ОПЕЧАТКИ
Страница	Строка	Напечатано	Должно быть	По чьей вине
72	4-я сверху	собой форму	собой в форму	Корр.
78	3-я сверху	Сообщение внут- ренней полости	Сообщение с внут- ренней полостью	Авт-.
157	3-я снизу	При закалке высо- кой температуры	При закалке с вы- сокой темпера- туры	Корр.
Фиг. 163	Подрисуночная подпись	Микроструктура	Макроструктура	Авт.
163	4-я и 5-я сверху	микроструктуры	.макроструктуры	Авт.
170	6-я снизу	пробных	сложных	Авт.
С. С. Фельдман. Прецизионное литье.
Книга содержит подробное изложе-
ние производства прецизионных отливок.
В ней описываются применяемые материа-
лы, прессформы, модели, литниковые
системы, литейные формы, технологиче-
ский процесс, организация производства
и организация техконтроля.
Книга предназначена для инженерно-
технического персонала, работающего в
области литейного производства.
Рецензент Б. В. Рабинович
Редактор С. А. Шамиргон
Редакция литературы
по технологии горячей обработки металла,
И. о. зав. редакцией инж. Ю. В. БЕЙЕР
С. С. ФЕЛЬДМАН
ПРЕЦИЗИОННОЕ
ЛИТЬЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1950
ПРЕДИСЛОВИЕ
Увеличение точности высокопроизводительных заготовитель-
ных процессов литья и штамповки за счет вытеснения после-
дующей механической обработки и связанные с ним экономия
металла и возможность применения новых высокопрочных и жаро-
прочных материалов с сохранением литейной корки, не под-
дающейся обработке, являются одной из основных задач, по-
ставленных перед машиностроителями Сталинским послевоенным
'законом о пятилетием плане восстановления и развития народ-
ного хозяйства.
Точное литье может быть получено одним из следующих
способов: отливкой в металлические формы (кокили), отливкой
цод давлением и, наконец, методом так называемого „прецизи-
онного" литья.
Практика последних лет показала, что наибольшая точность
(до 20 мк), при одновременном достижении высокого качества
Поверхности, может бйть получена при отливке черных сплавов
методом прецизионного литья, основной характерной чертой
которого является применение выплавляемых восковых моделей.
Метод прецизионного литья поэтому называют методом
выплавляемых моделей. Правильнее было бы его называть
методом „особо точного литья по выплавляемым моделям".
В дальнейшем изложении для упрощения условно приме-
няется сокращенный термин „прецизионное литье".
Процесс прецизионного литья в основном его виде был
известен еще задолго до нашей эры, его применяли еще в Китае.
В литературе есть упоминания, что им пользовались древние
греки, египтяне и халдеи.
Многие элементы этого процесса уже давно применялись•
в нашей отечественной практике; использование воска для
моделей и гипса для форм нашло особо широкое распространение
3
еще в IX и X вв. в Киевской Руси и далее при Петре I для
изготовления статуй и художественного литья.
Первоначальной целью литья в гипсовые формы являлось
не получение геометрической точности, а четкое воспроизведе-
ние очертаний детали.
В недавнем прошлом и в настоящее время процесс этот нашел
широкое применение также в ювелирном и зубопротезном деле.
Наконец, в самое последнее время, в предвоенные и особенно
в военные годы, метод прецизионного литья начал широко
внедряться в разных отраслях промышленности и становится
одним из прогрессивных и перспективных технологических
процессов у нас в Союзе.
Новым в прецизионном литье, применяемом в настоящее
время в машиностроении, по сравнению с методом восковой
формовки для художественного литья, является отливка восковых
моделей, а также заливка металла в форму под давлением или
под вакуумом, что позволяет получать даже стальные отливки
высокой точности с толщиной стенок порядка 0,5 мм.
Глава I
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРЕЦИЗИОННОМУ
МЕТОДУ ЛИТЬЯ
ПРЕИМУЩЕСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА
ПРЕЦИЗИОННОГО ЛИТЬЯ
Метод прецизионного литья, помимо достижения высокой
точности отливок, позволяет решать целый ряд новых задач,
как например, применение жаропрочных сплавов в тех случаях,
когда их нельзя использовать из-за плохой обрабатываемости,
применение сверхтвердых сплавов для инструмента, использо-
вание магнитных материалов, сохраняющих свои магнитные свой-
ства в литой структуре, и др.
Метод прецизионного литья дает, таким образом, возможность
получения таких деталей, которые другими способами нельзя
получить вообще или можно получить только с чрезвычайно
большими трудностями и затратой значительного труда.
Основными преимуществами прецизионного литья являются:
1.	Сравнительная простота оборудования,—при общей стои-
мости одного комплекта не более 25 тыс. руб., которое может
изготовить для себя любой машиностроительный завод.
2.	Незначительная производственная площадь, требуемая для
осуществления процесса (30—40 м2 при эксплоатации одного
комплекта оборудования).
3.	Высокий выход годного литья, учитывая возможность
исключения механической обработки.
4.	Легкая диференциация процесса на отдельные самые
простые операции, выполнение которых не требует квалифици-
рованной рабочей силы.
Исключением, конечно, являются эталон и прессформа, но
их изготовление, по существу, относится к функциям инстру-
ментального цеха.
5.	Возможность применения таких металлов и сплавов, ко-
торые не поддаются ковке, прокатке, штамповке, а равно и
таких сплавов, которые с большим трудом допускают механи-
ческую обработку. Это обстоятельство, как уже было указано,
5
Фиг. 1.
Фиг. 2.
6
Фиг. 10.
7
представляет особо большой интерес в отношении жаропрочных»
твердых и особо твердых сплавов.
6.	Возможность получения деталей в их литом виде, что
дает очень большую экономию на механической обработке.
7.	Высокие механические свойства отливок, превосходящих
в этом отношении показатели по всем другим видам литья,
а в некоторых случаях не уступающих качеству деталей, изго-
товленных из прутка, из поковок или из штамповок. Механиче-
ские и прочие свойства отливок, получаемых различными спо-
собами из разных металлов и сплавов, приведены ниже в
главе VIII.	,
8.	Возможность получения деталей самых сложных конфигу-
раций, даже в виде целых узлов, обычно собираемых клепкой,
пайкой или сваркой.
9.	Наиболее короткий срок подготовки производства и про-
должительности его общего цикла по сравнению со штамповкой
и, особенно, при учете времени на обработку деталей.
10.	Сравнительная дешевизна изготовления отливок сложной
конфигурации.
На основе имеющейся практики можно рекомендовать при-
менение прецизионного литья для следующих деталей:
Авиационные детали—-мелкие детали различной конфигура-
ции-рычажки, кронштейны, арматура распределения и управ-
ления, мелкая аппаратура, пусковые детали, арматура из нержа-
веющей стали к выхлопным трубам и патрубкам, лопатки
и сопла турбокомпрессоров и газотурбин, диафрагмы турбоком-
прессоров, магниты.
Детали вооружения: курки, ударники, детали прицельных
приспособлений.
Хирургический инструмент: щипцы, скальпели, ручки из не-
ржавеющей стали или бронзы, ножницы; протезы—зубные, кост-
ные из сплавов на кобальтовой основе.
Детали приборов различных механизмов: ведущие и ведомые
шестерни, кулачки, мелкие корпуса, детали фото- и кинокамер,
роторы насосов, работающих при высоких температурах и в
кислотной среде, сопла для газовых турбин, клапанные коро-
мысла, -кулачки и шестерни для автомобильной промышлен-
ности.
Литой инструмент сложной конфигурации.
Примером разнообразных по конфигурации и назначению
отливок служат представленные на фиг. 1—10.
РАЗМЕРЫ И ДОПУСКИ
Диапазон размеров деталей, отливаемых методом прецизион-
ного литья, все время расширяется. Еще недавно предельными
размерами отливок считались 75 X 75 X 125 мм и сечение стенки
в 1 мм. Однако уже в настоящее время имеются примеры
отливки таких деталей, как крыльчатка из легкого сплава
8
диаметром в 400 мм при весе в 12 кг и лезвия с сечением
кромки в 0,3—0,4 мм-, удавалось даже достигнуть минимальной
толщины в 0,15 мм.
Дальнейшее расширение диапазона размеров отливок с тех-
нологической точки зрения сталкивается с вопросами прочности
восковых моделей и способности их сохранять свои размеры на
всех этапах технологического процесса.
В настоящее время еще твердо не установлено соотношение
между толщиной сечения и шириной, при определенной длине
отливки.
При современном состоянии метода прецизионного литья
оптимальной все же следует считать отливку весом в пределах
50—500 г при длине около 100 мм и толщине от 1 до 3 мм.
Минимально допустимым сечением отверстия считается 0,8 мм-,.
размер последнего зависит от длины, места его располо-
жения и от того, является ли отверстие сквозным или
глухим.
В прецизионном литье следует избегать толстых сечений.
Последние могут быть заменены дополнительными усиливающими
ребрами. Если и это не обеспечит требуемой прочности, то
следует ориентироваться на более прочные сплавы; более высо-
кая стоимость металла при весьма малых размерах прецизионных
отливок вполне компенсируется возможностью удовлетворить,
высоким требованиям в отношении прочности.
Нарезку следует отливать лишь в исключительных случаях.
Если же отливка резьбы является неизбежной, то приходится
считаться со значительным удорожанием прессформы, а также
•возможностью большого брака, выявляемого при контроле как
моделей, так и самих отливок.
Внутренняя резьба получается обычно более точной, чем
наружная; это объясняется тем, что внутренняя резьба обра-
зуется стержнем, выгорающим при сушке. При наружной же
резьбе всегда остаются следы разъема, которые образуются
в прессформах, состоящих из двух половинок.
Допуски по размерам зависят главным образом от степени
освоения прецизионного литья, от размеров отливок и от каче-
ства применяемых материалов.
Примеры достигнутой точности приведены на фиг. 11, 12,.
13 и 14.
На фиг. И представлен пруток диаметром в 6,5 мм и длиной
в 50 мм с нарезкой по всей длине. Допуск на диаметр в данном
случае составляет 0,04 мм-, допуск на толщину отдельных ниток
резьбы -у 0,025 мм-, допуск на длину составляет 0,15 мм, т. е.
0,3% от общей длины.
Следует отметить, что методом прецизионного литья можно
получать резьбу, начиная от резьбы для деталей часового
механизма и кончая резьбой с шагом в 5—6 мм.
На фиг. 12 представлена шестерня с диаметром (средним),
зубьев в 25 мм-, допуск на этот размер составляет +0,08 мм-„
9
допуск на концентричность+0,04 мм, и на толщину и контур
каждого отдельного зуба составляет +0,03 мм.
На фиг. 13 представлен диск диаметром в 125 мм с просвер-
ленными отверстиями в 1,5 мм\ отверстия расположены коль-
цами, при сохранении максимальной для отливок концентрич-
ности по отношению к вертикальной оси.
50+0,15
Фиг. 11.
Фиг. 12.
Первое кольцо имеет диаметр в 25 мм, а диаметр каждого
следующего кольца на 25 мм более диаметра предыдущего
кольца.
На фиг. 14 представлена сплошная отливка длиной в 50 мм,
при ширине в 25 мм и высоте в 15 мм.
Соответственно допуски со-
Фиг. 14.
ставляют + 0,15 мм, +0,08 мм
и +0,05 мм. Если для экономии
металла и для улучшения каче-
ства отливка будет выполнена
полой, с двумя отверстиями и
перегородкой между ними, то
допуск на толщину тела, в зави-
симости от предъявляемых тре-
бований,- сможет находиться в
пределах от + 0,025 мм до
0,05 мм, оставляя указанные допуски —по длине, ширине и вы-
соте —неизменными.
Следует отметить, что точность литья в 0,05 мм на деталях
размером порядка 50—100 мм не всегда может быть осуще-
ствлена по следующим соображениям:
1.	Половинки прессформы, подлежащие сборке, как бы
тщательно они ни были отполированы, всегда могут иметь, при
10
нормальной ежедневной эксплоатации их, неточность, превы-
шающую 0,05 мм.
2.	Небольшое отклонение в химическом составе восковой
смеси и, следовательно, в величине ее усадки может дать
отклонение в размерах более 0,05 мм, даже при самом совер-
шенном оборудовании и оснастке.
3.	Колебания в температуре Ч~ 5°С при заливке восковых
моделей и возможная их деформация при окраске влияют на
размеры моделей и, следовательно, на размеры деталей.
4.	Колебания в составе формовочной смеси и, следовательно,
ее ’способность расширяться при нагреве и уменьшаться при
охлаждении также, в известной мере, нарушают точность в раз-
мерах отливаемых деталей.
5.	Равномерность плотности набивки форм и температура их
вагрева под заливку оказывают свое влияние на размеры
Отливок.
д 6. Температура заливаемого жидкого металла, которую прак-
тически трудно поддерживать в пределах большей точности,
чем + 10°С, также может изменить размеры деталей.
СУЩНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
. Сущность технологического процесса прецизионного литья,
В основном, сводится к следующему.
Прежде всего изготовляют смесь с низкой температурой
плавления (50—80°С); затем заполняют такой смесью специаль-
ную прессформу, внутренняя полость которой, с учетом усадки
смеси и усадки металла, представляет точное воспроизведение
требуемой металлической отливки.
Полученную таким образом копию детали или модель поме-
щают в металлическую неразъемную опоку, которую заполняют
специальной формовочной массой, так называемым наполните-
лем. Далее, путем медленного и постепенного нагрева, сначала
вытапливают модели, а затем выжигают остатки смеси, из
которых были изготовлены модели; при этом одновременно
происходит и обжиг наполнителя, который превращается в
твердую, прочную керамическую форму с гладкой глянцевой
поверхностью.
В образовавшуюся после вытапливания и выжигания модели
полость формы заливается требуемый сплав, причем для луч-
шего заполнения формы рекомендуется заливать металл под
давлением или под вакуумом одним из способов, подробно опи-
санных ниже.
После заливки и остывания отливки выбивают, от них отре-
зают литниковую систему и получают, таким образом, готовые
детали, не требующие никакой механической обработки, кроме
отделки—шлифовки, полировки и пр.
Процесс производства отливок методом прецизионного литья
складывается из нижеследующих основных технологических эта-
11
пов, которые, в свою очередь, в зависимости от общей произ-
водительности и степени механизации литейной, могут быть
диференцированы по отдельным операциям: 1) изготовление
эталона; 2) изготовление прессформы; 3) приготовление модель-
ной смеси; 4) отливка моделей; 5) окраска и осушка моделей;
6) приготовление литейных форм (формовка); 7) выплавление
моделей; 8) прокаливание опок и подготовка их к заливке;
9) приготовление шихты; 10) плавка металла; И) заливка форм;
12) выбивка деталей; 13) обрезка литников и очистка деталей;
14) термическая обработка; 15) отделка; 16) гальваническая
обработка и окраска.
В соответствии с приведенным перечнем и будет вестись
дальнейшее описание процесса.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Подготовка производства обычно сопровождается разработ-
кой необходимой технической документации, используемой как
при изготовлении технологической оснастки, так и в порядке
наладки процесса пооперационного контроля.
Основными документами технологической разработки явля-
ются: чертеж детали (изделия), чертеж отливки и чертеж литей-
ной формы.
Чертеж детали. Чертеж детали (изделия) является исходным
документом, необходимым для разработки чертежа отливки
и всей литейно-технологической документации. В чертеже де-
тали, кроме ее геометрической формы, указания материала от-
ливки, характера механической обработки, должны быть также
приведены все данные по специальным дополнительным процес-
сам, как например: по термической обработке, антикоррозий-
ным покрытиям и т. п.
Чертеж отливки. Чертеж отливки является основным доку-
ментом, необходимым для разработки последующей литейной
технологической документации и конструирования оснастки.
Кроме того, чертеж отливки является также исходным докумен-
том для составления технологического процесса механической
обработки отливки.
В чертеже отливки, кроме материала и веса, указываются:
1) точность отливок; 2) размеры припусков на механическую
обработку; 3) направление и величина литейных уклонов; 4) вели-
чина усадки детали (во всех направлениях); 5) технологические
придатки (ребра, бобышки и приливы, вызываемые требовани-
ями технологических процессов: отливки, термообработки, меха-
нической обработки и монтажа); 6) линии разъема прессформ,
в которых отливаются модели; 7) места, служащие базами при
разметке механической обработки и конструировании контроль-
ных приспособлений; 8) места контрольных промеров детали;
9) места вырезки образцов для проведения механических испы-
таний и других исследований; 10) места и способ маркировки
12
и ссылка на технические условия на приемку литья. Кроме того,
да чертеже отливки указываются основные дополнительные опе-
рации, например: обдувка песком, термообработка, гидро- или
лневмоиспытания, антикоррозийные покрытия и т. п.
В отдельных случаях, когда в целях ускорения подготовки
производства чертеж отливки не разрабатывается, все необхо-
димые указания делаются в чертеже детали.
Разработанный чертеж отливки или заменяющий его чертеж
детали со всеми технологическими указаниями, до выпуска
в производство, должен быть согласован с ответственными
технологами всех участков, через которые проходит данная
ютливка,—литейщиками, термистами, механиками, гальвано-
стегами.
В чертеже отливки рекомендуется указывать условным пунк-
тиром или штриховой линией места расположения выпоров, при-
былей и, по возможности, и всей литниковой системы. В тех
•случаях, когда чертеж отливки полностью не вычерчивается,
как это бывает в опытном или мелкосерийном производстве,
делается ссылка на рабочий чертеж детали или другой доку-
мент, откуда могут быть получены недостающие сведения.
Чертеж литейной формы. Чертеж литейной формы является
следующим, после чертежа отливки, технологическим докумен-
том, на основании которого разрабатывается технологический
процесс изготовления восковой модели и ее формовки. Этот
же чертеж служит для разработки конструкции технологиче-
ских приспособлений: прессформы для отливки восковых моде-
лей, стержневых ящиков, опок, подопечных плит и т. п.
Чертеж литейной формы должен отразить: 1) тип прессформы
(сложная, простая, цельная, составная, со стержнями, без стерж-
ней и т. п.); 2) положение отливаемых деталей в форме; 3) кон-
струкцию, размеры и расположение литниковой системы; 4) ко-
личество и расположение стержней в форме; 5) конструкцию
и размеры знаковых частей; 6) расположение вентиляционных
каналов, холодильников и утеплителей; 7) материал и вес, а в
некоторых случаях и размерную характеристику каждого эле-
мента формы.
Кроме того, в чертеже литейной формы должна быть ука-
зана усадка материала прессформы и приведена ссылка на чер-
теж отливки и карты литейно-технологического процесса. В це-
лях сокращения сроков проектирования технологических чер-
тежей в некоторых случаях допускается разработка чертежа
методики формовки непосредственно на чертеже отливки и, даже
в отдельных случаях, на рабочем чертеже детали. Однако
такой способ оформления рабочей документации можно реко-
мендовать в редких случаях, и то только для деталей простой
конфигурации.
Кроме упомянутых выше чертежей, рекомендуется иметь
также и чертежи нормализованных узлов и деталей литейно-
технологических приспособлений.
13
На основе этих материалов конструктор разрабатывает
чертежи прессформы, а также стержневого ящика, и устанавли-
вает степень возможной механизации, способ заливки восковым
сплавом (под давлением, под вакуумом, на центробежной ма-
шине), метод раскрывания прессформы и выемки восковой модели,
степень и способ уплотнения формы и т. п.
Общий вид прессформы и стержневого ящика, как правило,
вычерчивается в трех основных проекциях. Вычерчивание всех
деталей прессформы должно производиться только после окон-
чательного контроля ее общего вида.
В отдельных случаях при конструировании прессформ и стерж-
невых ящиков для несложных деталей можно ограничиться
вычерчиванием одного общего вида. В этом случае чертеж
делается более подробным, с тем, чтобы представление о каждой
детали было исчерпывающим.
На чертежах общего вида, которые будут являться единст-
венным документом для изготовления изделий, размеры ставятся
полностью. Простановка размеров на детальных чертежах произ-
водится от основных баз разметки и ^механической обработки.
Размеры должны равномерно распределяться на все проекции,
допуская повторение их только в исключительных случаях,
когда это диктуется какой-либо необходимостью.
В части общих правил вычерчивания и расположения проек-
ций, простановки размеров, допусков, знаков обработки и других
условных обозначений, необходимо руководствоваться сущест-
вующими стандартами. Чертежи прессформ и стержневых ящи-
ков должны выполняться, как правило, в натуральную величину,
за исключением только особо больших или особо малых разме-
ров, когда чертежи выполняются в большем или меньшем
масштабе. Для большей наглядности чертежа рабочую полость
прессформы вместе с литниковой системой рекомендуется выде-
лять путем легкого закрашивания соответствующих мест с
обратной стороны кальки красной тушью или чернилами.
Чертеж общего вида должен снабжаться исчерпывающей
спецификацией деталей. Кроме того, на чертежах рекомендуется
давать и все необходимые указания, связанные с технологией
изготовления самой прессформы, например:
„Сверление и развертывание отверстия производить по кон-
дуктору или совместно с деталью №...“
„Подгонку детали произвести по „месту** или по детали №...**
„После предварительной обдирки произвести следующую тер-
мическую обработку:...**
„Контроль рабочей плоскости прессформы производить по
восковому или гипсовому слепку или отливке из безусадочного-
сплава".
„Доводку прессформы производить после контрольной от-
ливки детали".
„После окончательной отделки произвести хромирование".
14
Глава II
ПРЕССФОРМЫ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕССФОРМАМ
И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Прессформы служат для изготовления моделей путем заливки
в их полости модельного сплава; после заливки прессформы
раскрывают, извлекают из них восковые модели и вновь соби-
рают для аналогичной повторной операции. Отсюда и вытекают
основные требования, предъявляемые к прессформам:
1.	Легкость сборки, разборки и извлечения моделей.
2.	Высокая точность и чистота поверхности внутренних ра-
бочих полостей.
3.	Незначительный коэфициент расширения материала пресс-
форм, для обеспечения минимальных отклонений размеров
восковых моделей.
4.	Большой срок службы.
5.	Легкая обрабатываемость (на станках и вручную).
6.	Способность принимать гальваническое покрытие.
Прессформы могут быть изготовлены из различных материа-
лов. Выбор материала главным образом зависит от количества
Деталей, подлежащих изготовлению, и от требований, предъявля-
емых к их точности. В настоящее время в практике прецизион-
ного литья используются прессформы: металлические, гипсовые,,
клеевые, резиновые и пластмассовые.
Резиновые прессформы применяются при отливке неболь-
шого количества малоответственных деталей; такая прессформа
является очень дешевой и простой в изготовлении.
Пластмассовые прессформы очень легко и быстро механи-
чески обрабатываются и, благодаря своему незначительному
весу, очень удобны в эксплоатации.
Прессформы клеевые, гипсовые и из легкоплавких металли-
ческих сплавов находят применение только в тех случаях, когда
требуется незначительное количество моделей и когда к поверх-
ности их не предъявляется особо строгих требований. Если же
требуется большое количество моделей с особо чистой поверх-
ностью, то прессформы следует делать из стали, бронзы или
алюминиевых сплавов. Однако и в этом случае не всегда бывает
рационально сразу приступать к изготовлению трудоемкой и
15
дорогостоящей прессформы; лучше вначале изготовить предва-
рительную прессформу из легкообрабатываемых материалов и,
уже после выявления усадки и отладки технологического про-
цесса, изготовить окончательную прессформу.
ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССФОРМ
Способы проектирования и изготовления прессформ весьма
многообразны. Металлические прессформы, например, могут
.изготовляться одним из следующих способов:
1)	механической обработкой по специальному чертежу от-
ливки, где учтена усадка воска и заливаемого металла;
2)	методом штамповки на прессах и, наконец,
3)	отливкой в полупостоянные формы по эталону, используя
при этом для окончательной доводки лишь полировку.
В наиболее простых случаях прессформа состоит из двух
разъемных половин, образующих в собранном виде полость, в
которую заливается жидкий модельный сплав.
Для наиболее полного удовлетворения требований эксплоата-
ции конструкция прессформы должна учитывать специфические
особенности каждой новой отливки.
Общими положениями, которыми должны руководствоваться
при конструировании прессформ, являются следующие:
1.	Для обеспечения легкого извлечения модели из прессформы
стенки последней должны быть выполнены с небольшим укло-
ном к поверхности разъема. В отдельных случаях рекомендуется
устраивать в прессформах специальные выталкиватели, при по-
мощи которых модель извлекается из прессформы.
2.	Сечения стенок должны способствовать быстрому отводу
тепла, образуемого в полости прессформы заливаемым жидким
сплавом. Практически толщина их колеблется в пределах
10 — 20 мм] при этом следует иметь в виду, что сокращение
сечений прессформы для облегчения ее веса может осуществ-
ляться отнюдь не за счет уменьшения ее лучеиспускающей
поверхности.
Для лучшего охлаждения стенки прессформы могут выпол-
няться, например, с внутренними полостями, через которые про-
пускают холодную воду.
3.	Расположение детали, литниковой системы и питающих
частей должно обеспечивать хорошее заполнение прессформы
и создавать условия для направленности затвердевания отлитой
модели в направлении к питающим ее -частям.
4.	Прессформы в собранном виде должны противостоять
давлению пресса, развиваемому при заливке воскового сплава;
давление может доходить до 6 ат.
5.	Должно быть обеспечено, по возможности, наиболее
полное удаление воздуха и газов из полости прессформы.
Этой цели обычно служат просверленные в теле прессформы
каналы, порядка 0,5 мм, называемые „отдушинами11. Отдушины
16
Фиг. 16. Скобы шарнирные
Т-образные:
/—нижняя половина прессформы;
2—верхняя половина прессформы;
3—скоба; 4—штифт.
Фиг. 15. Скобы П-образные:
/—ушко нижней половины прессформы;
2— скоба; 3—ушко верхней половины пресс-
формы; ‘/-винт; 5—-штифт.
Фиг. 17. Ручки отъемные.
Фиг. 18. Соединение шарнир-
ным болтом:
/—ушко; 2—ушко; 3~стяжной винт;
-/—барашек; 5—штифт.
Фиг. Крепление круглых бо-
бышек и втулок:
1—втулки типа I; 2—втулки типа И; 3—втулки
типа III; 4--круглые бобышки типа!; 5—круг-
лые бобышки типа II; б—круглые бобышки
типа 111.
2 Прецизионное литье
Фиг. 20. Крепление скобами
и клиньями:
/—скоба; 2—клин.
17
оставляют на поверхности восковой модели едва заметные
следы, которые зачищаются затем подогретым шпателем.
6. Все зажимы и крепления для монтажа и демонтажа пресс-
форм должны обеспечивать достаточный срок и удобство в
эксплоатации.
Подвижные части должны иметь соответствующие ’ направ-
ляющие и ограничители, фиксирующие их взаимное положение
в прессформе. Приспособления для перемещения подвижных
частей прессформы должны обеспечивать плавный ход, без вся-
ких качений и рывков. Замки для соединения частей прессформы
должны иметь хороший натяг и не должны самопроизвольна
раскрываться и ослабляться.
Фиг. 21. Крепление
болтами:
1— корпус прессформы; 2—те-
ло болта; 3— головка болта.
?
Фиг. 22. Крепление винтами с утопленной
головкой:
7—корпус прессформы; 2— отъемная часть; .3—место,
заливаемое баббитом.
Замки должны допускать регулировку натяга в результате
износа трущихся поверхностей.
Примеры нормалей, применяемых в прессформах, приведены
на фиг. 15—22.
7. Вставки прессформы, остающиеся на отливке восковой
модели, должны свободно с нее сниматься и легко простав-
ляться обратно в соответствующие гнезда прессформы.
После разъема прессформа должна обеспечивать свободное
удаление, отливки (путем извлечения ее руками или с помощью
смонтированных на прессформе толкателей).
Особые приемы должны быть соблюдены при конструиро-
вании узлов прессформ, предназначенных для получения отвер-
стий в восковой модели.
Обычно в этих случаях прибегают к установке в соответст-
вующих местах прессформы стержней, закрепленных на шипах или
в специальных направляющих, предусмотренных в прессформах.
Наряду с этим, при конструировании узлов прессформ, тре-
бующих установки стержней, должны учитываться следующие
соображения:
1.	Отдельные или соединенные из нескольких частей стержни
должны легко и точно устанавливаться в знаковых частях пресс-
формы. Размеры и форма знаковых частей должны обеспечивать
точность и неподвижность установки стержней и хорошее удале-
18
ние из них газов. Отделяемые и подвижные металлические части
прессформ не должны при своем перемещении касаться стержней.
2.	Основным материалом для изготовления стержней должен
служить металл. Применение стержней кварцевых, керамиче-
ских и других рекомендуется только в исключительных случаях.
3.	Восковая смесь при охлаждении сокращается примерно на
1°'о; с другой стороны, при разъемной конструкции стержня на
соответствующей поверхности восковой модели останутся следы
мест разъема; это, в свою очередь, требует зачистки, операции
дорогостоящей и опасной в смысле повреждения модели. По-
этому рекомендуется изготовлять стержни из красной меди; бла-
годаря своим свойствам теплопроводности медь быстро нагре-
вается при соприкосновении с горячей восковой смесью и при
охлаждении вно€вь возвращается к своим прежним размерам; при
этом, для лучшего извлечения стержня из восковой модели их по-
мещают, непосредственно после заливки, в холодную воду. Так
как воск садится медленнее, чем медь, то при опускании в воду
между стержнем и восковым кольцом протечет вода, благодаря
чему сможет осуществиться их легкое разделение.
Как правило, стальные прессформы не подвергаются терми-
ческой обработке.
В некоторых случаях является полезным хромирование пресс-
формы, особенно, когда при больших ее размерах обеспечи-
вается хороший отвод тепла в окружающую среду, чем преду-
преждается образование трещин в хромовом покрытии.
Указанное положение относится к стальным прессформам;
что касается латунных и бронзовых прессформ, то хромирование
применять нецелесообразно, так как, вследствие значительного
коэфициента линейного расширения и сжатия при переменном
нагреве и охлаждении прессформы, в короткий срок происходит
растрескивание гальванических покрытий.
В понятие, определяющее* комплектную прессформу, могут
входить также и стержневые ящики, по которым должны изго-
товляться отдельные стержни; как это будет видно из даль-
нейшего, эти стержни устанавливаются в прессформы и состав-
ляют неотъемлемую часть восковой модели до момента ее
выплавления из формы. В последующем же эти стержни опре-
деляют полости в окончательной отливке.
Материалом для изготовления стержней обычно служат те же
смеси, которые применяются для получения наружных очерта-
ний форм (см. главу V). Стержневые же ящики обычно изго-
товляются металлическими.
Таким образом, при конструировании стержневых ящиков,
помимо вышеперечисленных основных положений, подлежащих
соблюдению при конструировании прессформ, должны также
выполняться и нижеследующие правила:
1.	Стержневой ящик должен быть максимально простым
и иметь удобное открытое пространство для набивки стержне-
вой массой и установки керамических каркасов.
19
2.	Поверхность стержня, служащая при сушке основанием,
должна быть плоской или, во всяком случае, иметь простую
форму.
3.	Стержневой ящик должен иметь минимальное количество
отъемных частей и вкладышей (только не за счет увеличения
количества стержней).
4.	В стержневом ящике должна быть предусмотрена воз-
можность получения вентиляционных каналов.
5.	При конструировании ящика для изготовления крупных
стержней должна быть предусмотрена осадка и деформация
стержней в сыром состоянии.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРЕССФОРМЫ
Примером прессформы, изготовленной механической обра-
боткой, служит представленная на фиг. 23, выполненная для
отливки моделей полого цилиндра — кольца. Эта сложная пресс-
форма состоит из собственно прессформы — матрицы 1, осу-
ществляющей наружный контур, и кольцевого медного стержня 2,
оформляющего внутреннюю поверхность кольца. Прессформа
выполнена из трех сег-
ментов 3, охватывающих
центрально расположен-
ный кольцевой стержень.
Заливка модельной смеси
производится через три
отверстия 4, просверлен-
ные в стержне 2, вблизи
его основания. Модель-
ная смесь поступает из
заливочного пресса или
сосуда в центр стержня 2,
а оттуда через три сколь-
зящие насадки 5 и упо-
Фиг. 23. Разъемная прессформа
со стержнем.
мянутые отверстия в
стержне 4 — в полость
прессформы 6. Наблюде-
ние за заполнением формы можно вести по отверстиям 7 для вы-
хода воздуха, просверленным в верхней части прессформы.
После заполнения прессформы три ’ее сектора раздвигают
и извлекают стержень вместе с расположенным вокруг него
кольцом 6 из модельной смеси.
Для облегчения съема кольца со стержня их погружают
в воду для охлаждения; при этом в литниковых отверстиях
стержня остается немного восковой смеси, которая затем
удаляется с помощью сверла соответствующего диаметра. При
подобной схеме в трех местах на внутренней поверхности
20
воскового кольца остаются • незначительные следы, что, однако,
не имеет существенного значения, так как к этим местам может
Фиг. 25. Прессформа со стерж-
нем в собранном виде:
7—две половинки прессформы;^—стер-
жень; 3—гайка крепления прессформы.
Фиг. 24. Прессформа со стержнем
в разобранном виде:
7—две половинки прессформы; 2—вставной
стержень.
быть присоединена литниковая система для
в форму. Скрепление собранной прессформы
с помощью зажимных винто-
заливки металла
осуществляется
вых или клиновых приспособ-
лений 8 с таким расчетом,
чтобы прессформа легко вы-
держивала давление сжатого
воздуха при заполнении ее
модельным сплавом.
Вторым примером, представ-
ляющим прессформу с встав-
ным металлическим стерж-
нем, служат фиг. 24 и фиг. 25,
где: 1—прессформа, 2— встав-
ной металлический стержень,
3— гайка.
Фиг. 26. Прессформа для отливки
литника.
На фиг. 26 представлена прессформа для отливки отдель-
ного литника.
ПРЕССФОРМЫ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ СПЛАВОВ
При изготовлении прессформ из легкоплавких сплавов прежде
всего изготовляют эталон — прототип будущей отливки, отли-
чающийся от нее по размерам только на величину двойной
усадки: усадки восковой смеси и усадки заливаемого металла.
Эталон, называемый также „мастер-моделью", должен иметь
чистую полированную поверхность, так как малейшие царапины
или другие дефекты скажутся последовательно на прессформе
и восковой модели и, соответственно, на самой отливке.
Материалом для изготовления эталона могут служить алю-
миний, бронза, латунь, сталь.
21
Выбор материала для эталона зависит от материала, приме-
няемого для прессформы, и от требуемой чистоты поверхности.
Несмотря на большую трудность изготовления, рекомен-
дуется применять стальной эталон, так как он дает наилучшие
результаты по чистоте поверхности и менее подвержен де-
формациям в процессе изготовления прессформы.
Сплавы, из которых изготовляются литые прессформы,
должны, кроме низкой температуры плавления, обладать боль-
шой пластичностью, а также обеспечивать после отливки плот-
ную и гладкую поверхность.
Наилучшие результаты показали следующие два сплава:
1) 58°/0 олова-ф-42% висмута и
2) 33°/ 0 олова -ф 56% свинца -ф 11 % сурьмы.
Первый сплав имеет температуру плавления 139° С, а вто-
рой-3150 С.
Усадка легкоплавких сплавов, применяемых для прессформ,
не принимается во внимание, так как практически эти сплавы
являются безусадочными или имеют самую ничтожную усадку.
Величину же суммарной усадки — модельного сплава и ме-
таллической отливки—подсчитать заранее довольно трудно, так
как, с одной стороны, усадке препятствуют всякого рода выступы
прессформ и, с другой,— на постоянство размеров моделей ока-
зывает влияние известный нагрев форм в процессе непрерывной
их эксплоатации.
Обычно величину усадки удается определить только эмпи-
рическим путем. Поэтому судить о правильности размеров эта-
лона можно только после получения отливок; на основании
контроля размеров отливок и вносятся соответствующие кор-
рективы в размеры эталона.
В некоторых случаях, когда для получения отливки предо-
ставляется незначительный срок, рекомендуется изготовлять од-
новременно несколько эталонов с разными расчетными усад-
ками, а затем, после пробных отливок, отобрать для работы
тот эталон, который обеспечивает необходимые размеры.
При расчете суммарной усадки воска и заливаемого металла
нужно учитывать, что часть этой усадки компенсируется. Эта
компенсация двойной усадки теоретически может быть достиг-
нута одним из следующих методов:
1)	подогревом восковой модели с помощью гипсового це-
мента, смешанного с горячей водой, применяемого в качестве
формовочного материала;
2)	за счет расширения формовочного материала при его
схватывании;
3)	путем подогрева формы перед заливкой за счет терми-
ческого расширения формовочных материалов.
Первый способ очень опасен с точки зрения наблюдаемого
при этом уменьшения прочности восковой модели и ее дефор-
мации; поэтому, после ряда неудачных попыток, этот способ был
оставлен, главным образом, из-за применения для формовки
22
материалов с большой величиной расширения при схваты-
вании.
В виде примера приведем расчет частичной компенсации
усадки для отливки из латуни.
А. Усадка
Усадка восковой смеси...................1,00%
Линейная усадка латуни...............1,80°/о
Всего ... 2,80%
Б. Расширение
Расширение материала формы при схватывании 0,3%
Термическое расширение формы при нагреве 1,0%
Всего . . . .1,3%
Таким образом, общая усадка в 2,8% только частично ком-
пенсируется за счет указанных двух факторов в размере 1,3%..
Остальные 1,5% усадки должны быть компенсированы соответ-
ствующим увеличением раз-
меров прессформы по сравне-
нию с размерами отливки.
Для изготовления пресс-
формы, кроме эталона, тре-
Фиг. 28. Формовка эталона
в верхней полуформе:
1—эталон; 2—восковая смесь; 3—обой
ма верхняя; 4—плита; 5— скребок.
Фиг. 29. Сборка верхней и
нижней полуформы:
1 — эталон; 2—восковая смесь; 3— це-
мент; 4—обойма нижняя; 5—обойма
верхняя; б—плита.
Фиг. 27. Технологические
приспособления:
1—подкладная плита; 2— обойма нижняя;
3— обойма верхняя; 4 пуансон.
буются еще следующие технологические приспособления, по-
казанные на фиг. 27: подкладная плита 1, обойма нижняя 2,
обойма верхняя 3 и пуансон 4.
23
Обоймы необходимо делать стальными, очень прочными,
с толщиной стенок в пределах 20—30 мм.
Изготовление прессформы ведется в следующем порядке.
На эталоне намечают линию разъема и обводят ее чертилкой
или карандашом; затем заполняют верхнюю стальную обойму 3
восковой смесью 2 и заформовывают в ней эталон по линию
разъема (фиг. 28).
При этом необходимо тщательно следить за тем, чтобы
вокруг заформованного эталона не было каких-либо трещин,
наплывов и других дефектов. На заформованную верхнюю обойму
с выступающим эталоном ставят нижнюю обойму (фиг. 29) и за-
ливают ее быстро схватыва-
ющимся цементом. После пол-
ного схватывания цемента соб-
ранную из двух обойм форму
поворачивают на 180°; верх-
Фиг. 31. Вторичная сборка
полуформ:
/—эталон; 2—цемент; 3—легкоплавкий
сплав; 4—обойма верхняя; 5—обойма
нижняя;б—плита; 7—ковш с металлом.
Фиг. 30. Нижняя полуформа
с эталоном:
/- эталон; 2цемент; 3—обойма ниж-
няя; 4—плита.
нюю обойму снимают и удаляют находящийся в ней воск. Далее
вынимают оставшийся в цементе нижней обоймы эталон, очи-
щают его от прилипшего воска, тщательно протирая чистой
тряпкой, и затем устанавливают его обратно в гнездо (фиг. 30).
После этого на нижнюю полуформу вновь устанавливают уже
порожнюю верхнюю обойму. Собранные таким образом полу-
формы (фиг. 31) устанавливают на подкладочную плиту, и в та-
ком виде они готовы под заливку.
Заливаемый легкоплавкий сплав должен быть перегрет на
50—60° выше температуры плавления. Образующиеся на его
поверхности окислы должны быть сняты, и после этого его
спокойно заливают в верхнюю опоку.
Затем из верхней обоймы вынимают эталон, а из нижней
обоймы выбивают цемент. После этого залитую обойму и эта-
лон очищают от загрязнений при помощи щетинной кисти
и чистой тряпки; применение наждачной шкурки можно рекомен-
довать только в исключительных случаях, когда указанные
выше способы не дают достаточного эффекта. Зачистив шабером
24
плоскость разъема залитой половинки прессформы, эталон вновь
устанавливают в гнездо и приступают к изготовлению второй
половинки прессформы. Во избежание приваривания последней
к уже полученной ранее первой половинке, поверхность разъема
необходимо смазать при помощи мягкой щетинной кисти тонким
слоем разделительного состава. В качестве разделительной
смеси можно использовать либо маршалит, разведенный на жид-
ком стекле до консистенции жидкой сметаны, либо мелкий графи-
товый порошок.
Фиг. 32. Установка съемного
пуансона:
1—эталон; 2— легкоплавкий сплав;
3— пуансон; 4— обойма верхняя;
5— обойма нижняя; б—плита.
Фиг. 33. Выдавливание эталона
и прессформы:
7—эталон; 2— легкоплавкий сплав; 3— пуансон;
4- обоймы; 5— подкладки.
Отлитую и отделанную половинку прессформы помещают на
плиту и, после установки второй порожней обоймы, заливают
в нее легкоплавкий сплав.
Затем над собранной парой полуформ устанавливают съем-
ный пуансон (фиг. 32), предварительно нагретый до темпера-
туры, близкой к температуре плавления залитого сплава, и после
установки собранного комплекта на стол гидравлического пррсса
дают давление в 200—300 кг!см.\ поддерживая его до тех пор>
пока сплав полностью не затвердеет. На эту операцию затра-
чивается обычно 5—10 мин., после чего, приподымая и под-
держивая залитые обоймы, удаляют подкладочную плиту и вместо
нее устанавливают две подкладки (фиг. 33). Включая снова
пресс, мы выжимаем обе обоймы с залитыми в них половинками,
прессформы.
Последующее раскрытие прессформ можно осуществить
с помощью вставляемого в разъем остро заточенного зубила
или ножа и легкого постукивания молотка.
Поверхности разъема прессформы тщательно очищаются от
разделительного состава, после чего стальной эталон из-
влекается из второй половины прессформы. Эта операция,
осуществляется постукиванием молотка через деревянную или
25
медную прокладку, и, в случае затруднений, прибегают к помощи
специальных выталкивателей, действующих через отверстия, про-
сверленные с обратной стороны прессформы. После извлечения
эталона эти отверстия, равно как и отверстия, сделанные для
съемника, заливаются тем же легкоплавким сплавом.
Изготовленные вышеописанным способом половинки пресс-
формы (фиг. 34) тщательно очищают, исправляют дефекты пай-
кой, шабровкой и зачисткой.
Изготовленные прессформы следует хранить в чистом и сухом
помещении. На фиг. 35 представлена прессформа из легко-
плавкого сплава, предна-
Фиг. 34. Две половинки
прессформы.
Фиг. 35. Прессформа для отливки фрезы.
фрезы. В некоторых случаях при особо сложных эталонах ре-
комендуется предварительное изготовление эталона из дерева,
который может быть выполнен сборным из отдельных частей.
По такому „предварительному" эталону изготовляется клее-
вая прессформа способом, описанным ниже.
По клеевой прессформе отливается восковая модель, а по
ней — эталон из легкоплавкого сплава; этот последний обра-
батывается до окончательных размеров, указанных на чертеже,
после чего процесс повторяется снова: изготовление клеевой
прессформы, восковой модели и затем -отливка окончательного
эталона из стали. Затем приступают к изготовлению самой ме-
таллической прессформы.
КЛЕЕВЫЕ ПРЕССФОРМЫ
Клеевая прессформа может быть использована в двух направ-
лениях:
а)	как основная производственная прессформа, при небольшом
26
количестве (до 200 штук) требуемых отливок, —для изготовле-
ния по ней восковых моделей;
б)	как вспомогательная прессформа, для определения необ-
ходимых геометрических размеров эталона, по которому впо-
следствии изготовляется металлическая рабочая прессформа.
В качестве исходного материала для клеевых прессформ
применяется натуральный костяной или искусственный клей.
Последний имеет более низкую температуру плавления, чем
костяной клей; это обстоятельство может вызвать известное
повреждение прессформы при работе с гипсом, так как при
затвердевании последний выделяет некоторое количество тепла,
которое может ее смягчить.
Костяной клей следует предпочитать для указанной цели
другим материалам еще и потому, что его можно переплавлять
бесконечное количество раз, не ухудшая при этом его свойств.
Костяной клей существует в виде плиток или порошка,
причем и тот и другой может быть применен с одинаковым
успехом.
Рекомендуется иметь всегда в наличии некоторое количество
размягченного клея, так как в таком виде его можно распла-
вить быстрее.
Использованные и уже ненужные в производстве клеевые
прессформы промывают водой с мыЛом и нарезают маленькими
кусками по 20—25 мм, после чего их растапливают без добавки
воды до тех пор, пока не будет получена консистенция очень
густой сметаны.
Для расплавления свежего, еще ни разу не бывшего в упо-
треблении клея, его вымачивают предварительно в холодной воде.
При использовании клея в плитках, к нему следует добавить
'такое количество воды, чтобы были заполнены все промежутки
между плитками; если же клей порошкообразный, то объем
воды должен быть немного меньше половины объема клея.
Клей плавится обычно в оцинкованном сосуде, свободно
входящим в другой сосуд большего размера, представляющий
собой водяную ванну.
В общих чертах клеевую прессформу получают следующим
образом. х
Прежде всего изготовляется деревянная модель — эталон
отливки. Затем эту деревянную модель покрывают слоем глины
толщиной в 8 мм и помещают в форму, в которую заливают
гипс, получая таким образом гипсовую оболочку; после этого
способом, описанным ниже, глиняный покров снимают, и таким
путем между наружными очертаниями модели и внутренней
стенкой гипсовой формы образуется 8-миллиметровая воздушная
прослойка, которая и заполняется впоследствии клеем.
Применяемая глина может быть использована многократно
до тех пор, пока она не станет слишком влажной и грязной.
Чтобы приготовить глину необходимой консистенции, ее по-
мещают в воду и после тщательного перемешивания дают ей
27
возможность хорошо „схватиться" в течение 48 час. Затем уда-
ляют сифоном уже отстоявшуюся чистую воду и слой глины,
имеющий консистенцию жидкой сметаны, который находится
непосредственно под водой во взвешенном состоянии. Этот слой
должен быть слит осторожно таким образом, чтобы не затро-
нуть нижележащих слоев. Чтобы быстро высушить глину, ее
раскладывают тонким слоем на листах бумагй, которая впиты-
вает в себя излишки влаги. В таком виде глина готова к упо-
треблению при изготовлении клеевых форм. Лучше, однако, для
этих целей применять не обычную глину, а пластелин, т. е. смесь
сухой глины со связующими, например, с глицерином.
Глину, идущую на изготовление пластелина, берут тонкой
фракции, отстаивают ее в течение 48 час., освобождая таким,
путем от песка и осевшей грязи; затем ее просушивают при
низких температурах в специальных сушильных печах. После
полного просушивания глины и размельчения до порошкообраз-
ного состояния ее кладут на подмодельную доску и добавляют
глицерин, технический вазелин или растительное масло до полу-
чения клейкой смеси, которая не затвердевает и всегда может
быть использована для работы, в то время как обыкновенную
глину, замешанную на воде, всегда приходится держать в увлаж-
нительной камере.
Помимо клея, гипса и глины, требуются еще следующие
вспомогательные материалы: щелок, порошок окиси алюминия,
тальк и глицерин.
При изготовлении клеевых форм в качестве инструмента и
приспособлений используются: круглая каталка для раскатыва-
ния глины в листы, эмалированный сосуд для гипса и маленькие
лопатки для его размешивания.
Обычно работа по изготовлению клеевой прессформы про-
водится на установленной по уровню /гладкой подмодельной
доске размерами 0,5\1»0 м. Здесь же на подмодельной доске
раскатывается глина в листы указанной 8-миллиметровой тол-
щины, которыми затем и покрывается деревянная модель.
Для того чтобы в процессе изготовления прессформы клей,
глина и гипс не приставали к модели и подмодельной доске,
модель обворачивают слоем промасленной бумаги, а доску
тщательно покрывают шеллаком. Руки рекомендуется смазывать
глицерином.
В тех случаях, когда клеевая прессформа используется лишь
как вспомогательная, после ее изготовления следует ряд допол-
нительных операций, которые, в зависимости от сложности отли-
ваемой детали, могут повторяться по нескольку раз, вплоть до
получения металлического эталона с окончательными размерами,
требуемыми по чертежу.
В результате весь процесс изготовления клеевой и метал-
лической прессформы может быть представлен в виде ниже-
следующей схемы, согласно которой лишь только первые две
операции служат для случая, когда клеевая прессформа является
28
производственной и используется для непосредственного изготов-
ления по ней восковых моделей.
1.	Изготовление деревянной модели.
I
2.	Изготовление клеевой прессформы.
I
3.	Изготовление гипсовой отливки—модели.
I
4.	Изготовление металлической контрольной отливки эталона.
I
5.	Сверка размеров контрольной отливки с чертежом.
Удовлетворительный результат:
гипсовая модель и клеевая пресс-
форма хранятся как эталонные;
контрольная металлическая отливка
используется как эталон для изго-
товления окончательной металличе-
ской прессформы.
Неудовлетворительный результат:
гипсовая модель последовательно
доводится, и процесс повторяется
с этапа 3, вплоть до получения
годного по размерам контрольного
металлического эталона.
Подобный метод изготовления металлического эталона, как
это следует из дальнейшего, оказывается чрезмерно трудоем-
ким и может быть использован лишь в случаях особо сложных
деталей. При отливке же относительно простых деталей зна-
чительно проще оказывается изготовление металлического эта-
лона путем непосредственной обработки на станках.
Фиг. 36. Модель
кольца.-
Фиг. 37. Литниковая
система отливки:
1—кольцо; 2—питатели;
3—штырь; 4—угол для стока
воска.
В качество наглядного примера осуществления цикла полу-
чения металлической контрольной отливки (эталона) через вспо-
могательную клеевую прессформу ниже приводим последо-
вательное описание процесса изготовления простейшей отливки-
кольца с наружным диаметром в 75 мм и внутренним 65 мм,
при высоте в 25 мм (фиг. 36).
Модель изготовляется из твердой породы дерева и имеет
припуск по окружности в 2,5 мм для компенсации усадки.
Затем изготовляются модели питателей, которые берутся в дан-
ном случае в количестве 3 шт. сечением 6X3 мм. Эти
29
питатели располагаются радиально на внутренней периферии
кольца, на расстоянии 0,8 мм от одной из его торцевых сторон.
Таким образом, когда в дальнейшем, при доводке размеров
модели, эта плоская сторона будет сострагиваться, питатели
при этом не будут затронуты, и сечение их останется неизмен-
ным (фиг. 37).
Далее на лист глины 1 накладывают деревянную модель 2 и
аккуратно прижимают последнюю питателями вниз; направляю-
щий центральный штырь
при этом располагается
вверху, как это показано
на фиг. 38. Затем наре-
зают куски глины и по-
крывают ими сначала
только все боковые по-
верхности моделей.
Поскольку в данном
случае питатели имеют
полос составляет 8 мм*
Фиг. 38. Накладывание глины на модель.
кольцевые поверхности.
Фиг. 39. Приклейка вы-
ступов:
1—деревянная доска; 2- глина;
3—выступы; 4 модель.
высоту в 3 мм, а толщина Глиняных
при накладывании глину, не следует сильно прижимать пальца-
ми. Когда покрыты все боковые поверхности питателей, можно
наложить слой глины последовательно на их наружную и вну-.
треннюю кольцевые поверхности.
После этого осторожно склеивают между собой части глины,
покрывающие внешнюю и внутреннюю
Затем покрывают глиной наружную
кольцевую поверхность и, наконец, в
последнюю очередь, верхнюю торцевую
поверхность, как это показано на фиг. 34.
Все соединения должны быть гладкими,
а края слегка закруглены. Центральный
штырь, естественно, не должен покры-
ваться глиной, за исключением тех мест,
где к нему подходят вплотную питате-
ли. Штырь рекомендуется покрывать
техническим вазелином.
К наружной кольцевой поверхности
глиняного покрова приклеивают два
глиняных выступа клинообразной фор-
мы, располагая их с двух противо-
положных сторон, как это показано на
фиг. 39. Эти два выступа служат направляющими при даль-
нейшей установке клеевой формы в гипсовую оболочку. Ширина
нижней части выступа не должна быть больше 15 мм; угол
может быть любым.
Затем глиняный покров покрывают слоем шеллака и после
просушки смазывают подогретым вазелином. Сосуд с вазели-
ном для сохранения его жидкотекучести помещают в водя-
ную ванну.
30
Временно не используемые прессформы должны храниться во
влажном состоянии. Для этого их помещают в гипсовую оболоч-
ку, которую в свою очередь обертывают влажной мешковиной.
Гипсовая оболочка (кожух) изготовляется следующим образом.
В сосуд с водой емкостью около 1 л насыпают гипс на 12—
15 мм выше уровня воды. Примерно через 4—5 мин. начинается
химическая реакция гипса с водой; смесь необходимо все время
хорошо размешивать лопаткой. Если смесь слишком жидка,.
нужно ждать еще несколько минут, пока она, схватываясь, не
станет гуще. Если, наоборот, смесь слишком густа, необходимо
немедленно добавить немного воды. Когда смесь получает необ-
ходимую консистенцию глиняного теста, ее набрасывают руками
или шпателем на глиняный покров деревянной модели. Работать
нужно быстро, так как схватывание гипса продолжается непре-
рывно. Когда внутренняя поверхность
модели покрыта гипсом, подымают под-
модельную доску за одну сторону и
аккуратно встряхивают до тех пор, пока
гипс не осядет; прибавляя постепенно
гипс на модель, покрывают им послед-
нюю целиком, вместе с выступами.
Полное схватывание гипса продолжается
примерно 15 мин.; этот период времени
рекомендуется использовать для про-
мывки и очистки всего оборудования
и инструмента.
Проверка температуры гипсовой обо-
лочки ведется обычно' наощупь влаж-
ными руками; если оболочка начинает
Фиг. 40. Устройство же-
лобков:
1 модель; 2—оболочка-; ^ отвер-
стие в крышке; 4—желобки,
&
прогреваться, значит процесс схватывания близится к концу и,
когда по истечении 15 мин. оболочка достаточно затвердеет,
ее поворачивают на 180°.
Затем слоем глины толщиной в 8 мм покрывают еще не
покрытые части питателей, центрального штыря и модели, остав-
ляя только нетронутыми гипсовые сегменты между питателями
и внешним бортом оболочки, шириной в 25 мм-, после этого-
глину прижимают плоской деревянной плитой так, чтобы она
соединила два глиняных кольца вокруг модели, а также глиня-
ные стенки питателей; затем, когда все это сделано, глину по-
крывают шеллаком и смазывают вазелином.
Во внешнем ободе оболочки делают три ^7-образных желобка
глубиной 9 мм и шириной основания 15 мм (фиг. 40), исполь-
зуемые в качестве установочных замков для крышки оболочки.
Всю непокрытую глиной каемку, равно как и поверхности гипсо-
вых сегментов, покрывают шеллаком, а после его схватывания
на все эти поверхности наносят слой так называемой разде-
лительной смеси.
Затем переходят к процессу изготовления гипсовой крышки,
для чего замешивается порция гипса в количестве несколько
31
большем половины того, что бралось в первый раз для изготов-
ления гипсовой оболочки; затем накладывают гипс и встряхи-
вают подмодельную доску для обеспечения более совершенного
схватывания, как уже было описано выше.
Накладывание гипса продолжают до тех пор, пока не будет
исчерпан весь гипс, замешанный в сосуде.
Эта масса получается несколько гуще той, которая приме-
нялась для изготовления стенок оболочки; это является необхо-
димым потому, что крышка снимается много раз и, следова-
тельно, она должна быть значительно прочнее, чем кожух. Гипс
должен накладываться ровно и гладко, так, чтобы он не стекал
по стенкам оболочки.
При формировании крышки на последней делают три ^-образ-
пых выступа точно таких же размеров, как желобки, на ко-
жухе. Такая система полностью' обеспечивает правильную уста-
новку крышки относительно кожуха.
После достижения достаточной твердости крышки проверяют
плотность ее прилегания к оболочке, вставляя в разные места
между оболочкой и крышкой лезвие ножа (но не острие его’).
С поверхности модели снимают всю глину и создают, таким
образом, пустое пространство между моделью и оболочкой, не
повреждая при этом питателей.
Когда большая часть глины снята с поверхности модели,
последнюю осторожно вынимают, что производится сравнительно
легко, так как модель была обернута промасленной бумагой, а
направляющий центральный штырь был покрыт разделительной
смесью.
После полного удаления глины с модели внутреннюю поверх-
ность гипсовой оболочки покрывают шеллаком и смачивают
тонким слоем теплого вазелина. Под центральным штырем про-
резают отверстие диаметром в 25 мм, которое должно служить
воронкой для заливки клеевой массы.
Внутреннюю часть крышки вместе с литниковой воронкой
окрашивают шеллаком и смазывают вазелином; удаляют с модели
промасленную бумагу, хорошо вытирают ее, оставляя, однако,
тонкий слой масла для предохранения от прилипания клея. За-
тем устанавливают модель, уже без глиняного покрова, обратно
в оболочку, сначала поместив штырь аккуратно в его отверстие.
Далее ставят крышку на оболочку и хорошо стягивают их при
помощи веревки (способ хотя и примитивный, но хорошо заре-
комендовавший себя в практике).
Собранная таким образом форма готова к заливке клеевой
массы, что производится в нижеприведенном порядке и соблю-
дая следующие правила.
Во время приготовления формы клей подогревается в сосу-
де-клееварке. Когда клей полностью расплавлен до исчезнове-
ния всех кусков и становится достаточно жидкотекучим, его
заливают в оболочку через литниковую воронку; для лучшего
направления струи клея в форму и предотвращения разбрызги-
32
вания его, в заливочное отверстие вставляется воронка из глины.
Заливка должна производиться очень медленно, так как стенки
оболочки не имеют никакой вентиляции и воздух должен уда-
ляться через то же отверстие воронки, через которое заливается
и клей.
Процесс застывания клея продолжается примерно 12 час., по-
этому в практике клей заливают обычно с вечера. После пол-
4
з
Фиг. 41. Удаление модели:
1—модель; 2—оболочка; 3—пита-
тели; 4—три надреза.
ного схватывания клея снимают крышку и осторожно вынимают
из оболочки клеевую прессформу. Затем отрезают литниковую
воронку и иголкой проверяют правильность установки централь-
ного штыря, под которым вырезают отверстие, оголяющее его
поверхность. Далее с помощью несколь-
ких оборотов деревянного винта выни-
мают центральный штырь, предваритель-
но отделив его от питателей.
Для выема модели форму разрезают;
практика не выработала еще твердых
правил для этой операции; в рассмат-
риваемом нами случае форма разрезана
по центрам трех питателей (фиг. 41).
С этой целью при помощи лезвия брит-
вы делают три радиальных надреза от
.'ранее выполненного в центре отверстия,
удаляют три треугольных куска и за-
тем вынимают модель. Таким образом,
надрезы бритвой получаются едва заметными.
После извлечения модели внутреннюю поверхность клеевой
формы присыпают порошком окиси алюминия при помощи щетки
из верблюжьего волоса. Обработка прессформы порошком окиси
алюминия придает ей поверхностную твердость, благодаря чему
отпечатки получаются более точными.
Затем клеевую прессформу помещают обратно’в оболочку (ни-
когда не следует держать форму долго на воздухе) и оставляют
в положении покоя на 10— 12 час. для полного ее затвердения.
Готовая клеевая прессформа представляет крепкую, но упру-
гую темнокоричневую массу с двумя ^7-образными выступами
на периферии, позволяющими точно устанавливать ее в гипсо-
вом кожухе.
Это последнее обстоятельство играет чрезвычайно сущест-
венную роль, так как, ввиду большой податливости клеевой
прессформы, ее размеры могут быть искажены при малейшей
неправильности ее установки в кожухе, а также при установке
на нем крышки.
Каждый раз перед заливкой модельной смеси (гипсовой или
восковой) клеевую прессформу тщательно очищают, посыпают
тальком и, после повторной очистки, устанавливают в кожух,
покрытый крышкой. Последняя, как выше было указано, имеет
отверстие, служащее литниковой воронкой для заливки модель-
ной смеси.
3 Прецизионное литье
33
При изготовлении в клеевой прессформе восковых моделей
нужно остерегаться расплавления клея горячим воском.
С этой целью клеевая прессформа перед заливкой должна
быть достаточно охлаждена с помощью сжатого воздуха; жидкий
воск также охлаждают до образования на его поверхности тон-
кой пленки.
В тех случаях, когда клеевая прессформа является, вспомо-
гательной, приступают, как выше было указано, к отливке по-
ней опытных гипсовых моделей, так называемых эталонов от-
ливки. При этом принимают следующий порядок их изготов-
ления.
Прежде всего в 0,25 л воды насеивают 250 г модельного-
гипса и после перемешивания мешалкой в течение 2 мин. дают
подняться воздушным пузырькам. Затем через литниковое отвер-
стие крышки кожуха заливают смесь в клеевую форму. Немед-
ленно по заполнении формы смесь сливают в чашку для смеше-
ния, повторяя эту операцию до 3 — 4 раз.
Цель этой процедуры — воспрепятствовать образованию воз-
душных пузырей внутри формы. Когда форма будет заполнена
последний раз, гипсу дают схватываться, пока при прикоснове-
нии не почувствуется слабый разогрев литника. Точное время
этого схватывания не может быть указано, так как оно зависит
от таких факторов, как жесткость применяемой воды, погода,
и т. п. условий. В массовом производстве форм, для более точ-
ного учета фактора времени, пользуются дестиллированной
водой.
Когда гипс начнет разогреваться, отливку следует немед-
ленно удалить из клеевой формы. Отливки складываются в су-
хом теплом месте под струей воздуха от вентилятора. Не сле-
дует слишком ускорять их сушку, например, в печи, так как при
этом на моделях могут появиться трещины.
По полученным таким образом гипсовым моделям приступают
к отливке контрольных деталей, по размерам которых можно
проверить, насколько правильно была изготовлена гипсовая
модель, а следовательно, и клеевая прессформа, по которой
отливалась эта гипсовая модель.
Изготовленные таким образом контрольные отливки (в дан-
ном случае из какого-либо цветного сплава, поскольку формовка
производится в гипсе) сверяются с чертежом отливки; если раз-
меры точно совпадают, то гипсовая модель считается правиль-
ной, а клеевая прессформа принимается .за эталонную.
Если же отклонения в размерах не укладываются в допуски,,
указанные в чертеже, гипсовую модель подвергают механиче-
ской и слесарной обработке и продолжают процесс отливки
контрольных деталей и доводки гипсовых моделей до тех пор,,
пока последние не получат окончательных чертежных размеров.
В данном случае — отливки кольца — доводка опытных мо-
делей до размеров мастер-модели может производиться на то-
карном станке.
34
В качестве инструмента используют резцы с плоской
режущей гранью и отрицательным углом заточки. На мо-
дели при этом не должно оставаться следов инструмента.
Не следует применять для доводки наждачной или стеклянной
бумаги.
При расточке по внутренней периферии кольцевой модели
у места присоединения литников для выхода резца остается не-
большой заплечик. Высота его составляет лишь несколько де-
сятых миллиметра, и это обычно не нарушает точности опыт-
ных отливок.
При освоении процесса получения доброкачественной кон-
трольной отливки может появиться необходимость в уменьше-
нии или в увеличении размеров литников.
Уменьшение их размеров обычно производится вручную и
должно быть наибольшим у места сопряжения литников с вну-
тренней поверхностью, чтобы не мешать движению металла из
стояка.
При необходимости дополнительных отрезков литников по-
следние изготовляются следующим образом.
 В гипсовой пластине выдалбливают прямую канавку шири-
ной 3 мм и после ее’окраски шеллаком, просушки и последу-
ющего покрытия разделительным составом заливают модельный
гипс концентрации 54/100 (см. гл. V). Затем, после схватывания,
пластину разрезают ножовочным полотном на отрезки нужной
длины, которые и- служат впоследствии для приклейки к модели.
Единственным клеем, прочно соединяющим гипс с гипсом,
является жженый шеЛлак. Для приготовления, жженого шел-
лака в стандартный шеллак добавляется такое же количество
по объему спирта, и этот раствор наливают слоем не менее
15 мм в чашку из теплостойкого материала. Затем раствор ста-
вят на огонь и перемешивают стальным прутиком до момента,
когда около третьей части его поверхности покроют пузыри.
Далее шеллак охлаждают и пользуются, как клеем, находя-
щимся под его верхней пленкой вязким веществом. Такой клей
мо^ет быть пригоден в течение довольно длительного времени,
если вязкая масса постоянно будет закрыта пленкой.- Для
этого ее систематически нужно восстанавливать путем разгла-
живания и покрытия поверхности несколькими слоями раствора
шеллака.
Наиболее простым, дешевым и качественным разделительным
составом для формовочного и модельного гипсов является смесь
мыла с керосином. Для этого брусок обычного хозяйственного
мыла разрезают на стружку и после ее просушки и размельче-
ния до состояния тонкого порошка медленно засыпают в керо-
син, подогретый на водяной бане до 100° С; при этом смесь
перемешивается до полной ее однородности и консистенции
жидких сливок. Для облегчения определения швов между гип-
совыми отливками, например, между кожухом и крышкой, смесь
подкрашивается обычной синькой.
35
Разделительный состав должен храниться в плотной закры-
той бутылке. В тех случаях, когда из-за компонентов, содер-
жащихся в некоторых сортах гипса, нельзя пользоваться
этим щелочным разделительным составом, применяют сле-
дующие:
1)	Смесь из НО г стеарина в виде стружки, 0,5 л керосина и
10 см? неразбавленного аэрозоля. В процессе приготовления смесь
подогревается на водяной бане до 100° С и помешивается ме-
шалкой.
2)	Вазелин, разбавленный двойным количеством керосина.
3)	Для тонких деталей — спирты камфоры.
Поскольку гипсовая модель не может быть .выплавлена так
же, как это имеет место при восковых моделях, формовка про-
изводится в парных опоках. При этом применяется нижеследу-
ющий метод и порядок изготовления форм.
Нижняя опока ставится на слой глины и слегка вдавливается
в нее, дабы предупредить возможное протекание формовочной
массы. Последняя составляется из Л 80%
асбеста, 20% гипса и необходимого коли-
чества воды.
В момент, когда после заполнения ниж-
ней опоки масса начнет схватываться в
опоку, строго центрально устанавливают
модель так, чтобы литники оставались над
поверхностью формовочной массы. Мо-
' дель предварительно покрывается шелла-
ком и разделительным составом. Формо-
вочную массу при схватывании также по-
крывают разделительным составом.
Вслед за тем на выступ центральной втулки устанавливают
отрезок латунной трубы 0 25 мм (фиг. 42). Последний в дальней-
шем вынимается, образуя литниковое отверстие.
Далее устанавливают верхнюю опоку и заливают остальную
часть модели формовочной массой, осторожно встряхивая при
этом модельную доску для обеспечения равномерного уплотне-
ния. На центральной втулке окончательно доведенной модели
кольца делают дополнительную короткую конусную часть
(фиг. 42), используемую при последующих операциях сначала
для точной установки модели в опоке по ее высоте, а затем
для стока воска при его выплавлении. Оставляемое при этом в
дне формы отверстие затыкается затем формовочной массой.
Вентиляция формы делается потайной, при помощи деревян-
ного или металлического диска, снабженного отрезками прово-
локи нужной длины, как это описано далее.
Заливка форм металлом осуществляется методами и приемами,
описанными в гл. VII.
Так как каждый экземпляр опытной гипсовой модели служит
лишь один раз, то для удобства можно прибегать к их удале-
нию из формы, не боясь разрушения,—по кускам.
36
Фиг. 42. Конусная
часть модели кольца:
7—уклон питателей;
2— место для стока воска.
РЕЗИНОВЫЕ ПРЕССФОРМЫ
Резиновые прессформы применяются для тех же целей, что
и клеевые.
Наиболее пластичной и сравнительно наиболее стойкой ока-
зывается прессформа, изготовленная из чистой резины с упрочни-
телем — вулканизационной резиной. Менее целесообразной счи-
тается резина воздушной сушки; наконец, на третьем месте
стоит искусственная резина в разрыхленном виде.
В настоящее время естественная резина является дефицит-,
ным материалом.
Так как практически порядок изготовления и вулканизация
прессформ из всех трех типов резины идентичен, дальнейшее
изложение будет касаться только наиболее распространенно#
для данной цели синтетической резины.
Изготовление резиновых прессформ протекает в следующем
порядке.
Прежде всего резина нарезается на маленькие кусочки и
растворяется в бензоле до получения густой клейкой массы.
Растворение следует вести в стеклянной или глиняной посуде.
Далее при помощи деревянной лопаточки эту массу накла-
дывают на модель слоем толщиной примерно в 2,5 см.
Затем модель с наложенной массой выставляют в висячем
положении на открытый воздух для того, чтобы дать возмож-
ность испариться бензолу, что обычно практически продолжается
около 12 час.
Далее массу вулканизируют при температуре 125— 130° С,
при давлении в 4 ат.
Резиновая прессформа, подобно клеевой, должна иметь для
фиксации его расположения в оболочке ^/-образные направляю-
щие. Так как при этом такая прессформа в процессе испарения
бензола имеет тенденцию течь и вытягиваться, нецелесо-
образно формовать эти направляющие одновременно с изготов-
лением прессформы. Их лучше изготовлять отдельно и затем
уже приклеивать к прессформе, непосредственно перед вулка-
низацией. С этой целью в хорошо просушенном гипсовом блоке
нарезаются две 67-образные канавки, заполняемые затем рези-
новой массой.
После того как масса затвердевает, два направляющих рези-
новых придатка отрезаются и непосредственно перед вулканиза-
цией приклеиваются с помощью резинового клея к наружной
поверхности прессформы.
Как и в клеевой прессформе, обе направляющие должны рас-
полагаться на противоположных концах прессформы.
Весь процесс изготовления резиновых прессформ чрезвычайно
прост и продолжается всего около двух часов (не считая
времени, необходимого для испарения бензола).
Помещение, в котором происходит процесс изготовления
резиновых прессформ, должно быть совершенно изолированным
37
и оборудованным хорошей вентиляцией; в этих условиях про-
цесс производства прессформ может считаться совершенно безо-
пасным в пожарном отношении.
При изготовлении прессформ, требующих вулканизации, мо-
гут быть использованы только лишь металлические эталоны.
Эталоны из гипса или какого-либо другого пористого ма-
териала применяться не могут, так как благодаря теплу, выде-
ляемому при вулканизации, воздух, заполняющий поры эталона,
расширится и вызовет образование на поверхности прессформы
пузырей, что впоследствии неблагоприятно скажется на поверх-
ности модели.
Резиновые прессформы просты в изготовлении и обеспечи-
вают получение значительного количества восковых моделей.
Однако благодаря повышенной усадке резины, и особенно син-
тетической, приходится прибегать к предварительному после-
довательному изготовлению нескольких прессформ по заведомо
увеличенным размерам эталонов с тем, чтобы постепенно, эм-
пирическим путем, подойти к правильным размерам восковой
модели. Поскольку усадка резиновой массы определенной компо-
зиции не меняется, окончательные размеры прессформы могут
быть подсчитаны с достаточной степенью точности после трго,
как будет изготовлена первая прессформа из резины для какой-
либо детали.
Из тех же соображений все изготовленные прессформы дол-
жны пройти процесс вулканизации в абсолютно идентичных
условиях по времени, температуре и давлению.
Поскольку вязкость применяемых восковых смесей оказы-
вается не постоянной, рекомендуется определять величину усадки
путем сравнения предварительно отлитой в опытную клеевую
или резиновую прессформу гипсовой отливки с последующей
отливкой восковой. При изготовлении гипсовой отливки следует
применять разделительную смесь.
Применяемый гипс должен быть либо определенной марки,
с заранее известной характеристикой роста при схватывании,
либо должен быть вообще свободен от какого бы то ни было
увеличения в объеме.
Определение размеров восковых моделей производят после
короткого погружения их в воду при комнатной температуре,
чтобы не повреждать восковых моделей; между губками мик-
рометра вставляют тонкие стальные ленты заранее известной
толщины.
Глава III
МОДЕЛИ
В практике прецизионного литья для изготовления моделей
применяется большое количество различных композиций.
Из них все больше и больше начинают внедряться составы,
вовсе не содержащие воска, и, таким образом, термин „воско-
вые модели" имеет скорее условное, символическое значение.
ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В качестве основных исходных материалов для моделей мо-
гут быть использованы различные сорта воска (пчелиный, гор-
ный), парафин, стеарин, углеводороды, этилцеллюлоза, канифоль,
церезин, абиетиновая смола, касторовое масло, глицерин.
Воск представляет 'собой сложные соединения жирных кис-
лот в свободном виде и в виде эфиров твердых одноатомных
спиртов, кроме того, в воске присутствуют неомыляемые угле-
водороды в количестве 12—18°/0. Воски обладают очень большим
коэфициентом термического расширения. Представляя собой
смесь кристаллических и аморфных веществ, они склонны
к пластическому течению даже под действием собственного веса.
Из многочисленных сортов воска наибольший интерес представ-
ляют воск пчелиный и горный.
Пчелиный, воск—п\ю&укч переплавки пчелиных сот—представ-
ляет собой плитки или куски светложелтого цвета.
Содержание механических примесей 0,1°/0.
Приемка пчелиного воска производится по временной нор-
мали МАП.
Горный воск (озокерит) состоит из углеводородов парафи-
нового ряда и представляет собой смолистое минеральное веще-
ство, клейкое наощупь, очень мягкое и упругое после нагрева.
Чистый озокерит хорошо растворяется в бензине, керосине
и эфире.
Крупное месторождение горного воска в СССР —гора Нефте-
даг, Чикишляр (остров Челекен, Туркменская ССР).
Церезин—продукт обработки озокерита при 115—175° кон-
центрированной серной кислотой, в результате чего он приобре-
39
тает желтый цвет; для придания ему белого цвета прибегают
к отбеливанию.
По своим свойствам церезин приближается к пчелиному
воску. Качество его считается тем лучше, чем выше темпера-
тура его плавления.
Парафин является продуктом возгонки парафинистой нефти.
Общая формула парафина СпН2п4-2; чем больше в нем угле-
рода, тем выше температура его плавления, например:
С20 Н42	Плавится	при 38° С,
С32 Н66	„	„ 75°	С,
С60 ^122	»	” Ю1°	С.
Таким образом, применяя различные члены высших парафинов,
можно существенно влиять на свойства модельных смесей, глав-
ным образом, в отношении температуры их плавления; прочность
парафина—17—21 кг/см?.
, Глицерин представляет собой трехатомный спирт СН2ОН —
СН • ОН—СН2ОН; он распространен главным образом в виде
„глицеридов", составляющих основную , часть животных и рас-
тительных масел.
Чистый глицерин имеет консистенцию густой жидкости,
весьма гигроскопической и хорошо смешиваемой с водой и спир-
том.
Скипидар состоит главным образом из углеводородов состава
С10 Н1а и получается как продукт перегонки смолы.
Технический стеарин выделяется из смеси жирных кислот,
получаемых при расщеплении говяжьего, бараньего, костяного,
технического топленого сала, хлопкового масла, жиров морского
зверя и гидрированных жиров.
Выделенная при расщеплении жиров смесь жирных кислот
подвергается обычной очистке путем дестилляции. Дестиллиро-
ванным жирным кислотам дают закристаллизоваться для того,
чтобы отжатием в гидравлических прессах отделить твердые
жирные кислоты от жидких. Таким образом, в прессах и остается
так называемый технический или, иначе, дестилляционный
стеарин; если же смесь жирных кислот подвергается прессова-
нию без предварительной дестилляции, то такой стеарин назы-
вается сапонификатным.
В зависимости от сорта или способа л приготовления техни-
ческий стеарин должен удовлетворять следующим требованиям:
Нейтрального жира до......................О,5°,о
Несмываемых веществ...................0,1—О,4°/о
Золы не более .........................0,02—0,03
Минеральных кислот....................отсутствие
Влаги не более............................0,2°/0
Иодное число.............................18 — 32
Титр не ниже..............................49—51°
Коэфициент омыления..................... 200—212
Кислотное число.........................198—210.
40
Цвет технического стеарина — белый, иногда со слегка жел-
тым оттенком. В расплавленном состоянии при 70°С техниче-
ский стеарин совершенно прозрачен.
Технический стеарин поступает в виде плиток, кусков Или
чешуи и упаковывается в мешки или в ящики весом по 50—60 кг.
Приемка технического стеарина производится по ОСТ НКПП 517.
К модельным смесям стеарин прибавляется для повышения
прочности.
Этилцеллюлоза (более точно триэтилцеллюлоза) представ-
ляет собой тонкокристаллический порошок белого или желтого
цвета с температурой плавления 165— 175°С; степень замеще-
ния 2,25 — 2,47; содержание этоксилы 45 — 48%; зольность не
более 0,2%. Этилцеллюлоза обычно поступает в бумажных меш-
ках или коробках вместимостью 50 — 70 кг.
Приемка этилцеллюлозы производится по временной нор-
мали МАП.
Абиетиновая, смола представляет собой твердый продукт»
в основном состоящий из окисленных кислот еловой живицы с
примесью окисленных кислот пнёвого осмола.
По внешнему виду абиетиновая смола темного цвета с рако-
вистым изломом; если ее нарезать тонкими слоями, то она
прозрачна и имеет красновато-коричневый оттенок. Темпера-
тура измягчения по Кремер — Сарнову не ниже 93°С; влаж-
ность не более 0,5%; зольность не более 0,2%; содержание
нерастворимых в петролейном эфире веществ не менее 93%;
кислотное число — не^ выше 100; текучесть по Мак-Лейну
при 125°—не ниже 320 сек; в этиловом спирте — полная раство-
римость.
* Абиетиновая смола транспортируется и хранится в деревян-
ных бочках вместимостью 100 — 200 кг или в фанерных бара-
банах вместимостью 50— 120 кг.
Канифоль — твердая составная часть смолистых веществ
хвойных пород деревьев; получается  после отгонки эфирных
масел.
« Канифоль содержит остатки, не сгорающие при прокалива-
нии; поэтому ее не рекомендуется применять в значительных
количествах.
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В табл. 1 приведены данные физико-механических свойств
некоторых материалов, применяемых при изготовлении восковых
составов.
Состав восковых смесей определяется, прежде всего, предъяв-
ляемыми к ним требованиями.
Из свойств, влияющих на выбор состава смеси, в первую-
очередь должны быть отмечены:
1)	температура плавления;
2)	жидкотекучесть;
41
Таблица 1
Наименование материала	Температура плавления в °C	Зольность в % по весу	Удельный вес	Жидко- текучесть по Мак- Лейну	Линейная усадка в °/о	Примечание
Пчелиный воск	65-66	0,02	0,95— —0,97	3		Времен нор- мы МАП
Парафин ....	50-52	0,01	0,907 — -0,915	1,5	0,33	ГОСТ 784-42
Стеарин ....	51—54	0,02	—	1,5	2,33	ОСТ нкпп 547
Углеводороды	25—93	0,03	—	—	3,33	ТУ вниги
Этилцеллюлоза	165	0,2	1,14	полимор		Временная нормаль МАП
Канифоль . . .	83—90	0,05— -0,07	1,01- — 1,09	64	ломается	ОСТ 797-41
Церезин ....	60-85	0,03	0,91 — -0,94	2	3,33	ГОСТ 2488-44
Абиетиновая смола ....	93	0,2		320	0,66	ТУ л глх 0,1
Касторовое масло ....	< ' 	0,008	0,95— -0,97	—	—	ост л 	362 НКПП
Горный воск . .	73-80	0,0.6	1,0	—	2.0	
3)	достаточная механическая прочность, как необходимая
гарантия против повреждений и коробления моделей при их
-естественной сушке;
4)	отсутствие следов углеродистых соединений, грязи и дру-
гих остатков после заполнения смеси;
5)	отсутствие корродирующего влияния модельной смеси на
прессформу;
6)	минимальная усадка при затвердевании;
7)	смачиваемость керамической краской;
8)	степень растворения в этилсиликате.
Каждое из этих свойств может проверяться способами, изло-
женными ниже.
Определение температуры плавления. В масля-
ной или водяной ванне помещается фарфоровый тигель с испы-
туемым исходным материалом или синтетическим составом.
Ванна подогревается электрической плиткой или газовой горел-
кой до температуры несколько выше температуры плавления
испытуемого материала и затем медленно охлаждается; темпе-
ратура материала, подлежащего расплавлению, измеряется через
каждую минуту при помощи обычного ртутного термометра, и
42
показания последнего наносятся на кривую. Точка останова на
кривой и является температурой плавления испытываемого ве-
щества.
Определение жидкотекучести. Определение жид-
котекучести можно производить с помощью клина длиной 80 мм
с постепенно убывающей толщиной, минимальное значение ко-
торой составляет 2 мм. При этом методе жидкотекучесть опре-
деляется степенью заполнения прибора и выражается в мм
длины залитого воскового клина.
Определение прочности при разрыве. Прибор,
предложенный для этой цели и схематически представленный на
фиг. 43, может быть использован для испытания образцов вос-
Фиг. 43. Прибор для определения прочности:
/—рычаг; 2—ось; 3—баланс; 4— стальная струна; 5— гайка; 6—сосуд
с водой; 7—груз—ведро с песком; 8—испытываемый образец.
Ковых сплавов при любой их температуре, вплоть до оконча-
тельного размягчения. Для этой цели образец 8 ввертывается
В специальное гнездо, находящееся в сосуде 6 с водой, которая
бяожет подогреваться до требуемой температуры. Второй конец
Образца закрепляется в гайке 5 стальной проволоки 4 рычага 1.
Рычаг может свободно качаться вокруг оси 2. Другой конец
того же рычага несет груз в виде ведра 7 с песком.
Предел прочности образца подсчитывается по формуле
р___Q . а
F b’
где Q — вес песка в кг;
F — площадь сечения образца в см-;
а, b — длина плеч в см.
Определение усадки. Один из приборов, применяв-
шихся для определения усадки (фиг. 44), представляет излож-
ницу длиной в 350 мм, на обоих концах которой помещены две
специальных пластинки из тонкой жести с нанесенными на них
гремя контрольными рисками; над пластинками расположены
лупы Бринеля.
43
Когда в изложницу заливают испытываемый материал, отме-
чается взаимное расположение рисок на пластинках прибора и
рисок на конусной шкале лупы.
При дальнейшем расширении или усадке вновь сравнивается
взаимное расположение тех и других рисок; величина смеще-
ния от первоначального их положения и представляет усадку
материала.
По другому методу сплав заливается в специальные формы—
из картона, латуни и белой жести — при различной температуре,
с различными скоростями охла-
ждения, с последующим изуче-
нием характера и размеров уса-
дочных раковин.
Подбор составов, удовлетво-
ряющих в каждом отдельном
случае своему назначению, обыч-
но проводится экспериментально.
Фиг. 44. Схема прибора для опре-
деления усадки воска:
1—штатив; 2—пластинки; 3—восковой обра-
зец; 4—лупа Бринеля.
МОДЕЛЬНЫЕ СМЕСИ
Все применяемые в производ-
стве модельные смеси можно
разделить на две основные
группы:
а)	смеси с высокой температурой плавления (65—90°С);
б)	смеси с низкой температурой плавления (50—55°С).
Преимущество смесей первой группы заключается в том, что
они сохраняют свою твердость и прочность даже в самую жар-
кую погоду; поэтому модели, изготовленные из таких смесей,
меньше деформируются при естественной сушке в период, пред-
шествующий формовке.
Смеси второй группы значительно проще в изготовлении,
но благодаря большой склонности к деформации моделей при
колебаниях температуры помещения, где производится их изго-
товление, должно быть обеспечено соответствующее кондицио-
нирование воздуха с температурой не выше 18°С.’
Ниже приводится ряд практически проверенных композиций
модельных составов, их основные свойства и условия их приме-
нения.
Модельная смесь №'1
Стеарина................40%
Парафина................30%
Воска пчелиного.........25%
Церезина .................5%
При свободной заливке смесь не дает трещин, подтеков
и усадки на моделях, хорошо заполняет сложные конфигурации
тонких сечений при небольшой их длине.
44
При заливке под давлением смесь дает менее удовлетвори-
тельные результаты, так как на моделях появляются пузыри.
Прочность незначительная; при комнатной температуре модели
деформируются слабо. Слабо реагирует со спиртом и этилси-
.ликатом.
Модельная смесь № 2
Стеарина...................65%
Этилцеллюлозы..............10%
Парафина...................25%
Смесь № 2 несколько прочнее смеси № 1 и сильнее послед-
ней реагирует со спиртом и этилсиликатом; обеспечивает полу-
чение чистой и блестящей поверхности модели без пузырей,
трещин и подтеков. Свободная заливка этой смеси не рекомен-
дуется из-за значительной его вязкости и объемной усадки. При
заливке же при температуре 58—60°С под давлением около 2 т
объемная усадка легко ликвидируется; поэтому смесь состава
'№ 2 успешно применяется при наличии гидро- и пневмопрессов.
Линейная усадка смеси составляет около 1%.
Модельная смесь № 3
Канифоли...................40%
Этилцеллюлозы	. . .........18%
Парафина.................  38%
Воска пчелиного.............4%
Наряду с высокой твердостью, смесь № 3 обладает значи-
тельной склонностью к деформации при комнатной температуре,
йто влечет за собой искажение геометрии модели. Смесь обла-
гает также большой вязкостью и требует высокоц температуры
^давления и заливки; поэтому заливка такой смеси возможна
Только с применением давления в 3—5 ат. Смесь сильно реаги-
рует со спиртом ‘ и этилсиликатом и требует исключительной
«чистоты исходных компонентов, так как весьма капризна при
изготовлении.
Модельная смесь № 4
Канифоли...................45%
Парафина.................27°/о
Этилцеллюлозы..............23%
Воска пчелиного.............5%
Смесь № 4 очень хрупка и подвержена значительной дефор-
мации при комнатной температуре; прилипает к прессформе,
сильно реагирует с этилсиликатом.
Модельная смесь № 5
Абиетиновой смолы ...... 68%
Стеарина...................28%
Этилцеллюлозы .............4%
45
Смесь № 5 имеет примерно те же свойства, что и смесь
состава № 4.
Модельная смесь № 6
Стеарина....................70%
Парафина....................20%
Церезина....................10%
Смесь № 6 годится только для свободной заливки, так как
при заливке под давлением вызывает образование пузырей. Со
спиртом и этилсиликатом реагирует сильно.
Приведенные выше составы далеко не исчерпывают того
большого количества „композиций", которые применяются на
практике в настоящее время.
В качестве материала для моделей может быть использован
также полистерин. Его физико-механические свойства:
Удельный вес.................1,07
Предел прочности при разрыве . 3,7—4,5 кг/мм2
Предел прочности при изгибе . . 4,5—5,2 кг! мм2
Усадка.......................0,4—0,5%
Коэфициент линейного расширения 65-^75 • 10~6.
Полистерин химически более активен, чем воск. Он раство-
рим в бензине, газолине, толуоле, этилацетате, этиловом бен-
зине, этилхлориле, четыреххлористом углероде и терпентине-
и нерастворим в серной кислоте, муравьиной кислоте, этилене,,
соленой воде, 30%-ном растворе щелочи, фотохимикатах и в.
большинстве животных и растительных масел.
Полистерин выгорает при 400°С. Что касается применяемых
температур прокаливания, то последние зависят как от размера
и формы моделей, так и от марки заливаемого металла. Обычно
температура прокаливания не должна быть выше 1080°С. Дли-
тельность выгорания зависит от размеров отливок и от харак-
тера поверхности и обычно находится в пределах 1—3 час.
Применение пластмасс для моделей создает ряд преимуществ
по сравнению с восковыми сплавами. Наиболее существенными
из них являются:
1)	меньший процент усадки;
2)	более высокая прочность материала, в связи с чем умень-
шается опасность повреждений моделей как при их извлечении
из прессформы, так и при их хранении.и сборке;
3)	возможность получения более отчетливых нарезок и более
чистых поверхностей модели;
4)	меньшая зависимость от влажности и температуры.
Одновременно отмечается большая стойкость прессформ—
срок их службы в этих случаях обычно доходит до 100000 шт.
моделей.
Технологический процесс изготовления моделей при приме-
нении пластмасс отличается от воскового процесса только
46
на первых операциях; в дальнейшем же, начиная с извле-
чения моделей из прессформы, между ними нет никакой
разницы.
Наиболее простые и мелкие модели изготовляют по рабочим
чертежам отливки путем механической обработки пруткового-
полистерина. Более сложные модели изготовляют обычным
путем при помощи прессформ. Литниковая система при этом
должна быть хорошо отполирована; путь жидкого металла из
печи в форму должен быть возможно короче и без крутых
поворотов.
Так как коэфициент линейного расширения полистерина
значительно колеблется, то изготовлять прессформы цель-
ными нецелесообразно; для облегчения работы применяют
целый ряд вставок, которые можно заменять при доводке пресс-
формы.
Применение полистерина ограничивается его высокой стои-
мостью и дефицитностью; одйако, в виду совершенно очевидных
преимуществ моделей этого типа по сравнению с восковыми,
необходимо всячески продвигать исследования в области подбора
менее дефицитных сортов пластмасс, способных обеспечить
оптимальные составы для указанных целей.
При работе с моделями, изготовленными из различных смесей,
часто отмечаются случаи, когда модели, отливаемые в начале
дня, при холодной, прессформе отличаются по своим размерам
от моделей, заливаемых в конце дня, когда прессформы пере-
греваются. Такая же разница в размерах моделей при выпуске их
из одних и тех же прессформ наблюдается также в летнее и
зимнее время. Поэтому нужно принимать все необходимые меры
к поддержанию равномерной температуры прессформы (18—25°С^
в продолжение всего периода ее эксплоатации. Одной из наи-
более радикальных мер является кондиционирование воздуха.
При изготовлении модельной смеси все входящие в нее
компоненты взвешиваются с точностью + 1 г и измельчаются
при помощи ножа на мелкие куски размером примерно до 1 см3.
Тигель, в котором производится расплавление смеси, пред-
варительно очищается с помощью шпателя и щетинной кисти,
после чего он ставится в водяную ванну. Все составляющие
модельной смеси вводятся в тигель постепенно, в порядке
нарастающих температур плавления; так, например, стеарин
загружается при температуре 55°С, парафин—при 60сС, пчели-
ный воск—при 70сС, церезин—при 75СС. Приготовленная модель-
ная смесь разливается по чушкам, и полученные чушки с серти-
фикатом сдаются на склад.
Все модельные смеси, имеющие в своем составе пчелиный
воск, рекомендуется пропускать через матерчатый фильтр для
очищения от механических примесей.
47
РАСПЛАВЛЕНИЕ И ЗАЛИВКА МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
Для получения моделей восковая смесь заливается или
©водится в мазеобразном состоянии в прессформы. С этой целью
модельная смесь предварительно расплавляется на электри-
ческой плитке с использованием водяной или паровой ванны
^фиг. 45 и 46).
При массовом производстве требуемую восковую смесь обычно
заготовляют заранее, с последующей разливкой его по чушкам,
как это показано на фиг. 47; затем, по мере надобности, пере-
Фиг. 45. Схема водяной бани для рас-
плавления восковой смеси:
1—водяная баня; 2—вода; 3—восковой сплав;
4—термометр; 5—электронагреватель; б—клеммы.
Фиг. 46. Пример водяной
ванны.
плавляют его вторично, непосредственно перед самой заливкой.
Консистенцию смеси не следует делать слишком жидкой, так
'как в этих случаях восковая модель не обладает достаточной
прочностью и легко коробится при естественной сушке, влияя
впоследствии на окончательные размеры отливок.
Заливка воскового сплава осуществляется обычно под давле-
нием порядка 3—6 ат, в зависимости от сложности конфигу-
рации и сечений отливок; давление обеспечивает тщательное
заполнение всех углублений и полостей прессформы, а также
получение чистых поверхностей и достаточной прочности моде-
лей. В ряде случаев при несложных моделях заливку можно
осуществлять простым наливом—без давления.
Процесс заполнения прессформ модельным сплавом требует
тщательного соблюдения ряда условий. Наиболее существен-
48
ним является поддержание определенной температуры воскового
сплава и прессформы. Температура последней не должна пре-
вышать 18—25°С, что значительно ускоряет процесс схваты-
вания сплава и облегчает извлечение модели из прессформы-и,
следовательно, способствует увеличению производительности.
В отдельных случаях рекомендуется даже специальное окунание
в холодную воду прессформы вместе с моделью, благодаря чему
последняя получает также своеобразную закалку.
Для лучшего извлечения модели из прессформы часто при-
бегают перед каждой заливкой к смазыванию последней смесью
Фиг. 47. Чушки предварительно расплавленной
восковой смеси.
равных объемов спирта-ректификата и касторового масла; при
смешивании сначала заливается в стеклянную банку касторовое-
масло, а затем спирт.
Что касается температуры жидкого сплава, то следует иметь
в виду, что при его перегреве возрастает упругость паров смеси,
в связи с чем последняя насыщается пузырьками, ослабляющими
модель и придающими ей шероховатую поверхность; при пони-
жении же температуры в выпускном отверстии пресса образуются
настыли, а на модели появляются спаи.
Перед смазыванием все детали прессформы (боковины, отъем-
ные части, стержни) предварительно очищаются от остатков
старой восковой смеси при помощи деревянного шпателя и твер-
дой щетинной кисти; производить очистку прессформы какими-
либо металлическими предметами ни в коем случае не рекомен-
дуется во избежание повреждения ее поверхности.
Смазывание рабочих поверхностей прессформы производится
чистой марлей, слегка смоченной в растворе, после чего эти
места протирают чистой марлей насухо.
В случае отсутствия на производстве указанного раствора
касторового масла и спирта-ректификата, можно применять
для смазки чистое веретенное или трансформаторное масло.
4 Прецизионное литье
49
ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЗАЛИВКИ
Восковая смесь вводится в прессформы либо при помощи
ручных шприцев, либо на специальных прессах.
Ручной шприц по своей конструкции является прототипом
обычного медицинского стеклянного шприца, выполняемого,
с целью его упрочнения, с металлическим корпусом (фиг. 48).
Однако модели сложных конфигураций, отлитые при помощи
таких шприцев, не всегда обладают достаточной прочностью и
часто подвержены короблению и искажению размеров. Поэтому
заливку более сложных и ответственных восковых моделей
следует
производить на специальных прессах.
По своей конструкции эти прессы в боль-
шинстве случаев включают и устройства для
непосредственного расплавления модельной
смеси и для впрыскивания каждый раз строго
дозированной порции сплава, поддерживая при
этом постоянную его температуру.
Прессы выполняются с вертикальным и го-
ризонтальным расположением цилиндра дав-
ления.
Давление воздуха, применяемое при заливке
прессформ, может быть низким —
до 5—6 кг [см* и высоким — 70 кг/см*
и более.
При низком давлении смесь впры-
скивается в прессформу в жидком
состоянии, температура заливки при
этом должна иметь весьма незначи-
тельные колебания (+2°С).
При высоком давлении смесь вво-
дится в прессформу при значительно
л .о	„	п„„ более низкой температуре, когда она
Фиг. 48. Металлическим шприц	г >	*
для заливки восковой смеси, находится не в расплавленном, а в раз-
мягченном, тестообразном состоянии,
благодаря этому разность между температурой заливки смеси
и температурой ее затвердевания значительно сокращается,
и это, в свою очередь, значительно уменьшает усадку смеси.
При работе с высоким давлением рекомендуются прессы
горизонтального типа, аналогичные прессам, применяемым при
изготовлении пластмассы.
Модельная смесь здесь находится в подогреваемом бункере,
и после достижения необходимой температуры заливки вклю-
чается давление. Подогрев восковой смеси производится при
помощи специальных спиралей и регулируется автоматическими
пирометрами. Подача восковой смеси из бункера в прессформу
производится при помощи червячного винта, вращающегося со
скоростью 100 об/мин.; по мере продвижения восковой смеси давле-
ние постепенно повышают. Заливка в таком прессе производится
50
чрезвычайно медленно, лишь постепенно повышая давление.
При таком методе весь воздух, находящийся в прессформе,
успевает удалиться, а последующее увеличение давления
в процессе заливки служит для повышения прочности самой
модели.
Здесь необходимо отметить, что в прецизионном литье вообще
не требуется таких высоких давлений, как при литье под дав-
лением в металлические формы, так как керамические формы
в прецизионном литье являются в достаточной степени газо-
проницаемыми и обладают более низкой теплопроводностью,
чем металлические формы в литье под давлением; это послед-
нее свойство и позволяет металлу
дольше сохранять необходимую
жидкотекучесть.
^42
Фиг. 49. Схема непосредствен-
ного воздействия сжатого воз-
духа в прессформах через
пружину:
Фиг. 50. Схема воздействия сжатого
воздуха через рычаг.
У—сопло; Д-пружина.
Кроме того, керамическая форма не выдерживает слишком
высокого давления, так как предел ее прочности при сжатии
при высоких температурах составляет лишь 28 кг/см2 и при
разрыве — около 7 кг/см2.
Независимо от этого можно сказать, что хорошему запол-
нению формы вообще больше способствует повышение темпера-
туры заливки, чем повышение давления.
Сжатый воздух подается на восковую смесь либо непосред-
ственно, как это схематически показано на фиг. 49, либо при
помощи рычага первого рода, как это схематически представлено
на фиг. 50.
Ниже приводим несколько типовых конструкций прессов.
На фиг. 51 представлен пресс, используемый при изготовлении
восковых моделей литого инструмента. Здесь сосуд 1 с расплав-
ленным воском расположен рядом с прессом. Температура в тигле
контролируется при помощи автоматических термометра и
51
сигнальных ламп и поддерживается постоянной в пределах
50—60°С. Консистенция смеси поддерживается в тестообразном
состоянии.
Цилиндр 2, наполняемый воском по мере его израсходования,
снабжен двигающимся в нем поршнем. При подаче воздуха
в пространство над поршнем последний подает воск вниз под
давлением через подводящий канал в прессформу 3. Давление
Фиг. 51. Пресс для впрыскивания воска.
поддерживается все время, пока воск полностью не заполнит
полости прессформы, компенсируя, таким образом, возникающую
усадку. Требуемое давление осуществляется при помощи руч-
ного насоса, установленного на верхней колонке пресса 4. Мо-
дель извлекается сразу после разборки прессформы.
Хорошо оправдал себя в работе подобного же типа пресс,
но с двумя камерами: в первой камере происходит расплавле-
ние смеси, оттуда смесь попадает во вторую камеру и ходом
поршня нагнетается в прессформу.
Другая конструкция подобного пресса и соответственно его
конструктивная схема представлены на фиг. 52 и 53. Для изго-
товления моделей из пластмасс применяются горизонтальные
52
впрыскивающие машины, работающие следующим образом.
Пластмасса в виде порошка помещается в бункер, из которого
порошок мерными порциями (в количестве, необходимом для от-
ливки одной модели) поступает в питающий цилиндр машины.
При пуске машины гидравлический поршень подает свежий
материал в обогреваемый
цилиндр, где полистерин
расплавляется и заменяет
ту порцию его, которая
под большим давлением
была впрыснута в форму
через отверстие литни-
ковой воронки.
Давление поддержи-
вается до тех пор, пока
масса не заполнит пресс-
форму полностью, по-
сле чего поршень поды-
Фиг. 52» Внешний вид горизонтального
пресса.
поступает в питающим цилиндр.
от модели,, а по-
мается вверх, и новая пор-
ция свежего полистерина
С прекращением давления прессформу раскрывают, отделяют
отъемные ее части,
следняя извлекает-
ся из прессформы.
при помощи специ-
альных
телей.
литничок отламывается
Р=3атм
выталкива-
8
f = 67-70
2206
Фиг. 53. Схема горизонтального пресса:
/—подставка для прессформы; Д—задний упор; 3-прессформа; 4— смеситель; о—термометр;
6—электронагревателе; 7—сжатый воздух; 8—восковой сплав; 9-игловой кран.

Питающий цилиндр помещается в горячем масле, нагревае-
мом при помощи электроспиралей. Температура масла регули-
руется и поддерживается постоянной при помощи автомати-
ческого термометра.
53
Аппарат, показанный на фиг. 54, также служит для впрыски-
вания расплавленного воска в металлические формы.
Фиг. 55. Внешний вид гидрав-
лического пресса для заливки
восковой смеси.
Фиг. 54. Аппарат для впрыскивания
восковой смеси:
1—прессформа; 2—отверстие пресса; 3—рычаг;
4—щит.
Рабочий ставит прессформу 1
и в это время нажимает
внизу под отверстием пресса 2
рычаг 3 для подачи сжатого воздуха»
Фиг. 56. Схема
гидравлического
пресса для заливки
восковой смеси.
Температура регулируется автоматически, приборы располо-
жены на щите 4, там же находятся и контрольные лампы; дав-
ление дается в пределах 3 — 6 ат.
54
В других случаях воск сначала расплавляется в отдельном
сосуде, затем расплавленный воск попадает в вертикальный
резервуар, где он поддерживается в жидком состоянии при
помощи специального электронагревателя. Давление на воск
производится с помощью маленького ручного насоса. После
установки прессформы резервуар опускается таким образом, что
291
Фиг. 57. Схема приспособления для заливки
восковой смеси снизу.
/—корпус нижний; 2—корпус верхний; 3—поршень; 4—тер-
мометр; 5— направляющие; 6—восковая смесь; 7—мешалка.
его нижнее отверстие подойдет вплотную к воронке прессформы;
при этом резервуар плотно прижимают к прессформе.
На фиг. 55 представлен гидравлический пресс мощностью
в 15 ат для заливки более крупных восковых моделей, а на
фиг. 56 приведена его схема.
55
На фиг. 57 и 58 видно приспособление, дающее возмож-
ность заливать восковую смесь снизу; такой способ имеет то
большое преимущество, что смесь поступает в прессформу
автоматически и ее не приходится заливать ложками сверху.
Фиг. 58. Приспособление для заливки восковой
смеси снизу.
На фиг. 59 и 60 изображена верхняя плита пневматиче-
ского пресса с установленной на ней прессформой и схема
работы пресса.
При монтаже такого пресса можно использовать цилиндр
и поршень любого дви-
Фиг. 59. Пневматический пресс с использо-
ванием цилиндра поршневого двигателя:
/—пуансон; 2— плита; 3- цилиндр; 4— сжатый воздух;
5—кран переключения сжатого воздуха.
гателя внутреннего сго-
рания.
Необходимо заметить,
что при использовании
Фиг. 60. Установка прессфор-
мы на пневматическом
прессе.
прессов любого типа модельную смесь следует подавать с
равномерной скоростью и с постепенно увеличивающимся дав-
лением; сначала, при небольшом давлении, воздух, находя-
щийся в прессформе, полностью удаляется, дальнейшее же
повышение давления пресса служит для увеличения прочности
модели.
56
Фиг. 61. Восковая
модель литника.
обес-
ОТДЕЛКА И„КУСТОВАНИЕ" МОДЕЛЕЙ
Модели, извлеченные из прессформы, обычно подвергаются
отделке и сборке в отдельные группы. Каждая такая группа
одноименных моделей именуется „кустом", а операция сборки —
„кустованием". Цель кустования — максимально возможное ис-
пользование полезного объема опок,
Каждая модель или куст моделей снабжаются соответству-
ющей литниковой системой. Последняя отливается либо со-
вместно с восковой моделью, либо отдельно от модели с после-
дующим к ней присоединением (фиг. 61).
При выполнении указанных операций при-
меняется специальный инструмент со сталь-
ными концами, допускающими нагревание, цель
которого—подтапливать воск в процессе под-
правки и кустования.
Примерами подобного инструмента служат
инструменты, представленные на фиг. 62. Здесь
на фиг. 62 показан различный инструмент, на-
греваемый отдельными горелками; на фиг. 63
специальной конструкции электропаяльник и
на фиг. 64—65 электроланцет.
В процессе кустования моделей должен со-
блюдаться ряд выработанных практикой правил.
Наиболее существенные из них связаны с
печивающими полное удаление воска из полостей основной
формы в процессе ее просушки.
Мерами, предупреждающими образование малейших скопле-
ний воска, служащих в дальнейшем причинами брака отливок,,
являются нижеследующие:
1.	Как модели, так и питатели должны иметь наклон к цент-
ральному стояку.
2.	Количество моделей, соединяемых в одну группу, должна
определяться из условий обеспечения полного дренажа воскам
этот фактор приобретает особое значение, когда модели распо-
лагаются в двух-трех плоскостях.
3.	Все модели, расположенные в одной плоскости, должны
быть соединены таким образом, чтобы их углы, закругления
и проекции лежали на одной линии с каналом, по которому
вытекает воск, и чтобы нигде не могло образоваться отдельных
его скоплений.
4.	Если модели имеют форму, не допускающую какого-либа
удовлетворительного наклона для выхода воска, то в этих слу-
чаях необходимо делать специальный ход диаметром окола
1,5 мм и ставить опоки во время сушки с соответствующим
наклоном, для вытекания воска.
До установки в сушило эти отверстия обычно забиваются
пробками из формовочной смеси. Отрицательной стороной та-
кого способа является образование наростов, последующее
57
Фиг. 62. Инструмент
для отделки моделей.
58
удаление которых требует дополнительных отделочных опе-
раций.
При расположении моделей в несколько рядов вокруг одного
центрального стояка верхние модели не следует устанавливать
непосредственно над нижними; собранные модели в каждом
ярусе должны напоминать спицы колеса, причем спицы каждого
колеса должны являться биссектрисами для ниже расположен-
ного колеса, что видно на фиг. 66 и 67. Такое расположение
Фиг. 64. Внешний вид электроланцета
в работе.
Фиг. 63. Схема электро-
паяльника:
/—шайба; 2—предохранитель-
ная пружина; 3-провод; 4—кор-
пус; 5—припайка; 6—наконеч-
ник; 7—стержень; 8—кольцо;
9— сопротивление.
дает значительную экономию занимаемого
объема.
На фиг. 68 представлен, например, куст
моделей лопаток. Здесь собрано 6 секций
по 4 лопатки, объединенных в одну форму
с общей литниковой системой.
Поступление металла в данном случае за-
проектировано через центральный стояк 1.
Далее металл проходит через главный
литниковый ход 2 и три секционных ответ-
вления 3 в питатели 4 и затем в полости,
д^Р^зующие лопатки. Затем, поднимаясь по поверхности поло-
сти, металл подходит к верхней системе выпоров 5, связанной
также и с основным стояком.
В данном случае в известной степени выдержан принцип
сифонного питания полостей формы, и, как проверено практи-
кой, подобная система „кустования" не только способствует
заполнению горячим металлом верхних частей отливки, но.и обес-
печивает таким образом отличное их качество.
Другие примеры „кустования" показаны на фиг. 69, 70, 71.
59
Отделку моделей, во избежание повреждения их, нужно произ-
водить чрезвычайно осторожно; поэтому рекомендуется брать
по ЛВС
Фиг. 65. Схема
электроланцета.
руками не самую модель, а литниковую систе-
му, а еще лучше, при крупносерийном и массо-
вом производстве, изготовлять для каждой
детали специальные деревянные приспособле-
ния, на которые устанавливаются модели сразу
после извлечения их из прессформ и на кото-
рых производится отделка, ремонт и монтаж их.
Литниковая система отрезается от моделей
металлическим шпателем, ножом или другим
подходящим инструментом.
При массовом однотипном производстве уда-
Фиг. 66.
ление заусенцев мо-
жет быть также осу-
ществлено при помо-
щи специальных при-
способлений, дей-
ствующих по прин-
ципу протягивания.
На этих же приспо-
Фиг. 67.
соблениях одновременно производится доводка модели до окон
нательных размеров, что сводится к удалению излишков воско
Фиг. 68. Куст моделей лопаток:
/—центральный стояк: 2—главный литниковый ход;
3— секционный ход; •/- питатели; 5—коллектор.
вой смеси при помощи резца.
В качестве примеров мо-
жно привести следующие при-
способления.
На фиг. 72 представлена
схема приспособления для до-
водки размеров восковых мо-
делей.
На фиг. 73 приведена схе-
ма другого приспособления
для той же цели.
Чистота поверхности зави-
сит от правильности заточки
60
/—шпиндель сверлильного станка; 2—
восковая модель; 3—излишки воска.
61
резца, его положения при резании и, наконец, от качества при-
меняемой модельной смеси; грязная смесь сильно налипает
fa резец, а заключающиеся в ней твердые частицы царапают
поверхность модели.
Наплавка всех исправимых дефектов моделей производится
при помощи свечеобразного стержня 0 6—8 мм из той же смеси»
из которой изготовлялась модель; разогрев такой свечи произ-
водится при помощи горячего шпателя или электропаяльника.
После контроля с помощью шаблонов или специальных при-
способлений модели поступают на окраску.
СОСТАВЫ КРАСОК И ОКРАСКА МОДЕЛЕЙ
Изготовленные отдельные модели или „кусты" моделей под-
вергаются естественной сушке в течение 10—20 час. Лучше
всего, если такая сушка происходит в постоянных условиях
в отношении температуры и влажности; с этой целью собран-
ные и изготовленные модели рекомендуется помещать в спе-
циальные термостаты.
После сушки на поверхность восковых моделей наносится
слой специальной краски.
Назначение последней заключается в образовании плен-
ки вокруг модели, которая при вытапливании воска и даль-
нейшем прокаливании форм полностью переходит на поверх-
ность ее внутренних полостей, образующих конфигурацию
отливки.
При хорошей краске и правильно проведенном процессе ее
покрытия можно обеспечить полную изоляцию поверхности
формы от заливаемого металла и соответственно безукоризнен-
ное качество поверхности отливки. Благодаря окраске состав
формовочной смеси уже не имеет доминирующего значения;
необходимо следить только за тем, чтобы коэфициенты линей-
ного расширения и усадка формовочной смеси и материала,
применяемого для окраски, не слишком отличались друг от
друга, дабы при прокаливании краска не давала трещин, что,
в свою очередь, вредно скажется на поверхности отливки.
Применяемые краски должны обеспечивать:
1.	Удовлетворительное покрытие поверхности восковой мо-
дели.
2.	Хорошее сцепление между последовательно наносимыми
друг на друга слоями краски.
3.	Минимальную усадку во избежание коробления восковой
модели.
4.	Отсутствие воздушных пузырей под слоем краски.
Краски, применяемые для покрытия моделей, отличаются,
так же, как и восковые смеси большим разнообразием. Выбор
состава краски зависит от условий работы.
Каждая краска, в основном, должна состоять из наполнителя
и связующего.
62
В качестве наполнителя обычно применяются мелкий кварце-
вый песок; маршалит, окись бора, графит, древесный уголь.
В качестве связующего в основном применяется этилсили-
кат, подробные данные о котором приводятся ниже в главе V.
Этилсиликат обычно добавляют в краску в смеси с метиловым
спиртом в количестве, указанном ниже для каждого состава
краски в отдельности.
Все компоненты, входящие в состав красок, должны под-
вергаться предварительной обработке и, в частности, прокали-
ванию с целью полного удаления летучих и предупреждения воз-
можной деформации. Маршалит предварительно промывается
водой с отмучиванием и последующим полным отстоем в тече-
ние 2 час.; при этой операции вода сливается 3—5 раз. Промы-
тый маршалит загружается на поддон из нержавеющей стали
и устанавливается в печь для прокаливания в течение 3—4 час.
при температуре 900—950°. После прокалки и охлаждения до
комнатной температуры маршалит просеивается через сито
в 270 меш.
Кварцевый песок перед употреблением предварительно раз-
малывается в мельнице с керамической футеровкой и такими
же шарами в течение 8—12 час., затем песок прокаливается по
тому же режиму, что и маршалит, после чего он просеивается
через сито в 270 меш и ссыпается для хранения в отсеки для
прокаленного кварцевого песка.
Борная кислота загружается в сосуд из нержавеющей стали
емкостью 1—2 л на Vs высоты сосуда и ставится в печь для
прокаливания при температуре 800° С. По мере оседания борной
кислоты постепенно подсыпаются новые порции до заполнения
сосуда снова до х/з высоты. Прокаленная и расплавленная бор-
ная кислота извлекается из печи и сразу выливается в метал-
лическую форму (можно на простую плиту), где она и засты-
вает.
Твердые куски прокаленной борной кислоты дробятся в
ступке пестиками или размалываются в керамической мельнице»
а затем просеиваются через сито в 270 меш.
Последующие операции приготовления краски заключаются
в следующем.
Подготовленные вышеописанным способом сыпучие составля-
ющие-(маршалит, молотый кварцевый песок и прокаленная бор-
ная кислота) взвешиваются и засыпаются в сосуд соответству-
ющей емкости, после чего перемешиваются деревянной мешалкой
в течение 2—3 мин. и затем просеиваются через сито № 30.
Далее с помощью мензурки отмеривают требуемое количество
полостью гидролизованного этилсиликата и вливают его в
чистый сосуд из нержавеющей стали; туда же вливают при
непрерывном помешивании стеклянной палочкой предварительно
отмеренное количество глицерина, соответственно составу изго-
товляемого типа краски; смесь предварительно перемешанных
и просеянных сыпучих материалов затем медленно засыпается
63
в сосуд с этилсиликатом *и глицерином, и вся полученная таким
образом масса тщательно перемешивается до получения совер-
шенно однородной сметанообразной консистенции краски.
Изготовленная таким образом огнеупорная краска выстаи-
вается в течение 5 мин., чтобы дать возможность выделиться
всем находящимся в ней газовым пузырькам, после чего она счи-
тается годной к употреблению. Краску следует наносить на
модели немедленно после ее изготовления, так как срок год-
ности ее ограничивается 2—3 часами.
В качестве примеров приводим следующие практически про-
веренные составы красок:
Состав № I
Маршалит 270 меш............................100	г
Этилсиликат-уметиловый	спирт (80°).......... 50	еж3
Глицерин.................................... 12	см3
Борная кислота ............................ 1г
Прочность состава № 1 незначительная. Краска легко отслаи-
вается и дает трещины; применяется при многослойном по-
крытии моделей.
Состав № 2
Маршалит 270 меш...........................92	г
Графит......................................3	г
Каолин......................................5	г
Жидкое стекло (уд. вес 1,12) до сметанообразной массы.
Краска состава №2 годна только при окраске моделей дета-
лей весом до 20—30 г. При больших деталях поверхность полу-
чается шероховатой и наблюдается значительный пригар краски
к отливке.
Состав № 3
Речной песок молотый........................100	г
Уголь древесный 70 меш..................... Зг
Этилсиликат -j- метиловый спирт (80°) .....	50сл<3.
Применяется в тех случаях, когда требуется высокая газо-
проницаемость, достигаемая введением в состав краски древес-
ного угля; обладает незначительной прочностью и имеет склон-
ность к трещинам при просушке моделей и прокалке опок.
Состав № 4
Маршалит 270 меш или
кварцевый песок 270 меш......................100	г
Борная кислота..............................1,5	г
Этилсиликат -У метиловый спирт (80°).........50	см3
Соотношение этилсиликата и метилового спирта здесь и везде берется в
пределах от 1,0 : 1,5 до 1,0 : 1,0 с добавкой 0,5% соляной кислоты для ускоре-
ния гидролиза. Подробно об этилсиликате см. гл. V.
64
Кварцевый песок придает краске большую прочность, чем
маршалит.
Состав № 5
Маршалит 270 меш.........................50	г
Кварцевый песок НО меш....................40	г
Кварцевый песок 70 меш....................10	г
Этилсиликат, полностью гидролизованный ... 50 см3
При окраске песок быстро оседает на дно ванны, что ведет
к неравномерности по зернистости и толщине слоя окраски
моделей.
Состав № 6
Маршалит 270 меш..........................30 г
Кварцевый песок 270 меш....................70	г
Борная кислота............................1,5 г
Этилсиликат, полностью гидролизованный ... 50 см3
Краска обладает достаточной твердостью, но имеет склонность
к трещинам и пригару.
Состав № 7
.Маршалит 270 меш или кварцевый песок 270 меш 100 г
Этилсиликат, полностью гидролизованный ... 50 см3
Имеет склонность к трещинам, даже при отливке маленьких
деталей.
Состав № 8
Маршалит 270 меш...........................50	г
Кварцевый песок 270 меш ...................50	г
Этилсиликат + метиловый спирт (80°).......50 см3
Глицерин.................................  12	г
Борная кислота ........................... 1г
Обладает достаточной прочностью; при повторном окрашива-
нии деформируется и отслаивается; поэтому рекомендуется
только в тех случаях, когда окраска производится одним слоем.
Состав № 9	•	'
Маршалит 270 меш........................60 г
Окись циркония 270 меш ................... 40	г
Этилсиликат + метиловый спирт (80°).............50	см3
Глицерин ................................. 12	г
Борная кислота .......................... 1г
Благодаря высокой жаростойкости краска состава № 9 при-
меняется при отливке деталей из тугоплавких сплавов.
Состав № 10
Силиманитовая земля 200	меш...............100	г
Этилсиликат................................10	см3
Метиловый спирт............................46	см3
Рекомендуется также при заливке сплавов с высокой тем-
пературой плавления.
5 Прецизионное литье	65
Данныц состав краски обычно наносится на модель с помощью-
пульверизатора, а затем погружают на 2 мин. в 2%-ный раствор-
аммиака для ускорения гидролиза и снова просушивают перед
формовкой.
Для получения очень чистой поверхности силиманит в составе
№ 10 заменяется цирконовым порошком. В этом случае, ввиду
его высокого удельного веса, для усиленного перемешивания
краски в момент опрыскивания прибегают к продувке воздуха
через спиральную трубку с отверстиями, вводимую в пульвери-
затор ниже уровня жидкости.
Перед употреблением рекомендуется прокаливать цирконо-
вый порошок при 1300° в течение 2 час.
При нанесении слоя краски с помощью пульверизатора сле-
дует придерживаться расстояния от сопла до восковой модели
примерно 400—500 мм\ при более близком расстоянии получается
слишком влажный слой, который „течет", не давая однородного
покрытия, благодаря чему впоследствии образуются трещины;
если же модель находится от сопла дальше 500 мм, то кре-
питель успевает в значительной части испариться, прежде чем
частицы огнеупорной составляющей достигают модели, и, таким
образом, получается порошкообразное покрытие, плохо прили-
пающее к модели.
Для обеспечения прочного покрытия восковой модели краской
следует добиваться увеличения ее вязкости, однако иногда по-
вышенная вязкость краски не обеспечивает необходимой равно-
мерности толщины слоя по высоте восковой модели, так как при
большой вязкости краска неравномерно стекает с модели. По-
этому для борьбы с таким явлением прибегают к многократному
окрашиванию восковых моделей с естественным просушиванием
их после каждой окраски. Такой процесс, однако, приводит к
излишнему увеличению толщины слоя краски, причем на вогну-
тых поверхностях эта толщина оказывается больше, чем на выпук-
лых; при высыхании краски в этих случаях получается заметная
деформация восковых моделей.
Окраска моделей может производиться одним из следующих
способов: 1) нанесением краски при помощи кисти; 2) погруже-
нием модели в ванну с краской; 3) обрызгиванием с помощью
пульверизатора.
Наиболее совершенным способом следует считать окрашива-
ние с помощью пульверизатора, однако, благодаря разъеда-
ющему действию кварцевой составляющей на сопло пульвериза-
тора, последний служит очень непродолжительное время.
Наиболее практичным считается погружение моделей в ванну
и медленный выем их для обеспечения постепенного и равно-
мерного стекания с модели излишнего слоя краски (фиг. 74 и 75).
В этом случае процесс окраски происходит следующим обра-
зом: краска наливается в стеклянный или фарфоровый сосуд,
емкостью в зависимости от размеров окрашиваемой модели,
66
последняя берется клещами и медленно окунается в краску
2 раза с выдержкой по 5—10 сек. при каждом погружении.
Если при осмотре модели обнаруживаются плохо покрытые
места, то с помощью стеклянной палочки на эти места нано-
сится дополнительный
слой краски. При пра-
вильном составе и ре-
жиме нанесения краски
воск не должен просве-
чивать через ее слой,
последний должен обес-
печить равное, покрытие
по всей поверхности мо-
Фиг. 74. Окунание моделей для окраски
и обсыпки их песком.
3	.2
Фг. 75. Окунание моделей
для окраски:
/—сосуд; 2—краска; 3—стояк; 4—мо-
дели.
дели; газовые пузыри и наплывы не допускаются и служат
основанием для забракования этой операции технологического
процесса. После окраски модель присыпают равномерным слоем
кварцевого песка (зернистостью 40—70), просеянного через не-
большое ручное сито № 40. Не следует забывать, что перед
употреблением песок должен быть прокален при 950° С в тече-
ние 2 час. и охлажден до комнатной температуры.
Окрашенную модель ставят на алюминиевый поддон, на по-
верхности которого имеется слой сухого песка в 2—3 мм\ в та-
ком виде поддон вместе с моделями ставится на естественную
сушку при 15—18° С в течение 4—5 час. Такую сушку рекомен-
дуется проводить в вытяжном шкафу, а еще лучше в специаль-
ном термостате. Если модели имеют очень тонкие сечения и
сложную конфигурацию, легко поддающуюся короблению, то
вместо укладки на поддон рекомендуется подвешивание моделей
в положении, наиболее безопасном в отношении деформации.
По окончании естественной сушки краска с присыпкой
становится твердой и сухой наощупь. Модели, имеющие
67
потрескавшуюся краску, в дальнейшую работу допускаться не
должны.
В случаях необходимости окраска вторым и третьим слоем
производится таким же образом, как и окраска первым слоем,
с той лишь разницей, что выдержка при сушке вместо 2—3 час.
продолжается 5—6 час.
При окраске несколькими слоями присыпка кварцевым пес-
ком производится после окраски модели последним слоем.
В зависимости от применяемого способа окраски находится
и консистенция краски. При работе с кистью краска должна
иметь консистенцию жидкой сметаны, при окрашивании с по-
мощью пульверизатора краска должна быть несколько более
жидкой, а при погружении модели в ванну с краской последняя
должна быть несколько более густой.
При запуске в производство новой детали рекомендуется
замерять плотность испытываемых красок при помощи ареометра
и подбирать опытным путем ту консистенцию, которая дает
для данной детали наилучшие результаты.
Глава IV
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ
Под литниковой системой принято понимать совокупность
каналов, через которые расплавленный металл подается в полость
литейной формы.
Литниковая система в данном случае, как и обычно, состоит
из литниковой чаши, основного литникового хода — стояка,
коллектора и подводящих каналов — питателей.
Некоторые из этих элементов в отдельных случаях могут
отсутствовать. Например, при отливке неответственных деталей
обходятся без коллектора, и тогда стояк примыкает непосред-
ственно к питателю. Иногда отсутствуют коллектор и питатели,
и тогда стояк сопрягается непосредственно с полостью формы,
образующей отливку. ,
При отливке ответственных деталей в литниковую систему
могут входить и дополнительные элементы, как-то: фильтру-
ющие отверстия для задержки шлака, металлоприемники и допол-
нительные литниковые каналы, служащие для отшлаковывания
и успокоения движущейся струи металла.
Кроме того, дополнительным элементом питания отдельных
сечений отливок может служить так называемая прибыльная часть.
Какова бы ни была литниковая система, она, в отличие от ее
конструкции при обычных методах литья, должна во всех слу-
чаях обеспечивать не только хорошее заполнение формы чис-
тым металлом и направленное застывание отливки, но и созда-
вать условия для полного вытекания воска из формы прй выплав-
лении моделей.
Для изготовления литниковых систем обычно используются
более низкие сорта восковых смесей или вытопленная смесь,
бывшая в употреблении. Литниковая система должна быть вы-
полнена таким образом, чтобы процесс затвердевания воска
начинался с мест, наиболее удаленных от входного отверстия,
и заканчивался у этого отверстия, компенсируя усадку и обес-
печивая, таким образом, хорошее заполнение прессформы.
При проектировании литниковой системы следует учитывать
весьма незначительный температурный интервал затвердевания
воска по сравнению с металлом.
69
Уже потеря всего лишь нескольких градусов тепла (порядка
3,5°С) значительно снижает жидкотекучесть воска. Это обстоя-
тельство и оказывает существенное влияние на конструкцию
литниковой системы и особенно тогда, когда допустимые сече-
ния питателей оказываются недостаточными для заполнения через
них полостей прессформы.
В таких случаях часто приходится предусматривать устройство
специальных питателей, присоединяемых к моделям в местах их
максимальных сечений, а также специальную дренажную систему
для вытекания воска.
Кроме того, над такими максимальными сечениями можно
ставить выпоры для компенсации усадки таким же способом,
как это делают при литье в землю.
Вполне понятно, что выполнение столь сложных литниковых
систем при кустовании моделей является квалифицированной и
трудоемкой операцией, что, в свою очередь, значительно влияет
на себестоимость прецизионного литья.
Каналы литниковой системы, служащей для заполнения по-
лостей восковым сплавом, иногда предусматриваются в основ-
ной прессформе, но чаще выполняются по отдельной и присо-
единяются впоследствии к основным моделям. В последнем слу-
чае в основной прессформе должны быть предусмотрены соот-
ветствующие места для крепления.
Таблица 2
D1 .		Н	R	d стояка
40	30	25	12	8-10
60	45	30	15	10—15
80	60	40	20	15-20
100	80	50	25	20-25
Необходимо при этом помнить, что те же сечения литниковой
системы должны быть использованы в дальнейшем, после вы-
плавления восковой модели из литейной формы, для заполне-
ния ее металлом.
При этом необходимо также учитывать, что сечения всех
элементов литниковой системы должны быть рассчитаны, исходя
из того, что заполняющий форму металл поступает в последнюю,
как это подробно будет описано ниже, либо под давлением
воздуха на поверхность жидкого металла в печи, либо под дей-
ствием центробежных сил, развиваемых при центробежной за-
ливке, либо благодаря вакууму, создаваемому в заливаемой
форме. Поэтому сечения литниковой системы могут быть сде-
ланы значительно меньшими, чем они делаются при обычной
заливке без приложения какого-либо давления; однако сечения
эти и не должны быть слишком малыми из тех соображений,
70
что литниковая система предварительно используется для за-
ливки восковой смеси в прессформу, и при недостаточных сече-
ниях восковая смесь может застыть в прессформе раньше, чем
заполнит ее полости. Для тех же целей—более удовлетворитель-
ного питания восковой смесью толстых сечений отливки — уста-
навливают выпоры, аналогично тому, как это делается при
отливке в землю.
ЭЛЕМЕНТЫ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
Литниковая чаша является первым в порядке поступления
жидкого металла элементом литниковой системы. Для преду-
преждения попадания шлака в форму требуется, чтобы чаша
в процессе заливки формы все время была заполнена расплав-
ленным металлом.
Форма и размеры литниковых чаш устанавливаются в зави-
симости от способа заливки и размеров
Литниковые чаши, как правило, выпол-
няются непосредственно в форме. В ред-
ких случаях, при заливке крупных форм
из ковша, литниковые чаши выполняют-
ся отдельно в виде керамических на-
ставок, устанавливаемых на форму, не-
посредственно перед заливкой.
На фиг. 76 и в' табл. 2 приведены
формы и размеры литниковых чаш.
При заливке крупных форм из ковша,
в целях предотвращения попадания пер-
вых сплесков металла и шлака в форму,
рекомендуется плотно закрывать лит-
никовое отверстие чаши специальной
пробкой, изготовляемой из огнеупорных материалов (кварц,
окись циркония).
Вместо пробок можно пользоваться кружочками, вырезан-
ными из листовой стали, толщиной 0,5 мм, примерно того же
состава; при заливке форм непосредственно из поворотной печи
металлические кружочки устанавливаются над литниковым от-
верстием печи, и затем уже сверху ставится подлежащая заливке
форма, как это представлено на фиг. 77. При заливке формы
прокладки быстро расплавляются, и металл спокойно поступает
внутрь формы.
Основной литниковый ход или стояк является вторым элемен-
том литниковой системы и представляет собой канал, служащий
для прохода металла из литниковой чаши к коллектору, пита-
телю или непосредственно в отливку.
В процессе прецизионного литья различают несколько разно-
видностей литниковых ходов.
Основными из них являются: стояки прямые, зигзагообраз-
ные, клиновидные и дождевые.
отливаемых деталей.
Тип i
Фиг. 76. Формы и раз-
меры литниковых чаш.
71
Прямой, литник (стояк) представляет собой ровный канал,
обычно круглого сечения; через него металл с большой ско-
ростью падает вниз и, почти не
тируя,—увлекает с собой форму
ния силы удара металла при
его падении под литником сле-
касаясь его стенок,— инжек-
и газы и шлаки. Для сниже-
Фиг. 77. Металлическая
прокладка:
1—рабочее пространство печи; 2 лет-
ка; 3—металлическая прокладка;
4— литниковая чаша; 5— фильтрующие
отверстия; 6—стояк.
Фиг. 78. Зигзагообразный
стояк:
7—чаша; 2— зигзагообразный стояк:
3—фильтр; 4—выпоры; 5—прибыль;
б отливка; 7- питатели; ^- кол-
лектор.
дует устраивать так называемую гидравлическую подушку—углуб-
ление, именуемое „металлоприемником", которое одновременно
служит и сборником сплесков, образующихся в начале заливки.
Размеры стояков устанавливаются опытным путем.
Фиг. 79. Клиновидный стояк.
Зигзагообразные литники (стояки) (фиг. 78) применяются пре-
имущественно при сифонной заливке особо ответственныхдеталей.
Благодаря зигзагам создается известное торможение, и про-
ходящий металл поступает в полость формы в более успокоенном
состоянии. Кроме того, зигзагообразные стояки отличаются чрез-
вычайно малой инжектирующей способностью к засасыванию в.
форму воздуха и шлака.
При более пологих зигзагах, с уклоном не более 45°, соз-
даются также условия для выделения шлака и в самом стояке.
Проходные сечения зигзагообразных стояков следует брать на
10-15 % больше, чем сечения стояков прямых.
Под зигзагообразными, как и под прямыми, стояками следует
делать металлоприемники (гидравлическую подушку).
Клиновидный стояк представляет собой канал с узким
(2—5 мм), но длинным основанием, через который металл по-
дается непосредственно в форму (фиг. 79).
72
толщиной, так как
Фиг. 80. Дождевые
литники:
1—чаша; 2—литниковая насад-
ка; 3—дождевые литники;
4—деталь.
ее' части к
верхней,,
без уса-
Клиновидные стояки создают большое внутреннее сопротив-
ление, благодаря чему не только снижают скорость проходя- 
щего через них металла, но и в достаточной степени задержи-
вают находящиеся в металле шлаки. Клиновидные стояки выпол-
няются непосредственно над полостью заливаемой детали.
Клиновидные литники применяются при отливке несложных
тонкостенных деталей. Не рекомендуется применять эти литники
при отливке деталей с большей (2—5 мм)
в приливах, образующихся на стыке
стояка с отливкой, могут появиться уса-
дочные трещины.
Дождевыми литниками именуют
группу тонких вертикальных каналов,
диаметром 4—6 мм, питающих отливку
по всей ее верхней поверхности (фиг. 80).
Эти литники создают особо благоприят-
ные условия при отливке деталей, име-
ющих форму вертикально поставлен-
ной пластинки, цилиндра, кольца и т. п.
В этом случае заливаемый металл, по-
ступая в форму маленькими струйками,
фильтруется и равномерно распреде-
ляется по всей периферии формы. При
этом непрерывное' поступление свежих
порций горячего металла сверху со-
здает благоприятные условия для на-
правленного остывания отливки от нижней
что, в свою очередь, способствует получению отливок
дочных дефектов.
При дождевых литниках все попавшие в форму
прочие неметаллические включения, располагаясь в
литья на поверхности металла, выносятся в верхнюю
ную часть, которая затем отделяется от отливки. Размер литни-
ковой насадки устанавливается конструктивно.
Коллектором или щлакоуловителем обычно называется
горизонтальный литниковый канал, служащий для распределе-
ния горячего металла по последующим элементам литниковой
системы — питателям, а также для улавливания попавшего в него
вместе с металлом шлака (фиг. 81).
Конструкции шлакоуловителей делятся на две группы:
1. Шлакоуловители простые, с небольшим торможением ме-
талла, в виду чего часть находящихся в металле шлаков, не-
всегда успевая всплыть на поверхность, уносится с металлом
в форму. Простые шлакоуловители применяются при отливке
неответственных деталей (фиг. 82).
2. Шлакоуловители с повышенным торможением за счет
создания резких поворотов, гребешков и прочих дополнительных
элементов сопротивления, благодаря которым обеспечивается
более полное улавливание шлаков и других неметаллических
шлаки и
процессе
прибыль-
73
включений. Этот вид шлакоуловителей применяется при отливке
ответственных деталей большего размера (фиг. 83).
Питатели являются последним элементом литниковой си-
стемы и примыкают непосредственно к полости формы.
В своем сечении питатели могут быть полукруглыми, круг-
лыми и трапецеидальными.
•Фиг. 81. Коллектор или шлакоуло-
витель:
1—стояк; 2— стливка; 3—питатель; 4—кол-
лектор.
Фиг. 82. Простой шлакоуловитель:
1—стояк; 2—коллектор; 3—питатели.
Выбор сечения, формы и расположения питателей обычно
определяется конструкцией детали, способом изготовления во-
сковых питателей и моделей и методом формовки.
Размеры и количество питателей устанавливаются опытным
Фиг. 83. Шлакоуловитель с
повышенным торможением:
/--стояк; 2 деталь; 3 питатель;
4—коллектор.
и служат для торможения
или расчетным путем, исходя из
оптимального времени заполнения
данной формы.
При этом следует помнить, что
пропускная способность питателей,
при одном и том же металлоста-
тическом напоре, может меняться
в зависимости от формы и длины
питателей.
Расход металла, протекающего
через питатели, сходящиеся к от-
ливке, будет значительно меньше,
чем через питатели расходящиеся.
Пропускная способность длинных
питателей из-за увеличения в них
сопротивления будет значительно
меньше, чем питателей коротких.
Фильтры в виде перегородок
с отверстиями преимущественно
применяются в литниковой чаше
поступающего в форму металла и
для отделения от него шлаков и других неметаллических
.включений. На фиг. 84 представлены фильтрующие перего-
74
родки в литниковой чаше. Величина отверстия в перегородках,
в зависимости от жидкотекучести металла и принятой темпера-
туры заливки, выбирается в пределах от 3 до 8 мм в диа-
метре.
Толщина перегородок должна
быть не менее 8 мм\ в противном
случае они плохо формуются и не
выдерживают напора металла. Оп-
тимальные размеры сечения пере-
городок 12—15 мм. Для увели-
чения торможения протекающих
потоков металла перегородки мож-
Фиг. 84. Фильтрующие пере-
городки в литниковой чаше:
/—чаша;2— фильтровальные отверстия;
3—приемник; 4— стож.
но делать и больших сечений, до
20—30 мм. Фильтровальные отвер-
стия в перегородке должны быть
прямыми и совершенно чистыми —
без выбоин, трещин и заусенцев.
Выходные части отверстий должны быть закругленными, так
как прямые резко выраженные кромки приводят к завихрениям
протекающего металла и смыву углов.
Размеры перегородок и количество отверстий в них назна-
чаются в зависимости от места установки их в форме и раз-
меров литниковой системы.
Обычно перегородки делаются с таким расчетом, чтобы сум-
марная площадь сечения отверстий была бы на 5—10% больше
сечения последующего, после перегородки, элемента литниковой
системы.
Прибылями, называются специальные литейно-технологиче-
ские придатки на отливках, служащие для питания их во время
затвердевания.
Для того чтобы прибыли как можно дольше находились
в жидком состоянии и, таким образом, эффективно питали
деталь, они Должны иметь большую массу металла по сравнению
с питаемым местом. Объем прибыли определяется количеством
жидкого металла, необходимого для питания отливки; он зави-
сит от величины и сложности отливки, формы прибыли и пути
поступления в них металла.
Величина прибыли обычно составляет 20—50% от общего
веса отливки.
При чисто сифонном заполнении формы прибыль на отливке
должна быть на 25—30% больше, чем при подводе металла
сверху — через прибыль. Вообще же окончательные размеры
прибыли для каждой детали подбираются на основании практи-
ческого опыта или устанавливаются экспериментальным путем.
Различные типы прибылей, применяемых в процессе произ-
водства прецизионного литья, можно разделить на две основ-
ных группы: открытые и закрытые прибыли; но к какой бы
группе ни принадлежала прибыль и какое бы место она ни
75
питала, форма ее должна быть такой, чтобы она как можно
больше аккумулировала тепла при заливке и как можно, меньше
теряла его при охлаждении. Для этого необходимо, чтобы при
данном объеме прибыль имела наименьшую поверхность охлаж-
дения.
В этом отношении лучшей формой открытой прибыли яв-
ляется форма рюмкообразная (фиг. 85). Здесь высота прибыли
Фиг. 85. Рюмкообразная прибыль:	Фиг. 86. Шаровая прибыль:
d «0,8-н 1,0 D; ^«1,0-=- 1,2D; 2?ssa,/t«0,3-=-0,5Z,;d«0,l~
D2« 1,5-=-2,0^; На 1,5-4-2,52?!	0,2 R
а—шейка крестообразная; б—шейка круглая;	/—выпор; 2—прибыль; 3—отливка;
в—шейка плоская.	4—литни<; 5—коллектор.
не должна превышать полтора диаметра. Более высокие при-
были применять не следует, так как незначительное повыше-
ние металлостатического давления, оказываемого высокими
прибылями, практически не играет никакой роли в получении
здоровой отливки. Ни в коем случае не рекомендуется приме-
нять прибыли прямоугольные и, в особенности, с острыми
углами, как неэкономичные, а в некоторых случаях и просто
вредно сказывающиеся на качестве отливок.
Более рациональными прибылями, имеющими наименьшие по-
верхности охлаждения (при данном объеме) и наилучшую спо-
собность сохранять тепло, являются закрытые прибыли, в осо-
бенности имеющие шарообразную или сферическую поверх-
ность,—так называемые „шаровые прибыли" (фиг. 86). Шаро-
вые прибыли закрытого типа по сравнению с открытыми при-
былями дают экономию металла до 40—50° 0.
При этом шаровые прибыли благодаря своей форме меньше
препятствуют усадке отливки, чем прибыли иной формы.
При производстве прецизионного литья желательно иметь
одну общую прибыль, питающую всю отливку. Однако при
76
наличии скоплений металла в тех частях отливок, которые не
могут питаться от общей прибыли, следует пользоваться само-
стоятельными прибылями открытого или закрытого типа, как это
представлено на фиг. 87.
Для питания утолщенных мест сбоку следует применять от-
водные боковые прибыли. Боковые прибыли по своему объему
должны быть на 20—30% больше прибылей, устраиваемых для
прямого питания отливки, особенно если они удалены от питае-
мых ими мест.
Фиг. 88. Прибыль, дей-
ствующая под атмосфер-
ным давлением:
Фиг. 87. Закрытая прибыль:
1—закрытая прибыль; 2- выпор; 3— от-
водная прибыль; 4—литниковая чаша;
5— отливка.
/—чаша; 2-отливка; 3—выпор;
4—кварцевая трубка; 5—прибыль;
6—раковина.
Форма боковых прибылей, как правило, должна выполняться,
как и у верхних прибылей, но с несколько большей высотой
(Л: d= 1,5-2,0).
Горловина, соединяющая тело отливки с боковой прибылью,
должна быть возможно короче, причем размеры ее, как пра-
вило, должны быть больше утолщенного места детали в месте
прирезки прибыли.
Наиболее эффективного действия прибылей любого типа
можно достигнуть при подведении атмосферного давления в по-
лость прибыли, где происходит образование усадочной раковины.
Механизм действия прибыли под атмосферным давлением
заключается в следующем: при затвердевании металла на по-
верхности прибыли образуется прочная корка, которая приоста-
навливает действие внешнего давления на находящийся внутри
прибыли и отливки жидкий металл. В результате образующаяся
при застывании металла усадка создает в прибыли частичный
вакуум, который и затрудняет питание отливки, вызывая при
этом усадочные пороки литья — раковины, рыхлоту и утяжины.
При сообщении же внутренней полости с атмосферой давление
последней оказывает дополнительное к действию веса жидкого
77
металла прибыли влияние, чем значительно усиливается ее пи-
тающая способность.
Сообщение внутренней полости осуществляется путем уста-
новки в прибыль при формовке кварцевых трубок, как это
представлено .на фиг. 88.
Длина трубки определяется местом установки ее в форме
и размером прибыли с учетом того, что конец трубки должен
находиться в центре прибыли.
Диаметр трубки определяется размером ее отверстия, кото-
рое должно быть в пределах 1—3 мм.
Применение прибылей, действующих под атмосферным давле-
нием, имеет особо большое значение при сифонном подводе
металла к форме и особенно при высоких деталях, когда в при-
быль поступает значительно охлажденный металл, быстро обра-
зующий затвердевшую корку.
Применение атмосферного давления возможно не только для
прибылей, расположенных сверху отливки, но и для прибылей,
расположенных у ее основания.
ТИПЫ И МЕТОДЫ ПОДВОДА ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
В общем комплексе разработки . технологического процесса
производства прецизионных отливок выбор типа литниковой
системы и установление места подвода металла в полость формы,,
образующей отливку, имеет исключительно большое значение.
При этом, какая бы ни была выбрана литниковая система, во всех
случаях она должна: 1) обеспечивать определенные скорости
и спокойное, безударное заполнение полости литейной формы;
2) задерживать шлаки и другие неметаллические включения
и, наконец, 3). способствовать одновременному или направлен-
ному затвердеванию отливки.
При отливке простых деталей подводить металл можно и
более тонкие части, чтобы интенсивным прогревом тонких, мест
(за счет проходящих через них более горячих порций металла}
сблизить время остывания тонких и более толстых частей от-
ливки. Таким образом, в результате небольшого температурного-
градиента в остывании, до известной степени устраняется опас-
ность возникновения в отливке усадочных пороков.
При отливке деталей с резко разнящимися толщинами сте-
нок приходится подводить металл в такие места, которые бы
обеспечили направленное остывание отливки от более тонких
ее мест к более толстым и заканчивались бы в устраиваемых
для этой цели прибылях, из которых происходит пополнение
(питание) горячим металлом остывающей отливки. Наилучшую
направленность затвердевания к прибыли будет создавать за-
ливка форм сверху через прибыль, где это допускают конфигу-
рация и размеры детали.
С точки зрения метода подвода металла в форму все много-
образие литниковых систем при производстве прецизионного
78
литья можно разделить на 4 основных группы: верхнего, ниж-
него (сифоном), бокового и комбинированного подвода металла.
Каждому из указанных методов подвода металла в форму
присущи определенные преимущества и недостатки.
Подвод металла в верхнюю часть отливки, особенно череа
прибыль, способствует направленному к прибыли затвердеванию
Фиг. 89. Подвод через до-
ждевой литник:
7—чаша; 2—фильтровальное отвер-
стие; 3—литниковая насадка;
4—стояк.
Фиг. 90. Нижний под-
вод металла(с сифоном):
1—отверстие для выплавки во-
ска; 2—литниковая чаша;
3-фильтровальные отверстия;
4—литниковый ход; 5—при-
быль; б—питатели; 7—кол-
лектор.
отливки и получению более плотной структуры, без усадочных?
дефектов, с минимальными внутренними (термическими) напря-
жениями.
Помимо этого, металл, падая вниз, способствует всплыванию
и удалению газов, шлаков и неметаллических включений через
верхнюю часть отливки —• в прибыль.
Однако метод подвода металла сверху применим только при
отливках простой формы и небольшой высоты — не более 150 мм.
При более высоких отливках падающий металл может вызвать
размывание формы и разбрызгивание металла с образованием
в отливке раковин и корольков.
Наиболее рекомендуемым вариантом верхнего подвода ме-
талла в форму при отливке более крупных деталей является
подвод через пальцеобразный дождевой литник, как представ-
лено на фиг. 89. Соответствующие размеры приведены в табл. 3.
При верхнем подводе металл в форму следует вводить при-
мерно в полтора раза медленнее, чем при заливке форм снизу.
Нижний подвод металла (фиг. 90) (сифонный) является
благоприятным с точки зрения заполнения формы. Здесь металл
поступает в форму спокойно и плавно поднимается вверх. В ре-
зультате все находящиеся в полости формы газы свободно вытес-
няются через верхние открытые части формы (выпоры, прибыли),
и поверхность отливки получается более чистой. В этом отно-
79
Таблица 3
		Н	R	^3	Л1	Ло	^1	d стояка
40	35	25	12	25	10	10	4	8—10
60	45	30	15	35	12	12	5	10-15
80	60	40	20	45	12	12	6	15—20
100	80	50	25	60	15	15	7	20-25
Примечание. Суммарная площадь фильтровальных отверстий равна
пли несколько больше площади сечения стояка.
шении наилучшим является подвод металла через рожкообраз-
ные питатели.
Однако при сифонной заливке, в особенности медленной, в
верхнюю часть формы и в прибыль поступает металл значи-
тельно охлажденный, в то время как наиболее горячий металл
•сосредоточивается внизу у литников, создавая при этом небла-
гоприятную разность температур для направленного остывания
-отливки „вверх", по направлению к прибыли. Благодаря этому
даже при незначительных местных утолщениях отливки по-
является тенденция к образованию усадочных пороков. Кроме
того, в местах подвода питателей форма настолько сильно про-
гревается протекающим металлом, что часто вызывает образо-
вание усадочных раковин и даже трещин. Для уменьшения
подобного вредного влияния разогрева формы необходимо по-
высить ^скорость ее заполнения металлом.
При медленной заливке образующийся на поверхности запол-
няющегося металла затвердевающий слой препятствует выделению
из металла газов и шлака и, кроме того, затрудняет четкое
воспроизведение очертаний детали.
Быстрая заливка формы является необходимым условием для
получения качественного литья, особенно тонкостенного.
Боковой подвод металла и, в особенности, на разных уров-
нях (этажно) имеет целью сочетать преимущества первого и
второго методов заливки, то есть сверху и снизу.
При заливке металла на разных уровнях нижняя часть формы
заливается спокойно сифоном, а в верхние части поступают
свежие порции горячего металла.
На фиг. 91 представлены случаи боковой заливки форм
через простые и этажные питатели. Разновидностью этажно
расположенных питателей являются питатели щелевые, распола-
гаемые непрерывно по всей высоте отливки. Этот метод подбора
металла сочетает наиболее полноценно преимущества сифонной
заливки, при одновременно непрерывной подаче сверху горячих
порций металла (фиг. 92). Так как, однако, щелевые питатели
плохо задерживают находящиеся в металле шлаки, то при этом
методе подвода металла нужно особенно тщательно следить
80
за очищением металла от всевозможных включений еще до
заливки форм.
При отливке из ковша особо'ответственных деталей, требу-
ющих максимальной плотности металла, рекомендуется приме-
нять специальный способ заливки форм с „переворотом". Здесь
заливка форм производится сифоном в прибыль, располагаемую
Фиг. 91. Боковой подвод
металла.
Фиг. 92. Щелевид-
ные литники:
1—шелевой литник; 2—вы-
поры; 3прибыль; 4—деталь.
при заливке внизу. После заполнения металлом формы послед-
няя немедленно поворачивается прибылью вверх. Подобный
метод комбинированной заливки обеспечивает и плавное посту-
пление металла в форму и одновременно, при повороте формы,
создает наиболее благоприятные температурные условия для
направленного затвердевания отливки от нижней .части к при-
были.
При заливке форм из ковша поворот опоки следует произ-
водить сразу после заливки. Во избежание ухода металла при
повороте формы, литники и выпоры следует перед поворотом
быстро замораживать с помощью металлических прутков.
6 Прецизионное литье
81
Глава V
ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СМЕСИ
Процесс прецизионного литья требует особой чистоты по-
верхности, точности размеров и четкости всех очертаний
формы.
Решающее влияние в этом отношении оказывает качество
применяемых формовочных смесей. К числу основных требо-
ваний, предъявляемых в данном случае к формовочным смесям,
должны быть отнесены:
1)	максимальная мелкозернистость состава, не превышаю-
щая 270 меш;
2)	максимальная жидкотекучесть, обеспечивающая, в сочета-
нии с мелкозернистостью, наиболее совершенную поверхность
отливки;
3)	достаточная прочность в сыром виде, противостоящая раз-
рушению в процессе сушки и прокаливания форм;
4)	минимальные объемные изменения в процессе сушки и
прокаливания;
5)	легкость удаления при выбивке.
В зависимости от своего назначения формовочные смеси
разделяются на:
а) смеси для сплавов цветных металлов и б) смеси для спла-
вов черных металлов.
В свою очередь, в зависимости от своего физического со-
стояния, применяются формовочные смеси сухие и жидкие.
Сухие формовочные смеси имеют целый ряд значительных
преимуществ перед жидкими; они дешевле и проще в изготов-
лении, процесс формовки занимает значительно меньше времени;
выбивка опок производится гораздо легче, так как сухие фор-
мовочные смеси после сушки и прокаливания обладают значи-
тельно меньшей прочностью. Наконец, при работе с сухими
смесями не приходится прибегать к дорогим и дефицитным
связующим.
Поэтому жидкие формовочные смеси следует применять
только в тех случаях, когда сухие не обеспечивают достаточ-
ного качества литья.
82
МАТЕРИАЛЫ И СМЕСИ ДЛЯ ФОРМ НЕЖЕЛЕЗНЫХ СПЛАВОВ
Основным составляющим формовочной массы для нежелез-
ных сплавов является гипс, представляющий собой сернокислый
кальций (Са SO4), размолотый в белый порошок после прокали-
вания в печи. Последний смешивается с тальком или другими
упрочнителями (асбест, кварц), образуя соответствующую гипсо-
вую смесь; для упрощения эта смесь в дальнейшем будет на-
зываться просто гипсом.
Одним из существенных преимуществ гипса является способ-,
ность его верхнего, тонкого слоя значительно расширяться без
образования трещин в форме.
Помимо гипса и упрочнителя, в состав массы входит также
и вода. Содержание последней имеет большое значение и по-
этому должно поддерживаться в жестких пределах.
Обычно содержание воды в массе поддерживается на уровне
40%; смесь при этом находится в кашеобразном состоянии,
обладает достаточной жидкотекучестью, медленно схватывается,
не имеет склонности к росту в объеме и имеет невысокую
температуру схватывания.
Наоборот, при более низком содержании воды, уже порядка
38%, смесь труднее заливается, значительно густеет, быстро
схватывается, выделяя при этом большое количество тепла и
заметно увеличиваясь в объеме. Воду можно применять не
дестиллированную, но она должна быть обязательно чистой
и холодной, так как горячая вода чрезмерно удлиняет время
схватывания.
Вообще гипс ведет себя необычно и при нагреве сильно сжи-
мается, примерно на величину, равную расширению кремне-
зема.
Гипс содержит 21% химически связанной воды. Нагрев при
200°С приводит к потере гипсом 15°/0 воды с образованием
гипсового цемента; при смешивании с водой последний снова
превращается в гипс.
В процессе нагрева формы под заливку после схватывания
гипсового цемента гипс снова теряет воду, переходя сначала в
гипсовый цемент (CaSO4 . 1/2¥{2О), затем — при 260°С — в рас-
творимый безводный гипс (ангидрид) и, наконец, при 315° — 455°С
в намертво обожженный гипс (CaSO4).
Усадка, сопровождающая последнее из этих превращений, в
процессе дальнейшей сушки и прокаливания заформованных
опок вызывает растрескивание гипсовых форм, что и является
главным препятствием к расширению области применения гипсо-
вых форм в прецизионном литье.
Чем больше воды в гипсовом цементе, тем больше сжатие
его при нагреве. Обычный гипсовый цемент, содержащий 60 час-
тей воды на 100 частей порошка, имеет заметно боль-
шую усадку, чем альфа-гипс, содержащий 40 частей воды на
100 частей порошка.
83
Для уменьшения значительной усадки гипса в формовочные
смеси вводят большие количества кремнезема и минимальное
количество гипса. Кроме того, вводят специальные присадки,
способствующие расширению гипса.
Следует отметить, что при охлаждении форма претерпевает
усадку до размеров, значительно меньших, чем достигаемые в
процессе нагрева при той же температуре. Усадка изменяется
в зависимости от той температуры, при которой начато охлаж-
дение. Отсюда понятно, какую большую роль при расчетах
усадки играют величины расширения и сжатия формовочных
смесей.
, Смеси воды и гипса обозначаются дробью, числитель кото-
рой выражает число весовых единиц воды, а знаменатель —
Фиг. 93. Механизированная
мешалка:
/—шпиндель; 2—корпус; <3—П-образ-
ная рама; 4— болты; .5-шайбы; 6—ось;
7-- заплечик; <?—втулки.
весовых единиц гипса в смеси, на-
пример, смесь консистенции 37/100
содержит 37 кг воды на 100 кг
гипса.
Всю оснастку, применяемую при
изготовлении гипсовой смеси, нуж-
но содержать в исключительной
чистоте. В общий комплекс ее вхо-
дят: весы, чаши, лопатки, пестики,
мешалка. Лопатки и пестики лучше
всего изготовлять из резины.
Не следует применять луженых
лопаток или коробок, особенно
если они имеют острые углы, так
как в них могут застревать куски
затвердевшего гипса, что может
сказаться на схватывании следую-
щей партии гипсовой смеси.
При изготовлении смеси реко-
мендуется применять либо механи-
зированную мешалку, либо прибор,
применяемый в быту для взбива-
ния яиц (фиг. 93); таким путем может быть достигнуто и луч-
шее перемешивание и более полноценное удаление мельчай-
ших частиц воздуха, благодаря чему получается здоровая одно-
родная структура массы, обеспечивающая максимальную проч-
ность.
При пользовании же простой мешалкой не только не обеспе-
чивается полное удаление воздуха, а наоборот, смесь насы-
щается еще дополнительным его количеством, благодаря чему
она, после схватывания,оказывается пористой и, следовательно,
недостаточно прочной.
В случае применения для смешивания прибора типа яйце-
взбивателя, детали последнего следует изготовлять из нержа-
веющей стали или покрывать их резиной. В качестве механизма
вращения можно использовать также обычную дрель. Сосуд, в
84
котором производится перемешивание, должен быть небольшого
диаметра (не более 200 лог); развития его объема следует до-
биваться за счет увеличения высоты.
Смесь гипса ^асбестом.
Гипс часто применяют в смеси с асбестом.
Смешивание гипса с асбестом производится всухую, используя
для этой цели вращающийся барабан. При этом каждое волокно
асбеста обволакивается со всех сторон гипсом, и чем совершен-
нее происходит процесс такого обволакивания, тем однороднее
и прочнее получается смесь.
При составлении смеси очень большое значение имеет соотно-
шение между отдельными компонентами. Наиболее совершен-
ная дозировка достигается путем взвешивания исходных материа-
лов. В случаях же пользования объемными измерениями, послед-
ние делаются над материалами в рыхлом, не уплотненном состо-
янии. Состав смеси зависит от назначения, габаритов и конфи-
гурации литья, а также от рода заливаемого металла. Так, для
деталей небольшого размера применяется смесь из 80% асбеста
и 20% гипса (по весу), а для больших деталей смесь из 65°,%
асбеста и 35% гипса (по весу).
Количество воды в гипсо-асбестовых смесях находится в
обратной зависимости от содержания в них асбеста. Чем меньше
асбеста, тем больше воды требуется для получения одной и той
же жидкотекучести.
Для приведенной выше смеси — 65% асбеста и 35% гипса —
требуется примерно 800 — 900 см? воды на 1 кг смеси.
Формовочную гипсо-асбестовую массу следует всегда заго-
товлять с некоторым запасом; добавлять ее даже1 с незначитель-
ным перерывом в процессе изготовления формы не рекомен-
дуется, так как ранее набитая формовочная масса может затвер-
деть прежде, чем будет добавлена свежая ее порция.
Смесь гипса с кварцем
В тех случаях, когда производится отливка весьма тонких
деталей, к поверхности которых предъявляется требование без-
укоризненной чистоты, рекомендуется применять вместо асбеста
тонкий порошкообразный кварц.
Такая смесь обладает большей прочностью, чем гипсоасбе-
стовая; вместе с тем она менее газонепроницаема; поэтому ее
целесообразно применять только в тех случаях, когда выделение
газов не является слишком обильным. Так, например, при отливках
из сплава 64°, 0 меди, 33% цинка и 3% свинца, выделяющего
большое количество газов, более рационально применение сме-
си, содержащей 80% асбеста и 20% гипса, обладающей более вы-
сокой газопроницаемостью. При отливке таких же деталей из
85
оловянистой бронзы, выделяющей значительно меньше газов,
лучше применять смесь с кварцем, обеспечивающую деталям
более отчетливую и чистую поверхность.
Обладая в то же время меньшей упругостью, смесь гипса с
кварцем дает меньшее искажение формы. Кварцевая смесь
требует меньше влаги, чем асбестовая, так как она обладает
значительно меньшей способностью поглощения.
Обычный процесс сушки форм из кварцевой смеси при 230° С
в течение 16 час. вызывает наименьшую, по сравнению с дру-
гими составами, линейную усадку (О,1°/о).
Смесь гипса с тальком
Применяемая иногда смесь гипса с тальком берется в весо-
вом отношении 4:1.
Смешивание состава также целесообразно производить в ба-
рабане.
Длительность перемешивания обычно продолжается 10 мин.
Однако продолжительность этой операции зависит от ряда
факторов, наиболее существенные из которых—материал упроч-
нителя и ускорителя, температура и чистота воды и скорость
вращения барабана.
Количество воды составляет примерно 170% от количества
сухой смеси.
Следует всегда добавлять сухую смесь в воду, а не воду в
сухую смесь.
Если продолжительность размешивания будет недостаточна,
то более тяжелые частицы осядут на дне, а более легкие оста-
нутся наверху; в дальнейшем при сушке это обстоятельство
может привести к короблению формы.
Если же, наоборот, размешивание производилось слишком
долго, то воздушные пузыри останутся в смеси, так как смесь
будет чрезмерно густой.
Слишком длительное механическое перемешивание чревато
и тем, что смесь начнет схватываться еще в процессе переме-
шивания, без достаточного соединения кристаллов, образуя при
этом густую массу, которая может не застыть после заливки
ее в форму.
Формовочным материалом для цветных металлов может слу-
жить также чистый кварцевый песок с содержанием SiO2 до 97%,
зернистость которого определяется требованиями, предъявляемы-
ми к отливкам.
Песок смешивается с 4 — 13% обыкновенного цемента, также
в зависимости от характера отливки и рода заливаемого металла;
количество воды в смеси должно быть достаточным для первич-
ной гидратации цемента. Последнее обстоятельство, как выше
указано, чрезвычайно важно, так как при излишке воды про-
исходит полная гидратация цемента и значительное понижение
газопроницаемости формы.
86
МАТЕРИАЛЫ И СМЕСИ ДЛЯ СПЛАВОВ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
Смеси для форм сплавов черных металлов состоят из сухих
наполнителей и связующих.
Сухие составляющие
Гипсовая смесь ввиду своей недостаточной жаростойкости
не может применяться для чугунного и стального литья, име-
ющих очень высокую температуру заливки.
Основным сухим составляющим формовочной смеси, применяе-
мой в качестве наполнителя при отливке деталей из черных
металлов, является кварцевый песок.
Кварцевый песок должен обязательно включать и крупные
и мелкие зерна, хорошо перемешанные между собой.
Количество кварцевой
пыли, допускаемое в су-
хой формовочной смеси,
зависит от размеров отли-
вок; чем крупнее заливае-
мая деталь, тем меньше
допускается пыли. Объяс-
нение этому факту заклю-
чается в следующем: на-
личие в кварце зерен раз-
ных размеров обеспечи-
вает формовочной смеси
известную упругость, ко-
торая предохраняет фор-
му от образования трещин
2
Фиг. 94. Вальцы:
1—вальцы; 2—шестерни; 3—ящик для песка.
прокаливания и в момент заливки, при ударном
в процессе ее
воздействии струи жидкого металла.
С другой стороны, кварцевая пыль при продолжительном
действии тепла разрушается сильнее, чем зерна кварца; естест-
венно, что чем крупнее отливка и чем дольше происходит
заливка жидкого металла, тем сильнее выгорает кварцевая пыль
и тем сильнее искажается форма. При отливке же мелких изде-
лий кварцевая пыль в определенных пределах (до 20%) является
положительным фактором, так как в значительной степени повы-
шает прочность формы при температуре заливки.
Например, кварцевый песок Люберецкого месторождения,
являясь в достаточной степени жаростойким и инертным, однако,
благодаря своей крупнозернистости не может быть использован
в своем естественном виде. Поэтому приходится прибегать
к размолу крупнозернистых формовочных песков, для чего
лучше всего применять специальные вальцы.
Для небольшого масштаба производства применяются вальцы
типа изображенных на фиг. 94 или шаровая мельница (фиг. 95).
После соответствующего размола песок оказывается пригод-
ным, представляя собой как бы искусственный маршалит.
87
Однако и этот материал имеет известный недостаток, так
как он не обеспечивает достаточно гладкой поверхности.
Практика показала, что только путем отсеивания можно по-
лучить материал, наиболее удовлетворяющий требованиям зерно-
вой структуры, целиком проходящий через сито № 270.
Таким образом, оказывается все же более целесообразным
применять не молотый кварцевый песок, а естественный марша-
лит с дополнительным просеиванием его на нужную зернистость.
Чаще всего применяемая для формовочных смесей разновид-
ность кремнезема при нагреве выше 570°С расширяется на 1,5° (>.
Другая разновидность кремнезема — кристобалит—имеет еще
больший коэфициент линейного расширения и при нагреве сверх
230°С расширяется более, чем на 1,6°/0.
Видно стрелке.А
Третья разновидность кварца — тридимит — также обладает
высоким коэфициентом линейного расширения.
Плавленый кварц, наоборот, почти не имеет никакого линей-
ного расширения и, во всяком случае, расширяется меньше лю-
бой другой составной части формовочных смесей.
Помимо кварцевого песка или маршалита, в состав формо-
вочных смесей могут также входить: окись алюминия, окись
магния, фосфорнокислый алюминий, галька молотая, сернокис-
лый магний, пудра стеклянная, графит.
Связующие
К связующим, применяемым в процессе прецизионного литья,
предъявляются повышенные требования, . поскольку, в отличие
от сушки обычных форм, применяется также и прокаливание при
высоких температурах. Поэтому в качестве связующего нельзя
рекомендовать глину, так как она при высоких температурах про-
каливания не обеспечивает необходимой прочности формы.
Не могут быть использованы также и связующие добавки
органического происхождения, так как при прокаливании форм
они неминуемо будут выгорать. Из числа связующих, проверен-
ных практикой, наилучшие результаты дали: а) жидкое стекло»
б) этилсиликат, в) глиноземистый цемент.
88
Жидкое стекло представляет водный раствор силикат-глыбы
(силиката натрия) и характеризуется двумя показателями: кон-
центрацией и модулем. Под модулем понимается отношение
числа грамм-молекул кремнезема (SiO2) к числу грамм-молекул
окиси натрия (Na2O3), вычисляемое по формуле:
Л4= —-1,032
D
где А — процентное содержание SiO2;
D — процентное содержание Na2O;
1,032 — отношение молекулярного веса окиси натрия к моле-
кулярному весу кремнезема. ’
Модуль выше 4,0 не обеспечивает хорошей смачиваемости
восковых смесей из-за повышенной вязкости; благодаря этому*
например, краска, приготовленная на жидком стекле с таким
высоким модулем, растрескивается, что влечет за собой брак
отливок.
С другой стороны, жидкое стекло с модулем ниже 2,0, благо-
даря недостаточной концентрации мелкодисперсного SiO2, так-
же не обладает достаточной смачивающей способностью. Согласно*
ГОСТ 962-41 оптимальным модулем жидкого стекла является
2,5 - 3,0.
Плотность жидкого стекла также в значительной степени
влияет на качество формы; низкая плотность не обеспечивает
достаточной прочности 'формы, а высокая приводит к трещинам.
Практикой установлена оптимальная плотность жидкого стек-
ла в 1,01 —1,02 по Боме.
При работе с жидким стеклом необходимо помнить, что по-
следнее имеет в своем составе электролиты, концентрация кото-
рых обусловливается наличием свободных ионов натрия NaZ
поэтому эти коллоиды подвержены электролитическому сжатию,,
т. е. усадке; средством борьбы с этим явлением служит после-
довательное разбавление жидкого стекла.
Жидкое стекло обеспечивает хорошую текучесть и пластич-
ность смеси, а также достаточную прочность формы как в сыром
состоянии, так и после сушки ее. Однако повышенное содержа-
ние жидкого стекла чрезмерно увеличивает прочность формы
при одновременной тенденции к пониженной газопроницаемости-
и значительной усадке, вызывающей образование трещин. По-
этам причинам следует придерживаться оптимального содержа-
ния жидкого стекла — 500 смА раствора на 1 кг кварцевой,
основы.
Повышенное содержание воды также оказывает большое
влияние на возможность образования трещин в формах из-за
уменьшения их объема при прокаливании, вызываемого испаре-
нием влаги.
Означенное явление может компенсироваться присадкой в.
формовочную смесь таких добавок, которые при удалении воды-
89
будут способствовать увеличению объема. Такими свойствами,
как известно, обладает гипс, но применение его ведет к ухуд-
шению поверхности отливок.
Растворы этилсиликата. Гораздо более широкое применение
нашел другой'вид связующего — тетраэтил-ортосиликат, хими-
ческая формула которого: SiO4(C2H5)4
С2Н5О 1
С2Н5О I
С2Н5О | Si
С2Н5О I
L О	j
В дальнейшем это связующее для простоты будем именовать
этилсиликат.
Свойства химически чистого этилсиликата: удельный вес при
20°С —0,933; точка кипения (при 760 мм) — 160 — 170°С; содер-
жание окиси кремния в форме—28,8; кислотность не свыше О,О5°/о;
цвет — бесцветный, запах — не резкий, не остающийся.
В соединении с водой получается гидролиз по одной из
двух формул:
1) SiO4 (С2Н5)4 + 2Н2О = SiO2 + 4С2Н5ОН или
2) SiO4(C2H5)4 + 4H2O = H2SiO3- Н2О4-4С2Н5ОН.
В первом случае получаем непосредственно SiO2; во втором
случае H2SiO3 обезвоживается с образованием SiO2. В обоих
случаях SiO2 отлагается на поверхности формы в виде тонкой
пленки, обладающей весьма высокой жаростойкостью и корро-
зиоустойчивостью.
Скорость и эффективность протекания процесса зависят от
температуры, состава раствора и присутствия электролита.
Этилсиликат гидролизуется под влиянием влаги, образуя воду
и кремниевую кислоту, которая, в свою очередь, теряя воду,
переходит в клейкую разновидность кремнезема.
Это свойство гидролизованных растворов этилсиликата—
давать отложения пленки на поверхности формы—главным обра-
зом и обеспечило ценность их в качестве связующего.
В практике работы приходится иметь дело с двумя видами
растворов этилсиликата: частично гидролизованным и полностью
гидролизованным. Для получения частично гидролизованного
силиката исходными материалами служат:
этилсиликат . . . 62% (по объему)
спирт-ректификат 37% „	„
вода...........10% „
Предварительный —частичный гидролиз этилсиликата проис-
ходит по следующей схеме: в стеклянную колбу наливают эти-
ловый спирт-ректификат, крепостью 94—96° (при 20°С) и не со-
держащий каких-либо механических примесей. В летнее время
года колба со спиртом охлаждается водой комнатной темпера-
туры, а зимой—предварительно подогретой в водяной ванне
90
(до 25°С). Непосредственная установка на плитку колбы со
спиртом не рекомендуется по соображениям противопожарной
безопасности. Крепость этилового спирта, замеренная спирто-
метром при —20°С в измерительном цилиндре, заносится в
рабочий журнал. Далее исходный этиловый спирт-ректификат
разбавляется дестиллированной водой до крепости 80°. Разбав-
ленный этиловый спирт заливают в специальный аппарат—гидро-
лизер,' в котором и происходит процесс гидролиза (фиг. 96).
Этилсиликат поступает из бака 5 при
открытом кране 6 в бак 7. Ввиду того,
что при гидролизе происходит повыше-
ние температуры смешиваемых жидко-
стей, бак 7 охлаждается проточной во-
дой 8, поступающей через трубку 3 и
вытекающей через трубку 4. Постоян-
ное перемешивание жидкости произво-
дитсу? при помощи крыльчаток 9, при-
водимых в движение электродвигателем
в 0,25 кв 2 через ременную передачу 1,
После окончания процесса гидроли-
зованный этилсиликат разливается через
трубку с краном 10 в закрывающиеся
пробками стеклянные баллоны, приме-
няемые в производстве.
В целях ускорения процесса в спирто-
вый раствор вводят соляную кислоту из
расчета окончательного' содержания ее
Фиг. 96. Гидролиз:
/—ременная передача; 2—электро-
двигатель; 3—поступление воды;
4—слив воды; 5— бак для этилсили-
ката; 6—кран^ 7—бак для гидроли-
за;!?—охлаждающая вода; 9—крыль-
чатка; 10—кран слива гидролизо-
ванного этилсиликата.
дз гидролизованном этилсиликате до
0,15—0,18%. Затем медленно вливают в
гидролизер 62 объемных части этилси-
ликата, непрерывно помешивая смесь
и наблюдая за температурой реакции
гидролиза, которая не должна превы-
шать -J- 35°С.
Частично гидролизованный этилсиликат считается готовым
неупотреблению через 20 час. с момента его приготовления; при
этом температура его хранения должна быть постоянной (-J-20°C).
Удельный вес частично гидролизованного этилсиликата при
этой температуре должен быть в пределах 0,936—0,960. На про-
изводстве необходимо периодически проверять этилсиликат на
вязкость и содержание кремнезема. Сроком годности частично
гидролизованного этилсиликата следует считать один месяц,
в условиях хранения при температуре 15 —16°С.
Полностью гидролизованный раствор может быть получен
после второго этапа переработки.
Для этого требуется частично гидролизованный этилсиликат
(90 объемных процентов) и вода, подкисленная О,3°/01 соляной
1 Соляная кислота обычно применяется в концентрации от 0,05 до 0,5% к
воде, в зависимости от желаемой скорости схватывания.
91
кислоты (в объемных процентах); последняя добавляется в банку
с этилсиликатом. Полностью гидролизованный раствор в виде
указанной смеси помещают в чистую стеклянную колбу и за-
крывают резиновой пробкой; в таком виде раствором можно
пользоваться не более 8 — 10 час. при температуре 15—16°; после
этого срока он превращается в коллоидальную массу—гель—и
к дальнейшему применению уже более не пригоден.
Перед формовкой требуемое количество полностью гидро-
лизованного этилсиликата сливается в гидролизер. Туда же и в
том же количестве сливается и негидролизованный этилсиликат;
смесь при помощи мешалки, желательно механизированной,
перемешивается в течение- 15—20 мин., после чего вливается
соляная кислота до содержания ее 0,15—0,20% в окончательном
растворе. После добавки смесь вновь тщательно перемешивается
и в нее постепенно небольшими порциями добавляется вода;
скорость подачи воды обусловливается температурой реакции
гидролиза, которая не должна превышать 35—40°С.
Вторично гидролизованный этилсиликат считается готовым
к употреблению через 2—4 часа с момента его изготовления;
хранить его можно не более одних суток при температуре
18—20°С.
При составлении растворов, отлагающих кремнекислоту, для
облегчения гидролиза к этилсиликату прибавляется, как это
было уже указано выше, некоторое количество воды. Так как,
с. другой стороны, этилсиликат и вода не смешиваются между
собой, то в качестве агента, способствующего взаимному их
растворению, добавляется метиловый спирт.
.Если в такой 3-компонентной смеси содержание этилсиликата
превышает 57%, то происходит выпадение кремнекислоты
в присутствии такого количества воды, которое достаточно для
полного гидролиза.
На фиг. 97 приведены свойства 3-компонентной системы
с этилсиликатом, а на фиг. 98—свойства такой же системы, но
в условиях, когда этилсиликат находится в конденсированном
виде.
Каждый угол треугольника представляет состав, состоящий
из 100% соответствующего компонента (по объему). Точки,
расположенные по сторонам треугольника, представляют составы
из двух компонентов; например, точка 60 на нижней стороне
треугольника представляет раствор, содержащий 60% раствори-
теля 1 и 4О°/о воды.
Все точки внутри треугольника представляют растворы из
трех компонентов в количестве, пропорциональном расстоянию
до соответствующего угла треугольника. Так, например, для
того, чтобы определить состав раствора в точке 2, через по-
следнюю проводят три линии, параллельные трем сторонам
1 Растворитель состоит из 100 частей 90-градусного денатурированного
спирта, 5 частей этилацетата и одной части авиационного бензина.
92
Фиг. 97. Свойства трехкомпонентной системы
с этилсиликатом.
Фиг. 98. Свойства трехкомпонентной системы
с концентрированным этилсиликатом.
93
треугольника и, таким образом, определяют состав раствора:
74% этилсиликата, 24% растворителя и 2°/0 воды.
Добавляя к смеси какой-нибудь из трех компонентов, мы
определяем различные составы на прямой линии, соединяющей
точку данного сплава с углом треугольника, представляющего
100%-ное содержание добавляемого компонента.
Например, добавляя воду к составу точки 2, мы получим
новые составы на линии, соединяющей точку 2 с правым нижним
углом треугольника; так, добавка семи объемов воды к 100
объемам раствора, представленного точкой А, дает состав,,
представленный по фиг. 97 точкой 2Н.
Приведенные соображения применимы ко всем видам раство-
ров. Если же обратиться к специальным смесям, содержащим
этилсиликат, то на упомянутых выше диаграммах следует при-
вести так называемые „линии смешиваемости", представляющие-
собой границу между смешиваемыми составами (налево от кри-
вой) и несмешиваемыми составами (направо от кривой); послед-
ние дают при смешивании две жидкие фазы.
Когда начинается реакция этилсиликата с водой и в значи-
тельных количествах выделяются кремнекислота и спирт; крива»
смешиваемости заметно сдвигается вправо, и, таким образом,,
можно добавлять воду, не опасаясь быстрого получения двух
жидких фаз, не смешивающихся между собой.
На фиг. 97 линия АВ представляет растворы, содержащие
такие количества воды и этилсиликата, которые обеспечивают
правильный ход процесса гидролиза. Поэтому нецелесообразно*
добавлять воды больше того количества, которое требуется
в соответствии с линией АВ, за исключением тех случаев, когда
вода, кроме того, играет и роль растворителя.
С другой стороны, в практике известны случаи, когда удач-
ные результаты получаются и при растворах, содержащих воду
в количестве меньшем того, которое указано на линии АВ~
Объяснение заключается в том, что в. этих случаях часть состава
превращается в смолистый материал с повышенной прилипае-
мостью, благодаря чему после испарения спирта кварцевая
пленка получает некоторую гибкость. Относительно небольшое
количество влаги, требуемое в этих случаях, поглощается из-
окружающей среды.
На этом же основании точка 2Н на фиг. 97 и точка ЗН на
фиг. 98 оказываются немного влево от. линий, представляющих
теоретически необходимое количество воды.
Пунктирные линии, приведенные на диаграмме, представляют
содержание SiO2; так, например, в точке 2Н содержание SiO2
составляет 20,5%.
Если три компонента смеси составить в пропорции, необхо-
димой для того, чтобы дать содержание SiO2 более 20%, то
в таких случаях „линия смешиваемости" пересекается, т. е..
происходит разделение состава на две жидкие фазы. Чтобы
избежать такого положения, рекомендуется, как уже говорилось
94
выше, приготовлять сначала частично гидролизованный раствор»
находящийся влево от линии смешиваемости; при этом через не-
сколько часов этилсиликат гидролизуется до такой степени, что-
году можно добавлять без перехода за пределы растворимости.
Такой метод применялся при изготовлении растворов 2 и
2Н, а также 3 и ЗН.
Растворы были в этом случае приготовлены следующим образом.
При частично гидролизованном растворе были смешаны.
74 объема этилсиликата, 24 объема растворителя и 2 объема
соляной кислоты. При конденсированном этилсиликате, при.
том же частично гидролизованном растворе, пропорция не-
сколько менялась (80 объемов конденсированного этилсиликата»
18 объемов растворителя и 2 объема соляной кислоты).
Указанным растворам следует давать отстояться в течение
12 час.; при таком способе приготовления частично гидролизо-
ванные1 растворы являются стабильными в течение нескольких
месяцев.
При полностью гидролизованном растворе 100 объемов частич-
но гидролизованного раствора (2) смешивались с 7 объемами
воды. При конденсированном этилсиликате 100 объемов частично-
гидролизованного раствора (3) смешивались с 8 объемами
воды.
Следует еще раз напомнить, что окончательный гидролиз:
может быть ускорен добавкой кислоты в концентрациях от
0,05 до О,5°/0, в зависимости от желаемой скорости схватывания
и от того количества кислоты, которое может быть допущено-
в окончательном продукте.
В начальной стадии осаждение этилсиликата из раствора
зависит от скорости испарения спирта, так что время, необхо-
димое для затвердевания, является функцией температуры
и циркуляции воздуха.
В некоторых случаях предпочтительно приготовлять растворы
в один прием; такой раствор показан в точке 1 на фиг. 97.
Раствор в этой точке имеет следующий состав: 32 объема
растворителя, 60 объемов этилсиликата и 8 объемов воды. Этот
раствор содержит максимальное количество SiO2, которое может
быть получено в один прием в гомогенной системе.
Приготовление раствора в два приема невыгодно для произ-
водства из-за потери времени.
По требованиям, предъявляемым к огнеупорным формам
в прецизионном литье, можно применять растворы, содержащие
меньше этилсиликата, чем его требуется при двухэтапном при-
готовлении раствора.
Точка 7, упоминаемая выше, при которой раствор содержит
35% конденсированного этилсиликата, является удовлетвори-
тельной и экономичной.
Добавка 0,3% соляной кислоты ускоряет процесс гидролиза
в такой степени, что раствор можно применять через 2 часа
после его приготовления.
95
Несмотря на то, что этилсиликат при комнатной температуре
заметно не испаряется, не следует подвергать действию его
паров кожу и глаза работающих; этилсиликат следует держать
подальше от пламени, хотя он значительно менее воспламе-
няется, чем спирт.
Из сказанного ясно, что не следует увлекаться излишним
•содержанием этилсиликата. Когда в форме появляются трещины,
то обычно стараются объяснить это или недостаточным коли-
чеством связующего в наполнительной смеси, или малым коли-
чеством этилсиликата в связующем элементе.
/
Фиг. S9. Расположение свя-
зующего между зернами фор-
мовочной смеси:
-Д—до испарения спирта; Б— после
испарения спирта; 1,2—связующее.
Практически же происходит как
раз обратное явление: слишком боль-
шое количество связующего, богато-
го этилсиликатом, создает излишнее
количество желеобразной массы меж-
ду зернами основной масёк; при
просушке форм происходит значи-
тельная усадка, ведущая к трещи-
нам. Малое количество связующе-
го, наоборот, способствует образова-
нию мягкой и гибкой формы.
Скорость схватывания также ока-
зывает свое влияние на образование
трещин в форме.
Эффективность этилсиликата, как
связующего, зависит от испарения спирта и вытекающей отсюда
степени дегидратации; при этом связующее располагается в про-
странствах между отдельными зернами формовочной смеси, как
•это показано на фиг. 99.
При испарении спирта связующее образует коллоидную жела-
тинообразную смесь.
Когда такая смесь дегидруется, происходит значительная
усадка и местное скопление желатинообразной массы в нижней
части формы; при этом появляются глубокие трещинки или
•сетка на модели, что в дальнейшем вредно отразится на внеш-
нем виде отливки. Поэтому необходимо строго следить за равно-
мерным распределением желе по всей массе формы.
На фиг. 99, А, светлые огнеупорные частицы окружены
плотным слоем связующего в виде темной массы; после испа-
рения отдельные зерна стремятся приблизиться друг к другу за
счет пространства, освободившегося после испарения спирта,
как это видно на правой части фиг. 99, Б; благодаря такому
явлению и возникают трещины на поверхности моделей.
При работе с жидкой формовочной смесью необходимо
добавлять такое количество воды, которое обеспечило бы кон-
систенцию, хорошо заполняющую опоки и обеспечивающую
плотное прилегание смеси к восковым моделям.
Количество воды обычно бывает больше того, что требуется
для хорошего заполнения опоки.
96
Сразу после смешивания зерна окружены слоем связующего,
которое после гидролиза превращается в упомянутую выше
желатинообразную смесь.
Факторами, влияющими на степень выделения влаги из формы,
являются:
1)	первоначальная вязкость связующего;
2)	скорость схватывания формовочной смеси;
3)	размеры зерен основной массы;
4)	амплитуда и частота встряхивания.
Чем больше связующего, тем медленнее идет схватывание
зерен и выделение излишней влаги в виде отдельного слоя, рас-
положенного над поверхностью набивной массы.
Вязкость связующего увеличивается по мере хода гидролиза
и образования желеобразной массы; процесс идет быстрее
в тех растворах, которые были изготовлены давно и долго хра-
нились в теплом месте.
Все приведенные выше растворы являются спиртовыми. Ос-
новными преимуществами таких растворов являются:
1) быстрое высыхание окраски;
2) быстрое протекание процесса вибрации и схватывания.
Наряду с этим весьма существенными недостатками спирто-
вых растворов следует считать: высокую стоимость, необхо-
димость наличия хорошей вентиляции и противопожарных мер
и опасность загорания при вытапливании воска и при предва-
рительной сушке форм.
Поэтому во всех случаях, когда предварительное испробо-
вание дает благоприятные результаты, следует применять не
спиртовые, а водные растворы. В последних применяется как
этилсиликат, так и водный силиказоль; формы, получаемые на
этой основе, часто не уступают в отношении прочности фор-
мам, приготовленным на спиртовом растворе.
Основные преимущества водных растворов заключаются в их
дешевизне и в более безопасной работе как в смысле пожарном,
так и в отношении газонасыщенности.
Основными недостатками этих растворов являются необхо-
димость придания наружной поверхности модели свойства
водонепроницаемости для лучшего приставания краски и более
длительный период сушки, вследствие меньшей интенсивности
испарения воды по сравнению со спиртом.
Кроме того, водные растворы не дают такой чистоты поверх-
ности формы и часто вызывают на последней трещины в про-
цессе сушки и прокаливания.
Глиноземистый цемент. Следующим видом связующего яв-
ляется глиноземистый цемент.
Глиноземистый цемент представляет собой быстро тверде-
ющее гидравлическое вяжущее вещество; он получается тонким
измельчением клинкера. Таким путем в готовом продукте
обеспечивается преобладание низкоосновных алюминатов
кальция.
7 Прецизионное литье
97
В зависимости от прочности глиноземистый цемент делится*
на 3 марки: „300“, „400“ и „500“, значение каждой из которых
определяет предел прочности при сжатии образцов из раствора
жесткой консистенции состава 1 :3 и испытываемых через три
дня с момента затвердения.
Механические свойства разных марок глиноземистого це-
мента видны из табл. 4.
Таблица 4
Марка	Предел прочности при сжатии в кг]см?		Предел прочности при растяжении в кг[см2	
	через 24 часа	через 3 дня	через 24 часа	через 3 дня
300	250	300	16,0	18,0
400	350	400	20,0	22,0
| 500	450	500	24,0	26,0
Начадо схватывания глиноземистого цемента должно насту-
пить не ранее 30 мин., а конец—не позднее 12 час.
При испытании кипячением глиноземистый цемент должен
показывать равномерность изменения объема. По размерам
зерен не менее 9О°/о глиноземистого цемента при просеиваний
должно проходить через сито № 90.
В виду своей большой гигроскопичности глиноземистый
цемент должен быть предохранен от воздействия влаги.
Для придания глиноземистому цементу оптимальных свойств
необходимо принимать все меры против загрязнения его ка-
кими-либо посторонними примесями. Обычно глиноземистый
цемент упаковывается в мешки весом в 50 кг или деревянные
бочки весом 150 кг. Приемка глиноземистого цемента произво-
дится по ГОСТ 969—41.
Формовочные смеси
На основе вышеприведенных исходных материалов могут
быть приготовлены формовочные смеси, служащие в качестве-
наполнителя для форм сплавов черных металлов.
В качестве примера ниже приводим ряд практически про-
веренных для этой цели составов.
Смесь № 1. Окиси алюминия 200 кг, окиси магния 0,5 кг,
конденсированного этилсиликата 34 см\ 80%-ного этанола
(спирта)—17 см*.
Смесь М2. Тонкого кварцевого песка 99,9 кг, окиси магния
0,1 кг, этилсиликата до получения консистенции теста.
Смесь № 3. Кварцевого песка измельченного 91%, окиси
магния 5%, фосфорнокислого алюминия 3%, закиси железа 1%,
воды до нужной консистенции.
98
Смесь № 4. Кварца молотого 135 частей, гальки молотой
48 частей, гидрокали 32 части, пудры стеклянной 3 части,
сернокислого магния 2 части, воды до нужной консистенции.
Смесь № 5. Графита зернистостью 200 меш 160 кг, глины
огнеупорной 9 кг, глюкозы 27 кг, воды до нужной консистенции.
Формовочные смеси при нагревании расширяются, и благо-
даря этому происходит равномерное давление массы во всех
направлениях.
Наряду с этим, образуемое давление встречает сопротивле-
ние опоки, которая обладает достаточной прочностью и, сле-
довательно, не подвергается никакой деформации; с другой
стороны, давление, оказываемое расширяющейся формовочной
массой на восковую модель, может вызывать деформацию пос-
ледней, а иногда и разрушение ее.
Поэтому, составляя формовочную смесь, следует подбирать
материал с минимальным коэфициентом линейного расширения.
В зависимости от назначения смеси имеет место несколько от-
личный порядок ее приготовления. Так, при сухо(й формовке,
предварительно взвешенные свежие составляющие, * входящие
в формовочную смесь, перемешиваются в течение 2—5 мин.
в барабане или железном ящике; к свежей смеси может добав-
ляться фактически в неограниченном количестве оборотная
смесь того же ссЙ!тава, получаемая после выбивки отливок из
опок; перед добавкой в свежую смесь она должна только пройти
просев через сито № 20.
При жидкой формовке сухие составляющие формовочной
смеси (маршалит, кварцевый песок, окись магния, окись бора и
др.) взвешиваются в требуемых количествах, тщательно переме-
шиваются в течение 2—3. мин. и затем просеиваются через сито
№ 30. Если в качестве жидкой составляющей рходит вода, то
последняя добавляется мелкими порциями к сухим компонен-
там, после чего смесь вновь перемешивают в течение 3—5 мин.
При использовании в качестве связующего этилсиликата,
.потребное количество полностью гидролизованного его раствора
сливают в сосуд из нержавеющей стали и затем, при не-
прерывном помешивании металлической мешалкой в течение
2—3 мин., медленно засыпают сухие компоненты до приобре-
тения смесью консистенции густой сметаны. Приготовленная та-
ким образом жидкая формовочная смесь должна быть немед-
ленно запущена в производство.
Если в форме имеется большой избыток этилсиликата, то
после сушки в ней появляются трещины, портящие внешний
вид отливки.
Это явление происходит потому, что кремнезем, вначале,
при заполнении формы, представляющий клейкий коллоидальный
гель, после обезвоживания подвергается очень большой усадке.
Кварцевые формы с применением в качестве связующего
глиноземистого цемента обладают максимальной проницаемостью
и прочностью в сухом состоянии, если не считать форм из
99
силиката циркония. Хотя точка плавления цемента ниже, чем точка
плавления кварцевого песка, она все же выше, чем темпера-
тура плавления любого другого связующего материала, и при
соприкосновении жидкого металла с формой не наблюдается
каких-либо заметных выделений газа. Стержни, изготовляемые
на этом связующем, должны быть достаточно тонкостенными,
чтобы предохранить остывающее изделие от появления тре-
щин и от вытягивания.
Преимущество цемента, как связующего, заключается в том,
что, в противоположность гипсу, это вещество никогда не погло-
щает полностью воду из смеси. Вода, приходя в соприкосно-
вение с зернами цемента, окружает их тонкой пленкой раствора
цемента в воде, и эта пленка пресекает дальнейшее проник-
новение воды. В результате частицы песка оказываются соеди-
ненными лишь этой пленкой, тогда как цементное ядро остается
сухим; несмотря на это, указанная пленка обладает очень боль-
шой связующей способностью. Вода должна быть совершенно
чистой и иметь температуру около 21°С. Температуры, откло-
няющиеся всего лишь на несколько градусов в ту или другую
сторону, дают неудовлетворительный результат. Чтобы обеспе-
чить основательное и равномерное покрывание каждого песча-
ного зерна цементной пылью, песок и цемент перемешиваются
в течение нескольких минут в сухом состоянии либо в особой
мешалке, либо путем встряхивания.
Если изделия имеют большие размеры, то можно применять
в качестве наиболее тонкого песок 40 меш; для изделий сред-
них размеров — песок с зернистостью 60 меш; для малых изде-
лий — песок в 95 меш или более тонкий, с примесью того или
иного количества кварцевой пыли, если потребуется. Содержа-
ние цемента несколько варьирует, но незначительно, в связи
с различным составом песка. В большинстве случаев примесь
в 7—9% цемента является оптимальной. Количество воды для
опок, набиваемых вибрационным способом, не должно превы-
шать 6% по объему.
Время воздушной сушки при нормальных условиях погоды
не меняется; оно равно 7 час. для форм любого размера, считая,
что цемент взят быстросхватывающий.
Глава VI
ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ
опоки
При прецизионном методе производства литья, в отличие от
литья в землю, используют неразъемные опоки. Онй приме-
няются самых различных размеров и конфигураций, в зависи-
мости от размеров заливаемых деталей и количества последних
в одной опоке.
Опоки изготовляются из цельно-
тянутых или сварных труб, а также
могут свариваться из листового
материала. Ввиду того,что в про-
цессе производства литья опоки
подвергаются прокаливанию при
высоких температурах, в качестве
материала для их изготовления
лучше всего применять жаростой-
кую листовую сталь; можно изго-
товлять опоки и литыми из жаро-
стойких сортов стали. Повышенная
стойкость такой стали полностью
компенсируется большим сроком
службы опоки; так, опоки, изготов-
ленные из углеродистой листовой
стали, служат не более 30 плавок,
в то время как нержавеющая сталь . 1ЛЛ „
г	Фиг. 100. Типовая опока.
типа ЭЯ1 практически выдерживает
до 200 плавок.
Для повышения жаростойкости обыкновенных сталей можно
применять процесс алитирования или другие аналогичные про-
цессы диффузионных покрытий.
В целях предупреждения расширения опок в процессе про-
каливания форм, рекомендуется подвергать опоки нормализации
в пределах температур прокаливания.
Рекомендуется также обкладывать внутреннюю поверхность
опоки листовым асбестом, толщиной 1,5 — 2,0 мм. После прока-
101
ливания асбест, потерявший в значительной степени прочность,
служит как бы буфером, благодаря чему смесь может расши-
ряться, не разрушая восковой модели.
Вместо асбеста внутреннюю поверхность опок можно обкла-
дывать листами оберточной бумаги или обмазывать слоем воска,
который при нагреве опоки расплавляется, стекает вместе
с восковой моделью в заготовленный сосуд и освобождает место
для расширения формовочной смеси.
Во избежание образования зазора между формовочной массой
и стенками опок, внутри последних устраивают специальные
выступы, служащие для удержания массы у стенок.
Внешний вид наиболее типичных опок представлен на
фиг. 100.
ФОРМОВКА
Как выше было указано, применяемая формовочная смесь
может быть либо сухой, либо жидкой, в зависимости от чего
применяе!ся тот или иной метод заполнения форм. Независимо
от. этого, в обоих случаях порожнюю опоку ставят на гладкую
подмодельную плиту, снабженную отверстиями, используемыми
Фиг. 101. Крепление ку-
ста моделей на штыре:
1—куст; 2—восковая смесь;
3—гайка; 4—подопочная плита;
5— опока; 6—штырь.
Фиг. 102. Крепление ку-
ста моделей на штифте:
1-куст; 2—опока; 3— подопоч-
ная плита; 4— штифт;
5—гайка
Фиг. 103. Крепление ку-
ста моделей припайкой:
1—куст; 2—опока; 3—подопеч-
ная плита; 4— воск.
для фиксации положения восковых моделей. С этой целью в
каждый стояк восковых моделей вставляется металлический
штырь, второй конец которого устанавливается в указанные
отверстия подмодельной плиты. Таким' образом, эти штыри
служат для удержания моделей в вертикальном положении во
время заполнения опоки формовочным составом (фиг. 101).
Иногда вместо штырей применяют короткие штифты, как пред-
ставлено на фиг. 102. Диаметр штифтов и их форма выбираются
в зависимости от размеров и конфигурации деталей.
Крепление модельного куста может быть также осуществлено
припайкой основания стояка к подмодельной плите, как это
показано на фиг. 103.
102
Иногда стояк устанавливают на каучуковое основание — лит-
никовую опору, снабженную кольцом для ее поддержания, из?
готовленным из легированной жаропрочной стали. После „схва-
тывания" формовочного материала последний облегает восковую
модель, не искажая и не обжимая ее, и каучуковое основание
может быть удалено. Далее опоку заполняют постепенно до
верху формовочной смесью, после чего ее ставят на встряхи-
вающий стол и устанавливают
на ней наполнительную рамку,
скрепляемую при помощи двух
болтов с подопочной плитой
(фиг. 104).
В некоторых случаях для
деталей простой конфигура-
ции, не требующих особой чи-
стоты поверхности и допус-
кающих на последней следы
линии разъема опок, можно
применять формовку в парных
опоках.
В качестве наглядного при-
мера приводим описание про-
цесса формовки. сегмента из
ялюминиевого сплава в гипсо-
вой смеси (фиг. 105). В дан-
ном случае следует, прежде
всего, учитывать низкую газо-
проницаемость гипса. Благо-
даря этому большое количе-
ство газов, находящихся в по-
лости формы и выделяющихся
из ее стенок при воздействии
жидкого металла, стремится,
с одной стороны, покоробить
-форму, а с другой стороны,
ведет к образованию газовых
раковин и рыхлот. Для уменьшения вредного влияния газов фор-
ма должна хорошо вентилироваться, как это и следует из даль-
нейшего описания.
Процесс изготовления формы для поименованной детали
производится в следующем порядке.
Подмодельная доска (фиг. 105), после тщательной очистки,
покрывается тонким слоем смазочного масла, а затем листом
бумаги, служащим в дальнейшем в качестве разделяющей
прокладки. На бумагу кладется восковая модель плоской сторо-
ной книзу и покрывается мыло-керосинным разделительным со-
ставом; затем устанавливают нижнюю опоку 7, с таким расчетом,
чтобы модель располагалась в центре ее. Для предотвращения
утечки формовочной смеси при заполнении ею формы по пери-
Фиг. 104. Подопочная плита и на-
полнительная рамка:
/ наполнительная рамка; 2-опока; 3—рези-
новая прокладка; 4—подопочная плита.
103
метру кромок нижней опоки укладывается полоса глины или
пластелина. После подготовки формовочной смеси последняя
медленно просеивается в отмеренное согласно рецептуре коли-
чество воды; после 4-минутной выдержки сосуд с массой поме-
щается под механизированную мешалку типа, представленного
на фиг. 93, с помощью которой производится ее перемешивание
в течение 3 — 4 минут; далее формовочная масса заливается в
нижнюю опоку до верхнего уровня модели.
После некоторого уплот-
нения массы, путем легкого
встряхивания подмодельной
доски, заливают остальное
Фиг. 106. Формбвка нижней
опоки.
Фиг. 105. Сегмент из алюми-
ниевого сплава.
ее количество, после чего опока переворачивается и с нее сни-
мается бумажная прокладка. Поверхность формы вокруг модели
окрашивается 5О°/о-ным раствором шеллака в спирте, и, после
высыхания раствора, всю поверхность формы покрывают разде-
лительным составом.
Далее с помощью пластелина на поверхности нижней опоки
закрепляют временную деревянную опору 4 для воскового
стояка диаметром в 100 jkjw, к которому припаиваются восковые
питатели 5 диаметром, в 15 мм, направленные к плоской торце-
вой поверхности модели (фиг. 106). Литники должны рас-
полагаться под прямым углом к поверхности модели, чтобы
оставлять на отливке следы минимальных размеров. Затем
временная деревянная подпора стояка удаляется, и устана-
вливается верхняя опока 6 (фиг. 107); разъем между опоками
замазывается глиной или пластелином; далее в верхнюю
опоку медленно заливают формовочную массу таким образом,
чтобы под питателями и у основания стояка не образовалось бы
воздушных мешков. После того как формовочная масса начинает
схватываться, приступают к вентилированию формы, которое
заключается в следующем: из фанеры вырезается кусок 2, соот-
ветствующий по своей форме наружному периметру опоки
(фиг. 107); на этом куске фанеры, снабженном ручками 3, каран-
дашом наносят контуры модели, внутри очертаний которой по
всей площади вбиваются гвозди или куски проволоки 4 диамет-
ром 1,5 мм и высотой 75 мм, из расчета по одному гвоздю на
каждые бел*2 площади. Подняв за ручки контурный лист и
104
соответственно повернув его, вводят набитые гвозди в еще
влажный слой формовочной массы, сечение которой должно
превышать высоту гвоздей п]
концы гвоздей оказываются на
расстоянии всего лишь 3 мм
от полости формы. Через эти
отверстия, образованные гвоз-
дями, впоследствии удаляются
газы. В случаях заливки ме-
талла без сообщения ему ка-
кого-либо давления, количе-
ство гвоздей увеличивается
примерно на 10 — 15°/0 претив
ранее указанного.
Затем, проверив после
подъема верхней опоки сече-
ния питателей и удалив глину
с разъема опок, получаем
форму, готовую под сушку/
В сушильном шкафу нижняя
опока устанавливается в та-
ком положении, чтобы воск
на 3 мм\ таким образом
Фиг. 107. Вентилирование формы.
мог вытечь в приготовленный
для него поддон. После этого проводят вторичную сушку
опок в спаренном виде. После сушки скорость охлаждения:
должна быть замедленной, во избежание-
коробления.
При отливке деталей в гипсовых формах.
з с гипсовыми стержнями последние должны
иметь газопроницаемость большую, чем сама
форма. В то же время содержание гипса в.
стержневой массе должно быть достаточным^
для обеспечения прочности стержня, гаран-
тирующей жесткое закрепление стержня на,
знаках, необходимое для того,чтобы предот-
вратить смещение стержня под действием
6 центробежной силы при заливке и под дей-
ствием удара металла.
На фиг. 108 показан пример такой гипсо-
вой формы с восковой моделью и с гипсовым
Фиг. 108. Гипсовая стержнем 2. Так как в этом случае стержень
форма с восковой мо-
делью и гипсовым
стержнем.
имеет весьма незначительные размеры, то лит-
никовая система устраивается вне его конту-
ров, по методике, приведенной на фигуре.
В рассматриваемом примере стержень отливается из гипсо-
вой массы в разъемный стержневой ящик, в центре которого
предварительно установлен стальной или латунный пруток 7,.
смазанный вазелином. Этот пруток выступает за знаки' 6, и,
таким образом, его концы служат сначала для фиксации воско-
105
вой модели в прессформе, а затем, при установке модели вместе
<со стержнем, для формовки в опоке 4. В этом случае восковая
модель самой детали отливается в одной прессформе, а литни-
ковая система,- в виду своей сложности, в другой, с последую-
щей припайкой их друг к другу. В прессформу стержень поме-
щают в еще влажном состоянии; поэтому заливаемый горячий
воск не впитывается в его поры.
Наблюдаемое при последующей операции вытапливания
воска незначительное его впитывание в стенки просушиваемого
при этом стержня уже не имеет какого-либо существенного зна-
чения. Для лучшей фиксации стержня рекомендуется протыкать
восковую модель слегка подогретыми булавками таким образом,
чтобы острие и тело булавки проходили бы в стержень, а го-
-ловки их выступали бы на 10 мм из воска при выплавлении
последнего; булавки остаются в стержне и способствуют правиль-
ному его расположению в формовочной массе. Для чугунных
отливок булавки должны быть стальными, для медных — латун-
ными; в алюминиевых отливках их приходится делать из алюми-
ния, так как наличие железа или меди в этом сплаве, при даль-
нейшем- заполнении формы, может повести к понижению его
механических свойств. Для последующего удаления шпилек из
отливок можно прибегать к вытравливанию их кислотой; при этом
для чугуна и медных сплавов можно пользоваться азотной кис-
лотой, а для алюминиевых сплавов — соляной или фосфорной.
^Вентилирование формовочной смеси осуществляется через ка-
налы 5, направленные вверх, к открытой поверхности формы.
Если стенки формы имеют склонность к значительной дефор-
мации, то рекомендуется заливать формовочную массу в „обо-
лочку" из силиката циркония; такая оболочка, будучи твердой,
.как обожженный кирпич, удерживает форму от деформации;
с другой стороны, обладая свойством большой пористости, она
не препятствует удалению газов, возникающих в процессе
заливки.
Внутренние стенки „оболочки" рекомендуется покрывать
тонким слоем горячего стеарина, чтобы не поглощать воды из
гипсовой формы и не содействовать, таким образом, ее обез-
воживанию.
ВСТРЯХИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Ручной метод уплотнения форм оказался неприемлемым для
прецизионного литья. Основная причина этого заключается в том,
что при ручной формовке легко могут быть повреждены вос-
ковые модели. Кроме того, при этом не получается необходи-
мой равномерной плотности формы и не может быть обеспечено
полное удаление из нее воздушных пузырьков, насыщающих
форму при заполнении опоки формовочной смесью. В результате
на поверхности отливки наблюдаются маленькие наросты, — так
называемые „корольки". Во избежание этого явления необходимо
набитые опоки подвергать вибрации на встряхивающих столах.
106
По принципу своего действия встряхивающие устройства вы-
полняются в виде столов с механическими, электрическими или
пневматическими приводами.
Наиболее рекомендуемая амплитуда колебаний 0,25—0,50 мм.
Более высокие ее значения обычно расшатывают кусты воско-<
вых моделей и могут вызвать разрушение краски и разложение
формовочной смеси, способствуя
никновению в форму воздуха.
при этом интенсивному про-
Фиг. 109. Внешний вид встряхиваю-
щего стола.
Фиг. 110. Схема встряхивающего
стола:
1—встряхивающий стол; 2—опока; 3—фор-
мовочная. смесь; 4— восковая модель;
5-пористое дно.
Частота колебаний для механических вибраторов рекомен-
дуется от 1 до 10 циклов в секунду.
Для пневматических и электрических вибраторов частота
бывает обычно значительно выше и составляет 30—60 циклов
в секунду. Более высокая частота применяется в тех случаях,
когда амплитуда колебаний находится на низших пределах. Дли-
тельность вибрации зависит от размеров зерен и от состава
наполнительной смеси; практически она колеблется в пределах
от 0,5 до 2,0 час.
В качестве примера наиболее простого и оправдавшего себя
в практике механического стола может быть представлен изоб-
раженный на фиг. 109 и 110. Большой по размерам механиче-
ский стол представлен на фиг. 111.
Схема механического стола представлена на фиг. 112.
Электровибратор мощностью в 1 кет, рассчитанный на на-
пряжение в 220 в, имеет высоту подъема стола (вибрации), рав-
ную 0,15—0,30 мм, и регулируется размером зазора между сер-
дечником и якорем: частота колебаний электровибратора со-
ставляет 50 nep/сек., аппарат снабжен также специальным ваку-
107
умным колпаком для проведения операции встряхивания под
разрежением, вибратор очень прост в изготовлении и эксплоа-
тации и обеспечивает при этом
Фиг. 111. Большой механический
встряхивающий стол.
очень хорошие и постоянные
результаты.
Пневматические вибраторы
по принципу своего действия
весьма схожи с небольшими
пневматическими встряхиваю-
щими формовочными машина-
ми; последние могут быть с
успехом использованы для
этой цели.
Фиг. 112. Схема механического
вибратора:
7—эксцентрик; 2—стержень; 3—стол; 4—рама;
5—регулятор амплитуды колебаний; 6—направ-
ляющие штыри
При встряхивании зерна формовочной массы стремятся при-
близиться друг к другу, выжимая связующее кверху.
Фиг. 113. Удаление из-
быточной жидкости:
/ избыток жидкости; 2—асбе-
стовая прокладка; 3—опока;
4—куст моделей; 5—наполни-
тельная смесь.
Так, например, отмечено, что раствор
жидкого стекла подымается вверх, в
результате чего верхние слои оказы-
ваются более насыщенными этим раство-
ром, чем нижележащие. Если в таком
виде форма поступит на сушку, то верх-
ний слой окажется слишком плотным и
газонепроницаемым, поэтому рекомен-
дуется перед сушкой срезать верхний
слой высотой 15—20 мм и взамен его
добавлять свежую смесь.
При встряхивании, естественно, про-
исходит и уменьшение объема; поэтому
опоку изнутри выкладывают асбесто-
вым листом толщиной в 3 мм, с таким
расчетом, чтобы лист выходил из опоки примерно на одну чет-
верть общей ее высоты. Таким образом, после встряхивания
набивочная масса займет весь полезный объем опоки, а избы-
точная влага и воздух окажутся в пространстве над опокой;
внутри асбестовой прокладки, как это схематически представ-
лено на фиг. 113.
108
Плохое отделение жидкости при надлежащей частоте и ампли-
туде колебаний свидетельствует о слишком больших добавках
катализаторов — кислоты или щелочи — к жидкому связующему
или к сухому огнеупорному порошку.
РАЗРЕЖЕНИЕ
Формовочный материал в процессе смешивания его с водой
захватывает известное количество воздуха. Если не удалить
эти воздушные пузырьки до момента начала затвердевания фор-
мовочной смеси, то, как выше было указано, поверхность отли-
вок окажется покрытой мелкими пупырышками. Это явление
особенно заметно при отливке деталей из цветных сплавов при
применении в качестве формовочного материала чрезвычайно
быстро схватывающегося кристобалита. Для удаления подобного
рода воздушных пузырьков рекомендуется двойная обработка
•формовочного состава под вакуумколоколом — первая после
смешивания формовочной смеси с водой и вторая,—тотчас же
после заливки жидкой формовочной смеси в опоку.
Для лучшего удаления воздушных пузырьков, прилипающих
к модели, рекомендуется производить тщательное перемешива-
ние набиваемой смеси в тот момент, когда прибавляемая
к ней вода начинает кипеть. При этом, чтобы вода кипела при
температуре окружающей среды, необходимо понижать давле-
ние, создавая разрежение при помощи вакуумнасоса.
Для этой цели может быть использован воздушный масля-
ный вакуумнасос; его производительность составляет 0,35 м?
в минуту при разрежении до 737 мм рт. ст. Размеры воздуш-
ного колокола — 400 мм в диаметре и 230 мм высоты. Насос
•оборудован двигателем в 1 л. с. Для маленьких эксперимен-
тальных опок достаточно иметь воздушный колпак высотой
в 200 мм при диаметре 125 мм, с электродвигателем мощностью
в 0,25 л. с.
Точная величина требуемого разрежения контролируется
при помощи приключаемого к вакуумнасосу бака с водой той
же температуры, при которой производится смешивание набивной
массы; когда разрежение в сосуде с набивной смесью становится
достаточным, воздух, находящийся в смеси и окружающий
в виде пузырьков поверхность модели, начинает подыматься
кверху. При этом поверхностное натяжение, существующее
между отдельными пузырьками, стремится задержать их удале-
ние из сосуда и образует под поверхностью массу пены; послед-
няя, постепенно подымаясь, выливается наружу; если же эффект
вакуума будет сильнее поверхностного натяжения, то водяная
пленка прорывается, и пузырьки получают возможность вы-
рваться наружу. В обоих случаях наполнительная масса освобож-
дается от заключенного в ней воздуха.
109
ВЫПЛАВЛЕНИЕ МОДЕЛЬНОЙ СМЕСИ И ПРОКАЛИВАНИЕ ФОРМ
Изготовленные литейные формы выдерживаются на воздухе
в течение 24 час. для полного схватывания и затвердевания
формовочной, массы. Далее формы поступают последовательно
на операции вытапливания воска, сушки и прокаливания. Пред-
Фиг. 114. Сушильный
шкаф для вытапливания воска.
варительно, для облегчения последующего ^отсоса воздуха
во время заливки’ в нижней части формы делаются наколы.
Фиг. 115. Вытапливание воска паром.
Операция вытапливания воска обычно осуществляется в спе-
циальной печи, для чего формы с находящимися в них моделями
устанавливают дном вверх на металлическую решетку или сетку
так, чтобы по мере расплавления воск мог вытекать из формы
(фиг. 114).
При массовом производстве операция вытапливания воска
осуществляется на специальных столах, обогреваемых паром;
воск при этом стекает по желобу в баки, установленные под
столом (фиг. 115).
110
Вытопленная смесь возвращается для повторного использо-
вания; так как, однако, -свойства ее по сравнению со свежей
восковой смесью оказываются значительно хуже, то выплавлен-
ная масса применяется только для производства менее ответ-
ственных деталей и, главным образом, литниковых систем.
Процесс выплавления воскового сплава обычно проходит при
температуре 65—75°, но практически, в целях одновременного-
проведения и операции сушки, поддерживают более высокую
температуру. В табл. 5 приводим один из рекомендуемых режи-
мов, вполне оправдавший себя при производстве сложных отливок.
Таблица 5
Температу- ра в 0 С	до 50	50-80	80—100	100—120	120-150	150—210	200-250
Длитель- ность в час.	9	5	3	3	3	4	3
Общая продолжительность цикла составляет 30 час.
Однако такой длительный и сложный режим оказывается
чрезвычайно затруднительным для производства; при отливке
более простых деталей этот режим может быть значительно-
упрощен и сокращен. В частности, отличные результаты пока-
зал режим: постепенный нагрев в течение 8 час. до 120° и вы-
держка при этой температуре в течение 6 час.
После сушки формы подвергаются прокаливанию для полного
удаления углеродистых соединений и других остатков воска.
С этой целью формы устанавливаются в дечь дном вверх
(во избежание попадания в них пыли) и нагреваются постепенно
до температуры порядка 800—1000°. Режим прокаливания формы
зависит: от материала отливок, температуры печи и, наконец,,
от условий циркуляции воздуха и удаления паров1из печи.
Например, форма диаметром 300 мм и высотой 75 мм для
отливки из латуни, бронзы или алюминия должна находиться в
печи при 300—350° в течение 8—10 час. При 700° это время со-
кращается до 2,5 час.
Такая же форма для стальных отливок должна прокаливаться
в печи в течение 6—8 час. при температуре 850—900°.
На практике оправдал себя следующий режим прокаливания
форм для стальных отливок (табл. 6)1.
Таблица 6
Темпера- тура в СС	250-550	550-650	650-850	850
Длитель- ность в час.	3	3	3	Выдержка 2—3
1 Указанные режимы прокаливания форм относятся к жидким формовоч-
ным смесям; при работе с сухими формовочными смесями время прокали-
вания значительно сокращается и может быть доведено до 4—6 час.
111
Необходимо следить за тем, чтобы вся влага, как связанная,
так и свободная, была удалена еще до процесса прокаливания.
Заливку следует производить сразу после прокаливания, во
избежание поглощения формой влаги из воздуха.
Температура печи при прокаливании гипсовых форм не должна
превышать 400° С; в этих случаях можно вообще ограничиться
только процессом сушки при температуре 230° С, продолжа-
ющейся около 6 час. на каждые 25 мм толщины стенок. В рас-
Фиг. 116. Газовая печь для прокаливания форм,
смотренном ранее случае формовки алюминиевой арки с толщи-
ной формы в 150 мм общая продолжительность сушки состав-
ляла 36 час.
Для сушки форм и вытапливания воска может быть использо-
вана любая печь, допускающая нагрев до 250° С и обогреваемая
паром, газом; электричеством.
Для прокаливания форм после искусственной сушки может
служить любая печь — нефтяная, газовая или электрическая,
способная обеспечить равномерную температуру порядка 800 —
1000° С.
Для обеспечения равномерного теплового режима и одно-
временного предохранения рабочего от излучения кирпичной
кладки необходимо обеспечить хорошую теплоизоляцию и плот-
ное закрывание дверец печи.
На фиг. 116 представлена часть батареи муфельных печей,
обогреваемых мазутом или газом, с автоматической регулировкой
112
температуры. Печь применяется для выплавления воска; здесь
же происходит и прокаливание форм под заливку до 850°. Фор-
мы устанавливаются в печь при. комнатной температуре.
При массовом производстве рекомендуется пользоваться пе-
чами непрерывного действия, где формы подаются с одного
конца, а вынимаются с другого.
Конструкция таких печей ничем существенным не отличается
от печей такого же типа, применяемых для термической обра-
ботки; однако, ввиду большого количества выделяющихся па-
ров и газов, приходится уделять особое внимание вопросам
вентиляции. Например, в печах для прокаливания форм целесо-
образно устраивать решетки с таким расчетом, чтобы воздух
циркулировал под формой и над ней.
При этом следует избегать условий высокоскоростной, при-
нудительной циркуляции, когда нельзя быть уверенным в равно-
мерном удалении водяных паров со всех сторон формы; в этих
случаях процесс прокаливания происходит также неравномерно
и форма будет подвержена короблению.
Практически проверка качества сушки может быть про-
ведена с помощью зеркала, приставленного к отверстию опоки;
если зеркало не запотеет, следовательно, режим сушки соответ-
ствовал своему назначению.
Печи, как для вытапливания воска, так и для сушки и про-
каливания форм, рекомендуется снабжать приборами для автома-
тической регулировки температуры.
В последнее время были проведены успешные опыты по за-
мене досковых моделей ртутными. Последние обеспечивают более
чистую поверхность и "более точные размеры отливок.
* Так как ртуть затвердевает при температуре — 40°С, то
изготовленные из нее модели должны быть охлаждены до еще
более низкой температуры, чтобы не менять своих размеров и
конфигурации вплоть до формовки.
В случае применения ртутных моделей прессформы, вместо
отверстия для вспрыскивания восковой смеси под давлением,
имеют литниковые чаши для заливки ртути. Непосредственно
перед заливкой прессформы заполняются ацетоном, который
служит в качестве смазки; затем при комнатной температуре
заливается жидкая ртуть, которая вытесняет ацетон. Половинки
прессформы должны быть очень тщательно подогнаны и при-
жаты друг к другу, чтобы избежать утечки ртути; залитая
ртутью прессформа помещается для охлаждения в специальный
бак, боковые стенки и днище которого выкладываются пробко-
вой изоляцией толщиной 250—300 мм. Внутри бака помещается
ящик из нержавеющей стали, погруженный нижней своей частью
в хлористый метилен на глубину 600 мм, непрерывно охлаж-
даемый с помощью сухого льда. Хлористый метилен огнебезо-
пасен и не обладает какими-либо отравляющими свойствами.
Прессформа, погруженная в эту жидкость, находится в ней
до полного затвердения ртути; для компенсации происходящей
8 Прецизионное литье
113
в процессе замораживания усадки ртуть пополняется свежей
порцией. Процесс замораживания в среднем продолжается около-
10 мин., после чего модель можно извлекать из прессформы^
для более удобного проведения этой операции в литниковую
чашу, сразу после заливки ртути, вставляют железный крючок,,
замораживаемый вместе с ртутью, с помощью которого модель-
легко извлекается из прессформы. Работа при этом должна
производиться в резиновых перчатках. Прессформу после удале-
ния модели оставляют в охлаждающей жидкости.
Полученная таким образом ртутная модель в замороженном
состоянии обладает твердостью свинца; для сохранения разме-
ров модели последнюю необходимо выдержать в замороженном,
состоянии вплоть до операции окраски. Для этого модель снова
помещается во второй охлаждаемый сухим льдом бак, но уже
без применения охлаждающей жидкости.
Таким же путем, как и модель из ртути, охлаждается и
наполнительная формовочная смесь, которая помещается
в небольшие короба, располагаемые в охладительных баках
с температурой, поддерживаемой на уровне — 60°С.
После этой операции покрытия массой модели устанавли-
ваются на рабочий стол, где, при комнатной температуре, ртуть,
снова возвращается в жидкое состояние и вытекает из оболочки
через то же отверстие, куда она заливалась; форма готова для
последующих операций сушки (при температуре 90—120°) и про-
калки (при температуре 1000—1050° С)
Глава VII
ПЛАВКА, ЗАЛИВКА И ОЧИСТКА ЛИТЬЯ
Специфический подбор деталей для отливки методом преци-
зионного литья, их сложная конфигурация, насыщенная тонко-
стенными сечениями, и, наконец, невозможность применить обще-
принятые способы питания отливок и отвода газов в процессе
их заливки приводят к необходимости использовать несколько
отличные от обычных способы заполнения форм металлом.
К числу этих способов относятся:
1.	Заливка с приложением давления воздуха или нейтраль-
ного газа на поверхность жидкого металла.
2.	Вакуумная заливка с созданием вакуума в форме.
3.	Комбинированная заливка с одновременным применением
давления на металл и вакуума в форме.
4.	Центробежная заливка.
5.	Комбинированная центробежно-вакуумная заливка.
Указанные методы заполнения форм металлом наклады-
вают известное влияние на выбор плавильной печи, конструк-
ция которой, в свою очередь, как это видно из дальнейшего,
должна отвечать общим требованиям, прецизионного производ-
ства.
Одной из основных конструктивных особенностей этих печей
является их незначительная емкость. Если заливка металла про-
изводится из той же печи, в которой происходила и плавка, и
если на поверхность металла прилагается давление, то емкость
йечи должна полностью соответствовать весу деталей, располо-
женных лишь в одной форме. В тех же случаях, когда печь
служит только для расплавления шихты и приготовления пред-
варительного сплава или когда одна плавка печи предназначена
для заливки ряда опок, емкость печи может быть повышена.
Наряду с указанным, конструкция печи должна обеспечивать:
1) минимально короткий срок плавки;
2)	возможность создания нейтральной атмосферы в печи;
3)	легкость футеровки печи, обслуживания и ремонта ее;
4)	возможность измерения температуры металла и, наконец,
5) возможность получения высоких температур для плавки
самых тугоплавких сортов стали.,
115
Исходя таким образом из вышеприведенных условий, в прак-
тике прецизионного литья применяют печи стационарные и по-
воротные, подразделяемые, в свою очередь, в зависимости от
назначения, на чисто плавильные, раздаточные и комбинирован-
ные — плавильно-раздаточные.
По способу нагрева могут быть использованы печи: нефтя-
ные, газовые и электрические.
НЕФТЯНЫЕ И ГАЗОВЫЕ ПЕЧИ
Нефтяные и газовые печи могут быть применены лишь для
плавки цветных и легких сплавов; для плавки стали такие печи
не применяются, так как они не обеспечивают требуемой темпе-
ратуры.
Примером подобной печи является представленная на фиг. 117
тигельная газовая печь емкостью тигля около 15 кг медных
сплавов. Как это видно из фигуры, печь предназначена для
индивидуальной заливки опок и снабжена откидной крышкой
и подъемным устройством. Эту же печь можно применять
и для плавки алюминиевых сплавов. Последние могут расплав-
ляться также и в электрических печах тигельного типа, обогре-
ваемых снаружи нихромовой проволокой. Не считая незначитель-
ного их размера, во всем прочем эти печи, в случаях после-
дующей передачи металла в ковш, конструктивно ничем не
отличаются от обычных электропечей подобного типа.
Если же печь служит и для непосредственной заливки ме-
талла в форму, то необходимо предусмотреть в печи соответст-
вующую, герметически закрывающую тигель, крышку; в послед-
ней должно быть только оставлено отверстие диаметром в
20 — 25 мм, служащее одновременно как для загрузки шихты,
так и для заливки металла в литейную форму.
Алюминиевые сплавы рекомендуется плавить под защитным
флюсом, которым покрывается каждая загружаемая в тигель
порция металла, как это представлено на фиг. 118. После рас-
плавления всей шихты тигель 1 закрывают крышкой 2, чтобы
предотвратить дополнительное поглощение металлом газов и
других примесей; металл снова покрывают слоем флюса. Чтобы
полнее использовать рафинирующее действие флюса, его необ-
ходимо тщательно перемешать с жидким сплавом, а перед за-
ливкой снять шлак и с металла и со стенок тигля.
Перемешивание может быть произведено графитовой мешал-
кой, однако лучшим методом является введение в металл с по-
мощью графитовых трубок 3 газообразного азота, который,
проходя через металл, увлекает на его поверхность неметалли-
ческие включения и пузырьки водорода. Так как продуваемый
азот должен быть абсолютно . сухим, то подачу его в печь
осуществляют через какой-либо материал, поглощающий влагу,
например, через гель кремнекислоты, представляющий собой в
сухом виде грубозернистую гальку 4.
116
После насыщения влагой этот материал становится синим;
с целью наблюдения за переходом геля из белого цвета в синий,
его обычно помещают в стеклянную трубку 5 диаметром 100мм,
высотой в 250 мм’, трубку, в свою очередь, вставляют в сталь-
ную обойму 6 с верхней плитой 9 и нижней плитой 10. Между
нижней плитой и стеклянной трубкой прокладывается- лист
резины. Газообразный азот течет через фильтр 7 снизу вверх,
плавки цветных металлов.
Фиг. 118. Тигель для плавки алюминие-
вых сплавов:
1— тигель; 2— крышка; 3—графитовые трубки; 4— гель
кремниевой кислоты; 5— стеклянный сосуд; 6—болты;
7—резиновая прокладка верхняя; 8—шланг для под-
вода азота в тигель; 9—плита нижняя; 10— плита верх-
няя; 11—резиновая прокладка нижняя; 12— асбестовый
отражатель; 13— шланг от баллона с азотом.
по трубке 8 к тиглю; поэтому нижние слои геля синеют раньше,
и, когда вся масса становится синей, что свидетельствует о
полном насыщении геля влагой, его заменяют свежим. Барабан
с гелем кремнекислоты должен быть герметически закрыт путем:
обмазки зазора у крышек пластелином.
ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ
Из числа дуговых печей, применяемых для плавки различных
сплавов, в том числе и тугоплавких, широко используются печи
косвенного нагрева, с электродами, расположенными над поверх-
ностью ванны металла, по типу печей ДМК. Тепло, необхо-
димое для расплавления шихты, получается в них исключительно!
за счет лучеиспускания вольтовой дуги.
Дуговые печи прямого действия с вертикально расположен-
ными электродами в данном случае не применяются. На фиг. 119
представлена дуговая печь косвенного нагрева. Конструкция
такой печи во многом напоминает конструкцию обычных электро-
117
дуговых печей такого же типа. Имеющееся все же отличие
данной печи заключается в нижеследующем.
Подача шихты в печь производится не как обычно, через
загрузочную дверцу, а через небольшое отверстие (диаметром
20 — 25 мм), находящееся в верхней части печи.
Выдача жидкого металла производится через то же загру-
зочное отверстие, путем поворота печи на 180°.
Фиг. 119. Малая электродуговая печь.
Ввиду того, что выдача металла из такой печи в фор-
му производится под давлением сжатого воздуха или газа, в
стенке или в днище печи оставляют маленькое отверстие диа-
метром в 10—15 мм с приваренным к нему ниппелем, к ко-
торому присоединяется шланг, идущий от ресивера сжатого
воздуха.
По той же причине, т. е. необходимости применения сжатого
воздуха, печь должна быть максимально герметичной, что, в
свою очередь, требует минимального зазора между стенками
электродных отверстий и диаметром электродов.
Ввиду того, что перед заливкой на печь должны быть
установлены опоки, необходимо предусмотреть при конструи-
ровании печи постоянные болты, с помощью которых произво-
дится укрепление опоки на печи.
Кожух такой печи делается сваренным из листового железа
толщиной в 5 — 8 мм. При небольшой емкости печи в качестве
кожуха может быть использована нижняя часть кислородного
баллона.
Печь включается в сеть через трансформатор, для чего
может быть использован обычный сварочный трансформатор
118
мощностью в 20 — 50 кв. Длительность плавки для емкости в
1 кг находится в пределах 3 — 6 мин. в зависимости от сте-
пени герметичности печи и устойчивости напряжения элек-
тросети.
В небольших печах и при небольшой производительности
цеха нет необходимости применять охлаждение стенок и элек-
nosa
Фиг. 120. Эскиз деревянного шаб-
лона для набивки печи:
/—шаблон шара; 2—шаблон горловины;
3—отверстия для электродов.
тродов.
Футеровку малой электродуговой печи производят по сле-
дующей схеме: прежде всего изготовляют деревянный или литой
чугунный шаблон в форме ша-
ра или эллипсоида (фиг. 120),
по своим размерам полностью
соответствующий внутренним
размерам печи;как это видно
из фигуры, к шаблону при-
соединяется конусная горло-
вина 1 с отношением диамет-
ров 2:1, образующая впослед-
ствии отверстие для загрузки
шихты. Кроме того, с двух
противоположных сторон шаб-
лона просверливаются отвер-
стия 2 такого же диаметра,
как и электроды 3 электро-
печи.
Шаблон устанавливают в
каркасе 4 печи и набивают образовавшееся' между ними про-
странство футеровочной массой.
После набивки печь просушивается при температуре окру-
жающей среды, а затем шаблон выжигается или выплавляется
включением электротока. Одновременно при этом происходит
и спекание футеровки, после чего печь может быть пущена
в работу.
Футеровочная масса обычно составляется из боя огнеупор-
ного кирпича; при плавке чугуна и бронзы можно применять
бой шамотного кирпича; при плавке же сплавов с высокой тем-
пературой плавления рекомендуется хромомагнезитовый кирпич
следующего среднего состава: окиси магния 4О°/о, окиси алюми-
ния 20%, окиси хрома 20%, окиси железа 15% и окиси крем-
ния 5%; не рекомендуется допускать содержание железа более
15%, а окиси кремния выше 5%. По внешнему виду хороший
хромомагнезит должен быть темнокоричневого црета.
Размеры кусков футеровочной массы должны быть в преде-
лах от 0, 20 мм до 4 мм, с последующим просеиванием на от-
дельные фракции: каждая фракция хранится отдельно в закры-
том помещении и в сухой таре.
В качестве связующего футеровочной массы рекомендуется
шамотная глина следующего среднего состава: окиси кремния
50%, окиси алюминия 45%, окиси железа не более 3%, окиси
119
кальция не более 1% и окиси магния не более 1%. Потери при
прокаливании глины не должны превышать 12%. Глину просу-
шивают при температуре 150—200°, размалывают и просеивают
через сито № 6.
В состав футеровочной массы входят разные фракции кир-
пича в следующем весовом соотношении (в%):
остатка на	сите	№	12................10
остатка на	сите	№	20................20
остатка на	сите	№	70................30
остатка на сите № 100 и более мелких 40
Просеянная глина добавляется в количестве 5—10%х. Кроме того»
в смесь вводят 1,5% борной кислоты и далее, при постоянном
Фиг 121. Схема электродуговой Фиг. 122. Общий вид электродуговой,
печи.	печи.
перемешивании, вливают воду в количестве 6—8%. Полученную-
таким образом массу пускают в работу.
Перед установкой шаблона в печь производят сначала на-
бивку подины, равномерно утрамбовывая последовательные слои
футеровочной массы, пока высота подины не достигнет нижнего
уровня шаблона.
После набивки подины в отверстия печи, оставленные для
электродов, вставляют 2 деревянных стержня, а на подину
устанавливают шаблон таким образом, чтобы отверстия печи
1 Повышенное количество глины дается при соответственно пониженном со-
держании окиси алюминия в хромомагнезитовом кирпиче.
120
и отверстия в шаблоне находились бы на одной оси; после этого,
деревянные стержни входят в отверстия шаблона, фиксируемого
таким образом во внутренней полости печи. В зазор, образовав-
шийся между стенками печи и шаблоном, постепенно, мелкими
слоями, засыпают футеровочную массу, пока она не дойдет до
верхних кромок печи. После этого осторожно вынимают деревян-
ные стержни и вместо них устанавливают электроды. В таком
Фиг. 123. Электродуговая печь
с выдачей металла в ковш.
виде печь подвергают естест-
венной сушке в течение 24 час.
и, включив печь, выжигают
или расплавляют шаблон; обра^
зовавшуюся золу или жидкий
металл удаляют, после чего
печь готова к эксплоатации.
На фиг. 121 и 122 показа-
ны схема и общий вид такой
футерованной печи с установ-
ленной на ней формой. Метод
заливки металла из печи в
форму будет подробно описан
ниже.
На фиг. 123 показана печь
емкостью до 10 кг с напряже-
нием 220 в на первичной об-
мотке трансформатора, применяемая для плавки стали. Из этой
печи металл поступает в ковш для заливки форм. Представ-
ленная печь отличается своей простотой изготовления и монта-
жа. При более значительной емкости следует предусматривать
водяное охлаждение электродов.
ИНДУКЦИОННЫЕ ПЕЧИ
Значительное распространение получили также индукцион-
ные печи.
Основными элементами печи высокочастотного индукцион-
ного нагрева являются тигли и медная трубчатая катушка^
внутри которой циркулирует охлаждающая вода. Катушка рас-
полагается вокруг тигля, настолько близко к нему, насколько-
это допускают конструкция и температура. Загруженный
в тигель металл или сам тигель, если он сделан из электро-
проводящего материала, действует как вторичная обмотка транс-
форматора, первичной обмоткой которого является указанная
выше катушка. Эта катушка возбуждается генератором, кото-
рый преобразует переменный ток с низким числом колебаний
в высокочастотный порядка от 50 до 500 кгц.
Индукционный способ нагрева, благодаря своей способности
сосредоточивать большое количество энергии в небольшой массе,,
обладает преимуществами, которые отсутствуют при других
способах плавки.
121
Эта сосредоточенная энергия значительно сокращает время
плавки и количество окислов и загрязнений в металле. Благо-
даря . восстановительной среде, которую можно создать при
плавке, окислов и шлака практически почти не образуется.
Другим преимуществом этого вида нагрева является равно-
мерная температура прогрева шихты, достигаемая при возбуж-
дении в ней электрического тока, а также связанное с этим
перемешивающее действие, имеющее особенно важное значение.
В зависимости от емкости печи применяются различные
мощности умформеров (преобразователей) и различное число
периодов, что видно из табл. 7.
Материал тигля для индукционных печей определяют в
Таблица 7			зависимости от  заливаемого металла и температур его плавления. Для тиглей, не проводящих ток, обычно ис- пользуются окиси алюми- ния, магния, кремния, цирко- ния и др. Эти материалы не поглощают энергию электро- магнитного поля, вызванного индуктором, и стенки тигля ггельно вследствие соприкосно-
Емкость печи в кг	Мощность пре- образователя	Число пери- одов (в тысячах периодов)	
до 10 15 25 нагреваютс	6 20 40 т я поэтому	40 25 20 У ИСКЛЮЧ1	
вения их с металлической шихтой.
Тигли, изготовленные из таких электропроводящих материа-
лов, как уголь, графит, платина, молибден, поглощают большую
часть высокочастотной энергии, и нагрев шихты здесь идет за
счет теплопроводности самого тигля.
Угольные и графитовые тигли применяются обыкновенно для
плавки цветных металлов и сплавов, не взаимодействующих
с углеродом.
Ниже в табл. 8 приведены данные о материалах и макси-
мально допустимых рабочих температурах для тиглей индукцион-
ных печей, в табл. 9 — рекомендуемое назначение материала
тигля для различных металлов.
Таблица 8
Материал тигля	Максимально допускаемая температура тигля в С°
Глинозем . .	1803
Графит . . .	.1650
Окись магния	2000
Кварц плавле-	
ный ....	1500
Кремнезем	1600
Окись	
циркония . .	2200
Таблица 9
Металл	Точка плав- ления в С°	Рекомендуемый 1 материал тигля
Сталь . .	1400-1500	Глинозем
Медь . . .	1083	Графит
Никель . .	1451	Глинозем или
		окись магния
Алюминий	659	Глинозем
Платина	1755	Окись циркония
Палладий	1555	Окись циркония
 Золото . .	1067	Глинозем
Серебро .	960	Глинозем
122
На фиг. 124 представлена схема индукционной высокочас-
тотной печи с газовой завесой.
Печи такого типа могут применяться как для черных, так и для
цветных сплавов.
На фиг. 125 представлена схема тигельной плавильной печи,
емкостью в 0,5 кг. Время плавки 300 г стали в такой печи —
45 сек. при установленной мощности в 16 кет.
Высокочастотный низко-
вольтный преобразователь,
работающий при небольшой
силе тока, питает печь без ка-
ких-либо заметных электриче-
ских толчков. Для расплавле-
ния металла печь помещают в
специальный футерованный
кожух. Тигель закреплен в
индукторе при помощи замка,
укрепляемого гайкой, и мо-
жет быть заменен другим в
течение нескольких секунд.
В индуктор могут быть
установлены как кварцевые
тигли для плавки стали, так и
угольно-графитные для плав-
ки меди, латуни или драгоцен-
ных металлов. Для платины и
других металлов с высокой
температурой плавления при-
Фиг. 124. Схема индукционной печи
с газовой завесой:
/—струя газа; 2—крышка; 3—индуктор; 4-ти-
гель; 5— жидкий металл; 6—подводящий
кабель.
меняются тигли из двуокиси
циркония, футерованные квар-
цем. Такие печи могут быть
сделаны емкостью до 1 кг.
Для печей большей емко-
сти печи могут быть поворотного типа; при этом поворот печи
осуществляется либо при помощи ручки, расположенной на задней
стороне, либо путем вытаскивания стержня, укрепленного сбоку.
Для экономии в установленной мощности и площади цеха
можно использовать одну и ту же высокочастотную установку
для целого ряда печей; таким образом достигается расплавле-
ние в одних тиглях, вто время как из других производится за-
ливка форм.
Схема расположения подобной группы печей показана на
фиг. 126.
На фиг. 127 представлена индукционная печь с заливкой ме-
талла через днище. Такое устройство позволяет непрерывно
добавлять свежий металл по мере того, как чистый металл, нахо-
дящийся внизу, заполняет формы.
При таком способе шлак и прочие неметаллические включения
все время всплывают наверх, не попадая, таким образом, в формы.
123
Очень удобна в работе для стационарной заливки мелких
опок переносная печь-ковш; печь используется как для расплавле-
ния, так и заливки металла.
Фиг. 125. Схема тигельной малой индукционной печи:
1—индуктор; 2-тигель; 3—рычаг; 4—зажимное приспособление для тигля.
Для отливки очень мелких деталей иногда применяют лабо-
раторную электропечь, где сопротивлением служит криптол.
Фиг. 126. Схема расположения группы
индукционных печей, питающихся от
одного генератора:
]—высокочастотный генератор; 2 распредели-
тельные участки; 3—шины; 4—индуктор.
Фиг. 127. Индукционная печь
с заливкой через днище:
1—тигель; 2—индуктор; 3- клапаны
литникового отверстия; 4—втулка и»
огнеупорного’ материала.
Плавка металла производится в тигле емкостью до 200 а
стали. Время плавки составляет примерно 5—6 мин.
Преимуществами подобных печей являются:
1)	нейтральная атмосфера печи;
2)	сравнительная быстрота плавки;
3)	простота обслуживания.
К числу их недостатков должны быть отнесены:
1)	чрезмерно малая емкость;
2)	дефицитность кварцевых трубок, из которых изготов-
ляются тигли;
124
3)	местные перегревы из-за неоднородности массы криптола
по теплопроводности;
4)	трудность разжигания криптола.
Взамен кварцевых тиглей могут быть использованы графи-
товые; однако в тех случаях, когда идет плавка низкоуглеро-
дистых сплавов, такие тигли не рекомендуются, так как они
могут способствовать насыщению жидкой ванны углеродом.
Благодаря перечисленным недостаткам печи этого типа не
нашли широкого распространения и могут быть применены лишь
для лабораторной опытной наладки, при отливке самых мелких
деталей.
При плавке в индукционных печах нужно уделять особое
внимание вопросам предупреждения окисления и особенно таких
элементов, как хром, вольфрам, титан, ванадий, молибден.
С этой целью в некоторых случаях прибегают к добавке в шихту
шлакообразующих материалов: при кислой футеровке SiO2 —
битое стекло, а при основной футеровке—глина и полевой
шпат (CaF2); при расплавлении металла эти материалы в жид-
ком виде образуют предохранительную от окисления пленку.
Иногда, вместо наведения шлака, можно прибегать к слабому
пламени газовой горелки, обеспечивающему создание над метал-
лом восстановительной атмосферы. Необходимо также следить
за полным наполнением тигля; это облегчает процесс плавки,
сводит к минимуму охлаждающее действие тигля при заливке
жидкого металла и предохраняет тигель от поломки под дейст-
вием термического удара.
Контроль температур в процессе плавки имеет более серьез-
ное значение, чем при обычном литье, так как благодаря ма-
лым количествам расплавляемого металла температура металла,
сразу после расплавления, очень быстро поднимается, что может
способствовать излишнему окислению.
Для осуществления контроля при плавке в индукционных
печах может быть использован оптический пирометр. При плавке
же в дуговых печах этот тип пирометра не обеспечивает доста-
точно точных показаний из-за искажающего влияния электродов,
поэтому в этих случаях целесообразнее применять платино-пла-
тинородиевые термопары.
ЗАЛИВКА ПРИ ДАВЛЕНИИ НА ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛА
Заливка с приложением давления на поверхность металла
способствует полному заполнению полостей формы, повышая
в то же время плотность самой отливки.
Подобный метод может быть применен как при использо-
вании дуговых печей, так и высокочастотных, криптольных
и других печей.
Порядок операции принят здесь по следующей схеме.
Загрузка печи производится при выключенном токе и раздви-
нутых электродах; шихта должна состоять при этом из мелко-
125
нарубленных кусков, рассчитанных на небольшой размер загру-
зочного отверстия.
По окончании загрузки плавильщик включает ток и сдвигает
электроды до образования вольтовой дуги.
По окончании расплавления металла устанавливают нагретую
опоку сверху печи таким образом, чтобы литниковая воронка
находилась непосредственно над отверстием печи, как это пока-
зано на фиг. 128; затем с помощью специальных болтов и на-
кладки опока прочно прикрепляется
Фиг. 129. Заливка формы из малой
дуговой печи.
Фиг. 128. Укрепление опоки
на печи^
отверстие В. опоке должно быть сделано столь малым, чтобы
металл не мог самотеком выливаться из печи в форму1.
После Поворота печи на поверхность металла дают давление
сжатого воздуха или газа, и жидкий металл устремляется в фор-
му, тщательно заполняя все ее полости. Затем печь вновь по-
ворачивается в свое первоначальное положение; освобождая
болты, снимают залитую форму и направляют ее на дальней-
шие операции.
Для того, чтобы заливаемый сплав лучше сохранял свою
жидкотекучесть и способность хорошо заполнять форму, рекомен-
дуется, как это было указано выше, нагревать опоки перед за-
ливкой до температуры около 850°; в этом случае передача
тепла лучеиспусканием окажется минимальной вследствие пло-
хой теплопроводности формы, с одной стороны, и недостаточно
большой разницы в температурах металла и формы,— с другой.
Нагрев опок, однако, имеет тот недостаток, что значитель-
ный объем металла в центре отливки затвердевает примерно
одновременно; таким образом, уменьшается эффект питания
1 Если заливка из такой печи производится без приложения давления на
металл, то выпускное отверстие делают несколько большего сечения, чтобы
металл мог вытекать под давлением собственного веса.
126
отливки со стороны питателей, находящихся еще в жидком
состоянии, благодаря чему может получиться центральная усадка.,
Заливка в горячие опоки имеет еще и другой недостаток:
охлаждение после заливки происходит очень медленно, благо-
даря чему сталь получает крупнозернистую структуру и, следова-
тельно, пониженные механические качества.
Практика, однако, показала, что разница в структуре металла,
залитого как в холодные, так и в горячие опоки, не являет-
ся столь существенной, а некоторое незначительное снижение
прочности может быть компенсировано соответствующей тер-
мической обработкой, как это подробно будет изложено ниже.
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ЗАЛИВКА
В прецизионном литье большое распространение получила
также заливка под центробежным давлением.
Центробежная заливка имеет целью обеспечить более равно-
мерную плотность и чистую поверхность всех отливок, находя-
щихся в одной и той же форме.
Наряду с этим требуется сохранить однородность металла
по химическому составу.
Означенное, в свою очередь, требует сохранения относитель-
но равномерного давления по всей высоте расположения де-
талей в форме; в противном случае может иметь место ликва-
ция. При правильном подборе технологических факторов, при
центробежном литье из сплавов, склонных к ликвации, можно
свести последнюю к минимуму. В числе этих факторов, наряду
с соблюдением режимов заливки и температуры металла, а так-
же режима охлаждения отливки, особое значение, как это сле-
дует из дальнейшего, приобретает число оборотов и соответ-
ственно окружная скорость.
Центробежная заливка форм в прецизионном литье может
производиться по одной из следующих двух схем:
1. Заформованная опока 2 устанавливается в центре стола
центробежной машины и вращается вокруг своей оси в направ-
лении 4 (фиг. 130); жидкий металл поступает в центральное
отверстие формы /, а оттуда центробежной силой заполняет
радиально расположенные полости 3 формы, представляющие
собой контуры будущих отливок.
2. Формы устанавливаются по периферии стола центробеж-
ной машины (фиг. 131), и металл заливается в них при помощи
специальных тиглей, подробно описываемых ниже.
Ниже приводим ряд конструкций машин, используемых для
центробежной заливки форм прецизионного литья.
На фиг. 132 схематически показана комбинация плавильной
печи и литейной машины, предназначенная для отливки очень
мелких деталей.
Машина состоит из рычага 10 с противовесом 11, вра-
щающегося на центральной оси; у одного конца указанного
127
рычага расположен тигель 1, куда заливается жидкий ме-
талл.
У наружного конца рычага находится плотно привернутая к
нему форма 2, в которую вводится металл. Рычаг приводится
Фиг. 130. Схема цен-
тробежной заливки
с центральным рас-
положением формы.
в движение вращающимся от груза бараба-
ном 3 с намотанным на него тросом.
При большей емкости тигля машина при-
водится в действие при помощи электродви-
гателя постоянного или переменного тока.
Преимущество таких агрегатов заклю-
чается в том, что металл в форму может
поступать с очень высокой температурой,
Фиг. 131. Схема цен-
тробежной заливки с
расположением форм
на периферии стола
машины.
так как тигель находится
в непосредственной бли-
зости к форме.
Если при заливке на ма-
шинах подобного типа (с
рычагом), в целях умень-
шения ликвации, пойти
по линии максимального
сокращения длины пле-
ча, то может потребо-
ваться значительное уве-
личение числа оборотов
машины, чтобы жидкий
металл из тигля перешел
в форму; при этом мо-
жет иметь место выброс
жидкого металла из опо-
ки; единственным средством предупреждения выброса служит
в этих случаях увеличение толщины наполнителя в форме.
Наряду с этим необходимо очень внимательно следить за
процессом расплавления металла; как только металл достигнет
достаточной температуры, необходимо его немедленно перелить
в тигель, установленный на центробежной машине, с таким рас-
четом, чтобы время между заливкой тигля и запуском машины
не превышало 5 сек.
Если все же в процессе экспериментального освоения невоз-
можно будет при этом достичь заполнения всех очертаний
отливок, то в таких случаях необходимо прибегнуть к повыше-
нию температуры опок.
Однако следует иметь в виду, что в условиях одновремен-
ной заливки нескольких форм, для компенсации потерь време-
ни на перелив металла в тигли, потребуется значительный пе-
регрев металла, что, в свою очередь, может вызвать пористость
в отливках; в этих случаях, естественно, следует ограничиваться
лишь заливкой по одной форме на машине.
Представленная на фиг. 133 центробежная машина вертикаль-
ного типа пригодна для отливки изделий различных размеров;
128
на ней можно устанавливать формы до 600 мм в диаметре и до
300 мм высотой.
Машина очень компактна и установлена на специальной ста-
нине, допускающей переноску
ее с места на место как одно
целое. Число оборотов этой
машины можно регулировать
путем замены шкивов. Предо-
хранительный кожух, который
может быть установлен на
различной высоте, защищает
рабочего от брызг металла.
Внутри машины имеется
приспособление для установки
четырех форм с центральным
стояком для заливки металла.
Во время работы машина вра-
щается с заданной скоростью,
и металл заливается в цен-
тральный стояк и далее, че-
рез соответствующие неболь-
Фиг. 132. Комбинация плавильной печи
с литейной машиной:
1—тигель; 2—форма; 3—желобчатый барабан;
4— подвеска Для двигателя; 5— двигатель 0,5 кв,".
6— фрикционный шкив; 7—диски; 8—углубление;
9—подвесной груз; 10—рычаг; 11—груз.
шие отверстия, равномерно поступает в 4 формы. Литниковая
система устроена таким образом, что попадающий в нее с ме-
Фиг. 133. Центробежная ма-
шина вертикального типа,
таллом шлак всплывает на поверх-
ность и достигает формы в послед-
нюю очередь, фактически не попадая
в ее полость.
На фиг. 134 показан специальный
тигель, применяемый при центробеж-
ной заливке. Такой тигель выдержи-
вает ряд плавок и готовится из кар-
борунда, графита или специального
материала, применяемого для плавки
платины. Тигли могут нагреваться в
небольшой газовой печи в непосред-
ственной близости от литейной ма-
шины.
Центробежная заливка расплавлен-
ного металла в полость нагретой фор-
мы и применяемая для этой цели ком-
пактная центробежная литейная ма-
шина с приводом от электродвига-
теля, для небольших изделий весом
до 400 г, представлена на фиг. 135.
Машина допускает отливку двух
изделий одновременно.
Согласно подсчету, центробежная сила, развиваемая при за-
ливке, равна 50-кратной силе тяжести. На представленной
машине заливаются опоки высотой в 25, 60 и 100 мм.
9 Прецизионное литье
129
В некоторых случаях в центре вращающегося стола устанав-
ливают тигель с несколькими носками (фиг. 136); при этом
индуктор, расположенный вокруг тигля и носков, может оста-
Фиг. 134. Специальный тигель для
центробежной заливки:
/—тигель плавильный; 2— жидкий металл; 3—тер-
мопара; 4—кварцевый чехол; 5—вентиляция;
6—крышка; 7—специальный тигель для заливки.
ваться на месте во время про-
цесса вращения и заливки,
продолжая подогревать ме-
талл также и в период поступ-
ления его в форму. Тигель
подобной установки по своей
форме напоминает паука, каж-
дая ножка которого упирается-
в одну из форм. Таких форм
на практике может быть,
шесть-восемь и даже десять.
Как это видно из фиг. 136,
носки, отходя от тигля, подни-
маются кверху, и, когда начи-
нает вращаться центробежная
машина, расплавленный металл
под действием центробежных
сил передается внутрь носков и, поднимаясь вверх, поступает
в формы; при остановке же вращения передача металла в фор-
мы становится невозможной.
Фиг. 135. Центробежная машина с двумя
литейными агрегатами:
1—-электродвигатель; 2— редуктор; 3—тигель;
4—форма.
Фиг. 136. Схема тигля с несколь-
кими носками:
1—тигель; 2—индуктор; 3—носки тигля;
4— форма; 5— стол машины; 6—вал маши-
ны; 7—жидкий металл.
Затем в тигель добавляются новые порции металла и за тот
короткий промежуток времени (2—5 мин.—в зависимости от
емкости тигля), пока свежая порция металла расплавляется,
успевают установить на стол центробежной машины новые
формы, и весь агрегат готов для очередной заливки металла.
130
При центробежной отливке деталей значительных размеров
и сложной конфигурации рекомендуется подводить металл снизу
через центральный стержень, как это показано на фиг. 137, чем
обеспечивается плавное поступление металла. Здесь винтовые
желобки на стенках стояка 1 делаются с целью сообщения
спускающемуся металлу вращательного движения. Благодаря,
этому металл, достигший дна стояка, получит меньшую инер-
цию и опасность заноса частиц, оторванных со стенок формы,
Фиг. 137. Центробежная заливка
через центральный стержень:
1—винтовой желоб: 2—литники; 3— стол;
4—верхняя плита с отверстием; 5— стяж-
ные болты; 6—опока: 7—полость формы;
8— стержень.
3 паза для
'олтоб
ливка на центробежной
машине:
1—стояк; 2—нижний литниковый
ход; 3— промежуточные стояки;
4—питатели; 5— форма; 6— стопка;
7—стол машины; 8— верхняя пли-
та; 9— болт.
так как они удержатся в зоне вихревого движения, создава-
емого в стояке. Одновременно желобки также уменьшат скорость
падающего металла и, соответственно, силу удара его о стенки
формы.
Перед заливкой опоки должны быть проверены в отноше-
нии балансировки; если полость формы не центрирована, то при
заливке возникнут вибрации, которые безусловно разрушат от-
ливку. Скорость вращения стола центробежной машины колеб-
лется от 200 до 1000 об/мин., в зависимости от диаметра отливки.
При центробежном литье на отливках могут получаться тре-
щины по причинам: слишком большой скорости вращения, от ко-
робления формы из-за нагрева, повышенного давления на металл.
Трещины могут возникнуть также и от вибраций, вызванных
механическими причинами: слишком слабой конструкцией ма-
шины, износом подшипников и др.
На фиг. 138 показан метод стопочной заливки на центро-
бежной машине нескольких кольцевых деталей.
131
Здесь металл не подводится от центрального стояка к внут-
ренней периферии отливки, так как сила удара металла о стенки
формы сможет ее разрушить. Поэтому металл из центрального
стояка 1 сифоном попадает через нижний литниковый ход 2 и
далее в промежуточные стояки 3, а оттуда уже в питатели 4,
примыкающие непосредственно к форме 5.
Эти питатели имеют криволинейное очертание и по своему
сечению больше литникового хода между центральным и про-
межуточными стояками, чтобы иметь достаточную массу для
питания отливки в процессе ее затвердевания.
Стопка 6 установлена на стол центробежной машины 7 и
укрепляется при помощи верхней плиты 8 и трех болтов Р, для
которых в плите оставлены специальные пазы.
ВАКУУМНАЯ ЗАЛИВКА
Основное преимущество метода заливки с созданием вакуума
в форме заключается в наиболее полном, по сравнению с дру-
гими способами, удалении газов из металла и из формы.
При этом методе все стадии технологического процесса про-
ходят в том же порядке, что и при заливке с приложением
давления на поверхность жидкого металла.
Разница заключается лишь в том, что после поворота печи,
в место подачи в нее сжатого воздуха или нейтрального газа,
создается разрежение в самой форме путем приключения по-
следней, непосредственно перед заливкой металла, к вакуум-
колоколу.
В тех случаях, когда заливка ведется из ковша обычным
путем, без непосредственного присоединения формы к плавиль-
ной печи, питатели, соединяющие стояк либо коллектор с по-
лостью, образующей отливку, также выполняются в виде ще-
лей весьма небольших сечений; последние не рассчитаны при
этом на возможность заполнения формы под действием собствен-
ного веса. Имеющее здесь место равновесие между жидким
металлом и воздухом, заключенным в форме, нарушается лишь
тогда, когда будет открыт клапан, связывающий форму с вакуум-
насосом, после чего металл засасывается из литниковой чаши
через питатели, быстро заполняя все полости формы.
Требования, предъявляемые к формам, заливаемым под ваку-
умом, в основном также зависят от характера отливаемых дета-
лей; и здесь формы для небольших объемов металла могут быть
изготовлены более прочными, так как вопрос эластичности в
этих случаях не играет столь существенной роли, как при боль-
ших массах металла, заметно расширяющихся во время самой
заливки и в первые минуты после нее. При этом следует, одна-
ко, отметить, что газонепроницаемость формы при вакуумной
заливке не имеет такого большого значения, так как газы, на-
ходящиеся в форме, отсасываются в вакуум-колокол, а новые
газы не успевают образоваться ввиду большой скорости заливки.
132
Поэтому при таком методе заливки формы должны быть изго-
товлены более прочными, чем, собственно, и достигается ббль-
шая чистота поверхности деталей.
Вместе с тем, форма должна быть достаточно пористой, чтобы
можно было сразу и полностью использовать эффект создавае-
мого вакуума и вывести через форму все газы к вакуум-колоколу.
Обычно применяются вакуум-насосы центробежного типа.
Мощность вакуум-насоса выбирается в зависимости от степе-
ни необходимого разрежения и от объема заливаемой формы.
Оптимальное разрежение в форме обычно составлет 100 .о
рт. ст.
Необходимо следить за тем, чтобы жидкий металл при за-
ливке ударял о стенки чаши и не попадал непосредственно на
питатели, так как в этом случае часть жидкого металла может
затвердеть в сечении питателя и создать пробку, препятству-
ющую продвижению металла после создания в форме вакуума.
Во избежание подобных явлений при заливке более крупных
деталей, отверстие стояка закрывают графитовым стержнем
или крышкой из огнеупорной глины, которые вынимают только
после заполнения всей литниковой чаши жидким металлом и
создания в форме вакуума.
Для деталей, подвергаемых механической обработке и, сле-
довательно, не требующих столь большой чистоты поверхности,
форму лучше всего изготовлять на связующих цементного типа,
так как при вакуумной заливке естественная газопроницаемость
выявляется лучше всего именно там, где это больше всего
требуется, т. е. в нижней части формы. В этом случае не тре-
буется никаких газовых кожухов, и нижняя часть формы может
иметь, до известных пределов, такую толщину и прочность,
как это требуется от нее по условиям работы.
Если же эта толщина получается слишком большой и пре-
пятствует быстрому удалению газов, приходится прибегать либо
к устройству наколов в нижней части формы, либо, при незна-
чительных сечениях формы, к установке вокруг нее специаль-
ной оболочки из циркониевого силиката, так называемого „га-
зового кожуха" (фиг. 139).
Поскольку эффективность создаваемого вакуума зависит от
плотности всех соединений, последние должны быть воздухо-
непроницаемы. Особенно это относится (фиг 140) к соедине-
ниям формы 1 с отсасывающей трубой 5 и вакуум-колоколом;
с этой целью, например, между формой и ее гнездом на зали-
вочной машине, а также между последней и плитой машины
прокладываются специальные прокладки 6, а между валом
центробежной машины и нижней частью формы — набивка, как
это показано на фиг. 140.
В качестве такой набивки может быть использован асбест,
если нет более подходящего материала и если набивка не под-
вергается каким-либо заметным нагрузкам; при частых же пере-
мещениях опок асбест теряет свою прочность, а его абразив-
133
ные свойства, кроме того, имеют тенденцию перерезать всасы-
вающую трубу; в таких случаях в качестве прослойки более
целесообразно применять специальные сорта резины.
Кроме того, все поверхности формы, за исключением литни-
ковой чаши, должны быть специально окрашены, чтобы не про-
пускать в форму воздух во время
Фиг. 139. Газовый кожух:
1—опока; 2—форма; 3—газовый
кожух; 4— отливка; 5— асбестовая
прокладка; 6— крышка; 7—воронка
для заливки металла; 8—гнездо;
9— стол центробежной машины;
10— вал центробежной машины;
//—барашки; 12—болты.
заливки металла, что может осла-
бить действие питателей; в ка-
честве надежной окраски может
быть применен сернокислый натрий
Фиг. 140. Вакуумная заливка:
/—полость формы; 2— питатели; 3—опока; 4—гнездо
для опоки; 5— отсасывающая труба; 6—прокладка.
с небольшой добавкой глины, измельченной в тонкий поро-
шок; окраску формы следует производить после ее просушки—
естественной или искусственной.
Для обеспечения полной воздухонепроницаемости воздушный
колокол и соединительные трубы также должны быть окрашены
специальным составом.
Полное открытие клапана должно быть обеспечено за одну
четверть оборота; закрываться клапан должен автоматически в
тот момент, когда полость формы оказывается полностью за-
полненной жидким металлом; таким образом можно использо-
вать остающийся в колоколе вакуум для следующей заливки*.
Диаметр всех соединительных труб должен быть равен не
менее 40 мм, а расстояние между формой и вакуум-колоколом
должно быть минимальным, чтобы обеспечить максимальный
отсос газов.
Практически лучше пользоваться более дешевым и простым
в изготовлении малым колоколом, рассчитанным на обслужива-
ние небольшого количества форм, чем большим колоколом, об-
служивающим много форм.
Для того чтобы предотвратить попадание пыли и песка в
воздушный колокол, труба, идущая от формы в колокол, снаб-
жается водяным затвором.
134
КОМБИНИРОВАННАЯ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВАКУУМНАЯ ЗАЛИВКА

6
11
10
9
13
По сравнению с вакуумной заливкой, центробежный способ
обеспечивает большую плотность металла. При вакуумной за-
ливке не только давление на металл оказывается меньше, чем
при центробежной, но и не обеспечивается достаточное очище-
ние металла от всевозможных неметаллических включений.
Однако при вакуумной
заливке процесс удале-
ния газов происходит бо-
лее совершенно, чем при
центробежной. В силу
изложенного наилучшее
качество металла оказы-
вается при комбинации
обоих способов залив-
ки — центробежного и ва-
куумного.
На фиг. 141 показано
устройство, позволяющее
производить комбиниро-
ванную центробежно-ва-
куумную заливку. Здесь'! наружный
диаметр отсасывающей трубы 1 легко
скользит внутри пустотелого вала 2
центробежной машины; в своей ниж-
ней части труба 1 покоится в спе-
циальной направляющей, обеспечи-
вающей ей вертикальное направле-
ние; верхний конец трубы, проходя
вместе с валом через вращающийся
стол центробежной машины 3, дохо-
дит непосредственно до нижней ча-
сти формы.
Представленная на схеме форма
предназначена для изготовления дис-
ковой фрезы. Как это видно из фи-
гуры, опока 4 устанавливается на про-
кладках 5 в гнездо кольца 8 и зажи-
мается в нем специальными быстро-
действующими затворами 6. Такими
же затворами прижимается крышка 9,
служащая для предупреждения разбрызгивания металла в про-
цессе вращения центробежной машины.
Принимается следующий порядок операций.
Заформованная опока, нагретая до максимально высокой
'температуры, ставится на стол центробежной машины. Отверстие
.литникового стояка 13 закрывается специальным графитовым
стержнем 10. После того, как литниковая чаша заполняется
Фиг. 141. Комбинированная
центробежно-вакуумная за-
ливка:
/—отсасывающая труба; 2—пустоте-
лый вал; 3—стол машины; 4— опока;
5— прокладки; 6— затвор; 7—скобы;
8—гнездо для опоки; 9—крышка;
10— графитовый стержень; 11—муфта
с нарезкой; 12— головка; 13—отвер-
стие стояка.
135
заранее рассчитанным количеством жидкого металла, запускают
центробежную машину, и когда достигается требуемое число
оборотов, вынимают графитовый стержень и одновременно от-
крывают клапан вакуум-колокола.
Действие вакуума в рассматриваемом случае оказывается
весьма эффективным, так как все вентиляционные каналы на-
правлены к центру отсасывающей трубы так, что газы, находя-
щиеся в полостях формы, успевают удалиться из них раньше,
чем начнется поступление жидкого металла.
Стержень 10 должен быть точно подогнан к отверстию
крышки, во избежание несчастных случаев.
Как при центробежной заливке, так и при комбинированной
центробежно-вакуумной заливке порции жидкого металла должны
быть точно подсчитаны и отвешены. При недостаточном коли-
честве жидкого металла стояк, охлаждаясь в первую очередь,,
может оторвать питатели от тела отливки, так как в период
усадки стояка питатели находятся еще в полужидком состоянии
и потому очень пластичны; кроме того, сама отливка подвер-
гается влиянию напряжений, которые могут повредить ее.
Комбинированный процесс заливки является довольно слож-
ным, требует дорогостоящего оборудования и квалифицированной
рабочей силы. Целесообразность его применения оправдывается
в тех случаях, когда вопросы качества металла играют особо
важную роль.
Однако можно значительно упростить применяемое обору-
дование, используя, например, вместо вакуум-насоса обыкновен-
ный компрессор малой производительности, заменив в нем
впускной клапан куском трубы и присоединив ее к вакуум-,
колоколу. Во избежание повреждений колокола, вакуум нужно
поддерживать в определенных пределах.
Если при центробежной заливке не предусмотрено никаких
мер против охлаждения заливаемой порции жидкого металла,,
в донышке маленького тигля просверливают коническое отвер-
стие, нагревают тигель докрасна, закрывают отверстие графи-
товой пробкой и наливают в тигель требуемое количество
жидкого металла.
Тигель с металлом ставят в специально приготовленное
ложе, расположенное в форме выше полости, и вытаскивают
пробку одновременно с приключением формы к вакуум-аппарату.
ВЫБИВКА И ОЧИСТКА ЛИТЬЯ
Залитые формы охлаждают на воздухе в течение нескольких
часов и затем направляют на выбивку.
Выбивка отливок при производстве прецизионного литья яв-
ляется более трудоемкой операцией, чем при обычных методах
литья, так как огнеупорная формовочная масса после прокали-
вания в печи становится особо прочной.
В массовом производстве могут быть использованы механи-
136
\
зйрованные методы выбивки, аналогичные применяемым пр»
откивке в землю: встряхивающие решетки, станки для выбивки
Фиг. 142. Приспособление для выбивки опок.
стержней типа 0-15 завода „Красная Пресня" и др., как на-
пример, решетка, представленная на фиг. 142.
В некоторых случаях, когда это позво-
ляет отливка, формы сразу же после за-
ливки замачиваются в воде, после чего
выбивка формовочной массы значительно
упрощается. В целях же лучшей очистки
внутренних полостей отливок часто при-
бегают к длительному кипячению их в те-
чение 1—3 час. в растворе соды.
После освобождения отливок от фор-
мовочной массы она обычно последова-
тельно проходит следующие операции:
обрезку литников и выпоров, пескоструй-
ную очистку и, в зависимости от предъяв-
ляемых к ним требований, термообра-
Фиг. 143. Обрезка лит-
ников абразивным ди-
ском.

ботку.
Обрезка литников производится с помощью небольших абра
зивных кругов сечениец 5—8 мм при диаметре 200 мм (фиг. 143)
137
Конструкция пескоструйных камер и барабанов, а так^е
термических печей, ничем не отличается от применяемых для
аналогичных целей в условиях обычного литья.
Все те термические операции, которым подвергаются детали,
изготовленные1 из прутка или поковки, могут быть применены
и к деталям прецизионного литья.
В тех случаях, когда сохранение размеров деталей и чистота
-их поверхности являются особо важными, термическую обра-
ботку следует вести в печах с нейтральной атмосферой.
Как правило, никакой дальнейшей механической обработки
•отливки не требуют.
Иногда детали целесообразно подвергать процессу электро-
полировки. В совершенно готовом и отделанном виде отливки
.прецизионного литья могут подвергаться всем известным нам
видам гальванических покрытий.
Глава VIII
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И СВОЙСТВА ОТЛИВОК
Технические требования к отливке определяются назначением
детали и соображениями экономии производства; требуемое
качество литья должно быть точно обусловлено чертежом,
специальными техническими условиями или особыми соглаше-
ниями на приемку литья между производителями и потребителями.
Отливки, имеющие отклонения от технических требований,
подвергаются исправлению или бракуются. В зависимости от
степени пригодности отливки, размера дефекта или величины
отклонения от норм, продукция прецизионного лиДья подразде-
ляется на четыре группы:
1.	Отливки совершенно годные, т. е. полностью отвечающие
техническим требованиям.
2.	Отливки £ дефектами, подлежащими исправлению.
3.	Отливки некондиционные с незначительными отклонениями
от норм, допускающими их использование в производстве без
исправлений (по специальному согласованию с заказчиком).
4.	Отливки негодные (брак), исправление которых или невоз-
можно, или экономически нецелесообразно.
Возможное снижение брака и повышение качеств прецизи-
онного литья обусловливается следующими положениями:
1.	Строгой технологической и организационной дисциплиной.
2.	Правильно разработанным технологическим процессом
и соответственно производственными инструкциями и другой
технической документацией.
3.	Подробным инструктажем рабочих.
4.	Правильной организацией технического контроля, основ-
ными задачами которого являются:
а)	тщательный контроль и приемка сырых материалов, посту-
пающих в производство;
б)	контроль прессформ и прочей технологической оснастки;
в)	контроль качества всех изготовляемых в производстве
восковых сплавов для моделей, керамических красок, формовоч-
ных смесей и т. п.;
г)	межоперационный контроль качества изготовляемых полу-
фабрикатов: восковых моделей до и после их окраски, зафор-
мованных и высушенных форм и т. д.;
139
д)	контроль готовых отливок;
е)	строгий анализ и изучение видов брака и причин его
возникновения;
ж)	тщательный анализ рекламаций потребителя.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИЕМКА ОТЛИВОК
Приемка отливок производится в соответствии с требованиями,
оговоренными в технических условиях и чертежах.
Контроль качества отливок прецизионного литья произво-
дится всеми возможными в этих условиях приемами и методами.
Отливки, работающие при высоких температурах, проверя-
ются также на жаропрочность и жаростойкость.
Отливки, предназначенные для работы под давлением, испы-
тываются на герметичность на специальных пневматических или
гидравлических установках. В отдельных случаях отливки про-
веряются на износоустойчивость, коррозиеустрйчивость, магни-
топроводность, антимагнитность, а также проходят специальные
испытания механических свойств.
Общее же. определение качества обычно ограничивается
контролем химического состава, геометрических параметров,
веса отливок, механических свойств и структуры, а также внеш-
них и внутренних дефектов.
Химический состав отливок проверяется либо обычным мето-
дом в химической лаборатории, либо спектрографическим анали-
зом. Микроструктура отливок исследуется обыцрыми методами.
Контроль геометрических
размеров отливок имеет в
производстве прецизионного
литья особое значение; вели-
чины допусков на литье уста-
навливаются здесь в очень
жестких пределах. Использо-
вание при этом универсаль-
ного и предельного меритель-
ного инструмента часто ока-
зывается недостаточным, и
приходится прибегать к по-
мощи точно изготовленных
контрольных шаблонов, а
в отдельных случаях и конт-
рольных приспособлений, как
это, например, показано на
фиг. 144.
ычно определяется по числу
твердости.
Определение в отливках внутренних дефектов: раковин, по-
ристости, неметаллических включений и т. п. — осуществляется
путем рентгеноскопии.
Фиг. 144. Приспособление для кон-
троля отливок:
/—плита; 2—упоры; 3—контролируемая де-
таль; 4-шаблоны; 5—щуп.
Обрабатываемость отливок
140
К числу методов контроля, применяемых в производстве
прецизионного литья, относится также магнитная дефектоскопия,
которая позволяет судить о наличии мелких трещин и внутрен-
них дефектов по искажениям магнитного силового поля.
Почти во всех случаях критерием качества прецизионного
литья является также и товарный вид продукции.
Для проведения контроля для каждого ряда отливок должны
быть разработаны методы испытаний и порядок их проведения.
Включение в этот комплекс тех или иных методов зависит от
^характера отливок, технических к ним требований, а также и от
серийности их выпуска.
При крупносерийном или массовом производстве отливок
необходимо обязательно периодически производить полное
лабораторное исследование определенного числа выборочных
•отливок, дабы своевременно предупреждать возможное появле-
ние дефектов, не могущих быть обнаруженными обычными
методами цехового контроля. Рекомендуется, кроме того, во
всех случаях, где это возможно, производить периодическую
эксплоатационную проверку самих деталей на специально скон-
струированных для этой цели установках.
МЕТОДЫ ОТБОРА И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ
При производстве химического анализа проба берется обыч-
ным путем, причем наиболее целесообразно брать стружку из
литниковой системы, не портя, таким образом, самих отливок.
Образцы для механических испытаний могут либо вырезаться
из самих деталей, если размеры последних это разрешают, либо
отливаться отдельно при каждой плавке в совершенно готовом
виде, включая и нарезку их. Последний способ является значи-
тельно более распространенным. Образцы отливаются таким же
прецизионным методом и перед испытанием не подвергаются
никакой механической обработке.
Прессформы для отливки образцов обычно изготовляются
из легкоплавких сплавов. В качестве эталона в этом случае
могут служить нормальные образцы, применяемые для механи-
ческих испытаний. При этом, благодаря двойной усадке—воска
и металла, размеры образца получаются несколько меньшими,
чем у обычных стандартных образцов, но это не имеет суще-
ственного значения, поскольку результаты испытаний относятся
к фактически измеряемым сечениям.
При отливке большого количества образцов для механических
испытаний рекомендуется применять стальные прессформы,
изготовленные инструментальным путем. Такие прессформы
служат значительно дольше; кроме того, при их изготовлении
уже учитывается двойная усадка—воска и металла, и литые
образцы по своим размерам и допускам могут в точности соот-
ветствовать заданным.
Образцы отливаются по 6—8—10 шт. в одной опоке.
141
Как показал опыт, на результаты испытаний оказывает влия-
ние расположение восковых моделей при их кустовании.
В виде примера приводятся три системы кустования моделей
образцов, представленные на фиг. 145, 146, 147.
Как это будет показано ниже, выбор той или иной системы
зависит также от рода применяемого сплава.
Результаты испытаний приводятся обычно в виде диаграммы
или таблицы, причем берутся средние от трех плавок, проведен-
ных в совершенно идентичных условиях.
Неразорвавшиеся образцы служат для определения твердости
и плотности, а также для металлографических исследований.
При определении плотности образцы предварительно подвер-
гаются хорошей полировке во избежание ошибок, которые могут
произойти, если, при взвешивании в воде, пузырьки застрянут
в пустотах. Твердость определяется на головках образцов, при-
мыкающих к питателю. Для металлографических исследований
используются центральные сечения образцов.
Что касается термической обработки образцов, то последнюю
рекомендуется проводить точно по тому режиму, по’которому
проводится термическая обработка контролируемых деталей.
ВИДЫ ДЕФЕКТОВ
Правильная постановка технического контроля отливок, осно-
ванная на систематическом изучении причин образования и спо-
собов обнаружения тех или иных их дефектов, прежде всего
требует и правильной классификации видов брака, наиболее
свойственных данному технологическому процессу.
Ниже приводим их соответствующие определения и рекомен-
дуемые пути предупреждения брака и борьбы с ним в приме-
нении к прецизионному литью.
142
Заливы
Заливами называются не предусмотренные чертежом или;
технологией выступы и приливы в теле отливки самой разно-
образной формы и размеров, образовавшиеся вследствие затека-
ния металла в зазоры или трещины формы (фиг. 148). Заливы
могут располагаться как на наружной,
так и на внутренней поверхностях
ОТЛИВОК.	__
Все виды заливов, если они не б©
искажают конфигурации или размеров
отливки, а также, если они могут быть
устранены без повреждений отливки,
относятся к категории исправимых де-
фектов.	Фиг. 148. Заливы.
Конкретными причинами образования
каждого вида заливов могут являться:
1.	Оставшиеся на восковых моделях заусенцы, главным обра-
зом, в местах разъема прессформ и в местах установки отъемных
частей и стержней.'Этот вид заливов появляется при заполне-
нии металлом щелей, образующихся в форме после выплавки-
модели.
2.	Большая разница в размерах знаковых частей стержня
и знаковых частей прессформы, а также поломка знаковой части
стержня при установке его в прессформу перед заливкой воско-
вым сплавом.
3.	Механическйе повреждения стержней или формы из-за
недостаточной их прочности или вследствие неудовлетворитель-
ного состава керамической краски или формовочной массы, а
также неправильного режима уплотнения формы, ее сушки
и прокалки, в результате чего образуются трещины, заполняемые
впоследствии металлом.
Кроме указанных, могут иметь место и другие причины,,
вызывающие местное разрушение формы. Необходимо отметить,
что дефект, вызванный разрушением формы, как правило, вызы-
вает другой вид дефекта—„керамические раковины", если по-
следние не будут вынесены металлом в выпор или прибыльную
часть отливки.
В качестве основных мероприятий по предупреждению появ-
ления заливов могут быть рекомендованы следующие:
1.	Строгий контроль и периодическая проверка состояния
всей технологической оснастки.
2.	Правильный подбор керамических красок и формовочных
смесей.
3.	Необходимый инструктаж и систематическая проверка
правильности выполнения всех технологических операций по
отливке восковых моделей, изготовлению, сушке, прокалке
и заливке формы.
143
Коробление
Под короблением понимается изменение контуров и размеров
отливки. Коробление отливок обнаруживается внешним осмотром,
я также измерением отдельных параметров отливки.
Основными причинами коробления отливок являются внут-
ренние напряжения, возникающие вследствие неравномерного
остывания, а следовательно, и неравномерной усадки толстых
и тонких частей отливки, а также вследствие сопротивления
свободной усадке со стороны материала формы и стержней.
Основной мерой предупреждения коробления отливок является
создание таких конструкций деталей, которые обеспечивали бы
сравнительно равномерное охлаждение всех ее частей. Разница
в толщинах стенок отливок, особенно сопрягающихся, должна
-быть по возможности минимальной, а переходы между стенками
должны быть плавными.
В тех случаях, когда сконструированная деталь все же
имеет склонность к короблению, простейшим способом устране-
ния этого явления является придание модели (а следовательно,
и прессформе) такой формы, которая позволила бы ей после
коробления приобрести требуемые размеры. Характер и величину
коробления у простых деталей можно определить расчетным
путем; там же, где коробление на модели учесть невозможно,
этот вопрос решается экспериментальным путем, в результате
изучения ряда залитых деталей.
Коробление отливки в значительной мере может предупреж-
даться или регулироваться правильным питанием ее жидким
металлом и регулированием условий охлаждения путем соот-
ветствующего расположения деталей в форме, с таким расчетом,
чтобы более массивные части были расположены ближе к пери-
ферии формы.
Корольки
Под корольками понимаются застывшие металлические ша-
рики в открытых или закрытых раковинах (фиг. 149). Внешние
корольки обнаруживаются осмотром поверхности отливки. Внут-
ренние корольки могут быть обнаружены или рентгенопросве-
чиванием, или при разрушении детали. Причиной появления ко-
рольков может быть неправильная подача металла в литниковую
чашу или неправильное устройство литниковой системы; вследст-
вие этого происходит раздробление струи металла и оседание
отдельных капель в различных местах формы и особенно в тех
местах, которые значительное время остаются незаполненными
жидким металлом, где они и затвердевают в виде шариков, в
дальнейшем не расплавляющихся в основном жидком металле.
Для предупреждения образования корольков при стационар-
ной заливке литейных форм без приложения давления необходимо:
1)	у заливочного ковша иметь хорошо выполненный носок и
подносить его в процессе заливки как можно ближе к литнико-
вой воронке;
144
2)	подавать металл ровной струей, способной быстро запол-
нять литниковую систему и держать ее заполненной на протяже-
нии всего периода заливки формы;
3)	форму и размеры литниковых
воронок и чаш выполнять такими, чтобы
была обеспечена плавная подача ме-
талла в полость формы, без раздроб-
ления металла и образования брызг:
4)	при отливке более крупных форм *
из ковша прибегать к перекрытию отвер-
стия литникового стояка пробками или
кружочками из соответствующего сплава.
Для предупреждения образования корольков, вследствие
раздробления струи металла в самой полости формы, необходимо
обеспечивать направление металла по свободному ходу полости
формы. При этом потребное время для наполнения формы
должно регулироваться не за счет скорости поступающего
металла (скорость должна быть возможно меньшей), а за счет
его объема.
На образование корольков в известной степени влияет и
температура заливаемого металла и температура формы. Иначе
говоря, чем выше температура заливаемого металла и чем
ниже температура формы, тем более вероятно образование ко-
рольков.
Таким образом, основными мерами предупреждения образо-
вания в отливках корольков являются:
1)	правильно установленная и выполненная литниковая си-
стема;
2)	оптимальная температура заливки формы;
3)	правильная заливка литейной формы.
Наросты
Наростами называются различной формы и размеров образо-
вания на поверхности отливок, состоящие из металла с прослой-
ками или включениями огнеупорной краски, а в некоторых
случаях и формовочной смеси (фиг. 150).
В отдельных случаях формовочный материал от места раз-
рушения заносится металлом в другие места отливки, и тогда
нарост может быть чисто металлическим.
Металлическая часть нароста в месте сращивания с телом
отливки увеличивает его толщину. К наростам нельзя относить
ужимины, при которых тело отливки уменьшается за счет ка-
навки; тем более нельзя относить к этому виду дефекта при-
гар, т. е. внешние образования из огнеупорной краски или
формовочного материала.
В зависимости от размеров дефекта и места его расположе-
ния, отливки могут быть или окончательно забракованы, или
10 Прецизионное литье
145
исправлены зачисткой на наждачном станке или шарошками н&
бормашине.
Появление этого дефекта можно уже чувствовать при за-
ливке металлом формы. В этом случае, если залитый в форму
металл ведет себя неспокойно, „ки-
пит", то появление на отливке наро:
стов более чем вероятно.
Основной причиной образования на-
ростов, таким образом, может слу-
жить:
1) недостаточная прочность или огне-
упорность краски;
2) недостаточная толщина слоя огне-
упорной краски, в особенности при при-
менении сухого наполнителя;
или неравномерность наложенного на мо-
Фиг. 150. Наросты.
3)	неоднородность
дель слоя краски (разная толщина в разных частях);
4)	разрушение или понижение прочности краски вследствие
неправильно выбранного или проведенного режима сушки или
прокалки формы;
5)	недостаточная плотность или неравномерность набивки?
формы; наличие слабины в отдельных местах;
6)	растрескивание огнеупорной обмазки на восковой модели
при уплотнении формы встряхиванием; -
7)	повреждение литейной формы от толчков, вызываемых:
небрежной работой;
8)	неправильно запроектированный или выполненный подвод,
металла в полость формы, в результате чего заливаемый металл
смывает отдельные части формы;
9)	недостаточная газопроницаемость литейной формы, из-за
чего при „кипении металла** под действием выходящего из
формы газа происходит частичное ее разрушение.
Поскольку основными из указанных причин образования на-
ростов являются связанные с применением несоответствующих
техническим требованиям материалов и небрежным выполнением
отдельных операций при изготовлении самой формы, вопросам
контроля исходных материалов и качества формы должно уде-
ляться особое внимание.
Недолив и спай
Недолив характеризуется неполностью выполненными при
заливке конфигурацией и размерами отливки, вследствие неза-
полнения металлом формы.
Спаем называются сквозные или поверхностные с закруглен-
ными краями щели и углубления в теле отливки, образовав-
шиеся неслившимися потоками преждевременно застывшего ме-
талла (фиг. 151).
146
Общим отличительным признаком обоих видов дефектов
является закругленная форма внешней кромки заполненной
части отливки или шва на ее поверх-
ности и гладкая блестящая поверхность
кромки.
В зависимости от размеров отливки,
размеров дефекта и места его распо-
ложения, последние могут быть или
окончательно забракованы, или исправ-
лены заваркой. Дефекты, имеющие не-
значительные размеры и неответствен-
ное расположение, особенно если они
находятся на обрабатываемом участке,
Фиг. 151. Недоливы и спаи.
обычно не служат осно-
ванием для забракования детали. Недолив и спай обнаруживаются
в результате только
внешнего осмотра отливки.
Получение отливок без дефектов,
вызванных недоливом и спаем, зависит?
от рода металла или сплава, конструк-
ции отливки, характера литейной формы,
материала и технологии ее изготовле-
ния, правильности выполнения техноло-
гических операций и, в особенности,
сушки и прокалки формы, конструкции
Фиг. 152. Газовые раковины, литниковой системы, процесса плавки,
а также от температуры и способа за-
ливки формы (непосредственно из печи, из ковша, под давле-
нием, под вакуумом, центробежным способом).
Газовые раковины
Газовыми раковинами называются пустоты, расположенные
на поверхности или внутри отливки (фиг. 152). Газовые рако-
вины обычно имеют округленную форму с гладкой блестящей
поверхностью.
Мелкие раковины, распределенные по всей массе отливки,
чаще всего образуются по вине металла, в то время, как ра-
ковины разного размера, сосредоточенные на отдельных участках
отливки, залегающие обычно на небольшой глубине от ее по-
верхности, образуются чаще всего по вине формовочного мате-
риала, неправильной технологии формовки или неправильной
заливки.
Газовые раковины открытые обнаруживаются сразу же после
выбивки; раковины, расположенные близко к поверхности, об-
наруживаются (пробиваются) при пескоструйной очистке литья,
и, наконец, раковины, залегающие на значительной глубине,
могут быть обнаружены при механической обработке детали
или рентгенопросвечиванием.
Причиной образования газовых раковин является диффунди-
рование через металл газов, образующихся во время охлажде-
147
ния, когда растворимость газов в металле начинает уменьшаться
и они в результате происходящих химических процессов начи-
нают выделяться из металла. Выделяющиёся газы, соединенные
в пузыри, начинают всплывать к поверхности; при неблагопри-
ятных условиях некоторая часть пузырей, не успевая выйти
наружу, остается в металле. Необходимо отметить, что газы,
остающиеся в растворе или диссоциированные, не оказывают
столь значительного влияния на механические свойства отливки,
как газы, оставшиеся в межкристаллическом пространстве, ко-
торые в сильной степени снижают механические качества литой
детали.
Насыщение металла газами из внешней среды:—кислородом,
фосфором, азотом и углекислотой и др. происходит путем:
4)скапливания газа на поверхности металла, 2) диффузии—проник-
новения газа вглубь расплавленного металла и 3) распределения
газа по всему металлу.
При нарушении равновесия между металлом и газом по-
следний начнет выделяться. Скорость выделения газа из металла
зависит от разности давлений газа и металла, от температуры
металла; при>этом чем больше разность давлений и чем горя-
чей металл, тем быстрее будут выделяться газы.
Основными причинами образования газовых раковин в пре-
цизионном литье являются:
1)	неправильный подбор или подготовка шихты;
2)	неправильный процесс плавки металла;
3)	неправильное изготовление формы;
4)	недостаточная прокалка форм перед заливкой;
5)	слишком быстрая заливка.
В целях предупреждения образования газовых раковин в от-
ливке следует:
1.	Не допускать сильно окисленных и насыщенных газами
исходных шихтовых материалов, а также использования в шихте
большого количества оборотного металла—многократного пере-
плава, значительно влияющего на образование дефектов литья
по газовым раковинам.
2.	Закрывать расплавляющийся металл асбестовым листом
для предохранения его от насыщения газами.
3.	По возможности ускорять процесс плавки с целью пред-
отвращения насыщения металла газами.
4.	Не перегревать чрезмерно металл, так как при высокой
температуре он насыщается газами более интенсивно.
5.	При плавке стали тщательно следить за шлаковым ре-
жимом.
6.	При заливке формы из ковша последний следует перед
заливкой хорошо высушить и подогреть, так как газы, выделя-
ющиеся при сыром ковше, диффундируют в металл.
7.	Не допускать при заливке попадания в форму окисленных
пленок, которые в значительной степени увеличивают тенденцию
образования газовых радовин.
148
8.	Заливку металла в форму вести настолько быстро, чтобы
литниковая чаша была все время заполненной. Это уменьшает
инжекцию металла в форму. Наряду с этим, не допускать ско-
рости, превышающей скорость отвода газов из формы, так как
в противном случае газы, смешиваясь с металлом, образуют
в отливках газовые раковины.
9.	Учитывать, что на образование газовых раковин влияет
и способ заполнения формы. При заливке сверху имеет место
постепенное заполнение и застывание металла в форме, что
благоприятствует удалению газов из металла. При заливке же
сифоном снизу, наряду со спокойным заполнением формы, имеет
место остывание поверхности поднимающегося металла в форме,,
что часто приводит к образованию окисленной вязкой корки,
затрудняющей выделение газа из металла. Ввиду указанного,
заливку металла снизу следует производить при более высокой
температуре.
10.	Выпоры устанавливать на наиболее высокой части отливки
и таких размеров, чтобы образующиеся в форме газы успевали
через него выйти наружу. В противном случае под выпором об-
разуются газовые раковины.
И. Предусматривать в литейной форме и стержнях достаточ-
ное количество вентиляционных каналов.
12. Применять краски, выделяющие минимальное количеств»
газов в период заливки; иначе во внутренней части отливки
будут образовываться мелкие газовые раковины.
13. Достаточно хорошо прокаливать формы непосредственно
перед заливкой металла.
Формы, предназначенные для заливки в холодном состоянии,
должны заливаться сразу до возможного их насыщения влагой.
Земляные (керамические) раковины—засоры
Под земляными раковинами имеются в виду открытые или
закрытые раковины, полностью или частично заполненные формо-
вочными материалами (фиг. 153).
Земляные раковины могут располагаться во всех частях от-
ливки.
Величина, количество и расположение земляных раковин за-
висят от места и размера повреждения форм, от степени после-
дующей раздробленности разрушенного материала, а также и от
степени уноса его металлом. Преимущественным расположением
земляных раковин являются верхние части отливки. В боль-
шинстве случаев появление земляных раковин одновременн»
вызывает появление и других видов дефектов: шероховатостей
поверхности, образующихся вследствие выделения газов уне-
сенными частями формы, и даже появлением шлаков, вследствие
оплавления формовочного материала. Этот вид шлака ни в коем
149
случае не следует смешивать с обычными шлаковыми ракови-
нами, дабы могли быть приняты меры, породившие действитель-
ные причины образования дефекта.
Допускаемое в отливках количество, размеры и местонахож-
дение земляных раковин, а также способы исправления отли-
вок регламентируются в каждом отдельном случае техническими
условиями.
Открытые земляные раковины обнаруживаются сразу же
после выбивки и очистки
наружены в результате
литья; закрытые же могут быть об-
механической обработки и рентгено-
просвечиванием. Причин образования
земляных раковин существует много,
но основные из них зависят:
1)	от конструкции отливки;
2)	от конструкции и состояния
технологических приспособлений;
3)	от качества материала литей-
ной формы, технологии ее изготов-
ления и характера литниковой систе-
мы и, наконец,
4)	от самого процесса заливки,
образом, образование земляных раковин в отливках
Фиг. 153.
Земляные рако-
вины.
Таким
связано со следующими обстоятельствами:
1.	Когда в форме имеются тонкие выступающие части, раз-
рушающиеся в процессе изготовления и заливки их.
2.	При наличии в отливке резких переходов и, в особен-
ности^ не скругленных (резких) наружных и внутренних углов,
из-за чего форма может растрескиваться при прокалке и час-
тично разрушаться при заливке.
3.	При наличии пленок формовочного материала и, главным
образом; огнеупорной краски, что обычно бывает вызвано
недоброкачественным монтажем восковых моделей с литниковой
системой.
4.	В результате применения некачественных формовочных
материалов, недостаточной крепости и огнеупорности облицо-
вочной окраски, из-за большого коэфициента расширения на-
полнительной смеси.
5.	При неравномерно наложенном на восковую модель слое
огнеупорной краски.
6.	При неравномерной, чрезмерно слабой или излишне плот-
ной набивке наполнительных сме'сей.
7.	При повышенной газотворной способности материала
и низкой газопроницаемости формы.
8.	При неправильно проведенном режиме сушки и прокалки
формы перед заливкой.
9.	При заливке формы сильной струей металла, способной
произвести размыв формы.
150
Усадочные раковины, пористость, рыхлота
Под усадочными раковинами понимают открытые или закры-
тые пустоты в теле отливки, имеющие шероховатую поверх-
ность с грубо кристаллическим строением (фиг. 154). Усадочные
раковины, выходящие наружу, называются также утяжинами.
Обычное место расположения усадочных дефектов — утолщенные
места отливок, места отрезки прибылей и другие зоны отливок,
затвердевающие последними.
Форма и размеры усадочных ра-
ковин и утяжин могут быть самыми
различными. К дефектам, связанным
-с усадкой материала и частично с его
окислением, относятся усадочная ры-
хлота и пористость, характеризую-
щиеся крупнозернистой и неплотной
структурой металла И наличием меж- фиг. 154. Усадочная раковина,
кристаллических пустот. Усадочные
рацрвины, а также и пористость, могут быть расположены как
•одиночно, так и кучно. Открытые усадочные раковины обнару-
живаются внешним осмотром, внутренние — механической обра-
боткой, рентгенопросвечиванием или другими методами дефек-
тоскопии. Рыхлота и пористость могут быть также выявлены
гидро- или пневмоиспытанием.
Все усадочные дефекты образуются в результате того, что
при кристаллизации отливки сперва затвердевает наружная по-
верхностная корка, а охлаждаемый и уменьшающийся внутри
корки жидкий металл оказывается лишенным источника его по-
полнения и после остывания образует усадочную рыхлоту и по-
ристость, а при больших объемах и усадочную раковину.
На характер объемных изменений металла при затвердевании
значительно влияет его химический состав. Наряду с этим, влия-
ние элементов на образование усадочных дефектов сказывается
более резко при низких температурах заливки.
Что касается самой температуры заливки, то повышение ее
значительно увеличивает размер усадочных дефектов. При этом
усадочные пустоты располагаются более сосредоточенно, ближе
к поверхности отливки, а иногда и выходят наружу. При за-
ливке же холодным металлом раковины получаются рассеянными
и располагаются во внутренних частях отливки, так как быстро
затвердевающий металл препятствует их питанию.
На образование пористости может влиять величина поверх-
ностного натяжения жидкого металла, т. е. чем поверхностное
натяжение больше, тем меньше величина интеркристаллических
пустот.
Основные меры предупреждения образования усадочных де-
фектов могут заключаться в:
1)	создании правильной конструкции детали, без массивных
мест и с плавными переходами;
151
2)	обеспечении питанием всех мест отливки жидким метал-
лом, имея в виду, что усадочные дефекты располагаются, как
правило, в местах, затвердевающих последними и лишенных пи-
тания;
3)	правильной шихтовке материалов;
4)	правильном ведении процесса плавки и заливки металла'
в формы.
Для сосредоточения усадочных раковин в верхней части от-
ливки следует так конструировать деталь и располагать в форме,
чтобы затвердевание отливки происходило одновременно во
всех ее частях или происходило последовательно от какого-ни-
будь наиболее удаленного места и оканчивалось бы в питающих
придатках (прибылях). Там, где по назначению отливки местные
скопления металла неизбежны, необходимо обеспечить беспере-
бойное питание этих мест жидким металлом, без чего возникно-
вение усадочных раковин в этих местах неминуемо. Там, где
питание развитых мест жидким металлом обеспечить невозможно,,
необходимо, для выравнивания условий охлаждения и затверде-
вания, применять местное охлаждение путем приближения захо-
лаживаемой части отливки к краю опоки, увеличивая этим:
самым отвод тепла из формы.
Шлаковые раковины
Под шлаковыми раковинами следует понимать открытые или
закрытые раковины, полностью или частично заполненные шла-
ком (фиг. 155). Освобожденные от шлака раковины обычно*
имеют гладкую или шероховатую поверхность с рваными краями.
Шлаковые раковины могут быть самой различной формы
и размеров. Располагаются они в самых различных местах, чаще
всего в верхних частях отливки или непосредственно на их по-
верхности.
Вообще же форма, размеры, количество и местонахождение
шлаковых раковин зависят от причин их образования.
По.характеру шлака, заполнившего раковины, т. е. по его*
внешнему виду и структуре, можно большей частью определить,
является ли он шлаком, выделенным из металла, или шлаком,,
попавшим в литейную форму из плавильной печи. Первый, нахо-
дясь в аналогичных тепловых условиях с охлаждающимся ме-
таллом, полностью или частично кристаллизуется вместе с ним,
в то время как второй, в большинстве случаев быстро охлаж-
даясь на воздухе, остается стекловидным. И цвет этих шлаков,
бывает различный: шлаки, выделенные из металла, обычно*
имеют серый цвет с любыми оттенками; шлаки же, попавшие
в металл из плавильного агрегата, могут быть любого цвета—
от светлозеленого до черного.
Шлаковые раковины, как правило, сопровождаются дефектами*
других видов, чаще всего газовыми раковинами. Забракование
152
деталей из-за шлаковых раковин может иметь место только
в том случае, если раковины по количеству, размерам и распо-
ложению выходят за пределы, допустимые техническими усло-
виями. Открытые раковины обнаруживаются путем тщательного
осмотра очищенной отливки. Глубина залегания открытых шла-
ковых раковин обнаруживается зондированием раковин тонкой
стальной проволокой.
Закрытые шлаковые раковины могут
быть обнаружены только в результате
механической обработки, рентгенопро-
свечиванием или соответственно другим
методом дефектоскопии.
Основной причиной образования шла-
ковых раковин в отливке является про-
ход шлака в форму вместе с металлом.
Количество проникшего в форму шла-
ка зависит:
1) от степени и характера насыщенности металла шлаковыми
и другими неметаллическими включениями;
2) от степени эффективности технологических мероприя-
тий, принятых для обеспечения отделения металла от шлака
и предупреждения возможности проникновения последнего в
форму.
Степень насыщения металла шлаковыми и другими неметалли-
ческими включениями и размер этих включений зависят, в основ-
ном, от режима плавки, от характера и интенсивности физико-
химических реакций и чисто механического перемешивания в
системе шлак — металл в процессе плавки и в жидком металле,
начиная от выпуска металла из печи и вплоть до момента его
затвердевания.
Неметаллические включения, получающиеся в результате про-
исходящих в металле физико-химических реакций, представляют
собой тонкодиспергированные части различного состава и свойств.
Содержание их в металле в небольших количествах практически
не оказывает заметного влияния на образование шлаковых ра-
ковин и качество отливки. Что же касается повышенного содер-
жания включений в металле, то они представляют сущест-
венную опасность в части образования шлаковых раковин;
особенно это относится к деталям с такими массами металла,
которые не дают им возможности быстро охлаждаться.
Одним из лучших методов борьбы с браком литья по шла-
ковым включениям является обеспечение правильного процесса
плавки и повышение температуры перегрева металла, с целью
улучшить условия всплывания частиц как за счет понижения,
вязкости металла, так и за счет обеспечения возможности дли-
тельной выдержки его в ковше перед заливкой. В противном
случае процесс всплывания дисперсных включений может про-
изойти позже, чем затвердеет наружный слой металла, в резуль-
тате чего могут образоваться подкорковые шлаковые раковины.
153
При отливке мелких деталей, у которых скорость затвердевания
будет превышать скорость всплывания шлаковых включений,
последние не будут представлять существенной опасности.
Шлаковые включения, являющиеся результатом чисто меха-
нического перемешивания металла со шлаком, в процессе плавки
.или выпуска металла из печи представляют более крупные час-
тицы шлака, которые всплывают значительно быстрее первых.
В числе мероприятий по борьбе со шлаками должны быть:
1) заливка металла в формы из ковшей с приспособлениями
.для удержания шлака; 2) повышение температуры перегрева
металла и температуры прокалки формы; 3) задержка шлака в
литниковой системе путем включения специальных фильтроваль-
ных сеток, шлакоуловителей и соблюдения элементов системы,
предназначенных для этой цели.
Кроме того, обязательным условием, предупреждающим воз-
можность образования шлаковых раковин в отливках, является
контроль химического состава и вязкости шлака, а также соблю-
дение всех общих требований к технике заливки форм.
. Горячие и холодные трещины
Под этим видом дефектов следует понимать сквозные или
несквозные трещины (надрывы) в теле отливки (фиг. 156).
Поверхность излома у горячих трещин, поскольку они по-
являются при высоких температурах, всегда окислена, между
тем как поверхность излома холодных трещин, обычно совер-
шенно чистая или покрыта лишь легкими цветами побежалости.
Горячие трещины чаще всего имеют форму небольших, но глу-
боких надрывов, располагающихся в углах и на массивных час-
тях отливки, остывающих последними.
Обнаружение дефектов в отливках может быть произведено
путем внешнего осмотра отливок после их тщательной очистки
гидропробой, а в отдельных случаях и методами магнитной де-
фектоскопии.
Основной причиной образования трещин в отливках при их
охлаждении является торможение нормального процесса усадки
сплава, что может вызвать в отдельных случаях такие напряже-
ния, которые превысят предел прочности материала отливки.
Главной причиной образования горячих трещин в отливках
является преимущественно механическое торможение усадки,
т. е. препятствие изменению размеров отливки со стороны ма-
териала формы в период времени, следующий непосредственно
за затвердеванием металла.
В противоположность горячим трещинам, холодные трещины
обязаны своим возникновением главным образом упругим напря-
жениям, образующимся вследствие термического сопротивления
усадке.
На образование холодных трещин большое влияние оказывает
;и качество самого металла в той мере, что величина упругих
154
напряжений прямо пропорциональна модулю упругости и обратно
пропорциональна теплопроводности, способствующей выравнива-
нию температур.
Основным мероприятием, направленным против возникновения
в отливках трещин, является устранение или, во всяком случае,
сведение к минимуму причин механического и термического
торможения отливки.
Для этого необходимо: 1) созда-
вать такие конструкции отливок, ко-
торые бы не препятствовали свобод-
ной их усадке при охлаждении; 2) изго-
товлять формы из податливого, а в
некоторых случаях и просто рассып-
чатого формовочного материала.
Уничтожение термического сопро-
Фиг. J56. Трещины.
тивления усадки должно итти пре-
имущественно за счет создания равномерных условий остывания
всех частей отливки, что должно в первую очередь учиты-
ваться при конструировании отливки.
Как и в случаях обычного литья, при конструировании дета-
лей, подлежащих отливке методом прецизионного литья, сле-
дует избегать большой разницы по толщине в сопрягающихся
местах, местах резких переходов/ сечений, углов и т. п. Осо-
бенно надлежит избегать острых углов, являющихся фокусом
накапливания местных напряжений.
Величину радиусов скруглений внутренних углов рекомен-
дуется принимать от 0,2 до- 0,4 толщины соединяемых стенок.
Радиусы скруглений больших размеров применять не рекомен-
дуется, дабы не вызывать местных утолщений.
Величину радиусов скруглений внешних углов следует брать
равной наибольшей толщине сопрягаемых стенок.
В тех случаях, когда по условиям работы литой детали
достигнуть равномерности сечений тела не представляется воз-
можным, следует конструировать отливки так, чтобы при охлаж-
дении массивных и тонких частей они могли свободно усажи-
ваться (укорачиваться), не мешая друг другу.
Наряду с указанным, выравнивание или направление условий
охлаждения отливок может быть достигнуто и рядом технологи-
ческих средств, например, подведением металла в самые тонкие
или отдаленные части отливки. Для создания условий направлен-
ности охлаждения отливки от одной части к другой металл
подводят на равных уровнях или в наиболее утолщенные части
отливки.
Пригар
Пригаром называется грубая шероховатая поверхность от-
ливки, образовавшаяся в результате сплавления формовочного
материала и, главным образом, огнеупорной краски с металлом
(фиг. 157). В зависимости от причин образования пригара, по-
155
напряжений прямо пропорциональна модулю упругости и обратно
пропорциональна теплопроводности, способствующей выравнива-
нию температур.
Основным мероприятием, направленным против возникновения
в отливках трещин, является устранение или, во всяком случае,
сведение к минимуму причин механического и термического
торможения отливки.
Для этого необходимо: 1) созда-
вать такие конструкции отливок, ко-
торые бы не препятствовали свобод-
ной их усадке при охлаждении; 2) изго-
товлять формы из податливого, а в
некоторых случаях и просто рассып-
чатого формовочного материала.
Уничтожение термического сопро-
тивления усадки должно итти пре-
имущественно за счет создания равномерных условий остывания
всех частей отливки, что должно в первую очередь учиты-
ваться при конструировании отливки.
Как и в случаях обычного литья, при конструировании дета-
лей, подлежащих отливке методом прецизионного литья, сле-
дует избегать большой разницы по толщине в сопрягающихся
местах, местах резких переходов/ сечений, углов и т. п. Осо-
бенно надлежит избегать острых углов, являющихся фокусом
накапливания местных напряжений.
Величину радиусов скруглений внутренних углов рекомен-
дуется принимать от 0,2 до 0,4 толщины соединяемых стенок.
Радиусы скруглений больших размеров применять не рекомен-
дуется, дабы не вызывать местных утолщений.
Величину радиусов скруглений внешних углов следует брать
равной наибольшей толщине сопрягаемых стенок.
В тех случаях, когда по условиям работы литой детали
достигнуть равномерности сечений тела не . представляется воз-
можным, следует конструировать отливки так, чтобы при охлаж-
дении массивных и тонких частей они могли, свободно усажи-
ваться (укорачиваться), не мешая друг другу.
Наряду с указанным, выравнивание или направление условий
охлаждения отливок может быть достигнуто и рядом технологи-
ческих средств, например, подведением металла в самые тонкие
или отдаленные части отливки. Для создания условий направлен-
ности охлаждения отливки от одной части к другой металл
подводят на равных уровнях или в наиболее утолщенные части
отливки.
Пригар
Пригаром называется грубая шероховатая поверхность от-
ливки, образовавшаяся в результате сплавления формовочного
материала и, главным образом, огнеупорной краски с металлом
(фиг. 157). В зависимости от причин образования пригара, по-
155
Фиг. 157. Пригар.
следний делится на химический, образующийся в результате
химического воздействия заливаемого металла на форму, и ме-
ханический, образующийся в результате механического воздей-
ствия металла на форму.
Причинами образования химического пригара на отливке
являются: 1) недостаточная огнеупорность формовочного мате-
риала (огнеупорной краски) на поверхностных слоях формы,
создающая явления шлакования и
плавления материала, а следователь-
но, и образование на отливке при-
гара. Следует отметить, что плавле-
ние и шлакование формовочного ма-
териала в большой степени зависит
от температуры и от теплосодержа-
ния заливаемого в форму металла,
т. е., чем толще отливка, тем она
медленнее стынет, и, следовательно,
возрастает опасность образования пригара.
Основной причиной механического пригара является механи-
ческое проникновение металла в поры и мелкие трещины огне-
упорной краски и формовочного материала, образуемые при
прокалке или заливке металла в формы.
В результате на поверхности отливки образуется слой зава-
рившегося в металле формовочного материала. На образование
механического пригара оказывают влияние прочность и пори-
стость формовочного материала, жидкотекучесть сплава, спо-
собность его заполнять форму, а также образуемое или созда-
ваемое при заливке давление на металл или разрежение в
форме.
Основными мерами предупреждения пригара являются повы-
шение огнеупорности, пластичности и максимальное снижение
коэфициента линейного расширения формовочного материала.
На огнеупорность красок и наполнителей в очень сильной сте-
пени влияют примеси к формовочной смеси окислов железа,
известняка, углекислого магния и щелочей. Обще^ количество
подобных примесей в огнеупорной краске не должно превышать
0,2% и в наполнителе не более 1%.
Важным фактором для получения отливок без пригара яв-
ляется правильно установленная литниковая система, о чем по-
дробно было изложено выше в гл. IV.
СВОЙСТВА ОТЛИВОК ИЗ ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ
Механические свойства деталей из цветных сплавов, отли-
тых прецизионным методом, могут быть значительно повышены
в результате их термической обработки.
При этом значительное облегчение в проведении самого про-
цесса термической обработки деталей из цветных сплавов со-
здает, например, применение в качестве материала форм гипса,
156
Фиг. 158. Микроструктура бронзовых прецизионных отли-
вок при разных температурах форм:
А—200’С; Б—3<)0 С В ЮГ) С: Г— 530'С; Д— ЛЮ С. Х\;е шчониеХЮО.
легко разрушаемого при погружении его в воду после заливки
опок. Таким образом, не выбивая еще отливок из опок, можно
фактически подвергать их термической обработке. Меняя при
этом условия охлаждения, то есть температуру воды и интервал
времени между заливкой и погружением в воду опок, можно
сообщать сплавам различные свойства.
Ниже приводим методику и результаты испытаний некоторых
-сплавов цветных металлов в приложении к отливкам, выполнен-
ным прецизионным методом.
Бронза
Влияние температуры заливаемых форм на прочность, удли-
нение и твердость бронзы с содержанием 85% меди, 5% олова,
5% свинца и 5% сурьмы видно из табл. 10. При этом все осталь-
ные факторы — температура заливки, методы раскисления сплава
и скорость центробежной машины — оставались постоянными.
Образцы монтировались в
„кусты" по системе фиг. 145,
которая обеспечивала повто-
ряющиеся результаты испыта-
ний.
Из приведенной таблицы
видно, что с повышением тем-
пературы форм прочность мед-
ленно и незначительно падает,
а удлинение растет. Это явле-
ние несомненно связано с круп-
нозернистостью и дентрид-
ностью структуры отливок,
залитых в более горячие фор-
мы, как это видно из фиг. 158.
Такие же образцы из того
Таблица 10
Влияние температуры форм на проч-
ность, удлинение и твердость пре-
цизионных отливок из бронзы
Темпера- тура форм в°С	Прочность в кг/мм*	Удлинение в °/о	Твердость
200	30,3	42,0	85
ЗСО	29,4	45,0	85
450	29,2	45,5	84
550	28,1	45,7	84
650	28,3	45,2	84
же сплава, залитые в землю,
при испытаниях показывали прочность на разрыв 25 кг'мм2,
а образцы, залитые в кокиль,—29 кг!мм2. Размеры распределен-
ных в основной массе зерен свинца также зависят от темпера-
туры заливаемых форм, как это можно видеть из той же фигуры.
Латунь
Диаграмма состояния Си—Zn и сплавов показывает, что сплав
60°/„ , 40°/„
Си ‘ Zn
образует при комнатной температуре, как
альфа-
так и бета-фазу. Однако в узком интервале температур,
несколько выше линии „солидус", находится однофазное поле
бета-фазы и только при дальнейшем охлаждении появляется
альфа-фаза. При закалке-высокой температуры в структуре
наблюдается значительно большее количество бета-фазы, чем
лри медленном охлаждении отливки, после ее затвердевания.
157
Фиг. 159. Микроструктура латунных прецизионных отли-
вок; закалка после заливки через:
Л—3 мин.; ZJ—6 мин.; В—18 мин.; Г—24 мин.; Д—36 мин.; Е— медленное
охлаждение. УвеличепиеХЮО.
Меняя условия охлаждения и изменяя, таким образом, со-
отношения между альфа-и бета-фазой, можно получать раз-
личные механические свойства.
Олово в пределах до 4% слегка увеличивает прочность и
твердость сплава. Свинец добавляется в сплав для улучшения
обрабатываемости. Незначительная добавка алюминия (в коли-
честве 0,1 — 0,2%) дает металлу гладкую, блестящую поверхность
и обеспечивает получение окисной пленки, которая уменьшает
потери цинка.
Принятый способ кустования восковых моделей при отливке
образцов из данного сплава соответствует фиг. 146. Практика
отливки их по способу, приведенному на фиг. 145, показала
неблагоприятные результаты, так как оказалось, что при за-
ливке по этому методу образуется слишком сильная турбулен-
ция, благодаря чему происходит захватывание поверхностной
грязи и окислов.
Заливка производилась в формы, нагретые до 550°С.
Как видно из фиг. 159, интервал между температурой за-
ливки и температурой замочки форм в воду оказывает большое:
влияние; на микроструктуру сплава. Выдержка перед замочкой
в течение 3, 6, 18, 24 и 36 мин. дает постепенно уменьшающееся
количество бета-фазы. Это влияние выдержки перед замочкой
на прочность и удлинение приведено в табл. И. В то время Kaie
прочность постепенно падает с увеличением времени выдержки*
удлинение достигает своего максимального значения при вы-
держке в 20 — 30 мин.
Влияние температуры формы на физические свойства образа
цов латуни, замоченных тотчас же после заливки, видно из
табл. 12.
Таблица 11	Таблица 12
Физические свойства прецизион-
ных отливок из латуни при темпе-
ратуре форм в 550° С и при различ-
ных интервалах между заливкой
и закалкой
Интервалы в мин.	Прочность на разрыв в кг!мм2	Удлинение’ Твердость	
		в °/о	«Л
3-5	39,4	.-о	92
10	34,5	36	86
20	33,8	45	84
30	32,4	45	83
40	3. .0	35	83
Более 40 «ин.	зо,'	35	83
Температура форм в ° С	Прочность в кг! мм2	Удлинение в %
200	36,0	38,7
300	38,0	33,5
450	37,)	35,6
550	38,5	30,2
б:о	35,0	33,0
158
Как видно из таблицы, температура формы в 200°С не дает
резкой закалки, так как набитая в опоку смесь ломается при
замочке в воду очень медленно по сравнению с тем, что имеет
место при температуре опоки в 300° и выше. Этим можно объ-
яснить и сравнительно низкие свойства отливок, получаемые при
температуре опоки в 200°С.
При температуре опоки в 650°С и замочке в воду через 3 мин.
после заливки не обеспечивается полное затвердевание, которое
наступает обычно только после следующих 30 сек.; этим же,,
вероятно, и объясняются сравнительно низкие свойства сплава
при этой температуре опоки.
Определение плотности обычно производится на темплетах,
вырезанных из измеряемой длины образцов. Образцы берутся из
сплавов в период между заливкой и замочкой в воду. Теорети-
чески следует ожидать, что сплавы, содержащие большее коли-
чество фазы-бета, должны иметь большую плотность, так как
плотность бета-фазы выше, чем плотность альфа-фазы.
Однако практически можно считать, что плотность латуни яв-
ляется во всех случаях одинаковой и небольшие отклонения мо-
гут быть отнесены за счет ошибок при проведении испытаний.
Так как при центробежной отливке, вследствие разницы в.
удельном весе отдельных составляющих сплава, может появиться
ликвация,— была произведена целая серия химических анализов
с определением меди, свинца и олова. Анализы производилйсь.
на стружке, взятой от измеряемой длины разрывных образцов,,
залитых в опоки при температуре 550°С и при различных вы-
держках перед закалкой. Кроме того, в нарезанных головках
образцов проверялось количество свинца. Поскольку свинец
имеет низкую температуру плавления, ограниченную раствори-
мость в сплаве и довольно высокую плотность, можно было
ожидать появления ликвации свинца как раз в этой части об-
разца.
В действительности оказалось, что содержание свинца и
олова в отлитых прецизионных образцах значительно выше, чем
в холодном шихтовом материале. Что же касается колебаний
содержания свинца в различных местах образцов, то они ока-
зались весьма незначительными.
Таким образом, по латуни можно сделать следующие выводы:
1)	закалка отливок оказывает большее влияние на физико-
механические свойства, чем температура заливаемой опоки;
2)	при закалке в структуре сохраняется значительное коли-
чество бета-фазы, которое можно регулировать выдержкой
между заливкой и закалкой;
3)	увеличение времени выдержки уменьшает твердость и
прочность. Удлинение достигает своего максимума при выдержке
перед закалкой в 20 мин.;
4)	твердость образцов, закаленных после отливки в опоку,
нагретую до 550° С, составляет 91Нв, а медленно охлажден-
ных образцов —83 Нв;
159
5)	плотность сплава колеблется в пределах 8,44—8,47, т. е.
практически остается неизменной.
Кремнистая бронза
Одним из наиболее характерных свойств этого сплава является
его низкая температура плавления, главным образом, благодаря
наличию кремния. В связи с этим заливку можно производить
также при низкой температуре и, таким образом, можно
избежать больших потерь цинка. Сплавы на основе Си—Zn—Si,
имеющие 81% меди, 14% цинка и 5% кремния, находятся за
пределом растворимости. Жидкотекучесть этого сплава очень
высока. По обрабатываемости он близко подходит к сплавам
медно-цинковой группы. До сих пор еще нет твердо установлен-
ной диаграммы равновесия тройных сплавов медь — цинк — крем-
ний,* несмотря на большое количество исследовательских работ,
проведенных в этом направлении.
Ниже приводятся результаты двух серий опытов:
1) отливка образцов при разных температурах заливаемых
форм с последующим медленным охлаждением;
2) отливка образцов при одной и той же температуре зали-
ваемых опок в 550°С, но . закаленных в воду при различных
выдержках перед закалкой. Образцы заливались по способу
фиг. 146. ,
Данные испытаний прочности, удлинения и твердости приве-
дены в табл. 13 и 14.
На фиг. 160 приведены микроструктуры медленно охлажден-
ных отливок, залитых в опо-
ки, нагретые до температур
в пределах 200—650°С.
Таблица 14
Свойства прецизионных отливок
из кремнистой бронзы при
температуре формы в 550°С и при
различных интервалах между
заливкой и закалкой
Интервалы в мин	Прочность на разрыв в kzImm2	Удлинение в %	Тве рдость «в
3	57,0	9	93 4
5	60,0	18	86
10	62,0	25	88
20	60,0	25	88 f
30	62,0	25	87
40	61,0	24	88
Холодная		-	
форма	60,0	23	89
Таблица 13
'Свойства прецизионных отливок
из кремнистой бронзы при
различных температурах
заливаемых форм
Темпера- тура зали- ваемых форм в °C	Прочность на разрыв в кг; мм2	Удлинение в %	Твер- дость
200	61,5	19,1	87
зсо	64,0	24,0	90
450	62,0	23,9	88
550	61,2	23,9	88
650	60,0	22,9	88
160
Фиг. 160. Микроструктура прецизионных отливок из крем-
нистой бронзы; температура форм:
А и В— 200°С (увеличениеХЮО и 500), Б и Г— 650°С (увеличениеХЮО и 500),
Фиг. 161. Микроструктура прецизионных отливок из крем-
нистой бронзы; температура формы 550 С; заливка после
закалки через:
Л-3 мин.; Б 5 мин.; В—20 мин.; Г—30 мин. УвеличениеХЮО.
Из табл. 16 можно видеть, что изменение твердости связано
с выдержкой перед закалкой. Быстрая закалка, т. е. малая вы-
держка, дает наибольшую твердость.
Из микроструктуры, показанной на фиг. 162, и микрострук-
туры, показанной на фиг. 163, видно, что температура формы
оказывает влияние на размер зерен; более того, обнаружи-
ваемая при травлении так называемая „синяя11 составляющая
становится крупнее с повышением температуры формы. Эта
составляющая после травления представлена в виде темных
пятен.
До сих пор не установлено препятствует ли резкая закалка
выпадению этой составляющей или же она не дает ей времени
коагулироваться в зерна большого размера. В настоящее время
выявлено, что состав их является сложным, что они содержат
железо и что* они значительно тверже, чем основная масса
структуры. Микроструктура всех этих образцов имеет только
бета-фазу, и в ней отсутствуют даже следы альфа-фазы.
На основе изложенного можно сделать следующие выводы:»
1.	Повышение температуры формы до 550°С увеличивает
прочность и удлинение медленно охлажденных образцов. При
температуре формы в 650° прочность и твердость несколько
падают, а удлинение остается неизменным.
2.	Закалка образцов в течение различных промежутков вре-
мени после заливки при температуре формы в 550° С не ока-
зывает какого-либо влияния на прочность. Увеличение выдержки
повышает удлинение и понижает твердость.
3.	Микроструктура состоит из зерен бета-фазы и звездооб-
разных, содержащих* железо, зерен синей составляющей. Повы-
шение температуры формы способствует росту зерна и коагуля-
ций синей составляющей. Закалка производит обратное действие
как в отношении первого, так и в отношении второй.
4.	Твердость медленно охлажденных образцов составляет
96—97 твердость закаленных образцов — 97—99 Rb.
СВОЙСТВА СТАЛЬНЫХ отливок
Как было отмечено выше, метод прецизионного литья, бла-
годаря применяемым давлениям или вакууму при заливке, обес-
печивает более высокие механические свойства деталей, чем
при литье в землю и литье в кокиль; во многих случаях каче-
ство материала по прочности приближается к кованому или ка-
таному.
Пластические свойства литых деталей однако ниже, чем
катаной и кованой стали; они в значительной степени зависят
от конструкции детали и получаются наибольшими, если кон-
фигурации детали допускают направленное затвердение.
Первопричиной низких пластических свойств считается обра-
зование так называемой микроусадки, появляющейся, как уста-
новлено, в результате неудовлетворительной литниковой системы.
163
Правильный выбор последней оказывает также существенное
влияние и на появление пористости, степень развития которой
в отливках прецизионного литья колеблется в довольно значи-
тельных пределах.
Проверка свойств на образцах, отлитых прецизионным ме-
тодом без какой-либо дальнейшей их механической обработки,
подтверждает, что причиной пониженных пластических свойств
является, действительно, микропористость, которую нельзя
обнаружить ни наружным осмотром, ни рентгенопросвечиванием:
выявить ее удается только путем продольной разрезки образца
и глубокого травления его.
Наличие такой микропористости свидетельствует о недоста-
точном питании образцов, что, в свою очередь, происходит из-за
малого их сечения (5 мм при длине 50 мм). Это положение
было подтверждено опытами, при которых отливались в одном
блоке—„кусте“ три разрывных образца с окончательными раз-
мерами, но не обеспеченные достаточным питанием из-за малого
их сечения, и заготовка для трех других образцов, получаемых
последующей механической обработкой.
Все образцы предварительно подвергались отжигу при тем-
пературе 900QC; далее, часть из них закаливалась в воде при
температуре 920°С, после чего половина закаленных образцов
подвергалась отпуску при температуре 550°С, а половина —
при 260° С.
Результаты испытаний приведены в табл. 17.
Таблица 77
Свойства	Единица измерения.	Образцы, изготовлен- ные из блока			Литые образцы		
		п осле отжига	закаленные после отпуска при		после отжига	закаленные после отпуска прл	
			550°С	260эС		550° С	260° С
Предел прочности . .	кг/мм2	43	61	95	45	63	98
Предел текучести . . .	—	28	46	91	31	54	95
Удлинение 		°/о	34	17	9	17	5	3
Сужение		°/о	51	51	30	29	19	10
Твердость по Роквеллу	единица	75	98	39	75	99	42
Как видно из вышеприведенной таблицы, условия более
удовлетворительного питания на образцах, изготовленных из за-
готовки, сказались на повышении пластических свойств в 2 — 3
раза по сравнению с литыми образцами.
В литом состоянии детали прецизионного литья отличаются
164
крупнозернистой структурой и, как следствие, недостаточной
пластичностью.
Крупная дендритная структура в значительной степени объ-
ясняется чрезвычайно замедленным охлаждением отливок из-за
весьма низкой теплопроводности формовочной смеси. Размеры
зерен при этом получаются большими, порядка 2—3 балла.
Заливка стали в горячие формы также предопределяет полу-
чение больших размеров зерен, чем при заливке в холодные
формы. Частичному уменьшению зерна, помимо заливки в хо-
лодную форму, может способствовать также быстрая выбивка
отливок сразу после их заливки. Дальнейшим шагом в этом на-
правлении может служить применение новых формовочных ма-
териалов с повышенной теплопроводностью.
Следует однако помнить, что при сложной конфигурации
деталей заливка металла в холодные формы может не обеспе-
чить удовлетворительной заполняемости.
Известно, что обычное литье в землю и в кокиль имеет
прочность, равномерную во всех направлениях; этим свойством,
собственно, и отличаются литые заготовки от кованых и от
катаных, у которых механические свойства вдоль волокна зна-
чительно выше, чем поперек волокна, что можно назвать „на-
правленной прочностью".
В этом отношении прецизионное литье занимает среднее
место между деформированной заготовкой и обычным литьем;
аналогично тому как при деформации — холодной и горячей
(ковка или прокатка) — материал тянется вдоль деформации и
имеет в этом направлении более высокие механические качества,
Н прецизионном литье решающее влияние на качество материала
оказывает определенная направленность струи металла; эта на-
правленность прочности имеет место при всех вариантах заливки,
т. е. при давлении воздуха непосредственно на металл или при
центробежной заливке.
Однако при этом следует иметь в виду, что разница механи-
ческих свойств в разных направлениях в деталях прецизионного
литья значительно меньше, чем в деформируемом материале;
Это обстоятельство может быть использовано при комбиниро-
ванном методе получения разного рода профилей, когда сначала
отливают заготовки прецизионным способом с определенной
направленной прочностью, после чего их катают до заданных
конечных размеров.
Прецизионные отливки отличаются также большой стабиль-
ностью механических свойств. Это подтверждается результатами
испытаний образцов из шести плавок стали следующего хими-
ческого состава: углерода 0,10 — 0,12%, хрома 1214%, никеля
1,8—2,2%, вольфрама 2,5 — 3,5%. Все образцы выдерживались
в течение одного часа при температуре 700°С и затем охлаж-
дались на воздухе.
Результаты этих испытаний приведены в табл. 18.
165
Таблица 18
№ плавок	Предел прочности в кг!мм-	Удлинение В °/о	Сужение в ° 0	Твердость
1	88,0 90,0 90,0	15,6 17,2 15,6	47,0 45,5 39,5	25,5 25,5 28,5
	82,0	20,2	45,5 -	26,0
2	83,0	20,2	41,0	25,5
	82,0	20,2	39,2	26,0
	79,0	17,2	45,0	20,5
3	77.0	17,2	53,0	24,0
	75,0	15,6	55,0	25,0
	96,0	14,0	41,0	28,0
4	101,0	14,0	39,0	32,5
*	95,0	14,0	41,0	27,0
	86,0	15,6	41,0	27,5
5	83,0	15,6	49,0	25,0
	85,0	18,6	51,0	27,0
	77,0	20.2	55,0	23,0
6	78,0	18,6	39,0	23,0
	76,0	21,8	53,0	24,5
Детали, отливаемые прецизионным методом, могут подвер-
гаться всем обычным видам термической обработки.
Влияние термической обработки на свойства прецизионных
отливок видно из нижеследующего:
Сталь с 0,4°/.0 углерода, 1,8% никеля, 0,8% хрома и 0,2% мо-
либдена выдерживалась в течение 30 мин. при температуре
900°С и после охлаждения подвергалась вторичному нагреву
до 850°С с последующей закалкой в масло, и отпуску на воз-
духе при 550е С; в результате предел прочности доходил до
90—105 кг] мм?.
Отливки из стали с 0,15% углерода, 1,8% никеля и 0,3% мо-
либдена подвергались цианированию на глубину 0,75—1,25 мм
при 860—870°, после чего температура снижалась до 800°С,
и детали подвергались закалке в масло; поверхностная твер-
дость в этом случае получалась такой же, как и у деталей, из-
готовленных из кованой стали той же марки.
Влияние термической обработки на микроструктуру стали
166
Фиг. 164. Микроструктура стали с 0,38 С/1,0 Сг, 0,25 Мо:
А—в литом виде; Б~ после отжига; В—после закалки и отпуска; Г—после отжига,
закалки и отпуска. Слева увслич.ХЮО. Справа увелич.ХбОО.
с О,38°/о углерода, 1,0°/о хрома и О,25°/о молибдена видно из
фиг. 164, где приведены микроструктуры в литом виде, после
отжига, после закалки и отпуска и, наконец, после отжига, за-
калки и отпуска.
Из изложенного видно, что при правильных режимах литья
и термической обработки можно получать прецизионные от-
ливки с высокими и постоянными механическими качествами.
Глава IX
ВЫВОДЫ
Если отвлечься от вопроса общих технических преимуществ
прецизионного литья и от тех случаев, когда этот метод может
считаться единственным, способным обеспечить получение год-
ной детали, то целесообразность применения этого процесса
для каждой заданной детали должна устанавливаться исключи-
тельно в зависимости от результатов сравнительной калькуля-
ции по разным возможным способам ее изготовления.
Прежде всего, таким образом должна быть подсчитана для
каждого из видов производства стоимость необходимой ос-
настки. В результате может оказаться, что, по сравнению со
штамповкой, прецизионный метод будет выгодным лишь при
небольшой серии выпуска деталей; при массовом же производстве
стоимость изготовления дорогостоящих штампов может компен-
сироваться большей производительностью по сравнению с пре-
цизионным литьем.
Или, например, для деталей, требующих высоких пластических,
свойств, прецизионный метод литья может быть рекомендован
только тогда, когда предварительно проведенные исследования
подтвердят возможность их обеспечения в разрезе предъявляе-
мых к этим деталям требований.
В целом ряде случаев, однако, преимущества прецизионного
метода столь очевидны, как это показано выше, что его можно-
начинать, не задаваясь никакими экономическими расчетами.
Одним из факторов, влияющих на экономическую целесооб-
разность организации процесса, является стоимость проектиро-
вания и изготовления всего специализированного оборудования.
Естественно, что отсутствие централизации в этом вопросе не
может способствовать его удешевлению и высокому качеству.
Некоторые виды оборудования могут, конечно, изготовляться
не централизованным путем, но все же по стандартным черте-
жам какой-либо проектной организации, осуществившей их раз-
работку, с учетом опыта всех предприятий, занимающихся указан-
ным производством.
Производительность труда на существующей стадии развития
прецизионного метода литья еще очень низка. Модельные
168
сплавы зачастую заливаются вручную или на прессах самой при-
митивной конструкции; операции ручной окраски моделей и на-
бивки форм являются еще также очень трудоемкими; процессы
сушки и прокалки форм, будучи не механизированы, также тре-
буют затраты большого труда и времени; то же относится и ко
всем вспомогательным операциям, следующим за отливкой.
Отдельные элементы работы на всех этапах технологического,
процесса еще недостаточно подразделены, благодаря чему тре-
буются рабочие более высокой квалификации, чем это могло-
бы иметь место при большей их диференциации.
Все это вместе взятое, естественно, удорожает процесс и не
способствует возможности использования всех его преимуществ.
Поэтому основное развитие прецизионного метода литья в бли-
жайшем будущем должно пойти по линии нижеследующих изыс-
каний в области его усовершенствования:
1.	Механизации и автоматизации процесса производства,,
к чему у нас в СССР уже сейчас имеются все предпосылки, напри-
мер, по следующим этапам:
а)	загрузки компонентов модельной смеси в водяную ванну;
регулирования температуры и разливки смеси в чушки; исполь-
зуя при этом уже известные типы разливочных машин, кото-
рые в этом случае будут сравнительно проще и дешевле;
б)	подачи готовой модельной смеси к заливочным прессам.
Так, например, вместо нескольких малых прессов можно исполь-
зовать один большой распределительный пресс, откуда жидкая
смесь под давлением с помощью гибких шлангов подается
в отдельные прессформы;
в)	транспорта моделей и форм и их сборки;
г)	просушки опок, вытапливания из них воска и прокалива-
ния под заливку, для чего могут быть использованы печи кон-
вейерного типа;
д)	охлаждения форм и их выбивки;
е)	рентгеноскопии: в настоящее время уже имеются уста-
новки, обеспечивающие выпуск 600 -700 контрольных пленок за
смену.
2.	Снижения расходов по исходным материалам за счет:
а)	усовершенствования методов удаления из форм модель-
ных сплавов и более активного повторного их использования.
Способствовать этому будет применение для этих целей паро-
вых установок вместо сушильных камер;
б)	полного отказа от натурального воска и перехода на более
дешевые и менее дефицитные материалы и смеси;
в)	максимального снижения стоимости основного элемента
формовочной смеси—этилсиликата и исключения его использо-
вания во всех тех случаях, где можно достичь должных резуль-
татов при использовании жидкого стекла и глиноземистого це-
мента.
Естественно, что действительная экономика процесса преци-
зионного литья могла бы быть правильно отображена только
169
сплавы зачастую заливаются вручную или на прессах самой при-
митивной конструкции; операции ручной окраски моделей и на-
бивки форм являются еще также очень трудоемкими; процессы
сушки и прокалки форм, будучи не механизированы, также тре-
буют затраты большого труда и времени; то же относится и ко
всем вспомогательным операциям, следующим за отливкой.
Отдельные элементы работы на всех этапах технологического
процесса еще недостаточно подразделены, благодаря чему тре-
буются рабочие более высокой квалификации, чем это могло-
бы иметь место при б.ольшей их диференциации.
Все это вместе взятое, естественно, удорожает процесс и не
способствует возможности использования всех его преимуществ.
Поэтому основное развитие прецизионного метода литья в бли-
жайшем будущем должно пойти по линии нижеследующих изыс-
каний в области его усовершенствования:
1.	Механизации и автоматизации процесса производства,,
к чему у нас в СССР уже сейчас имеются все предпосылки, напри-
мер, по следующим этапам:
а)	загрузки компонентов модельной смеси в водяную ванну;
регулирования температуры и разливки смеси в чушки; исполь-
зуя при этом уже известные типы разливочных машин, кото-
рые в этом случае будут сравнительно проще и дешевле;
б)	подачи готовой модельной смеси к заливочным прессам.
Так, например, вместо нескольких малых прессов можно исполь-
зовать один большой распределительный пресс, откуда жидкая
смесь под давлением с помощью гибких шлангов подается
в отдельные прессформы;
в)	транспорта моделей и форм и их сборки;
г)	просушки опок, вытапливания из них воска и прокалива-
ния под заливку, для чего могут быть использованы печи кон-
вейерного типа;
д)	охлаждения форм и их выбивки;
е)	рентгеноскопии: в настоящее время уже имеются уста-
новки, обеспечивающие выпуск 600 —700 контрольных пленок за
смену.	•
2.	Снижения расходов по исходным материалам за счет:
а)	усовершенствования методов удаления из форм модель-
ных сплавов и более активного повторного их использования.
Способствовать этому будет применение для этих целей паро-
вых установок вместо сушильных камер;
б)	полного отказа от натурального воска и перехода на более
дешевые и менее дефицитные материалы и смеси;
в)	максимального снижения стоимости основного элемента
формовочной смеси—этилсиликата и исключения его использо-
вания во всех тех случаях, где можно достичь должных резуль-
татов при использовании жидкого стекла и глиноземистого це-
мента.
Естественно, что действительная экономика процесса преци-
зионного литья могла бы быть правильно отображена только
169
лишь в том случае, если бы этот процесс находился на такой
же стадии развития, как и сравниваемые с ним другие методы
возможного изготовления тех же деталей, например, штамповка
и механическая обработка, что в настоящее время еще не имеет
места.
Однако уже и сейчас сравнительная калькуляция себестои-
мости в целом ряде случаев, как это’ видно из данных табл. 19,
доказывает экономические преимущества прецизионного метода
литья. Здесь стоимость деталей, полученных прецизионным ме-
тодом, представлена процентом к стоимости производства этих
же групп деталей механической обработкой.
Таблица 19
№ приме- ров	Стоимость			
	при механи- ческой обра- ботке	прецизион- ной отливки	всех вспо- могатель- ных операций	общая стои- мость преци- зионной отливки
1	100	28	30	58
2	100	16	35	51
3	1С0	15	28	43
4	100	9	25	34
	100	13	. 16	29
6	100	12	21	36
7	100	27	50	77
8	100	14	48	62
9	100	15	8	23
10	100	18	9	2/
Следует обратить внимание* что в ряде случаев суммарная
стоимость всех вспомогательных операций (выбивки, обрубки,
обрезки, шлифовки, полировки и контроля) выше стоимости
операций по этапам собственно литейной технологии; в более
простых случаях (примеры 9 и 10) стоимость вспомогательных
операций составляет стоимости отливок.
Особенно резко выявляется экономическая целесообразность
метода прецизионного литья в тех случаях, когда материал
отливаемых деталей является особо ценным.
Если при этом учесть, что при изготовлении пробных дета-
лей, особенно пустотелых и тонкостенных, расход материала
в условиях прецизионного метода литья в 3—4 раза, а иногда
и в 10 раз меньше его расхода в условиях механической обра-
ботки, то тогда преимущества прецизионного метода станут
^ще более очевидными.
170
Поэтому наибольшего экономического эффекта можно ожи-
дать прежде всего в области производства сложных отливок из
дорогостоящих сплавов.
Наряду с этим однако внедрение этого способа литья
должно итти также и для значительного ряда конструкционных
деталей, перечень которых приведен в главе 1. Не последнее
место в этом перечне занимает область производства инстру-
мента, где этот способ может быть применен к очень большому
ассортименту этих изделий; однако не следует забывать, что
в ряде случаев, где не требуется особой чистоты поверхности
или где стоимость материала и механической обработки не очень
высоки, целая серия инструмента может быть более эконо-
мично изготовлена литьем в стержни и центробежно, а также
методом протяжки в форме. Исключение в этом отношении
составят лишь особо сложные виды инструмента.
Резюмируя, следует сказать, что прецизионный метод литья
имеет чрезвычайно большое значение для развития советской
промышленности.
Область его применения может быть значительно расширена,
если конструкторами и технологами будут учтены все его пре-
имущества, особенно—возможность замены целых узлов мелких
деталей одной отливкой.
С другой стороны, как выше указано, производственники
должны непрерывно улучшать и удешевлять эту отрасль литей-
ного дела; дополнительно углубленного изучения требуют еще
многие факторы этого процесса— материалы для моделей,
окраски и формовки, оборудование, методы контроля темпе-
ратур, условия заливки и качество отливок и др.
Необходимо также организовать взаимный обмен опытом всех
организаций, занимающихся прецизионным методом производ-
ства, и информировать те предприятия, где еще не приступили
к освоению этого процесса.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................- -........... 3
Глава I. Основные сведения по прецизионному методу литья .	...	5
Преимущества и области применения метода прецизионного литья 5
Размеры и допуски ........................................... 9
Сущность и основные этапы технологического процесса........	11
Техническая документация ................................... 12
Глава И. Прессформы...........................................  15
Общие требования к прессформам и материалы для их изготов-
ления ..................................................... 15
Принципы конструирования и изготовления	прессформ........... 17
Инструментальные прессформы..................'	......... 29
Прессформы из легкоплавких сплавов.......................... 21
Клеевые прессформы................................-......... 26
Резиновые прессформы...................-.................... 37
Глава III. Модели ............................................. 39
Исходные материалы.........................................  39
Физико-механические свойства исходных	материалов............ 41
Модельные смеси . . . •.................................     44
Расплавление и заливка модельных смесей......................48
Оборудование и инструмент для заливки ...................... 59
Отделка и „кустование" моделей...............................57
Составы красок и окраска моделей............................ 62
Глава IV. Литниковые системы................................... 6^
Элементы литниковых систем . ............................... 71
Типы и методы подвода литниковых систем .................... 78
Глава V. Формовочные материалы	и	смеси................ 82
Материалы и смеси для форм нежелезных сплавов............... 83
смесь гипса с асбестом.................................85
смесь гипса с кварцем................................. 85
смесь гипса с тальком...........................   .	.	86
Материалы и смеси для сплавов	черных металлов............... 86
Сухие составляющие..................................   87
Связующие............................................. 88
Формовочные смеси..................................... 98
Глава VI. Литейные формы.......................................101
Опоки.....................................................  101
Формовка ............................•......................102
172
Стр.
Встряхивающие устройства....................................106
Разрежение.........................................•	.... 109
Выплавление модельной смеси и прокаливание форм ............ НО
Глава VII. Плавка, заливка и очистка литья.....................115
Нефтяные и газовые печи.....................................116
Электродуговые печи.........................................117
Индукционные печи.........................................  121
Заливка при давлении на поверхность металла.................125
Центробежная заливка........................................127
Вакуумная заливка . ........................................132
Комбинированная центробежно-вакуумная заливка ............. 135
Выбивка и очистка литья.....................................136
Глава VIII- Технический контроль и свойства отливок............139
Техническая приемка отливок................................ 140
Методы отбора и изготовления образцов ....................  141
Виды дефектов.............................................  142
Заливы............•....................................143	.
Коробление............................................144
Корольки . ...........................................144
Наросты...............................................145
Недолив и спай........................................146
Газовые раковины......................................147
Земляные (керамические)	раковины—засоры...............149
Усадочные раковины, пористость,	рыхлота...............151
Шлаковые раковины.....................................152
Горячие и холодные трещины.............'..............154
Пригар .............................................  155
Свойства отливок из цветных	сплавов	 ..................156
Бронза................................................157
Латунь................................................157
Кремнистая бронза ................................... 160
Марганцовистая бронза.................................162
Свойства стальных отливок...................................163
Глава IX. Выводы..............................................168
Технический редактор Б. И. Модель.
Корректор И. И. Рубашкин.
Обложка художника А. Л. Бельского.
Сдано в произв. 29/XI. 1949 г.
Подпис. к печати 9/VI. 1950 г.
Тираж 5.000 экз. Т04623.
Печ. л. 11,58 (5 вкл.). Бум. л. 5,79.
Уч.-изд. л. 12,6. Бумага 60Х921/1б.
Заказ № 4141.
£____________ __
Типография Крымиздата,
г. Симферополь, ул. Кирова, 23.
Mann из, Москва, Третьяковский проезд, 1.