Прикладная теория и практика литья

 
 
 
 
 
И. М. Шарапов, 
инженер-металлург 
 
 
 
 
 
 
 
ПРИКЛАДНАЯ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ЛИТЬЯ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 

УДК 621.74 
ББК 34.61 
Ш25 
 
 
 
Рецензенты: 
д. т. н., президент Ленинградской ассоциации литейщиков С. С. Ткаченко; 
к. т. н., старший научный сотрудник  
ЦНИИ КМ «Прометей» Б. В. Фармаковский 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Шарапов, И. М. 
Ш25   
Прикладная теория и практика литья : учебное пособие / И. М. Шарапов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 72 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2079-2 
 
Объяснены формализованные правила разработки литейной технологии, дана 
технико-экономическая оценка современных способов литья в песчаные формы, приведены примеры технических и организационных решений при производстве отливок 
для различных изделий. 
Для студентов, обучающихся по специальности «Технология машиностроения». 
 
УДК 621.74 
ББК 34.61 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2079-2 
© Шарапов И. М., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 

ПОНЯТИЯ О ПРОЦЕССЕ ЛИТЬЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ 
Литье, древнейший способ изготовления украшений, предметов домашнего обихода, художественного отображения жизни, деятельности и верований 
человека и в настоящее время является наиболее эффективным способом производства деталей сложной конфигурации с внутренними полостями и отверстиями. Литьем изготавливают фасонные детали турбин компрессоров, насосов, двигателей транспортных средств, изделий, регулирующих расход рабочей 
среды в трубопроводах, гребные винты. Этот способ производства является 
важной частью всех отраслей машиностроения. 
Цель данной книги – ознакомить с особенностями производства литых деталей студентов вузов, обучающих специальности «Технология машиностроения» и вызвать интерес менеджеров, инвесторов к сфере деятельности, необходимой для обеспечения технологического суверенитета страны. 
Процесс литья включает заливку жидкого металла в форму, изготавливаемую по модели будущей детали и его затвердевание в виде отливки. Очередность операций литья чаще всего – в песчаные формы иллюстрируется на 
рис. 1, а–е. По модели детали (а) в опоке (ящике) вибрацией или прессованием 
уплотняют песчаную смесь в нижней половине формы (б). После ее переворота 
на 180° аналогично изготавливают верхнюю половину формы (в) с системой 
заливки. Собранную форму заливают (г) жидким металлом. После затвердевания отливки от нее отрезают (д) систему заливки и зачисткой получают литую 
деталь требуемого вида (е).  
Система заливки формы (рис. 2, а) состоит из чаши 1, стояка 2, высота которого создает требуемый напор потока металла, литника 3, где от потока происходит отделение неметаллических включений и питателей 4, их количество, 
размеры обеспечивают заполнение формы с требуемой скоростью течения металла. 
 
3 

 
 
Рис. 1 Последовательность операций литья в песчаные формы  
 
 
 
Рис. 2 Схема системы заливки (а) и вид затвердевшей в форме отливки (б)  
 
Чрезмерно большая скорость потока металла в форме может быть причиной образования в отливке газовой пористости и неметаллических включений, 
а малая – недоливов, спаев, нарушающих размеры и вид отливки. Это учитывают при выборе конструкции и расчете размеров системы заливки.  
Специфическими дефектами литых деталей являются усадочные раковины 
и пористость, они образуются при переходе металла из жидкого состояния  
в твердое. Усадка металла может вызывать образование в отливке и трещин. 
4 

Все эти дефекты определяются тепловым и силовым взаимодействием отливки 
с формой в течение температурного интервала затвердевания металла.  
Усадочные раковины образуются в утолщениях (тепловых узлах отливки), 
их предупреждают, «питая» жидким металлом прибылей – специальных объемов в форме (рис. 2, б), способствующих и удалению воздуха, газов при ее заливке.  
Зоны пористости уменьшают или направленно смещают в тепловом узле 
отливки, устанавливая в форму холодильники из материалов с повышенной теплопроводностью. На образование пористости в литом металле существенно 
влияет его окисление и насыщение газами при выплавке и разливке в формы.  
Основные средства борьбы с усадочными дефектами – обеспечение условий направленного затвердевания отливки, установка прибылей, холодильников и охлаждающих, укрепляющих отливку ребер. Необходимое внимание следует уделять термостойкости, поверхностной прочности и податливости 
формы.  
При литье в песчаные формы решения технологии реализуются в конструкции модельного комплекта, включающего модель, систему заливки, прибыли и ящики для изготовления стержней, оформляющих в отливке полости. 
При разработке технологии литья первостепенно важными задачами являются:  
- определение требуемой скорости заполнения жидким металлом формы 
реальной детали с расчетом и выбором конструкции системы ее заливки; 
- оценка тепловых условий затвердевания отливки и принятие решений  
с целью предупреждения образования в ней дефектов, связанных с усадкой металла.   
 
 
 
 
 
5 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ 
 
 
 
7 

Процесс литья определяется многими трудно контролируемыми и случайными факторами, их влияние на показатели качества отливки обычно количественно не определено. Поэтому эффективность технологии литья, особенно –  
в цехах с большой номенклатурой отливок и сплавов во многом зависит от знаний, опыта технического персонала и исполнителей работ.  
Системная оценка варианта технологии возможна при использовании программ цифрового моделирования [1] процессов заполнения жидким металлом 
формы и затвердевания отливки, но требует значительных затрат на вычислительную технику и обучение. Такие работы могут эффективно выполнять инженерные центры, имеющие и оборудование для изготовления модельных комплектов. 
При текущей разработке технологии в условиях литейного цеха желательно использовать более простые, понятные и количественно определенные правила технических решений.  
 
 
8