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. Коз лов, 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.

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) — 

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 атмо-

сферу;
• 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 раз-

мяг чению или расплавлению под воздействием температуры расплава.

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

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

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 
шлако уловителя, 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 

(см. рис. В2, д) и накрывают нижнюю полуформу верхней (см. рис. В2, е). 
Стержень изготовляют предварительно методом уплотнения стержневой смеси 
в стержневом ящике (см. рис. В2, з) с последующей сушкой на сушильной 
плите при температуре 150…300 °С.
Заливку литейных форм проводят из заливочных ковшей.
После охлаждения отливки до заданной температуры ее выбивают из формы, 
а стержень — из отливки.

Рис. В3. Диаграммы классов точности размеров (а) и параметров шероховатости 
поверхности (б) отливок, полученных различными способами литья:
ПФ — литье в песчаные формы; ОФ — литье в оболочковые формы; ВМ — литье по 
выплавляемым моделям; К — литье в кокиль; Д — литье под давлением; Ц — центробежное 
литье

На рис. В2, ж показана отливка «Корпус вентиля» с литниковой системой 
после ее выбивки из формы.
К основным показателям качества отливок относят точность их размеров и 
состояние поверхностного слоя — шероховатость.
Точность изготовления отливки зависит от габаритных размеров отливок, 
материала, способа изготовления и свойств литейной формы. Ее оценивают по 
величине отклонения действительного размера от номинального. На рис. В3 
показаны диаграммы классов точности размеров и параметров шероховатости 
поверхности отливок из различных сплавов, полученных различными способами 
литья.
Контроль качества отливок осуществляют следующим образом: соответствие 
геометрических размеров чертежу отливки проверяют разметкой; шероховатость 
поверхности — визуально, сравнивая отливку с эталоном. 
В процессе разбраковки отливок поверхностные дефекты определяют путем 
осмотра отливки, внутренние дефекты — просвечиванием рентгеновскими 
лучами, ультразвуком и т. п. Возможные дефекты отливок, причины и меры 
их устранения приведены в приложении 2.

Контрольные вопросы и задания

1. Приведите основные сведения о литейном производстве.
2. Из каких основных элементов состоит разовая песчаная форма (см. рис. В2)?
3. Какими свойствами должна обладать литейная форма?
4. Приведите классификацию литейных форм и основные способы изготовления 
отливок.
5. Какие основные литейные сплавы применяют для получения отливок?