Учебно-технологический практикум по литейному производству

Московский государственный технический университет  
имени  Н.Э. Баумана 

УЧЕБНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ 

ПРАКТИКУМ ПО ЛИТЕЙНОМУ 

ПРОИЗВОДСТВУ 

Под редакцией В.Д. Винокурова, В.П. Ступникова 
 
 
Второе издание, исправленное и дополненное 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебно-методического пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2 0 0 6  

 

УДК 621.74(075.8) 
ББК 34.1 
У91 
Рецензенты: Э.Ч. Гини, И.А. Дибров 

 

Учебно-технологический практикум по литейному производству: 
Учебно-методическое пособие / Под ред. В.Д. Винокурова, 
В.П. Ступникова. — 2-е изд., испр. и доп.— М.: Изд-во 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. — 64 с.: ил. 
ISBN 5-7038-2822-8  
Рассмотрены технологические основы формообразования литых 
заготовок, сущность процессов и технологические возможности изготовления 
отливок наиболее распространенными способами литья, 
применяемыми в промышленности. 
Для студентов машиностроительных специальностей, выполняющих 
практические работы в литейных лабораториях. 

Ил. 28. Табл. 10. Прил. 4. Библиогр. 4 назв. 

УДК 621.74(075.8) 
ББК 34.1 

Юрий Федорович Абакумов, Людмила Николаевна Богданова,  
Вячеслав Дмитриевич Винокуров, Анатолий Федорович Вязов,  
Вячеслав Семенович Есенбеков, Владимир Васильевич Ищенко,  
Анатолий Владимирович Козлов, Владимир Павлович Мальцев,  
Виталий Алексеевич Мамин, Игорь Ярославович Паремский,  
Равиль Фатегович Юсипов 

УЧЕБНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ  
ПО ЛИТЕЙНОМУ ПРОИЗВОДСТВУ 
Учебно-методическое пособие 

Редактор С.А. Серебрякова 
Корректор Л.И. Малютина 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 
 
Подписано в печать 28.02.2006. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Печ. л. 4,0.  Усл. печ. л. 3,72.  Уч.-изд. л.  3,23. Изд. № 27. Тираж 500 экз.  Заказ      . 

Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.  

ISBN 5-7038-2822-8 
 
 
  © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006 

 
У91 

ВВЕДЕНИЕ 

Литейное производство — область машиностроения, занимающаяся 
изготовлением отливок (литых заготовок или деталей). 
Цель учебно-технологического практикума в литейной лаборатории — 
практическое изучение способов изготовления литых 
заготовок и деталей и их технологических возможностей. 
Задачи практикума: 
– изучение сущности литья в разовые и многократно используемые 
литейные формы; 
– ознакомление с оборудованием, оснасткой, инструментом; 
– практическая реализация способов литья на промышленном 
оборудовании и лабораторных установках. 
При выполнении работ следует соблюдать требования по технике 
безопасности (приложение 1). 
Сущность формообразования отливок заключается в заполнении 
жидким металлом (расплавом) полости заданных форм и размеров с 
последующим его затвердеванием и охлаждением. При этом формируются 
конфигурация, макро- и микроструктура литого металла, 
служебные свойства, состояние поверхностного слоя отливки. 
Отливка — заготовка или деталь, получаемая после затвердевания 
металла в литейной форме. Размеры отливки больше размеров 
детали на величину припуска на механическую обработку, 
т. е. на слой металла, который удаляется механической обработкой 
с целью получения необходимой точности размеров и шероховатости 
поверхности. 
Точность изготовления отливок зависит от габаритных размеров 
отливок, материала, способа изготовления и свойств литей-

ной формы. Ее оценивают по величине отклонения действительного 
размера от номинального. 
Литейная форма — инструмент для изготовления отливок. 
Она представляет собой систему элементов, образующих рабочую 
полость, при заливке которой жидким металлом формируется 
отливка. 
Литейная форма должна обладать следующими свойствами: 
высокой прочностью — способностью воспринимать нагрузки, 
возникающие при сборке, транспортировке формы и заливке 
жидким металлом; 
высокой газопроницаемостью — способностью пропускать 
воздух и газы в атмосферу; 
достаточной податливостью — способностью материала 
формы деформироваться или разрушаться под влиянием усилий, 
возникающих при усадке металла во время его затвердевания и 
охлаждения; 
достаточной огнеупорностью — способностью литейной 
формы сопротивляться размягчению или расплавлению под действием 
температуры расплава. 
Литейные формы классифицируют по числу заливок: разовые 
и многократно используемые, по материалу формы: песчаные, 
металлические и т. п. 
Существует несколько способов изготовления отливок: литье 
в разовые формы — песчаные формы (ПФ), оболочковые формы 
(ОФ), по выплавляемым моделям (ВМ) и т. п.; литье в многократно 
используемые формы — в кокиль (К), центробежное литье (
Ц), под давлением (Д) и т. п. 
 
 

Работа № 1. ПЛАВКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ  
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ СВОЙСТВ 

Цель работы — ознакомление с основными типами литейных 
сплавов для машиностроительных отливок и их литейными 
свойствами. На примере алюминиевых сплавов изучить процесс 
выплавки и метод определения литейных свойств. 

Задание на практическую работу 

Выплавить алюминиевый сплав марки АК 12 в электрической 
печи сопротивления и определить по универсальной U-образной 
пробе его литейные свойства (жидкотекучесть и усадку) при температуре 
700 
ОС. 

Сведения, необходимые для выполнения  
практической работы 

Для изготовления отливок применяют литейные сплавы: железоуглеродистые (
чугуны и стали), сплавы алюминия, магния, 
меди, цинка, титана и др. Сплав для изготовления отливки выбирают 
в соответствии с назначением детали и учетом служебных и 
технологических свойств. 
Плавка литейных сплавов. Плавление — процесс перехода 
из кристаллического состояния в жидкое при нагреве твердых 
металлов до температуры плавления. Литейные сплавы выплавляют 
из выпускаемых металлургической промышленностью 
шихтовых материалов. Состав шихты для литейного сплава определяется 
его химическим составом и свойствами. Для обеспечения 
необходимых условий проведения плавки и получения заданного 
химического состава сплава используют флюсы, 
лигатуры, модификаторы и т. п.  
Флюс — материал, вводимый в плавильную печь или ковш 
для образования жидких шлаков, очищающих металл от вредных 
примесей. 
Лигатура — сплав двух и более металлов или металлов и неметаллов, 
используемый для изменения химического состава 
сплава. 

Модификатор — вещество, вводимое в жидкий сплав в малых 
дозах, не изменяющих существенно его химический состав, 
влияющих на изменение структуры и, как следствие, служебных 
свойств металла. 
Плавку металла проводят в плавильных печах. Тип плавильных 
печей и их производительность выбирают в зависимости от 
вида сплава (сталь, чугун, цветные сплавы) и потребности в жидком 
металле. 
При выполнении практических работ в лабораторных условиях 
МГТУ им. Н.Э. Баумана алюминиевые сплавы плавят в электрических 
печах сопротивления. Схема и устройство электрической 
печи сопротивления показаны на рис. 1. 
Тигельная электропечь сопротивления 
состоит из цилиндрического 
сварного кожуха 3, футерованного 
шамотным кирпичом 4. 
Между кожухом и футеровкой 
предусмотрена 
теплоизоляционная 
набивка 5 из асбестовых листов 
и сыпучих огнеупоров. В  
качестве нагревателей 6 используется 
спираль из нихромовой ленты 
(Х20Н80). На опорное кольцо устанавливают 
литой тигель 2 из 
жаропрочного 
чугуна. 
Сверху 
печь закрывают крышкой 1. 
При пропускании электрического 
тока выделяется теплота, за 
счет которой металлическая шихта 
в тигле расплавляется, нагревается до необходимой температуры 
перегрева и выдерживается при данной температуре в течение 
определенного времени. Затем температура расплава снижается 
до температуры заливки. 
В качестве шихтовых материалов используют: первичный 
алюминий в чушках, кристаллический кремний, алюминий-
кремниевый сплав (силумин с содержанием кремния 10…13 %) и 
отходы собственного производства, а также флюсы, лигатуры, 
модификаторы и другие добавки. 

Рис. 1 

После расплавления металлической шихты в печи и получения 
требуемого химического состава сплава его подготавливают 
к заливке (очищают жидкий металл от шлака и неметаллических 
включений, проводят дегазацию, модифицирование и т. п.). Эти 
операции осуществляют либо в плавильной печи в конце плавки, 
либо после выпуска металла в заливочный ковш. 
Заливку металла в литейные формы осуществляют из заливочных 
ковшей. 
Основные литейные свойства сплавов. Жидкотекучесть — 
способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять 
полость литейной формы и точно воспроизводить очертания 
отливки. Жидкотекучесть зависит от химического состава, 
изменения температуры сплава по времени заливки формы, температуры 
формы и других факторов. Жидкотекучесть определяют 
экспериментально по длине залитой технологической пробы. 
Наиболее часто для определения жидкотекучести используют 
спиральную пробу (рис. 2, а) и универсальную U-образную пробу 
(рис. 2, б). 

 

           
 

а 
б 

Рис. 2 

Усадка — свойство металлов 
и сплавов уменьшать свои линейные 
размеры и объем при охлаждении. 
Чем больше усадка сплава, 
тем труднее получить отливку без 
усадочных дефектов. 
Различают линейную и объемную 
усадку сплава. Коэффициент 
линейной усадки εЛ определяют 
по формуле (рис. 3) 

                  
%,
100

ф

0
ф
л
×
−
=
ε
l

l
l
 

где lФ — габаритный размер полости формы, мм;  
l0 — габаритный 
размер отливки при комнатной температуре, мм. 
Усадка зависит от химического состава, температуры заливки, 
конфигурации и сложности отливки и других факторов. Линейную 
усадку сплава определяют экспериментально по технологической 
пробе (см. рис. 2, б). 
В табл. 1 приведены литейные свойства некоторых сплавов, 
широко применяемых для изготовления отливок. 

Таблица 1 

Литейные свойства некоторых сплавов 

Сплав 
Жидкотекучесть 
Коэффициент  
линейной усадки, % 

Серый чугун 
Хорошая 
0,9 – 1,3 

Сталь 
Пониженная 
1,5 – 2,3 

Алюминиевые сплавы 
Удовлетворительная 
1,1 – 1,4 

 
 

Требования к оформлению отчета 

Отчет о работе должен содержать: 
1) сущность процесса плавки алюминиевых сплавов; 

Рис. 3 

2) определение литейных свойств сплавов; 
3) эскиз универсальной технологической пробы (U-образной) 
для определения жидкотекучести и коэффициента линейной 
усадки; 
4) последовательность определения жидкотекучести и усадки 
по U-образной пробе; 
5) заключение о литейных свойствах исследованного алюминиевого 
сплава. 

Контрольные вопросы 

1. Укажите основные типы литейных сплавов для отливок. 
2. Что такое плавление? 
3. В чем осуществляется плавка металлов и сплавов? 
4. Укажите основные литейные свойства сплавов. 

Работа № 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ МОДЕЛЕЙ 

Цель работы — изучение и практическое освоение приемов 
разработки чертежей элементов литейной формы и приобретение 
навыков составления эскизов литейных форм и последовательности 
операций изготовления моделей. 

Задание на практическую работу 

Изучить последовательность составления чертежа элементов 
литейной формы и практически разработать его по предложенному 
варианту конструкции детали.  
Из стандартизированных элементов собрать модель.  
Вычертить эскизы модели и литейной формы. 

Сведения, необходимые для выполнения  
практической работы 

Модельный комплект и его составные части. Модельный 
комплект — это набор формовочных приспособлений, необходимых 
для образования рабочей полости литейной формы. В модельный 
комплект входят литейная модель; стержневые ящики; 
модели литниковой системы; формовочные, контрольные и сборочные 
шаблоны и др. 
Литейная модель — часть модельного комплекта, используемая 
для образования в литейной форме отпечатка, соответствующего 
наружной конфигурации будущей отливки и ее размерам. 
Стержневой ящик — часть модельного комплекта, имеющая 
рабочую полость для получения в ней стержня нужных размеров 
и очертаний из стержневой смеси. 
Модели литниковой системы — часть модельного комплекта, 
предназначенная для образования в литейной форме отпечатка 
системы каналов, подводящих расплавленный металл к рабочей 
полости формы. 
Разработка чертежа элементов литейной формы. Исходным 
документом для разработки чертежа элементов литейной 
формы является чертеж детали с указанием технических требований 
на ее изготовление. 
Последовательность 
разработки 
чертежа элементов литейной 
формы рассмотрим на примере 
чугунного фланца (рис. 4). 
1. Анализ конструкции литой 
детали. При анализе конструкции 
литой детали необходимо представить 
пространственную конфигурацию 
детали, выявить габаритные 

размеры 
и 
форму 
отдельных ее частей (полостей, 
выступов, поднутрений, отверстий), 
определить преобладающую 
толщину стенок отливок, 
базовые поверхности, выявить 
Рис. 4