Практика — учебно-технологический практикум по литейному производству

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана
Практика — учебно-технологический практикум  
по литейному производству
Методические указания  
к выполнению лабораторных работ

УДК	621.74
ББК	 34.1
	
П69
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/40/book1555.html
Факультет «Машиностроительные технологии»
Кафедра «Технологии обработки материалов»
Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия 
Авторы:
Ю.Ф. Абакумов, В.Ю. Виноградов, Е.Д. Демьянов, В.С. Есенбеков,  
С.С. Зуйков, А.В. Козлов, С.В. Колосков, В.А. Мамин,  
И.Я. Паремский, Р.Ф. Юсипов 
Рецензенты:
д-р техн. наук профессор И.А. Дибров, 
д-р техн. наук профессор А.Ю. Коротченко
 	
	
Практика — учебно-технологический практикум по литейному 
П69 	 производству. Методические указания к выполнению лабораторных 
 	
работ / [Ю. Ф. Абакумов и др.]. — Москва : Издательство МГТУ 
 	
им. Н. Э. Баумана, 2017. — 76, [4] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-4693-3
Рассмотрены технологические основы формообразования литых заготовок, сущность и возможности изготовления отливок основными способами литья, применяемыми в промышленности. 
Для студентов машино- и приборостроительных специальностей МГТУ 
им. Н.Э. Баумана.
УДК 621.74
ББК 34.1
 	
©	МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
 	
©	Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4693-3	
	
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

Предисловие
Настоящие методические указания предназначены для проведения восьми 
лабораторных работ по дисциплине «Практика — учебно-технологический 
практикум». 
В пособии дана общая характеристика технологических процессов литья, 
приведена классификация литейных форм и процессов литья, рассмотрено 
устройство песчаной формы, описаны особенности ручной и машинной формовки, представлены основные технологические данные по наиболее широко 
применяемым специальным видам литья: по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы, под давлением, центробежного. 
Кроме того, включены сведения по теории, технологии, оборудованию и инструменту литейного производства. Главное внимание при изложении материала уделено рассмотрению особенностей той или иной технологии, назначению технологических режимов, применяемому оборудованию и используемой 
оснастке. 
Лабораторные работы студенты выполняют под наблюдением преподавателя или учебного мастера. Перед началом работы преподаватель знакомит 
студентов с правилами техники безопасности (приложение 1), что фиксируется в специальном журнале. Студенты, не усвоившие правила техники безопасности, к выполнению работ не допускаются. 
После выполнения лабораторной работы студент составляет отчет, в котором необходимо сформулировать сущность способа получения отливок, 
описать краткую теорию вопроса, последовательность проведения работы 
с  указанием использованного оборудования, приборов, инструмента и приспособлений и привести ответы на контрольные вопросы. Отчет оформляется 
в рабочей тетради, которая выдается каждому студенту перед началом работы. 
В дальнейшем без рабочей тетради студент к лабораторным работам не допускается.
Отчеты подлежат защите и сдаче преподавателю. Перечень контрольных вопросов и содержание отчета приведены в конце каждой лабораторной работы.
Проведение лабораторных работ по данному курсу позволит студентам 
на практике ознакомиться с основами технологических процессов литейного 
производства, видами брака, возникающего при этих способах. Кроме того, 
в  ходе работ студенты должны научиться ориентироваться в возможностях 
конкретных видов литья в зависимости от точности, размеров, габаритов и 
массы изготовляемых изделий.
3

Полученные в процессе выполнения лабораторных работ практические 
знания позволят им обоснованно оценивать выбираемый способ изготовления 
литой заготовки, исходя из условий работы конкретных деталей и учитывая 
химический состав, структурное состояние исходного материала и заданный 
комплекс свойств получаемой заготовки.
Цель методических указаний — теоретическое и практическое изучение 
способов изготовления литых заготовок и деталей и их технологических возможностей.
В результате выполнения лабораторных работ студенты ознакомятся с основными требованиями к литейным сплавам, способами литья при изготовлении литых заготовок, а также с технологическими возможностями и областями применения различных способов литья.

Вводная лекция 
Литейное производство — это область машиностроения, занимающаяся 
изготовлением литых заготовок деталей машин.
Сущность формообразования литых заготовок заключается в заполнении 
жидким металлом (расплавом) полости заданных форм и размеров с последующим его затвердеванием и охлаждением. При этом формируются конфигурация, состояние поверхностного слоя отливки (шероховатость), макро- и 
микроструктура литой заготовки, обеспечивающие эксплуатационные (служебные) свойства детали.
Отливка — литая заготовка или деталь, получаемая после затвердевания 
расплава в литейной форме. Размеры отливки больше размеров детали на величину припуска на механическую обработку, т. е. на толщину слоя металла, 
который удаляется механической обработкой с целью обеспечения необходимой точности размеров и шероховатости поверхности.
Отливки разнообразны по массе и размерам. Некоторые детали приборов 
имеют массу несколько граммов, длину 10…25 мм, а станины станков, шаботы и т. п. — десятки и сотни тонн, длину до 10 м. Максимальная масса отливок 
составляет 250…300 т.
Отливки классифицируют по шести группам сложности:
• первая группа определяется простыми геометрическими формами с плоскими, цилиндрическими поверхностями и невысокими ребрами, буртами, отверстиями, цилиндрическими внутренними полостями (рис. В1, а); 
• вторая группа характеризуется прямолинейными и криволинейными наружными поверхностями с углублениями и внутренними поверхностями, имеющими 
свободный выход наружу (рис. В1, б–г);
• третья группа включает отливки открытой коробчатой (рис. В1, д), цилиндрической (рис. В1, е) и сферической форм;
• четвертая группа объединяет отливки с закрытой и открытой цилиндрической (рис. В1, ж) и сферической формами с криволинейными поверхностями; 
• пятая и шестая группы характеризуются сложной закрытой коробчатой 
(рис. В1, з) и комбинированной формами.
Литейные сплавы для отливок выплавляют в литейных цехах машиностроительных заводов из стандартных шихтовых материалов, выпускаемых 
предприятиями черной и цветной металлургии, в плавильных агрегатах, соответствующих химической основе сплава. Для отливок машиностроительных деталей используют сплавы двух типов: черные (железоуглеродистые) — 
5

Рис. В1. Примеры машиностроительных отливок различных групп сложности:
а — первой группы; б–г — второй группы; д, е — третьей группы; ж — четвертой группы; з — пятой группы
чугуны и стали; цветные — сплавы цветных металлов. Сплав для изготовления отливки выбирают в соответствии с назначением детали, учитывая механические, эксплуатационные и литейные свойства. Основные литейные свойства сплавов (жидкотекучесть и усадка) рассмотрены в работе № 1.
Литейная форма — инструмент для изготовления отливок. Она представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавом формируется отливка.
Литейная форма должна обладать следующими свойствами:
• прочностью — способностью воспринимать нагрузки, возникающие при 
сборке, транспортировке формы и заливке жидким металлом;
• газопроницаемостью — способностью пропускать воздух и газы в атмосферу;
•  податливостью — способностью материала формы деформироваться 
или разрушаться под влиянием сил, возникающих при усадке металла во время его затвердевания и охлаждения;
• огнеупорностью — способностью литейной формы сопротивляться размягчению или расплавлению под воздействием температуры расплава.
6

Литейные формы классифицируют по числу заливок (разовые и многократно используемые) и по материалу формы (песчаные, металлические и т. п.).
Существует несколько способов изготовления отливок: литье в разовые формы — песчаные формы (ПФ), оболочковые формы (ОФ); литье по выплавляемым моделям (ВМ) и т. п.; литье в многократно используемые формы — например, в кокиль (К); центробежное литье (Ц); литье под давлением (Д) и т. п.
Литейная песчаная форма состоит из двух полуформ — верхней и нижней, 
образующих полость формы. Наружную поверхность полости формы получают по разъемной литейной модели (рис. В2, а). Нижнюю часть 1 модели отливки и модель 4 питателя устанавливают на модельную плиту 3 (рис. В2, б) для 
изготовления нижней полуформы 12 в опоке 5 (рис. В2, б, в). Верхнюю полуформу 14 с опокой 10 изготовляют по верхней части 2 модели и моделям 8, 7, 
6, 4, 9 литниковой системы (рис. В2, в).
На рис. В2, г показана верхняя полуформа, а на рис. В2, д — нижняя полуформа с установленным в ней стержнем 11.
Литниковая система служит для подвода расплавленного металла в рабочую полость 13 литейной формы (рис. В2, е), ее заполнения и питания отливки 
при затвердевании.
Рис. В2. Последовательность изготовления отливки в разовой песчаной 
форме:
а — модель отливки; б–е — изготовление разовой песчаной формы; ж — отливка 
«Корпус вентиля» с литниковой системой; з — стержневой ящик; 1 — нижняя 
часть модели отливки; 2 — верхняя часть модели отливки; 3 — модельная плита; 
4 — модель питателя; 5 — нижняя опока; 6 — модель шлакоуловителя; 7 — модель стояка; 8 — модель литниковой чаши; 9 — модель выпора; 10 — верхняя 
опока; 11 — стержень; 12, 14 — нижняя и верхняя полуформы соответственно; 
13 — рабочая полость литейной формы; 15 — литниковая чаша; 16 — выпор; 
17 — питатель; 18 — шлакоуловитель; 19 — стояк
7

Литниковая система (рис. В2, ж) состоит из литниковой чаши 15, предназначенной для приема расплавленного металла и подачи его в форму; стояка 19, имеющего вид вертикального канала и используемого для последующей 
подачи расплава в шлакоуловитель 18. Шлакоуловитель служит для задержания шлака и других неметаллических примесей, а также для подачи расплавленного металла в питатель 17. Питатель необходим для подвода расплава 
в полость литейной формы. Для вывода газов и контроля заполнения формы 
расплавом служит выпор 16, который располагается на верхней поверхности 
полости формы. На рис. В2, з представлен стержневой ящик для изготовления 
стержня 11 (см. рис. В2, д).
Рассмотрим технологические основы формообразования отливок на примере изготовления отливки «Корпус вентиля» литьем в песчаные формы — 
наиболее распространенного и универсального способа.
Материалом для изготовления литейной формы является формовочная 
смесь. Формовочная смесь состоит из формовочного кварцевого песка (более 90 %), обеспечивающего огнеупорность при Tпл = 1713 °С и газопроницаемость формы. В качестве связующего в формовочной смеси используется 
литейная формовочная глина (до 8 %), увлажненная водой до общей влажности смеси 3…5 %. Формовочная смесь содержит до 1 % вспомогательных добавок, обеспечивающих податливость формы и другие специальные свойства. 
Для удержания формовочной смеси при изготовлении, сборке, транспортировке и заливке литейных форм расплавом используют специальное приспособление — опоку.
Материалом для изготовления стержня является стержневая смесь, которая состоит на 94…98 % из формовочного кварцевого песка, остальное — 
связующее. В качестве связующего в стержневой смеси используют переработанные пищевые и машинные масла (например, олифу), синтетические смолы 
и т. п. Применение для изготовления стержневых смесей свежих, специально 
подготовленных (очищенных) кварцевых песков обеспечивает стержням высокие газопроницаемость (в 1,5–2,0 раза выше газопроницаемости формовочной смеси) и огнеупорность.
Рассмотрим последовательность изготовления литейной формы при ручной формовке (рис. В2). 
Литейную форму изготовляют по разъемной модели (см. рис. В2, а) в таком порядке: на модельную плиту устанавливают нижнюю часть модели отливки, модели питателей и опоку (см. рис. В2, б), в которую засыпают формовочную смесь и уплотняют, излишки смеси удаляют линейкой, выполняют 
вентиляционные каналы и переворачивают нижнюю полуформу в опоке на 
180° (см.  рис.  В2, в). Затем устанавливают верхнюю часть модели, модели 
шлакоуловителя, стояка с литниковой чашей и выпоров. По направляющим 
штырям устанавливают опоку, засыпают формовочную смесь и уплотняют. 
Излишки смеси удаляют линейкой, выполняют вентиляционные каналы, извлекают модели стояка и выпоров и раскрывают форму. Из полуформ извлекают верхнюю и нижнюю части модели отливки (см. рис. В2, г, д) и модели 
питателей и шлакоуловителя. В нижнюю полуформу устанавливают стержень 
8