляемых к изготовлению отливок методами литья. 
Необходимо указать, какова деталь по конструкции (к какой геометрической фигуре близка), какова толщина стенок, сравнить их с 
рекомендуемыми, насколько соблюдается равномерность толщин сте

нок, наличие плавных переходов, скруглений и т.п. В табл. 2.1 приведены рекомендуемые наименьшие толщины стенок для отливок из 
основных литейных сплавов. В проектируемой отливке стенка должна быть больше или равна  рекомендованной.

Таблица 2.1
Рекомендуемые наименьшие толщины стенок отливки, мм 

Материал
Отливки
Мелкие 
Средние 
Крупные 
Серый чугун 
3…5 
8…10 
12…15 
Сталь 
5…8 
10…15 
16…25 
Белый чугун (для отливок из ковкого чугуна) 
3…5 
6…8 
– 
Медные оловянные сплавы 
3…5 
6…8 
– 
Медные безоловянные сплавы 
5…7 
7…12 
– 
Алюминиевые сплавы 
3…5 
6…8 
– 

Примечания: 1. Толщина внутренних стенок может быть уменьшена на 5…20 %. 
2. При литье в металлические формы толщина стенок должна быть увеличена на 20 %.

Минимальную толщину необрабатываемых стенок отливки определяют также  по диаграмме (рис. 2.1) в зависимости от габаритного 
размера N:

2
,
3
l
b
h
N
+
+
=

где l – длина отливки; b –  ширина; h – высота отливки.

Рис. 2.1. Диаграммы для определения минимальной толщины  
стенок отливок из различных сплавов: 1 – стали; 2 – серого чугуна; 
3 – бронзы; 4 – алюминиевых сплавов

Получение отливок без усадочных дефектов достигается при равномерной толщине стенок, т.е. если отсутствуют термические узлы – 
большое скопление металла в отдельных местах. Равномерность толщины стенки и скопление металла определяют диаметром вписанных 
окружностей (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Устранение местного скопления металла в стенках отливки

Желательно, чтобы соотношение диаметров вписанных окружно
стей в близко расположенных сечениях не превышало 1,5 = 
1,5
D
d


≤





 

(рис. 2.2, а, б). Это достигается уменьшением радиуса галтели с помощью углублений в стенках отливки (рис. 2.2, г), смещением одной 
стенки (рис. 2.2, д), при возможности предусматривается отверстие 
(рис. 2.2, е).

Рис. 2.3. Конструкции литых деталей, обеспечивающих одновременное (а) и направленное (б) затвердевание отливок

Отливки, затвердевающие одновременно, должны иметь равномерную толщину стенок с плавными переходами (рис. 2.3, а). Принцип применяется для мелких и средних тонкостенных отливок из чугуна и других сплавов.
При направленном затвердевании (рис. 2.3, б) верхние сечения отливок питаются от прибылей 1. Верхние сечения служат прибылью для 
нижних сечений. Принцип направленного затвердевания применяется 
для деталей с повышенными требованиями к герметичности отливок.
Для снижения литейных напряжений необходимо обеспечить свободную усадку элементов отливки.
Корпусная деталь, показанная на рис. 2.4, а, имеет перегородки, 
которые затрудняют процесс усадки, в результате чего возникают значительные литейные напряжения. Конструкция, представленная на 
рис. 2.4, б, обеспечивает свободную усадку. Придание перегородкам 
конической формы (рис. 2.4, в) также снижает усадочные напряжения.

Рис. 2.4. Конструкции литых деталей, снижающие усадочные  
напряжения в отливках

Коробление отливок, возникающее из-за недостаточной жесткости конструкции, можно устранить путем установки ребер жесткости. 
Кромки стенок большой протяженности усиливают буртиками толщиной b = (0,5…0,8) ⋅ a и шириной  h = 2 ⋅ a (a – толщина стенки).
Внешние контуры отливок должны представлять собой сочетание 
простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей с плавными переходами (рис. 2.5).
В процессе разработки технологии изготовления отливки необходимо стремится к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, а также процессы формовки, сборки форм и очистки отливок. При 
этом отливка должна иметь один плоский разъем и располагаться по 
возможности в одной полуформе.