А. М. Липницкий
И. В. Морозов
А. А. Яценко

М ашиностроение
об>\»а1 ель! 11:11’1

Л 61

УДК 62174

Рспеизопт А И. Габерпеттель

Липницкий А. М., Морозов И. В., Яценко А. А.

Л(И Технология цветного литья. — Л.: Машиностроение, Ле-
пипгр. отд-пие, 1986. — 224 с., ил.

85 к.

В книге изложены сведения о литейных сплавах цветных металлов, широко
применяемых в машиностроении. Рассмотрены их физико-механические свойства
и области применения. Освещены вопросы проектирован и я технологического про-
цесса, приведены примеры современной технологии изготовления форм и стержней.
Описаны прогрессивные и специальные способы литья. Кратко рассмотрены воп-
росы экономики.

Книга предназначена для рабочих-литейщиков.

Л

2704020000-229

038(01)-86

229-86

ББК 34.61

6П4.1

ЛИПНИЦКИЙ Абрам Маркович,
МОРОЗОВ Иваи Васильевич,
ЯЦЕПКО Аркадий Афанасьевич

ТЕХНОЛОГИЯ

ЦВЕТНОГО
ЛИТЬЯ

Редактор Л. М. П и и с к е р
Художественный редактор С. С. Венедиктов
Технический редактор Т. П. М а л а ш к и н а
Корректор А. И. Лавриненко
Обложка художника В. Н. П о т е к у ш и п а

ИБ № 4432 "

Сдано в набор 21.10.85. Подписано в печать 27.02.86. М-14302.
Формат 60X90716. Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная.
Печать высокая. Усл. печ. л. 14,0. Усл. кр.-отт. 14,375. Уч.-изд. л. 15,49-
Тираж 10 000 экз. Заказ 749 Цена 85 коп.

Ленинградское отделение ордена Трудового Красного Знамени
издательства «МАШИНОСТРОЕНИЕ»,
191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10.

Ленинградская типография Яе 2 головное предприятие
ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения
«Техническая книга» им. Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
ио делам издательств, полиграфии и книжной торговли
198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29

© Издательство «Машиностроением, 1986 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ

Постановлениями съездов КПСС предусматривается подъем
машиностроения — основы перевооружения всех отраслей на-
родного хозяйства — на новый, более высокий технический уро-
вень. В решении задач, стоящих перед машиностроением, боль-
шая роль отводится литейному производству, являющемуся ос-
новной заготовительной базой машиностроения. В современных
машинах масса отливок составляет примерно 50 % от массы
машин. Отливки находят широкое применение в различных от-
раслях промышленности, строительстве и быту. Столь широкое
применение литых деталей объясняется преимуществами полу-

чения заготовок методами литья: возможность получения изде-
лий различных габаритных размеров, геометрических форм и

массы; сравнительная простота и невысокая стоимость изготов-
ления литых заготовок; максимальное приближение размеров

и конфигурации заготовок к готовым деталям; объем механи-
ческой обработки заготовок меньше, чем заготовок, получаемых

другими методами; коэффициент использования металла при

производстве литых заготовок примерно в 2 раза выше по

сравнению с изготовлением их из поковок и проката.

Приведенные преимущества литейного производства опреде-
лили высокие темпы его развития. Особенно быстрыми темпа-
ми развивается литейное производство в СССР. В настоящее
время в СССР выпуск отливок на душу населения составляет
98 кг в год против 70—75 в наиболее развитых капиталистиче-
ских странах. Перед литейщиками страны ставится ряд серь-
езных задач, к которым относятся: повышение размерной точ-
ности отливок и снижение припусков на обработку; повышение
производительности труда и освобождение рабочих от тяжелого
физического труда; повышение съема отливок с существующих
производственных площадей; экономия материальных ресур-
сов; широкое использование в цветнолитейном производстве,
вторичных ресурсов.

Повышение размерной точности отливок может быть достиг-

нуто не только применением специальных видов литья, но и
литьем в песчано-глинистые формы. Методы машинной формов-
ки, обеспечивающие повышенную размерную точность отливок,
должны найти применение в мелкосерийном и даже в единич-
ном производствах с использованием быстросменной оснастки.
В единичном и мелкосерийном производстве мелких и средних
отливок целесообразно применение раздельной формовки по
деревянным модельным плитам. При этом помимо повышения
размерной точности отливок возрастает производительность
труда.

Все замечания и пожелания просим направлять по адресу:
191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10, ЛО издательства
«Машиностроение».
Глава I

ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ ЦЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Сплавы, как свидетельствует само название, получают глав-
ным образом путем сплавления различных металлов в жидком
состоянии. Некоторые сплавы из тугоплавких металлов, напри-
мер из кобальта и карбидов (соединений с углеродом) воль-
фрама, титана, производят методом порошковой металлургии:
кобальт и карбиды размалывают до порошкообразного состоя-
ния, составляют смесь, которую прессуют в формах и спекают
при высокой температуре (1400—1500 °С). Так изготовляют твер-
досплавные пластинки для режущего инструмента, филье-
ры и др.

1.	Общие сведения о сплавах

В зависимости от назначения сплавы подразделяют на де-
формируемые — для изготовления заготовок обработкой давле-
нием (здесь они не рассматриваются) и литейные — для произ-
водства литых заготовок. Литейные металлические сплавы
обычно состоят из двух-трех и более компонентов. Чистые ме-
таллы, например медь, алюминий, магний, как правило, имеют
низкие литейные свойства, что затрудняет изготовление из них
фасонных отливок. Издавна известно, что технологические и
эксплуатационные свойства сплавов часто лучше, чем метал-
лов. Так, прочность силумина —- сплава алюминия с кремнием
и некоторыми другими компонентами — значительно прочнее
алюминия; бронзы и латуни — сплавы меди с оловом, цинком
и др.— прочнее меди. Немаловажно и то, что сплавы дешевле
чистых металлов.

Большинство металлов, из которых приготовляют сплавы,
содержится в земной коре (поверхностный слой земли толщи-
ною 16 км) не в чистом виде, а в химическом соединении с
другими элементами (исключение составляет медь, которая
хотя и редко, но встречается в природе в самородном состоя-
нии). Такие природные соединения называют рудой, из которой
после необходимой подготовки на металлургических заводах
получают чистые металлы или сплавы.

Из известных в настоящее время 103 элементов, образую-
щих периодическую систему, разработанную великим русским
ученым Д. II. Менделеевым, более 80 являются металлами, т. е.-
металлов в несколько раз больше, чем неметаллов. Однако*
массовая доля металлов в земной коре составляет около
массы коры. Наиболее распространенные в технике металлы на-
ходятся в земной коре в следующих количествах (массовое со-
держание, %):

Алюминий А!.................... 8,8

Железо Ее...................... 5,2

Магний ........................ 2,40

Медь Си .	.................. 0,01

Никель ЬП...........	.	....	0,008

Цинк 2п .	.................. 0,005

Олово 8п .	...	.......... 0,004

Свинец РЬ ....	...	0,0016

Издавна человек умел производить олово, свинец и некото-
рые другие металлы и сплавы, например бронзу. Но производ-
ство таких распространенных в природе металлов, как алюми-
ний и магнить было освоено в промышленных масштабах толь-
ко в начале XX в., поскольку данное производство связано со
значительными трудностями, и в частности большим расходом
электроэнергии.

Фасонные отливки из сплавов цветных металлов широко
применяют во всех отраслях промышленности, строительстве и
быту. Естественно, что только сплавы, обладающие хорошими
литейными свойствами, могут обеспечить требуемые качества
разнообразных отливок. Кроме того, необходимо, чтобы отлив-
ки после затвердевания и охлаждения сохранили нужные ме-
ханические, физико-химические и другие свойства. Сплавы
также не должны содержать дефицитных и дорогостоящих ком-
понентов. Выполнение всех этих требований зависит как от ка-
чества состава сплава, так и от принятого технологическою
процесса изготовления отливок. Немаловажное значение для
получения качественных отливок имеет также температура
плавления сплава: чем ниже температура плавления, тем с
меньшими затратами тепла его можно расплавить и перегреть
до требуемой температуры выпуска из плавильной печи и за-
ливки в формы. Примерные температуры плавления и разлив-
ки некоторых сплавов цветных металлов приведены в табл. 1. I

Применяющиеся в промышленности литейные сплавы удов-
летворяют перечисленным требованиям не полностью и поэто-
му в каждом конкретном случае конструктор совместно с ли-
тейщиком должны выбрать наиболее подходящий сплав. Так,
арматуру, работающую в условиях пресной и морской воды и
пара, вкладыши подшипников, втулки изготовляют из бронзы
и латуни. Подшипники и втулки для небольших прессов и ме-

»
о
Таблица 1

Температура плавления и разливки некоторых сплавов цветных металлов

Сплав

Бронзы оловянные:
БрО5Ц5С5, БрОЗЦ12С5
БрОЗЦ7С5Н1, БрОЮЦ2
БрОЮФ!

Бронзы безоловянные:
БрА9Мц2Л, БрА9ЖЗЛ
БрА10ЖЗМц2

Латуни:
ЛЦЗОАЗ
ЛЦ16К4
ЛЦ40Сд

Алюминиевые сплавы:

АЛ4, АЛ5, АЛ9

АЛ 2

АЛ1, АЛ7

Магниевые сплавы: МЛЗ, МЛ4,

МЛ 5, МЛ 6

Цинковый сплав ЦАМ10-5Л

Температура, °С	
плавления	разливки
975 —980	1100—1180
1000-1030	1100—1200
935	1100—1150
1040—1060	1150—1200
1045	1150—1200
995	1100—1150
890	1050—1100
890	940—960
	(литье под давлением)
612—626	700—750
590	690—760
630—640	700—750
610—630	690—780
395	450—500

таллообрабатывающих станков, работающих при низких дав-
лениях, выполняют из дешевых цинковых антифрикционных
сплавов.

Широко используют в машиностроении алюминиевые и маг-
ниевые сплавы. Особое значение имеют эти сплавы в авиастро-
ении, где важное значение имеет масса отливок.

2.	Литейные свойства сплавов

Важнейшими литейными свойствами сплавов являются: вы-
сокая жидкотекучесть расплава; небольшая усадка при затвер-
девании и охлаждении отливки; небольшая склонность к обра-
зованию литейных напряжений; кристаллическое строение
(структура); незначительная ликвация.

Жидкотекучесть. Способность сплава (расплава) в жидком
состоянии заполнять форму и воспроизводить контуры полостей
формы и стержней называют жидкотекучестью. Исследования
показали, что высокая жидкотекучесть способствует получе-
нию плотных качественных отливок. В практике литейного
производства для определения жидкотекучести сплава применя-
ют различные технологические пробы. Чаще других применяют
пробу в виде спирали постоянного сечения (рис. 1). Модель
тля формовки спиральной пробы состоит из спирали /, имею-
щей на поверхности выступ 4 (расстояние между ними 50 мм)\
стояка 2 с воронкой и выпора 3. Такая проба позволяет от-
ливать в небольших но размерам формах длинные прутки в
виде спирали. О жидко текучести сплава судят по длине запол-
ненной части полости формы. С повышением температуры пе-
регрева сплава увеличивается жидкотекучесть. Однако следует
учесть, что заливка форм значительно перегретым сплавом мо-

Рис. I. Модель для формовки спи-
ральной пробы

формы, конструкции литниковой

жет привести к появлению
трещин, усадки, пригара
смеси; поэтому температура
сплава должна быть уме-
ренно высокой.

Химический состав спла-
ва существенно влияет на
жидкотекучесть. Так, жид-
котекучесть алюминиевых
сплавов повышается при
увеличении (до известного
предела) содержания крем-
ния, а магниевых сплавов —
при увеличении содержания
алюминия. Повышенное
содержание в бронзах оло-
ва и цинка способствует
увеличению жидкотекуче-
сти этих сплавов.

Таким образом, жидко-
текучесть зависит от состава
сплава, температуры его за-
ливки, качества отделки
системы и некоторых других

факторов.

Характеристика сравни гельноп жидкотекучести некоторых
сплавов приведена в табл. 2.

Усадка. В процессе охлаждения расплава в форме происхо-
дит уменьшение объема и линейных размеров отливки. Приме-
нительно к сплавам это свойство называют усадкой. Под объ-
емной усадкой подразумевают разность между объемами поло-
сти формы и отливки после ее полного охлаждения; линейной
усадкой называют разность между линейными размерами фор-
мы и остывшей отливки. В практике литейного производства
для удобства усадку обычно выражают в процентах по отно-
шению к первоначальному объему жидкого сплава (объемная
усадка) или первоначальным линейным размерам в полости
формы (линейная усадка). Усадка зависит от химического со-
става сплава. Так, в алюминиевых сплавах повышенное содер-
жание кремния уменьшает усадку; магний п медь, наоборот,
увеличивают усадку этих сплавов. В магниевых сплавах усад-
ка снижается при повышенном содержании алюминия и цинка.
Свободная усадка получается в форме, не оказывающей проти-
Сравнительная жидкотекучесть
некоторых литейных сплавов

Степень жидко- текучести	Сплав
Высокая	Сплав алюминия с кремнием, кремнистая латунь, цинковый сплав
Средняя	Сплав алюминия с медью и магнием, оло- вянная бронза, латунь (кроме кремнистой)
Низкая	Магниевый сплав

Примерные значения линейной усадки
сплавов

Сплав	Усадка, %	
	свобод- ная	затруд- ненная
Алюминиево- кремниевый Алюмииисво- магвиевый Оловянная бронза Безоловянная бронза Кремнистая ла- тунь  Магниевый Цинковый 1	0,9—1,3  1,3—1,5  1,4-1,6  1,7-2,4  1,6—1,8  1,3-1,8 0,9—1,2	0,8—1,1  1,1-1,2  1,2—1,4 1,4-2,0  1,5—1,7  1,1-1,6  0,8—1,1

водействия уменьшению размеров отливки. Практически в боль-
шинстве случаев имеет место затрудненная усадка, так как вы-
ступающие части формы, стержни препятствуют свободной
усадке. Поэтому действительная усадка будет меньше, чем сво-
бодная; ее называют затрудненной или литейной.

Примерные значения линейной усадки некоторых сплавов
цветных металлов приведены в табл. 3.

Затвердевание сплавов в форме, кроме изменений линейных
и объемных размеров отливки, для ряда сплавов сопровожда-
ется образованием в отливке усадочных раковин и пористости,
ликвидировать которые очень трудно. Для компенсации усадки
следует увеличивать размеры моделей и стержневых ящиков
по сравнению с чертежными на размер затрудненной усадки.

Безоловянные бронзы, затвердевающие в узком интервале
температур, переходят из жидкого состояния в твердое, созда-
вая последовательно друг за другом тонкие слои отливки;
поэтому они склонны к образованию концентрированных уса-
дочных раковин. Оловянные бронзы затвердевают в широком
интервале температур, что ведет к образованию в отливках
мелко рассеянной пористости.

К основным мерам предупреждения этих дефектов относят-
ся: достаточное питание отливки путем увеличения литниковой
системы и установки прибылей (для безоловянных бронз),
утолщенных выпоров (для оловянных бронз); технологичность
конструкции литых деталей (отсутствие резких переходов от
толстых стенок к тонким, местных скоплений сплава и т. п.);
применение холодильников для охлаждения массивных узлов
отливки; снижение температуры и скорости заливки; увеличе-
ние скорости охлаждения отливки.

Литейные напряжения. Под литейными напряжениями под-
разумевают такие напряжения, которые вызваны в отливке
неравномерной ус.1/1К(»н, неодинаковым охлаждением се отдель-
ных час геи и шмон пнем кристаллической структуры сплава.
Практически всегда в разной степени возникает препятствие к
усадке, что приводит к неравномерной усадке в разных частях
отливки. Помимо этого, процесс охлаждения отдельных частей
отливки происходит неодинаково: вначале быстро охлаждаются
топкие части, а затем медленно — толстые; тонкие части отво-
дят тепло от толстых частей и тем самым ускоряют их охлаж-
дение. И, как следствие, между отдельными частями отливки
при их неравномерном охлаждении возникают напряжения.
В некоторых сплавах в процессе охлаждения изменяются
структура и размеры отдельных кристаллов, что вызывает
уменьшение или увеличение объема отливок; эти изменения в
толстых и тонких частях отливки совершаются в разнос время.

Литейные напряжения могут привести к образованию в от-
ливках горячих и холодных трещин, к короблению отливок.

Алюминиево-кремниевые сплавы наряду с высокими жидко-
текучестью и герметичностью не склонны к образованию горя-
чих трещин, а алюминиево-медные сплавы склонны. Большую
склонность к образованию горячих трещин имеют некоторые
магниевые сплавы. Горячие трещины в отливках возникают
при высоких температурах (близких к температуре плавления)
вследствие того, что сплавы при таких температурах обладают
низкими механическими свойствами и достаточно небольшого
препятствия к усадке, чтобы в отливке образовались горячие
трещины. Такие трещины имеют темную окисленную поверх-
ность. Для уменьшения склонности сплавов к образованию го-
рячих трещин необходимо: увеличить жидкотекучесть сплава;
уменьшить содержание вредных примесей, газовых и шлаковых
включений; уменьшить скорость охлаждения отливок. Предотвра-
щение горячих трещин достигается устранением препятствий к
усадке, оказываемое выступающими частями формы и стерж-
нями, благоприятной конструкцией отливки с равномерными
сечениями и плавными переходами от толстых стенок к тонким,
заливкой толстостенных отливок при пониженной температуре
расплава и меньшей скорости.

Холодные трещины образуются при сравнительно низких
температурах и отличаются от горячих меньшей шириной и
чистой неокисленной поверхностью. Сплавы с высокими упру-
гими свойствами, значительной усадкой при пониженных тем-
пературах и большими изменениями объема обладают повы-
шенной склонностью к образованию холодных трещин.

При конструировании отливок из сплавов цветных металлов
следует создавать равномерные сечения без резких переходов в
них, а также обеспечивать медленное •охлаждение отливок по-
сле их затвердевания. Необходимо учесть, что в отливках, осо-
бенно больших габаритных размеров, после их охлаждения
остаются литейные напряжения, которые при эксплуатации де-
талей могут вызвать коробления. Напряжения в таких отлив-
как устраняются термической обработкой, заключающейся в
медленном нагреве отливок в печи до определенной температу-
ры и последующем медленном их охлаждении.

Ликвация. Неоднородность по химическому составу в от-
 дельных частях отливки называют ликвацией. Ее можно на-
блюдать при значительной разнице в плотности составляющих
сплава. Обычно ликвация характеризуется тем, что отдельные
составляющие сплава вследствие неодинаковой плотности и
различных температур затвердевания отделяются от основ-
ной массы сплава как в жидком состоянии, так и при его за-
твердении. Ликвация усиливается при повышенном содержа-
нии ликвирующих компонентов, а также при увеличении
размеров и объема отливки, уменьшается при снижении темпе-
ратуры и скорости заливки. Наибольшей склонностью к ликва-
ции отличаются сплавы с большим содержанием свинца.

Помимо приведенных требований к литейным сплавам необ-
ходимо также учитывать его стоимость. Если принять стоимость
1 т отливок от наиболее дешевого сплава — серого чугуна —
за единицу, то стоимость отливок из цинковых сплавов будет
в 2—3, латуни в 4—5, алюминиевых сплавов в 5—6, оловян-
ной бронзы в 10—11 и магниевых сплавов в 15—18 раз выше.
Однако следует отметить, что из 1 т алюминиевого или магни-
евого сплава можно изготовить примерно в 3 раза больше от-
ливок, чем из сплавов железа (чугуна и стали).

3.	Строение сплавов

В твердом состоянии сплавы, так же как и чистые метал-
лы, являются кристаллическими телами, в которых атомы, их
составляющие, находятся в геометрически правильном порядке

Рис. 2. Форма элементарных ячеек кристаллической
решетки: а — центрированный куб (ОЦК); б — куб с
1 центрированными гранями (ГЦК); в— гексагональная
решетка (Г)

и удерживаются на месте силами взаимного сцепления. Такая
группировка атомов образует кристаллическую пространствен-
ную решетку, состоящую из многих элементарных ячеек. Стро-
ение ячеек у кристаллов различных веществ весьма разнооб-
разно, что обусловлено природой атомов, порядком их располо-
жения и расстояния между ними. В металлах чаще всего
встречается одни из трех сравнительно простых типов (рис. 2):
кубическая объемно-центрированная ячейка (ОЦК) у молиб-
дена, вольфрама, хрома, железа до температуры 910 4} ну ти-
тана при температуре свыше 882 °С. Такая ячейка имеет де-
расположены по углам куба, а
гранецентрированная ячейка
(ГЦК) — у меди, никеля, свин-
ца, алюминия, железа при тем-
пературе выше 910с'С. В такой
ячейке атомы расположены по
углам куба и в центре всех
его шести граней; гексагональ-
ная ячейка (Г)—у магния,
цинка, бериллия, кадмия и ти-
тана при температуре ниже
882°С. Данная ячейка пред-
ставляет собой шестигранную
призму, в которой атомы рас-
положены в углах, а также в
центре шестигранных основа-
ний призмы, а внутри призмы
имеются еще три атома. Такое
изображение ячейки является
условным, так как никаких ли-
ний между атомами нет, они
почти прилегают друг к другу
и испытывают непрерывные
колебания около своего место-
положения. При нагреве спла-
ва тепловое расширение приво-
дит к увеличению расстояний
между атомами. После рас-
плавления строение металла
твердого металла, но по мере

перегрева связь между отдельными атомами ослабевает, и
металл или сплав становится жидкотекучим. При дальней-
шем перегреве до температуры кипения строение сплава пол-
ностью нарушается, и сплав переходит в парообразное со-
стояние.

Помимо формы, различные кристаллические решетки харак-
теризуются их размерами, т. е. расстояниями между атомами.
Размеры кристаллических ячеек настолько малы, что для их
измерения пользую гея нанометрами 1 Ввиду >гого атомное

вять атомов, из которых восемь
опии в центре; кубическая

5	6

Рис. 3. Схема процесса образования
и роста кристаллитов (зерен) металла:

1 — зарождение кристаллитов; 2-5— после*
довательный рост кристаллитов; 6—гра-
ница образовавшихся кристаллитов (зерен)

сходно с тем, которое было у

строение металлов невозможно установигь самыми сильными
микроскопами. Только в 1912 г. с помощью реп п оповских лу-

1 1 нм = 10 3 м.
чей удалось изучить расположение атомов в кристаллической
решетке. Расстояние между атомами у большинства металлов
колеблется от 0,3 до 6 нм.

При исследовании сплава под микроскопом видны не от-
дельные кристаллы, которые очень малы, а кристаллические
образования, называемые кристаллитами или зернами. Процесс
образования и роста зерен схематически показан на рис. 3, из
которого видно, что неправильные очертания зерен являются
следствием того, что соседние зерна мешают друг другу сво-
бодно развиваться. Центрами кристаллизации являются мелкие
зародыши кристаллов или отдельные включения некоторых ве-
ществ. Чем ниже скорость затвердевания сплава (при литье в
песчаные формы), тем меньше в нем возникает зародышей и
тем крупнее будут зерна, так как они имеют больше времени
для своего роста. При заливке в металлические формы сплав
затвердевает с большей скоростью, и поэтому структура его
будет мелкозернистой.

Для придания сплаву мелкозернистой структуры в него вво- *
дят особые добавки—модификаторы (см. гл. II). Понижение
температуры заливки также приводит к образованию мелко-
зернистой структуры.

4.	Классификация литейных сплавов

Сплавы, применяемые в литейном производстве, подразде-
ляются на группы, в зависимости от того, какой металл явля-
ется основой сплава. Наиболее важными группами являются:
I) чугуны и стали — сплавы железа с углеродом и другими
компонентами; 2) сплавы алюминия с различными компонен-
тами; 3) сплавы меди с различными компонентами; 4) сплавы
магния с различными^компонентами; 5) сплавы цинка с раз-
личными компонентами; 6) сплавы никеля, титана с различны-
ми компонентами. Широко применяют сплавы 1-й группы: око-
ло 72 % всех отливок по массе изготовляют из чугуна и около
23 % из стали. На долю отливок из сплавов цветных металлов
приходится сравнительно небольшая часть общей массы. Одна-
ко темпы роста производства отливок из сплавов цветных ме-
таллов превышают темпы роста производства отливок из чу-
гуна и стали. Наиболее высоки темпы роста производства от-
ливок из алюминиевых сплавов, затем из цинковых, медных и
магниевых.

Алюминиевые, медные и магниевые сплавы имеют важное
значение для многих отраслей промышленности: авиационной,
автомобильной, судостроительной, приборостроительной и др.
Для каждого сплава в ГОСТах или ТУ устанавливают хпмиче
ский состав, максимально допустимое содержание примечен и
механические свойства. Помимо этого, каждую группу спла-
вов делят на несколько подгрупп в зависимости о г химическою
состава.
5.	Механические свойства сплавов

Применение гою или иного сплава в большинстве случаев
имеет конечной целью обеспечить высокие эксплуатационные
качества как отдельных литых деталей машин, так и всей ма-
шины в целом. В зависимости от характера механических ис-
пытаний различают статические, динамические и испытания па
усталостную прочность. При статическом испытании на проч-
ность нагрузку прилагают к образцам сравнительно медленно
и плавно увеличивают, при динамическом испытании нагрузка
возрастает с большей скоростью. Для определения усталостной
прочности образцы на специальных машинах подвергают мно-
гократной переменной нагрузке, близкой к условиям работы

гро

Рис. 4. Образцы для испытания на разрыв: а — об-
разец для испытания алюминиевых сплавов (отливка
без обработки); б — образец для испытания медных
сплавов (выточен из литой заготовки)

деталей. Распространенным видом испытаний является опреде-
ление твердости. Такое испытание не требует изготовления спе-
циальных образцов, осуществляется непосредственно на отлив-
ках или деталях и позволяет судить о возможности использо-
вания сплава для производства различных деталей, а также о
степени обрабатываемости резанием.

Испытание на растяжение. Статическое испытание механиче-
ских свойств проводят для большинства литейных сплавов. Для
испытания алюминиевых и магниевых сплавов используют ли-
тые цилиндрические образцы с литейной коркой (рис. 4, а), а
для медных сплавов — образцы (рис. 4,6), которые вытачива-
ют из литых заготовок. При изготовлении особо ответственных
отливок прямоугольные планки, из которых вытачивают образ-
цы, отливают одновременно с отливками в обшей форме. Об-
разец головками закрепляют в захватах испытательной маши-
ны, нижний захват непрерывным вращением рукоятки машины
медленно опускается вниз, подвергая образец растяжению. Об-
разец сначала растягивается (деформируется), а затем разры-
вается. На образцах, подвергнутых растяжению, кроме предела
прочности на растяжение также определяют относительное уд-
линение и уменьшение поперечного сечения (в %). Увеличение
длины и уменьшение поперечного сечения образца характери-
зует пластические свойства сплава, т. е. способность его, не
разрушаясь (до известного предела), изменять свою форму под
действием нагрузки. Хрупкие сплавы (обычный серый чугун)
непластичны и при испытании на растяжение почти но удли-
няются и не уменьшаются в поперечном сечении. Алюминие-
вые, медные и магниевые сплавы пластичны и при испытании
на растяжение дают большие или меньшие относительные уд-
линение и уменьшение поперечного сечения.

Относительное удлинение поперечного сечения образца
(В % )

6 =	100,

где /о, /к — соответственно начальная и конечная длины об-
разца, мм. Относительное сужение поперечного сечения об-
разца (в %)

Ф	юо,

Го

где Ро, Рк — соответственно начальная и конечная площади
поперечного сечения образца, мм2.



Рис. 5. Испытание твердости по
методу Бринелля: а пресс; б
схема испытания; в — измерение
отпечатку

Вдавливаемый

Испытание на ударную вязкость. При изготовлении ответ-
ственных отливок, подвергающихся быстро возрастающим на-
грузкам или ударам, производят испытание на ударную вяз-
кость. Для определения ударной вязкости применяют квадрат-
ные образцы сечением 10 X Ю мм и длиною 55 мм. Образцы
устанавливают на опоры маятникового копра и ломают ударом
маятника, поднятого на определенную высоту. Работу, затра-
ченную на разрушение образца, отнесенную к единице площа-
ди его сечения, называют удельной ударной вязкостью. Для
Пластичных сплавов (алюминиевых, бронзовых, латунных)
ударная вязкость равна 600—1700 кДж/м2, а для хрупких —
около 100 кДж/м2.

Определение твердости. Для определения твердости приме-
няют способ вдавливания закаленного, практически недеформи-
руемого, полированного шарика в испытуемую отливку или де-
таль, с приложением силы. Наиболее раснрос! ранец метод
Бринелля, при котором на прессе (рис. 5) в зачищенную по-
верхность отливки вдавливается шарик диаметром К) мм под
нагрузкой Р — 3000 кг для бронзы и Р = 1000 кг для алюми-
ниевых и магниевых сплавов. На столик 3 пресса устанавли-
вают испытуемую отливку 2, и с помощью маховика <5 и вин-
та 4 отливка подводится к шарику 1 до соприкосновения с ним.
Затем включается электродвигатель 7 и нагрузка 6 через си-
стему рычагов передается на шарик, который под действием на-
грузки вдавливается в испытуемую отливку. По истечении не-
которого времени (обычно 30 с) электродвигатель автоматиче-
ски выключается и при обратном движении маховика отливка
освобождается. С помощью лупы, вмонтированной в трубку
компаратора вместе с прозрачной шкалой, определяют диаметр
отпечатка. Пользуясь таблицами, приложенными к прессу, ус-
танавливают число твердости в единицах Бринелля (НВ). Ме-
жду значениями твердости (НВ) и пределом прочности (ов)
существуют следующие приблизительные соотношения:

Для алюминиевых сплавов ...... сгв —0,26 НВ

» бронзы и латуни................  сгв	= 0,25 НВ

6.	Алюминиевые сплавы

Алюминий принадлежит к наиболее распространенным эле-
ментам земной коры. Плотность алюминия равна 2,7 г/см3,
температура плавления 660 °С. Алюминий широко применяют
в машиностроении. Велико его значение в авиационной про-
мышленности — он был первым металлом, используемым в
самолетах. Производство алюминия росло параллельно с раз-
витием этой промышленности. В 1900 г. производство алюми-
ния во всем мире едва достигло 6 тыс. т, в 1913 г. было вы-
плавлено 66 тыс. т, в 1943 г. только в капиталистических
странах — около 2 млн. т. В довоенные годы и особенно после
окончания Великой Отечественной войны алюминий и глав-
ным образом его сплавы широко проникли во все отрасли
промышленности и быта. Производство алюминия в капитали-
стических странах в настоящее время превысило 10 млн. т в
год. Интенсивно растет производство алюминия в нашей стра-
не и в странах социалистического содружества. Начиная с
восьмой пятилетки его производство в каждой пятилетке зна-
чительно увеличивается.

В литейном производстве в основном применяют алюмини-
евые литейные сплавы (табл 1) В зависимое!!! от химическо-
го состава алюминиевые литейные сплавы деляг па пять групп.
Химический состав некоторых алюминиевых литейных сплавов

Примечания: 1. Буквами обозначены способы изготовления отливок: 3 — литье в -песчаные формы (землю), О — в оболочковые формы,
К — кокильное литье и Д — под давлением. В —по выплавляемым моделям. 2. Буква в конце обозначения марки сплава указывает, что для из-
готовления отливок применяют вторичные сплавы в чушках.
Группи 1 сплавы па основе алюминии — кремнии марок
ЛЛ2, ЛЛ'1, ЛЛ4 1, ЛЛ9, АЛ9-1, АЛ34, АЛ9В. Вредными приме-
сями для этих сплавов являются железо, медь. Сплавы этой
группы, называемые силуминами, обладают лучшими, чем дру-
гие сплавы, литейными свойствами и широко применяются во
всех отраслях промышленности. Для получения мелкозернисто-
го строения эти сплавы подвергаются модифицированию (см.
гл. 2).

Группа 2 — сплавы на основе алюминий — кремний — медь
марок АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АЛ32, АЛЗВ, АЛ 10В, АЛ 14В и
АЛ15В. Эти сплавы обладают достаточной прочностью и твер-
достью и сохраняют стабильность размеров при эксплуатации.
Вредные примеси — железо, олово, мышьяк и др.

Группа 3 — сплавы на основе алюминий — медь марок АЛ7,
АЛ 19 и АЛЗЗ. Сплавы этой группы имеют низкую коррозион-
ную стойкость, малопластичны, теплостойки и хорошо обраба-
тываются резанием. Термическая обработка значительно повы-
шает их механические свойства.

Группа 4 — сплавы на основе алюминий — магний марок
АЛ8, АЛ8М, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, АЛ28.
Вредные примеси — железо, медь, цинк и др. Алюминиево-маг-
ниевые сплавы являются наиболее высокопрочными сплавами.
Типичным представителем этих сплавов является сплав марки
АЛ8, который после термической обработки обладает повышен-
ными механическими свойствами — временным сопротивлением
разрыву 29-107 Па и относительным удлинением 9%. Даль-
нейшее повышение механических свойств этих сплавов дости-
гается введением в них титана, бериллия и циркония, низким
содержанием вредных примесей (железа, меди и др.) и терми-
ческой обработкой.

Группа 5 — сплавы на основе алюминий — прочие компо-
ненты (в том число никель, цинк, хром и др.) марок АЛ1,
АЛ 11, АЛ21, АЛ24, АЛ25, АЛЗО, АК21М2. Наиболее распро-
странен жароупорный сплав марки АЛ1, применяемый для из-
готовления поршней и головок цилиндров. После закалки и
искусственного старения этот сплав имеет предел прочности
при растяжении 21-Ю7 Па (21 кгс/мм2) и относительное уд-
линение 0,5—1 %.

Термическая обработка. Термическая обработка отливок из

алюминиевых сплавов повышает пластичность, прочность, кор-
розионную стойкость и улучшает обрабатываемость отливок
резанием. В зависимости от марки сплава, условий работы де-
тали, их габаритных размеров назначают тот или иной режим
термической обработки.

Режим Т1 — искусственное старение — осуществляют при
температуре 175 °С с выдержкой при этой температуре в те-
чение 3—-5 ч и дальнейшим охлаждением на воздухе. Приме-
няют этот режим для деталей, несущих малые и средние на-
грузки. Этот вид термической обработки обычно позволяет по-
высить твердость и прочность детали на 30 % по сравнению с
прочностью в литом состоянии.

Режим Т2 — отжиг в условиях высоких температур порядка
250—300 °С с выдержкой в течение 2—4 ч и последующим
охлаждением на воздухе используют для устранения остаточ-
ных напряжений в отливке, повышения пластичности и обеспе-
чения постоянства размеров.

Режим Т4 — закалка — используется для повышения проч-
ности, пластичности и коррозионной стойкости деталей. Отлив-
ки медленно нагреваются в печи до температуры 430 °С (для
повышения предела прочности и коррозионной стойкости) или
535 °С (для повышения пластичности) с выдержкой в течение
15—20 ч в первом случае или 5—9 ч во втором, охлаждение
в воде с температурой около 100°С или в масле с темпера-
турой 40—50 °С.

Режимы Т5 и Тб — закалка и искусственное старение. Эти
режимы применяются для деталей, несущих средние и большие
нагрузки. При режиме Т5 отливки нагреваются до температу-
ры 515 °С с выдержкой в течение 2—5 ч с последующей за-
калкой в воде с температурой 20—100 °С. Затем производится
повторный нагрев — старение при температуре 175 °С с вы-
держкой 3—5 ч и охлаждением на воздухе. Для крупных де-
талей, несущих большие нагрузки, используется режим Тб, при
котором отливки нагреваются до 535 °С с выдержкой в тече-
ние 2—6 ч и последующей закалкой в воде с температурой
20—100°С. Затем производится старение при температуре
175 °С с выдержкой в течение 10—15 ч. Эти режимы обеспе-
чивают получение наиболее высокой прочности деталей.

Режимы Т7 и Т8—закалка и отпуск при более высокой
температуре, чем при искусственном старении. При режиме Т7
отливки нагреваются до температуры 515 °С с выдержкой в
течение 3—6 ч и последующей закалкой в воде. Затем произ-
водится отпуск при нагреве до температуры 230 °С и охлаж-
дение на воздухе. При режиме Т8 отливки нагреваются до
температуры 535 °С с выдержкой при этой температуре в те-
чение 3—6 ч и последующей закалкой в воде. При отпуске от-
ливки нагреваются до температуры 250—330 °С с последую-
щим охлаждением на воздухе. Такие режимы обеспечивают по-
вышенную пластичность и стабильность габаритных размеров
деталей.

Механические свойства и области применения отливок из
некоторых алюминиевых литейных сплавов приведены в табл. 5.

В последние годы группой специалистов (Н. Н. Белоусо-
вым, Г. В. Строгановым и др.) разработаны новые высоко-
прочные алюминиевые сплавы марок АЛ9М, ВАЛ ЮМ, АЛ24М
и АЛ7-3, в состав которых введены такие компоненты, как бор,
бериллий, титан, хром, церий и др. После термической обра-
ботки предел прочности этих сплавов составляет (35 ~
-ь 50) 107 Па.
Механические свойства некоторых алюминиевых литейных сплавов
и области их применения

Ма рка сплава	Способ литья	Вид термической обработки	Предел прочности при растяжении,  Ю7 Па	Относительное удлинение, %	Твердость по ^Бри- неллю НВ, Ю7 Па 1	Область применения  1
	зм, ом, вм, км к	 1	1	15  16	4  2		Сложные тонкостенные
	д  зм, ом, вм, км		1 Л	1		детали с повышенном гер-
АЛ2		Т2	Ю  14	1  4	50	метичн остью, работающие
	к	Т2	15	3		при температуре не выше
	д	Т2	15	2		
	3, о, в, к, д кд	 --	16	2	50	Крупные и средние,
		Т1	20	1,5	60	сложные по конфигурации
Д П4	зм, ом, вм	Тб	25	3	70	детали (картеры, блоки
	к, км	Тб	27	3	70	двигателей), работающие при температуре не выше 200 °С
	з, о, в, к, д		16	2	50	Детали самолетов, кор-
	д	м——I •	17	1	50	
	зов	Т4	18	4	50	пуса помп, приборов, кар-
АЛ9	ЗМ, ом, вм	Т5	20	2	60	бюраторов, работающие
	к, км	Т5	21	2	60	при температуре не выше олд °г*
	зм, ом, вм	Тб	23	1	70	21)0 С
	3, о, в, к	Т1	16	0,5	65	Головки цилиндров дви-
	3, о, в	Т5	20	0,5	70	гателей воздушного охла-
АЛ5	к	Т5	22	0,5	70	ждения, детали приборов,
	3, о, в, к	Т7	18	1	65	работающих при темпера- туре не выше 250 ГС

13

16

К

Детали с повышенной
твердостью

АЛ10В

80

Т1

АЛ7

АЛ19

3, о, В к  3, о, в к	Т4  Т4  Г5  Т5	20  21  22  23	6 6  3  3	60  60  70  70	Мелкие детали, требую- щие повышенной обраба- тываемое 1 и, работающие при темпера гуре не выше 250 "С
3, о, в	Т4	30	8	70	Особо о!вегетвепные на-
з, о, в	Т5	31	4	90	। руженные круппогаба- рпгпые дошли, работаю-
					щие при температуре до 300'С
Продолжение тидл. 5

Марка сплава	Способ литья  •	Вид термической обработки  1  1			Предел прочности при растяжении, 107 Па	Относительное удлинение, % 	 		 !	Твердость по Бри- неллю НВ, Ю7 Па	Область применения
АЛ8	з, о, в, к	Т4	29	9	60	Детали, работающие в атмосферных и морских условиях, несущие значи- тельные вибрационные на- грузки и работающие при температуре не выше 60 °С
АЛ27-1	з, о, к, д	Т4	35	15	75	Ответственные детали, работающие в атмоссрер- пых и морских условиях при температуре до 60°С
АЛ1	3, О, В, К з, о, в, к	Т5  Т7	21  18	0,5  1	95  80	Поршни и головки ци- линдров двигателей, рабо- тающие при температуре до 300 °С
АЛЗО	к	Т1	20	0,5	90	Автомобилные поршни работающие при темпера- туре до 325 °С

Примечание. В графе «Способ литья» буква М обозначает, что сплав подвер-
гается модифицированию.

7. Магниевые сплавы

По содержанию в земной коре — 2,4 % — магний уступает
только алюминию и железу. Плотность магния 1,74 г/см3, т. е.
его плотность на 7з меньше, чем алюминия, температура
плавления 656 °С. Производство магния сравнительно новое: в
начале века в мире было изготовлено всего лишь несколько
десятков тонн магния, в 1937 г.— примерно 20 тыс. т, а в
1943 г.— 243 тыс. т. В период Второй мировой войны магние-
вые сплавы получили широкое практическое применение при
изготовлении различных узлов самолетов, корпусных приборов,
кронштейнов, колес и др.

Государственным стандартом (ГОСТ 2856—79) установлено
14 марок магниевых литейных сплавов, которые в зависимости
от химического состава и назначения могут быть подразделе-
ны на следующие группы: группа 1 — сплавы на основе маг-
ний— алюминий — цинк марок МЛЗ, МЛ4, МЛ4п. ч. (повы-
шенной чистоты), МЛ5, МЛ5п. ч., МЛ5о. н. (общего назначе-
ния) и МЛ6; группа 2—сплавы на основе магний — цинк-—*
цирконий марок МЛ8, ЛАЛ 12, МЛ 15; группа 3 сплавы, леги*
роваппыс редкоземельными металлами, марок МЛ 9, МЛ 10,
МЛН, МЛ 19.

Магниевые сплавы имеют ряд достоинств, к которым отно-
сятся: малая плотность; высокие механические свойства; спо-
собность противостоять ударным и вибрационным нагрузкам;
высокое сопротивление усталости; хорошая обрабагываемость
резанием. Наряду с достоинствами эти сплавы обладают рядом
недостатков, в том числе неудовлетворительной коррозионной
стойкостью в морской и даже пресной воде, легкой! окисляе-
мостыо и способностью воспламеняться в процессе плавления
(см. гл. II). Химический состав некоторых магниевых сплавов
приведен в табл. 6.

Наибольшее применение при производстве отливок нашли
сплавы группы 1, в которых основным легирующим компонен-
том является алюминий, оказывающий благоприятное воздей-
ствие на механические и литейные свойства сплавов. Лучшими
литейными свойствами обладают сплавы марок МЛ5 и МЛ5п. ч.
Сплавы группы 2 имеют повышенные механические свойства.
Сплавы группы 3 с редкоземельными компонентами имеют
удовлетворительные литейные свойства и применяются как
жаропрочные.

Термическая обработка. Для повышения механических
свойств, снятия остаточных напряжений отливки из магниевых
сплавов подвергают термической обработке по режимам, зави-
сящим от марки сплава и требований, предъявляемым к от-
ливкам.

Режим Т1 — искусственное старение — осуществляется при
нагреве отливок до 300 °С с выдержкой при этой температуре
в течение 4—6 ч (сплав марки МЛ 12) или в течение 2—6 ч
(сплав марки МЛ 15) и дальнейшим охлаждением на воздухе.
Такой режим обеспечивает повышение механических свойств
отливок и снижение внутренних напряжений.

Режим Т2 — отжиг — производится путем нагрева отливок
до температуры 350 °С (сплавы марок МЛЗ, МЛ5) с выдерж-
кой при этой температуре в течение 2—3 ч или до температу-
ры 325 °С (сплавы марок МЛ7-1, МЛ 11) с выдержкой в те-
чение 3—5 ч и дальнейшим охлаждением на воздухе. При
этом режиме достигается снятие остаточных напряжений в от-
ливках.

Режим Т4 — закалка. Отливки нагревают до температуры
380 °С (сплав марки МЛ4) с выдержкой при этой температу-
ре в течение 8—16 ч и дальнейшим охлаждением на воздухе
или до температуры 415 °С (сплав марки МЛ5о. и.) с выдерж-
кой в течение 12—24 ч. В результате такой термической обра-
ботки достигается повышение предела прочности н относитель-
ного удлинения.

Режимы Тб и Тб-1 являются наиболее сложными и обычно со-

стоят из двухступенчатого нагрева под закалку и последующего
ее
с

й

о

X
►—<
«я
и
о
к

ей

2

Е
X

0>

К

2
к
X

Пр н м еч ан ие. Под редкоземельными металлами (РЗМ) подразумевают элементы, входящие в состав цериевого металла, содержащего
не менее 45% церия.
Механические свойства некоторых магниевых литейных сплавов
и области их применения

Марка сплава	Способ литья  л	Вид термической обработки	Предел прочности при растяжении, II)7 Па	Относительное удлинение, %	Область применения
млз	3	 '*	16	6	Арматура, корпуса насосов по- вышенной герметичности, работаю- щие при температуре до 150 °С
МЛ4	3	Т4  Тб	22  23	5  2	Корпуса приборов и инструмен- тов, штурвалы, подвергающиеся статическим и динамическим на- грузкам, работающих при темпера- туре до 150 °С
МЛ5  МЛ5 п.ч.	3, к, в, о	Т2  Т4	15  15  23	2  2  5	Нагруженные детали двигателей автомобилей, самолетов и др., ра- ботающих при температуре до 150 °С
МЛ6	3, к	Т4	22	4	Нагруженные детали, корпусные детали, детали приборов, работаю- щих при температуре до 150°С
МЛ8	з, к, о, в	Тб  Тб -1	27  28	4	Высоконагруженные корпусные детали, кронштейны, детали прибо- ров, требующие высокой усталост- ной прочности, работающие при температуре до 200 °С
МЛ10	з, к, о, в	Тб	23	3	Нагруженные детали, требующие высокой герметичности и стабиль- ности размеров, работающие при температуре до 250 °С
МЛ15	з, к, о	Т1	21	3	Нагруженные детали двигателей, приборов, работающих при темпера- туре до 200 °С
старения. Так, отливки из сплавов марок МЛ5, МЛ5п.ч.,
МЛ5о. н. сначала нагревают до температуры 360 °С и выдер-
живают в течение 3 ч, затем температуру повышают до
420 °С с выдержкой до 21—29 ч. После закалки на воздухе
отливки подвергаются старению при нагреве до 175°С с вы-
держкой в течение 16 ч или при температуре 200 °С с вы-
держкой в течение 8 ч. При режиме Т6-1 применяют односту-
пенчатый нагрев под закалку до температуры 490 °С с вы-
держкой в течение 5 ч и охлаждение в воде при температуре
90 °С. При двухступенчатом нагреве сначала отливки нагрева-
ются до 400 °С с выдержкой в течение 2—3 ч, затем темпе-
ратуру повышают до 425 °С с выдержкой в течение 8 ч. Ох-
лаждают отливки в воде при температуре 90 °С. Старение
производится при температуре 130 °С с выдержкой в течение
48 ч. При этих режимах значительно повышается прочность
отливок.

Механические свойства и области применения отливок из
некоторых магниевых литейных сплавов приведены в табл. 7.

8.	Медные сплавы

Медь и ее сплавы были известны человеку с древнейших
времен и в настоящее время имеют широкое применение в
промышленности. В зависимости от химического состава мед-
ные сплавы делят на бронзы и латуни.

Бронзы. Бронзы можно разделить на две основные группы:
оловянные, в которых основным легирующим компонентом яв-
ляется олово, и безоловянные (специальные), которые являют-
ся сплавами меди с алюминием и другими компонентами.
В оловянные бронзы кроме олова вводят цинк, свинец и иногда
никель. Цинк повышает жидкотекучесть сплава, уменьшает его
склонность к поглощению газов и образованию раковин, увели-
чивает прочность сплава и снижает его стоимость. Свинец об-
легчает обработку сплава резанием и увеличивает его антифрик-
ционные свойства. Никель измельчает структуру сплава и улуч-
шает его механические свойства. Из примесей, содержащихся
в оловянных бронзах (железо, алюминий, кремний, сурьма),
наиболее вредное влияние на свойства оказывают алюминий и
кремний. Сотые доли процента этих компонентов способствуют
снижению механических свойств сплава и усиливают поглощение
ими при плавке водорода.

Широкому применению оловянных бронз во всех областях
машиностроения способствуют высокие эксплуатационные свой-
ства. Оловянные бронзы имеют высокую коррозионную с тон-
кость, малый коэффициент трения, высокое сопротивление из-
носу, хорошую сопротивляемость действию морской воды.

Отливки из оловянных бронз изготовляются согласно ГОСТ
613—79, которым установлено пять марок, некоторые из кото-
рых приведены в табл. 8. Для особо ответственных отливок
оо

к
к

ш
ЕГ
&
применяют бронзы марок БрО10Ф1, БрО10Ц2 и др., не вошед-
шие в ГОСТ, выплавляемые из чистых исходных металлов:
БрО10Ф1 отличается высокой износоустойчивостью и использу-
ется для червячных зубчатых колес, антифрикционных дета-
лей, нажимных гаек; БрОЮЦ2 применяется для арматуры
высокого давления и сильно нагруженных деталей. Однако
оловянные бронзы, выплавляемые из чистых шихтовых мате-
риалов, в связи с высокой стоимостью олова имеют ограни-
ченное применение. Обычно применяют вторичные бронзы,
получаемые на специализированных заводах Вторцветмета
путем переплава стружки, лома и других отходов металлооб-
работки.

Уровень развития современной техники предъявляет высо-
кие требования к механическим свойствам и герметичности
сплавов и в ряде случаев оловянные бронзы оказываются не-
пригодными и требуют замены их сплавами с более высокими
эксплуатационными свойствами. Высокая стоимость и дефицит-
ность олова вызвали необходимость изыскания других медных
сплавов/отвечающих всем современным требованиям в отно- ;
шении механических свойств и не содержащих олово. Большин-
ство безоловянных бронз является сплавом меди с алюминием
и многими легирующими компонентами (табл. 9).

Сплав меди с алюминием при затвердевании имеет крупно-
кристаллическое строение; для улучшения структуры в сплав
вводят железо, марганец, никель и другие элементы. Железо
повышает предел прочности при растяжении и способствует
получению при затвердевании благоприятной структуры; мар-
ганец повышает антикоррозионные и прочностные свойства;'
никель способствует не только повышению прочностных свойств
при нормальной температуре, но и повышает жаропрочность V -
сплава. Свинец при содержании до 1—1,5% улучшает обра-
батываемость резанием и антифрикционные свойства. Безоло-
вянные бронзы х марок БрА9Мц2Л, БрА10ЖЗМц2 ^заменяют
оловянные бронзы, обладая "более высокими прочностными
свойствами.

Бронза марки БрСЗО по антифрикционным свойствам не ус-
тупает высокооловянным баббитам и применяется для заливки
стальных вкладышей двигателей.

В обозначениях марок оловянных и безоловянных бронз
буквами указывается наличие компонентов (О — олово, Ц —
цинк, С — свинец, Н — никель, А—алюминий, Мц — марганец,
Ж железо), а цифрами, следующими за буквами, их среднее
массовое содержание в процентах.

Ла гунн. Медно-цинковые сплавы — латуни — благодаря
своим высоким технологическим, механическим и коррозионным
гвоГнчвам наиболее широко используют в промышленности. По
химическому составу и технологическим свойствам медно-цин-
коные сплавы делят на деформируемые (обрабатываемые дав-
лением) и л и генные.
Химический состав, механические свойства некоторых безоловянных литейных бронз и области их применения

римечание. Данные в скобках относятся к литью в металлические формы, данные без скобок — литью в песчаные формы.
Деформиуремые сплавы являются двойными — состоящими
из меди и цинка, а литейные сплавы — многокомпонентными, в
составе которых кроме меди и цинка содержится ряд компо-
нентов: алюминий, марганец, кремний, свинец, олово; соответ-
ственно этому различают латуни алюминиевые, марганцевые,
кремниевые, свинцовые и оловянные. Эти компоненты улучша-
ют механические, физические и химические свойства латуни.
Так, при введении в медно-цинковый сплав алюминия повыша-
ются прочностные свойства и коррозионная стойкость сплава.
Марганец не только повышает прочностную и коррозионную
стойкость, но и обеспечивает сохранение прочности при повы-
шенных температурах. Кремний одновременно с повышением
прочностных свойств повышает жидкотекучесть сплава, что обес-
печивает хорошее заполнение форм и получение плотных тонко-
стенных отливок сложной конфигурации. Свинец не оказывает
заметного влияния на механические свойства, но улучшает об-
рабатываемость резанием. Оловянная латунь хорошо противо-
стоит действию морской воды и морского влажного воздуха.

В табл. 10 приведены химический состав и механические
свойства некоторых латуней, а также области применения от-
ливок из латуней.

Некоторые латуни, так же как безоловянные бронзы, успеш-
но заменяют оловянные бронзы. Так, латунь марки ЛЦ16К4
может заменить бронзы марок БрОЗЦ7С5Н1 и БрОЗЦ12С5.
Оловянная бронза, марки БрО5Ц5С5 может быть заменена ла-
тунью марки ЛЦ23А6ЖЗМц2 и т. д.

Медно-никелевые сплавы. Сплавы никеля с медью, марган-
цем, хромом, железом и другими металлами обладают высоки-
ми механическими свойствами, жаро- и коррозионной стойко-
стью, удельным электрическим сопротивлением, магнитной
проницаемостью и др. Высокая стоимость этих сплавов ограни-
чивает их применение.

Наиболее распространенными являются сплавы монель и ни-
келевые бронзы. Монель — сплав никеля с 27—29 % меди,
2—3 °/о железа и 1,2—1,8% марганца. Отливки из монеля об-
ладают высокой герметичностью, стойки в коррозионных сре-
дах (кислотах) и применяются для изготовления клапанов, кор-
пусов насосов, кранов и других деталей, работающих в агрес-
сивных средах. Никелевые бронзы — сплав никеля с 33—
ИЗ % меди, 0,5—1,0 % железа, 5—10 % олова, 1,0 °/о цинка и
6 10% свинца — коррозионно- и износостойки и применяются
при изготовлении подшипников, корпусов центробежных насо-
 пи, уплотнительных колец и других деталей. Сплав марки
>|\( 6 КН, состоящий из никеля и 10,5% хрома, 4,6% алюми-
ния, до 2 % железа, 3 % титана, 5 % молибдена, 4 % вольфра-
ма и приме рно 6,5 % кобальта, является жаропрочным и ис-
пол1, |\<’1ся для изготовления отливок лопаток газовых турбин,
р,|Оо|.11оИ111\ при температуре 800—1000°С, различных дета-
лен рг.1м ннныч двигателей и др.
03







Таблица 10

Химический состав, механические свойства некоторых латуней и области их применения

Марка латуни	Массовое содержание основных компонентов					Допу стимое содер- жание приме- сей, °/о	Предел проч- ности при растя- жении, 107 Па	Относи- тельное удлине- ние, %	Твердость по Бри- неллю НВ, 107 Па	Область применения
	Медь	(остальное цинк), %								
		Алю- миний	Железо	Марга- нец	Другие компоненты					
								не мене	е	
ЛЦЗОАЗ	66-68	2—3			1	3,4	30(40)	12(15)	<  75 (Й0)	Коррозионностойкие детали в судостроении и общем ма- шиностроении	।
ЛЦГ6К4	78-81	' ' —	— •	 М	3-4,5 кремния	2,8	30 (35)	15 (15)	100 (100)  1	Арматура и детали судов, 1 работающие в морской воде, | подшипники, втулки
ЛЦ23А6ЖЗМц2	64-68	4-7	2-4	1,5-3		2,1	68 (70)	7(7)	60 (65)	Червячные винты, гайки, и другие нагруженные детали
ЛЦ40МцЗЖ	53-58	 **	0,5-1,5	3—4		2,0	45 (50)	10(15)	100	Арматура для судострое- ния, гребные винты
ЛЦ40Сд	58—61	 —		  	0,8—2,0 свинца	2,0	20	6	80	Литье под давлением армз- • туры и др.
ЛЦ25С2	70-75				1—3 свинца; 0,5-1,5 олова	3,2	15	8	60	Штупера гидросистем авто- мобилей
Примечав,	и е. Данные в скобках относятся к				литью в металлические		формы, данные без скобок— к			литью в песчаные формы.

Таблица 11

Химический состав, механические свойства некоторых цинковых сплавов и область их применения

Марка сплава	Массовое содержание (остальное цинк), %				Предел прочности при растяже- нии, 107 Па	Относи- тельное удлине- ние, %	Твердость НВ, 107 Па	1  Область применения
	Алюминий	Медь	Магний	Примеси				
						Не менее		
1  ЦА4	3,9—4,3		0,03-0,06	0,142	25	2,5	75	Литье под давлением дета- лей, к которым предъявляют- ся требования стабильности размеров и механических свойств
ЦАМ4-1	3,9—4,3	0,75-1,25	0.03—0,06	0,112	30	1,0	90	Литье под давлением дета- лей средней прочности
НАМ 10-5 Л	9,0—12,4	4,0—5,5	0,03—0,06	0,35	25	0,4	100	Подшипники и втулки ме- таллообрабатывающих стан- ков, прессов, работающих под давлением до 200-103 Па
ЦАМ9-1,5  . .. .. .	9,0—11,0  1 •	1,0—2,0	0,03—0,06	0,35	25	1,0	90	Разные узлы трения и под- шипники подвижного состава узкоколейного транспорта
9.	Цинковые сплавы

Цинковые сплавы широко применяются в машиностроении и
разделяются на сплавы для литья под давленном, в кокиль,
центробежного литья п на антифрикционные сплавы.

Основными легирующими компонентами цинковых сплавов
являются алюминий, медь и магний.

Алюминий повышает механические и литейные свойства
сплава, уменьшает прилипаемость расплава к поверхности
пресс-формы. Медь повышает прочностные и антифрикционные
свойства и коррозионную стойкость, но одновременно снижает
пластичность сплава. Магний повышает прочность и твердость
сплава, но его содержание ограничивается 0,06 %, так как бо-
лее высокое содержание вызывает горячеломкость отливок.

Вредными примесями в цинковых сплавах являются олово,
свинец, железо, кадмий, так как они снижают механические
свойства и коррозионную стойкость, являются причиной рас-
трескивания отливок и усиливают их горячеломкость. Отливки
из цинковых сплавов, полученные литьем под давлением, легко
полируются и воспринимают разные гальванические покрытия:
хромирование, никелирование и др. Химический состав, меха-
нические свойства и области применения некоторых цинковых
сплавов приведены в табл. 11.

Глава II

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАВКИ
СПЛАВОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Исходным материалом для получения отливок является рас-
плавленный металл. В процессе плавки металла помимо изме-
нения структуры, физических, химических и технологических
свойств, происходит его испарение, взаимодействие с газами и с
материалами футеровки плавильных агрегатов. Взаимодействие
с газами при нагреве, расплавлении и перегреве жидкого ме-
талла— важнейший элемент технологического процесса плав-
ки, который оказывает решающее влияние на качество отливки.

1.	Взаимодействие металлов с газами

Твердые и особенно жидкие металлы содержат некоторое
количество растворенных газов. Основная масса газов раство-
ряется при взаимодействии жидкого металла с атмосферой и
футеровкой печи. В процессе плавки молекулы газов поглоща-
ются поверхностью расплава. Количество поглощенного газа
зависит от свойств металла и его температуры, а также от со-
става и давления газовой фазы, соприкасающейся с поверхно-
стью металла. Экспериментально установлено, что инертные
газы (аргон, неон и др.) металлами не поглощаются. Газы про-
никают вглубь твердого или жидкого металла только в атомар-
ном состоянии. Такое самопроизвольное проникновение газов
вглубь металла называют диффузией.

Как правило, растворимость газов возрастает с увеличением
температуры. Следовательно, если расплав содержал некоторое
количество газов, то при его охлаждении и затвердевании в
форме газы будут выделяться из металла. Особенно резкое
снижение растворимости газов характерно для момента перехо-
да металла или сплава из жидкого состояния в твердое, т. е.
в момент затвердевания.

Под выражением «газы в металлах» подразумевают объем-
ное содержание азота, водорода и кислорода, находящихся как
в виде самостоятельных элементов, так и в виде химических
соединенней. Видимо, точнее будет под газами в металлах по-
нимать объемное содержание в них азота и водорода, которые
в процессе кристаллизации выделяются в виде самостоятель-
ных фаз. Кислород с подавляющим большинством металлов ак-
тивно взаимодействует как в твердом, так и в жидком состоя-
нии, образуя оксиды (окислы).

Для сплавов (см. гл. I) азот является инертным газом, по-
этому рассмотрим взаимодействие металлов с водородом и кис-
лородом.

Взаимодействие с водородом. При температурах плавления
растворимость водорода в сплавах возрастает скачкообразно и
по мере повышения температуры расплава продолжает расти.
При охлаждении сплава в форме растворенный водород из-за
понижения его растворимости выделяется, причем часть его ус-
певает выделиться в атмосферу, а большая часть из-за быстро-
го затвердевания и резкого снижения растворимости в момент
затвердевания сплава остается в теле отливки, образуя газовые
раковины. Следовательно, чем больше скачок изменения раство-
римое! и водорода при переходе сплава из жидкого состояния
в твердое, тем сильнее развивается газовая пористость в за-
твердевшем метилле

Основной источник водорода, попадающего в металлы при
плавке,— влага, коюрая содержится в атмосфере печи, в ис-
ходной шихте, в флюсах, в футеровке печен и ковшей и т. д.
Для алюминиевых сплавов водород, попадающий в расплав,
образуется по реакции

2А1 ф 311.0 -А1,О.{-| 611.

()бразующийся атомарный водород поглощается расплавом.
Аналогичные реакции характерны для большинства цветных
металлов и сплавов.

Разложение паров воды может происходит!, не только в ре-
зультате их взаимодействия с расплавом, но и путем взаимо-
действия с другими газами. Например, при восстановительной
। гмосфсре в печи возможна реакция

Н90 + СО = СО. + 2Н

и образующийся атомарный водород также поглощается рас-
плавом. Именно по этой причине при плавке большинства цвет-
ных сплавов стараются избегать восстановительной атмосферы
в печи.

Наличие в металлах примесей и легирующих добавок суще-
ственно влияет на растворимость водорода в сплавах как в сто-
рону увеличения, так и в сторону ее снижения.

Таким образом, можно сформулировать важнейшее правило
для литейщика: на всех этапах приготовления сплава и заливки
форм следует устранять возможность контакта металла с вла-
гой. При этом необходимо помнить, что водород попадает в
расплав и с шихтой, которая может содержать значительные
количества растворенного водорода.

Взаимодействие с кислородом, раскисление и рафинирова-
ние. Подавляющее большинство сплавов цветных металлов ак-
тивно взаимодействует с кислородом воздуха, образуя оксиды.
Окисление металлической шихты происходит во все периоды
процесса плавки и литья, т. е. при нагреве, расплавлении, пе-
регреве, наполнении ковша, разливке и т. д. В системе сплав —
кислород протекает реакция окисления металла (Ме)

2Ме + О2 = 2МеО.

Образующиеся в результате окислительных реакций оксиды
принято подразделять по их физико-химическим свойствам.
Различают оксиды, растворимые в основном металле, например
Си2О в меди, №0 в никеле, МпО в марганце, и оксиды,
не растворимые в основном сплаве: А12О3, М^’О, 8Ю2, ТЮ2
и др. Растворимые оксиды при затвердевании металлов и
сплавов часто образуют легкоплавкие соединения, выделяющие-
ся по границам зерен и снижающие фпзико-механические свой-
ства отливок. Процесс разрушения растворенных оксидов путем
введения в расплав элементов раскислителей принято называть
раскислением металла или сплава. Не растворимые в основном
металле оксиды загрязняют сплав после затвердевания неме-
таллическими включениями, которые также снижают физико-
механические свойства и плотность отливок. Процесс удаления
из расплава нерастворимых оксидов путем, например, продувки
его нейтральными газами или газообразными продуктами, на-
зывают рафинированием расплава. В процессе рафинирования
помимо удаления (путем всплывания) нерастворимых оксидов
происходит и процесс дегазации, т. с. удаление водорода.

Следует отметить, что оксидные пленки могут играть и по-
ложительную роль. Например, прочные оксидные пленки алю-
миния, кремния и цинка защищают металл от дальнейшего
окисления, а рыхлая пленка оксидов магния практически не
предохраняет сплав от взаимодействия с кислородом.

Совместная растворимость водорода и кислорода. Для ме-
таллов, оксиды которых в них растворимы — для меди, никеля
и др.— характерна взаимосвязь растворимости водорода и кис-
лорода. В этих металлах между растворенными водородом и
кислородом существует подвижное равновесие. Это значит, что
при наличии в расплаве, например, кислорода резко снижается
растворимость водорода. Этим правилом пользуются при плав-
ке меди. Для этого в расплаве поддерживают содержание кис-
лорода в пределах 0,04—0,05 % (например, путем введения
медной окалины), что практически исключает растворение во-
дорода в металле. Избыток кислорода в расплаве можно уда-
лить непосредственно перед заливкой форм путем раскисления.
Если в состав сплава входит элемент, который образует нераст-
воримые) оксиды, например А12О3 при плавке алюминиевых и
алюминийсодержащих сплавов, МдО при плавке магниевых и
магнийсодержащих сплавов, то указанные закономерности не
наблюдаются, т. е. растворимость водорода и кислорода будет
определяться только условиями процесса плавки.

Контроль содержания газов в сплавах. Существующие мето-
ды определения содержания газов в металлах и сплавах под-
разделяют на качественные и количественные. Качественные
методы отражают, как правило, содержание газов в расплавах
и позволяют оценить содержание газов критериями «мало» или
«много». Качественную оценку производят как перед заливкой
форм, так и после заливки. Необходимо отметить важность
определения содержания газов в расплаве до заливки форм,
так как это позволяет избежать получения «рослых» отливок и
принять меры для снижения содержания газов в готовом для
заливки расплаве. Оценку содержания газов производят по
внешнему виду специально отливаемых технологических проб.

При литье алюминиевых сплавов отливают пробы в виде
и плиц три ков диаметром СО—80 мм и высотой 10—15 мм в гра-
фитные изложницы. Оценку газонасыщенности производят по
виду повермюс ги пробы при се затвердевании. Выделяющиеся
га п.1 осчавляю] на пей следы в виде пузырей, которых образу-
ется к‘м больше и.1 е/шнице поверхности, чем выше содержание
газов. Полученные пробы сравнивают с эталонными и прини-
мают решение о пршо./1.И()сгп расплава для заливки форм. При
литье медных сплавов применяют ।ихнологические пробы ци-
линдрической формы, отливаемые в сухие песчаные формы.
Размеры проб выбирают таким пора юм, чтобы скорость за-
твердевания в них металла была не выше скорости его за-
твердевания в формах. Наличие концентрированной усадочной
раковины в пробе свидетельствует о достаточно низком содер-
жании газов в металле, а отсутствие усадочной раковины, вы-
деление в ней продуктов ликвации, «рост» пробы — о высоком
их содержании и о необходимости дегазации расплава.
Рис. 6. Механизм дер-
зании расплава про-
дувкой азотом

В о'1 •с’П‘С1 нейион и зарубежной практике содержание водоро-
да в расплавах часто определяют методом первого пузырька.
Метод применяют как для качественном, так и для количест-
венной оценки содержания водорода в расплавленных метал-
лах и сплавах. Анализ состоит в том, что пробу жидкого ме-
талла помещают в камеру и из нее откачивают воздух до тех
пор, пока из расплава не начнут выделяться пузырьки раство-
ренного газа, наблюдаемые через смотровое стекло камеры.
При появлении первого пузырька фиксируют остаточное давле-
ние в камере и температуру расплава в тигельке. Очевидно,
чем выше остаточное давление в камере при появлении первого
пузырька, тем выше содержание водорода в сплаве. Рассмот-
ренный метод находит применение при
плавке сплавов на основе алюминия и
меди.

Дегазация расплавов. Дегазация боль-
шинства цветных сплавов сводится к
очистке их от водорода, так как на его
долю приходится 90—-98 % растворенных
газов. Наибольшее распространение по-
лучил метод дегазации путем продувки
расплавов инертными и активными га-
зами. При этом для сплавов на основе
алюминия применяют хлор и азот, для
сплавов на основе магния — хлор и ар-
гон, а для сплавов на основе меди — азот
и аргон. При продувке инертным газом,
например азотом (рис. 6), пузырьки

инертного газа, проходя через толщу расплава, как бы впиты-
вают в себя водород, растворенный в металле, и выносят его
на поверхность.

Из перечисленных выше газов, применяемых для дегазации,
особое место занимает хлор. Хлор вступает во взаимодействие
с алюминием (поэтому его относят к активным газам), образуя
летучее соединение А1С13 — хлорид алюминия. Многочислен-
ные пузырьки А1С13 оказывают большее дегазирующее дейст-
вие, чем пузырьки при продувке инертным газом. Кроме водо-
рода пузырьки выносят на поверхность и неметаллические
включения, рафинируя (очищая) расплав.

2.	Печи для плавки сплавов цветных металлов

К плавильным печам всех типов предъявляют следующие
требования: обеспечение необходимой для данного металла или
сплава температуры; создание в плавильном пространстве печи
атмосферы, обеспечивающей минимальный угар компонентов
сплава и наименьшее поглощение расплавом газов; возможно
более высокая экономичность работы, обеспечиваемая мини-
мальной длительностью плавки, высокой стойкостью и низкой
стоимостью футеровки, малым расходом топлива или электри-
ческой энергии; удобство обслуживания.

Применяемые в промышленности печи для плавки цветных
металлов могут быть классифицированы по способу обогрева:
1) пламенные, обогреваемые за счет горения твердого, жидкого
и газообразного топлива; 2) электрические, с различными спо-
собами превращения электрической энергии в тепловую,— печи

сопротивления', дуговые
(с сердечником) и ин-
дукционные тигельные
печи (без сердечника).

Тигельные печи.

Для приготовления не-
больших порций рас-
плавов в литейных це-
хах используют тигель-
ные печи, которые
отапливают коксом,
мазутом, газом или
электричеством. Кок-

печи, индукционные канальные печи

Рис. 8. Стационарная тигельная электро-
печь сопротивления типа САТ

7. I Ык|||

11-ЛЫМЯ ПСИ. 11111.1 Кочем.1Н

совые горны п < 1э ни зком производигсльности и трудностей об-
служивания использую г все реже, чаще применяют печи, отап-
ливаемые мазутом пли газом Более удобны для обслуживания
наклоняющиеся тигельные печи, нз которых в литейных це-
хах наибольшее распространение нашли нечн тина Колеман
(рис. 7). После окончания плавки печь наклоняют с помощью
ручного пли гидравлического привода, переливают расплав в
разливочный ковш, из которого и ведут заливку форм. Печи
обогреваются теплом от сжигания мазута или газа. Их можно
использовать для приготовления сплавов па основе алюминия
и меди. Конструкция печи обеспечивает изоляцию продуктов
сгорания гонлпва ог шихты и расплава, что способствует повы-
шению его качества.

Стационарные тигельные электропечи используют в качестве
раздаточных, например, при литье под давлением. Наиболь-
шее распространение для этой цели находят печи типа САТ
(рис. 8), которые используют обычно для плавки алюминиевых
сплавов. Печь состоит из стального кожуха <5, который отделен
от фасонных шамотовых кирпичей 6 теплоизоляцией 7. Нагрев
чугунного тигля 5 происходит от нихромовых нагревателей 3,
уложенных на полочки фасонных кирпичей 2. Для измерения
температуры расплава предусмотрена термопара 4, а при про-
течке тигля металл вытекает в приямок через аварийное отвер-
стие /

Рис. 9. Наклоняющаяся электропечь сопротивления типа САН

Недостатком металлических тиглей является опасность за-
грязнения алюминиевых сплавов железом, которое при нагреве
сравнительно легко растворяется в алюминии. Для предотвра-
щения насыщения алюминиевых сплавов железом внутренние
стенки чугунных тиглей покрывают защитными облицовками —
красками, состоящими из 60 % кварцевого песка, 30 °/о огне-
упорной глины и 10 % жидкого стекла.

Отражательные печи. По способу обогрева отражательные
печи разделяют на пламенные и электрические, а по конструк-
ции— стационарные и наклоняющиеся. Их используют как для
получения фасонных отливок, так и для переплавки лома и от-
ходов с последующей разливкой металла в чушки и слитки.
В существующих пламенных отражательных печах с нефтяным
или газовым обогревом металл нагревается при непосредствен-
ном соприкосновении с пламенем или с отходящими горячими
газами. В этих исчах большое значение имеют процессы пере-
дачи тепла от пламени к нагреваемому металлу и от свода и
стенок печи. Вместимость пламенных отражательных печей ко-
леблется в широком диапазоне.

Для приготовления алюминиевых сплавов в больших коли-
чествах используют наклоняющиеся электропечи сопротивления
типа САД! вместимостью 300 3000 кг. Печь САН (рис. 9) со-
стоит из стального корпуса 7, установленного на катках 6,
укрепленных на фундаменте. Рабочее пространство печи выло-
жено огнеупорным кирпичом, а пространство между кладкой и
корпусом заполнено теплоизоляцией. В торцах печи имеются
две наклонные камеры (форкамеры) /, в которых происходит
расплавление шихты от тепла, выделяемого электрическими
нагревателями 3, расположенными в сводах камер и обеспечи-
вающими температуру нагрева около 900 °С. Расплавленный
в камерах сплав стекает в металлосборник 2, где поддержива-
ется температура 750—830 °С с помощью нагревателей, уста-
новленных в своде металлосборника. Шихта загружается через
загрузочные окна 6, а расплав сливается в ковш по желобу 4
при наклоне печи с помощью штурвала 5 или электропривода.
К достоинствам этих печей следует отнести длительность их ра-
боты без ремонта и получение сплава высокого качества, обус-
ловленного низким содержанием в нем железа и газов. К не-
достаткам относятся продолжительная сушка после ремонта и
невозможность рафинирования сплава в печи солями из-за
опасности попадания брызг на нагревательные элементы. Обыч-
но при плавке в таких печах рафинирование или модифициро-
вание сплава производят в ковше или в раздаточном тигле.

Для плавки небольших порций алюминиевых сплавов
(150—250 кг) применяют стационарные печи сопротивления
САК. Эти печи имеют одну камеру и метал лоприемник. Данные
печи применяют в качестве раздаточных: сплав из печи вычер-
пывают ковшами или раздаточными ложками. Загрузочное
окно в печах расположено со стороны камеры, а раздаточное
отверстие — со стороны металлосборника. Своды этих печей
выполняют из фасонных шамотных блоков со специальными
пазами для крепления нагревательных элементов. Хотя для
футеровки подины и стенок печей наиболее приемлемым мате-
риалом является магнезит, обычно для этих целей применяют
шамотовый кирпич как более дешевый и доступный материал.
Для предотвращения взаимодействия алюминия с кремнеземом
шамота, в результате которого восстановленный кремний за-
грязняет расплав, а футеровка покрывается оксидной пленкой
алюминия, рекомендуется шамотовую футеровку пропитывать
флюсом, содержащим около 25 % Ма3А1Р6 (криолит) и
Ва«2О3 (оксид бария), а остальное — №С1 (поваренная соль).
Флюс обычно замешивают с глиной, покрывают им футеровку
и нагревают печь до температуры 900—950 °С.

Характеристики некоторых электропечей сопротивления при-
ведены в табл. 12.

Дуговые электропечи. Для плавки медных сплавов (исклю-
чая чатуни) находят применение электродуговые барабанные
1КЧ11 нша ДМК. Печь (рис. 10) состоит из цилиндрического
ко куча 2, внутри которого выполнена футеровка /; обычно из
шим<>।<>н<>1 <> кирпича. Дуга образуется между двумя горизон-
ы И.1Н.1МН иектродами. Ее регулирование производят вручную
или ,1В1()м.ппиески путем сближения графитовых электродов
Характеристика некоторых электропечей сопротивления
для плавки алюминиевых сплавов

Марка печи	Вмести- мость печи, кг	Произво ДИ тель- 11 ость, кг/ч	Расход электро- энергия на 1 т, кВт • ч	Макси- мальная темпера- тура, °С	Вид конструкции
С АТ-0,25	250	85	550	800	Поворотная
С АТ-0,5	500	125	430	800	»
САТ-0,15	150	55	550	800	Стационарная
САТ-0,25	250	85	550	800	»
САТ-0,5	500	125	430	800	»
САТ-0,3 (ПК-90)	300	125	510	850	»
САТ-0,5 (ПК-120)	500	150	600	850	»
САН-1	1000	225	600	850	Поворотная
С АН-1,5	1500	350	600	850	А-  »
САН-2,0	2000	500	600	850	»
САН-3,0	3000	650	550	850	»
САК-0,15	150	50	650	850	Стационарная  Л
САК-0,25	250	50	650	850	»  1

по мере их сгорания. Шихта, загруженная на подину через
загрузочное окно 8, плавится от тепла электрической дуги и
нагретой футеровки. Периодическое неполное вращение печи

Рис. 10. Дуговая электропечь типа ДМК-

1 — футеровка; 2—кожух; 3—зубчатые ободы; 4—шланги
для подачи воды; 5 — графитовые электроды; 6 —шестерни:
7—водоохлаждаемые уплотнители; 8—загрузочное окно;
9 — сливиой носок; 10— электродвигатель; 11— приводной
механизм

вокруг своей оси (покачивание) позволяет избежать местного
перегрева расплавленного металла от дуги и ускоряет его на-
грев за счет тепла стенок печи. Печи ДМ1< экономичны, имеют
относительно небольшой угар элементов (кроме цинка) н по-
зволяют получать расплав хорошего качества. К недостаткам
печей следует отнести шум (треск) дуги при работе, трудности
загрузки шихты (загрузку печи трудно механизировать) и очи-
стки футеровки от настылей и шлака.

Индукционные электропечи. Для плавки тяжелых и легких
цветных сплавов широко применяют индукционные печи: ка-
нальные, тигельные промышленной частоты и высокочастотные.

На рис. 11 показана канальная
печь для плавки медных сплавов.

Индукционные канальные печи (пе-
чи с железным сердечником) работа-
ют по принципу понижающего транс-
форматора, в< котором первичной об-
моткой служит водоохлаждаемая ка-
тушка с железным сердечником 5, а
вторичная обмотка представляет собой
короткозамкнутый расплавляемый ви-
ток 4. Шихта расплавляется в резер-
вуаре /, а готовый расплав сливается
в ковш через желоб 2. Печь обычно со-
стоит из двух основных частей: шахты,

В которую загружается шихта, где И Рис. 11. Индукционная ка-
происходит ее расплавление и пере-	нальная печь

грев, и так называемого подового камня

(нижняя часть печи), в котором располагается вторичный ви-
ток (шаблон). Существуют конструкции печей, в которых на

одну шахту приходится два или три подовых камня, т. е. двух-
или трехканальные печи. Чем больше каналов, тем выше произ-
водительность печи. Такие печи обычно используют при вы-
плавке больших количеств сплава, например при отливке круп-
ногабаритных слитков.

В фасонно-литейных цехах обычно устанавливают однока-
нальные печи вместимостью до 1 т. Для плавки медных сплавов
печи подобного типа футеруют и готовят к работе следующим
образом. Кожух низа печи, оклеенный асбестом, послойно на-
полняют футеровочной массой, состоящей из молотого кварца
и 2—3 % борной кислоты. Каждый слой тщательно уплотняют.
Виток, отлитый из меди, после механической обработки зафу-
теровывают в нижнюю часть печи. Шахту печи иногда выполня-
ют набивной, но чаще выкладывают шамотовым кирпичом.
После окончания футеровки печь подключают к источнику пи-
тания, и начинается процесс спекания футеровки, происходя-
щий за счет медленного нагрева витка, который на последней
стадии спекания расплавляется. Для спекания подины аккурат-
но наплавляют 200—300 кг меди и выдерживают в течение 20—
24 ч — время, необходимое для окончательного спекания футе-
ровки подового камня и подины. После слива наплавленного
для спекания сплава начинают первую плавку, постепенно от
плавки к плавке увеличивая массу шихты до номинального
обкома печи.

Особенность плавки в канальных печах заключается в том,
что расплав, заполняющий канал подового камня и часть шах-
ты («болото»), должен оставаться там и после выпуска сплава
из шахты для того, чтобы образовать замкнутую электрическую
цепь при следующей плавке. Поэтому в печах этого типа за-
труднен переход от плавки одного сплава на другой. Обычно в

Рис. 12. Индукционная
канальная печь для плав-
ки алюминиевых сплавов

этих случаях делают промывоч-
ные плавки для получения тре-
буемого химического состава
сплава в витке. Печи устойчиво

Рис. 13. Индукционная печь про-
мышленной частоты с чугунным
тиглем

работают при плавке меди, оловянных бронз и некоторых лату-
ней. Сплавы на основе алюминия и содержащие алюминий
(например, алюминиевые бронзы) вызывают «зарастание» ка-
нала оксидами алюминия, что приводит к быстрому выходу
печи из строя. Для указанных сплавов в качестве материалов
для футеровки используют глиноземистые материалы: алунд,
корунд и фарфоровый бой; каналу подового камня придают
прямоугольную форму (рис. 12). Форма канала и специальные
пробки, закрывающие во время работы печи горизонтальный
канал, позволяют производить чистку каналов специальными
скребками после слива сплава из печи. Следует иметь в виду,
что в отличие от И-образных каналов каналы прямоугольной
формы снижают КПД печей. Расширение устья канала обеспе-
чивает снижение интенсивности циркуляции расплава.

Индукционные тигельные печи промышленной частоты и вы-
сокочастотные в литейном производстве нашли широкое приме-
некие. На рис 13 показана индукционная печь для плавки
алюминиевых сплавов с чугунным тиглем. Чугунный тигель 4
служит вторичной обмоткой трансформатора, а первичной об-
моткой служит многовитковой водоохлаждаемый двухрядный
индуктор 2. Пространство между индуктором и тиглем заполне-
но огнеупорной набивкой 5, которая сверху закрыта изоляцион-

ным кольцом о. индуктор с
тиглем жестко закреплены
в каркасе Д который с по-
мощью специального меха-
низма поворачивается во-
круг осей 7 и 6 при сливе
расплава в ковш. Тигель
служит для наведения в нем
индукционного тока, кото-
рым он нагревается до боль-
ших температур, чем распо-
ложенная в нем шихта, так
как электрическое сопротив-
ление шихты, как правило,
меньше электрического со-
противления материала
гигля. Недостаток печей та-
кой конструкции — возмож-
ность загрязнения сплава
железом тигля.

Для плавки алюминие-

Рис. 14. Индукционная печь промыш-
ленной частоты с набивной футеровкой:
/ — крышка; 2 — индуктор; 3 — рама; 4 — токо-
11 ровод; 5 —футеровка

вых сплавов широко исполь-
зуют также тигельные печи
промышленной частоты с на-
бивной футеровкой (рис. 14).
Фу к ровка выполнена из
жиро!*юйкого бетона состава

(массовое содержание, %): 20

*?.'> м.и иг нищ 15 20 жидкого стекла, 20—25 шамотового песка,

30 3!) 11Ь1М(»1<шо1 о щебня и 1,5—2 кремнефторида натрия. Вме-
сю м.1111еп11.1 111101 да применяют тонкомолотый шамот. Такие
(|>у юровкн ।я. 1114 3101ся высокой стойкостью, что обеспечивает
с гшшлыюс । ь р.ннлы пл л вил иных отделений.

Харакк ршч нкп не мл орых печен промышленной частоты
для плавки алюминиевых сплавов приведены в табл. 13. Ана-

логичные но коне। ру кнпн печи применяю! п для плавки спла-
вов на основе меди (ПЛ Г 1,0, 11Л1 2,5 и др.). Набивная футе-
ровка этих печей обычно выполнена из молотого кварцита с
добавлением 2 -3% борной кислоты Гл кие же (футеровочные
массы применяют и для набивных пилен высокочастотных пе-
чен, которые также применяют для плавки модных сплавов.
Для плавки магниевых сплавов используют тигельные печи,
работающие на электричестве, жидком и газообразном топливе,
и электрические индукционные печи промышленной частоты.
Характеристика некоторых индукционных тигельных печей
промышленной частоты

Марка печп	Вместимость тигля, кг	Рабочая температура, °С	Расход электроэнергии на 1 т, кВт-ч	Производи- тельность, т/ч
ИА Т-0,25	250	800	250	0,15
ИАТ-0,6	600	800	575	0,35
И АТ Л	1000	750	610	0,55
ИАТ-2,5	2500	800	600	0,55
ИАТ-6	6000	750	650	2,50
ИА-5	5000	800	600	1,70
ИПА-0,25	250	800	450	0,14
ИИ А-0,5	500	800	400	0,30
ИГТ-1,6	1600	750	580	1,00
ИМТ-4  1	4000	850	500	2,10
Прнмечани нневых, а остальные	е. Печп марок НГ Г-1,6 и ИМТ-4 предназначены для плавки маг- — для плавки алюминиевых сплавов.			

Плавильными резервуарами в этих печах служат толстостенные
(35—40 мм) литые и тонкостенные (8—10 мм) сварные тигли
из среднеуглеродистой стали. Конструктивно печи для плавки
магниевых сплавов практически не отличаются от рассмотрен-
ных печей для плавки алюминиевых сплавов.

3.	Шихтовые материалы

Шихтовые материалы для плавки сплавов цветных метал-
лов принято подразделять на первичные (свежие) и вторичные
материалы, лигатуры, возврат (отходы) собственного производ-
ства и стружку. Первичные материалы поставляют обычно в
виде чушек, катодов, гранул и т. д. Их химический состав и ус-
ловия поставки регламентированы соответствующими ГОСТами
или ТУ. Вторичные материалы получают путем переплава и
подшихтовки лома и стружки цветных металлов или сплавов.
Они имеют химический состав, близкий к составу данного ме-
талла или сплава, регламентированный ГОСТами или ТУ.
Поставляют вторичные материалы в виде чушек. Лигату-
ры— это промежуточные сплавы, которые предназначены для
удобства введения в сплав тугоплавких и легкоокисляемых
компонентов. Лигатура может содержать несколько легирую-
щих добавок, обладать низкой температурой плавления и иметь
достаточную хрупкость для удобства дробления. Возврат соб-
ственного производства в виде литников, прибылей, бракован-
ных отливок должен иметь габаритные размеры, удобные для
загрузки в плавильные агрегаты. Его храпят строго по маркам.
Стружку лучше вводить в расплав в виде брикетов.

В табл. 14 дан химический состав некоторых марок первич-
ного алюминия в соответствии с требованиями ГОСТ 11069—74 *.
Химический сослав некоторых марок первичного алюминия

	Массовое содержа- ние алюми- ния, % (не менее)	Массовое содержание примесей (не более)					, %
М.чрка		<  Железо	Кремний	»  > Медь	Цинк	Титан	Всего примесей

Алюминий особой чистоты

Л 999	99,999

Маркировка
(цвет полосы)

0,001

А люм иний с ы со ко й ч и с то ты

Л 995

Л99

99,995

99,990

0,0015

0,003

0,0015

0,003

0,001

0,003

0,001

0,003

0,001

0,002

0,005

0,01

Четыре зеленые
вертикальные

То же черные

Алюминий технической чистоты

Л 85

Л8

Л7
АО

Л5

99,850	0,08	0,06

99,800

99,700

99,600

99,500

0,12

0,16

0,25

0,30

0,10

0,16

0,20

0,30

0,01 0,02 0,01 0,15

0,01

0,01

0,01

0,02

0,04

0,04

0,06

0,06

0,02

0,02

0,03

0,03

0,20

0,30

0,40

0,40

Две белые верти-
кальные и одна зе-
леная горизонталь-
ная

Две белые верти
кальные

То же желтые

Две синие верти-
кальные

То же зеленые

Для литейных алюминиевых сплавов обычно применяется алю-
миний технической чистоты, но в отдельных случаях для
получения отливок из высокопрочных и коррозионностойких
сплавов используют алюминий высокой чистоты.

Силумин, используемый в качестве шихтового материала
для приготовления различных алюминиевых сплавов, должен
соответствовать требованиям ГОСТ 1521—76 (табл. 15). Для

Химический состав силуминов

Таблица 15

Марка	Массовое содержание основных компонентов, % (остальное алюминий)	Массовое содержание примесей, % (не более)					
	Кремний	Железо	Марга- нец	Кальций	Титан	Медь	Цинк
(И Л-00 ( ИЛ-0 СИЛ-1 СИЛ-2	10-13  л	0,20 0,35 0,50 0,70	0,05 0,10 0,5 0,5	0,07  0,10  0,10  0,20	0,05  0,10  0,15  0,20	0,03	0,08
получения I первичного алюминия необходимо добыть и не-
рер.ннн.нь около 6 т руды и израсходовать значительное коли-
Чеч ни) дру| их материалов и электроэнергии. В связи с этим
особое значение для народного хозяйства приобретает производ-
ство на заводах Вторцветмета вторичных сплавов путем пере-
плава лома, отходов и стружки. Вторичные алюминиевые спла-
вы используют для получения некоторых литейных сплавов на
основе алюминия. Их составы должны соответствовать требова-
ниям ГОСТ 1583—73 (табл. 16).

При плавке алюминиевых сплавов непосредственное введе-
ние в расплав алюминия некоторых тугоплавких и легкоокис-
ляемых добавок практически невозможно из-за трудности их
растворения или повышенного угара. Поэтому такие добавки
вводят в расплав в виде лигатур, составы которых приведены
в табл. 17. Катодная медь находит широкое применение в каче-
стве исходного шихтового материала при плавке сплавов на
основе меди и как легирующая добавка при плавке других
сплавов цветных металлов. Показателем качества катодной
меди помимо ее химического состава является содержание в
ней газов, в частности водорода. Особенно велико содержание
газов в наростах, где оно в 1,5—2 раза превышает их содержа-
ние на соседних участках. Поверхность катодов должна быть
чистой, хорошо отмытой от электролита и шлама. Катоды долж-
ны иметь плотную структуру и не ломаться от ударов при по-
грузке и транспортировке. Химический состав отдельных марок
катодной меди и некоторых других технических металлов, ис-
пользуемых в качестве шихтовых материалов при приго-
товлении литейных сплавов цветных металлов, приведен в
табл. 18.

Основным раскислителем при плавке медных сплавов
(а иногда и легирующей добавкой) является фосфор, который
вводят в расплав в виде лигатуры медь — фосфор. Лигатуру
медь — фосфор поставляют в виде плиток с пережимами для
удобства дробления. Массовое содержание (%) фосфора 9,5—
11,0 в марке МФ1 и 7,5—9,5 в марке МФ2. Вторичные медные
сплавы поставляют в виде чушек массой до 42 кг. Их назначе-
ние— это получение литейных бронз и латуней. Химический со-
став вторичных оловянных бронз (ГОСТ 614—73), алюминие-
вых бронз (ГОСТ 17328—78Е) и латуней в чушках (ГОСТ
1020—77*Е) приведен в табл. 19—21.

Исходными шихтовыми материалами для приготовления ли-
тейных магниевых сплавов является первичный магний в чуш-
ках, химический состав которого должен удовлетворять требо-
ваниям ГОСТ 804—72* (табл. 22). К первичным материалам
при плавке магниевых сплавов относят и магниевые сплавы в
чушках, которые поставляют в соответствии с требованиями
ГОСТ 2581—78. Марки и химический состав наиболее приме-
няемых магниевых сплавов в чушках приведены в табл. 23.
К первичным материалам принято относить и магниевые




Химический состав некоторых вторичных алюминиевых сплавов

Маркировка (цвет полосы	
Массовое содержание примесей, % (не более) •	о дозу
	11 ЭНИ Я Э
	МЕЧПНЧЭД
	ЧЕЭУ.И} {
	ши П
	чГауу
	пэиидсТсэд
	ЦИНДЕтд'
	О€Э1ГЭ>1<
Массовое содержание основных компонентов (остальное алюминий), %	
	
	уншмэ(1>{
	ИИНДЕ^
Марка ; сплава  *	

ГО

ж



ОО



о

ю

ОО

10

ю

оо

г-



ОО

о

10
Составы алюминиевых лигатур

Лигатура	Массовое содержание легирующей добавки, %	Температура, °С	
		сплава при введении добавки	плавления лигатуры
Кремнистая	20—25	850—900	800
Медная	48—50	750	575
Марганцевая	10	850—900	780
Бериллиевая	2—5	1200—1300	880
Титановая	3—4	1200—1300	800—850
Циркониевая	3—4	1200—1300	820
Хромовая	3—4	1000— 1100	780
Цериевая	3—5	720-750	650
Никелевая	20	850—900	780
Борная	1,5-2,0	780—800	650
Магниевая	9—11	700-750	500—640

Таблица 18

Химический состав некоторых шихтовых материалов,
применяемых при плавке сплавов цветных металлов

Шихтовой материал	Марка	Массовое содержание, %	
		основного компонента, не менее	примесей, не более
Медь катодная (ГОСТ 859—78)	мок  М1К	99,95  99,9	0,05 0,1
Олово (ГОСТ 860—75)	О1  02	99,9  99,565	0,1 0,435
Никель (ГОСТ 849—70)	Н1  Н2	99,93  99,8	0,07 0,2
Кремний кристаллический (ТОСТ 2169—69)	КРО  КР1	99,8  98,0	1,2  2,0
Свинец (ГОСТ 3778—77)	С2 СЗ	99,95  99,9	0,05 0,1
Цинк (ГОСТ 3640—75)	Ш Ц2 ЦЗ	99,95  98,70  97,50	0,05 1,3 2,5
Марганец (ГОСТ 6008—75)	МР1  МР2	96,5  95,0	3,5  5,0
Химический состав вторичных оловянных бронз в чушках

/Марка	Массовое содержание основных компонентов, %				Маркировка (цвет полосы)
	Олово	Цинк	Свинец	Никель	
БрОЗЦ8С4Н1	2,6—4,0	7,0—10,0	3,0—6,0	0,5-2,0	Черная
БрОЗЩЗС4	2,1—3,5	9,0—16,0	3,0—6,0	—	Зеленая
БрО4Ц7С5	3,1—5,5	6,5—9,0	4,0—7,0	— - М	Синяя
БрО5Ц6С5	4,1—6,0	4,5-6,5	4,0—6,0		Красная

Примечание. Массовое содержание примесей не более 1,3%.

Таблица 20

Химический состав вторичных алюминиевых бронз

Марка

БрАЮЖЗр
БрАЮЖЗ
БрАЮЖЗМц2

Массовое содержание
основных компонентов
(оста ль ное — м едь), %

Алю ми-	Марга

пий Железо нец

8,5—10,5

8,5—10,5

9,0—11,0

2,0—4,0

2,0—4,0

2,0—4,0

1,3-3,0

Массовое
содержа-
ние
примесей

1,7

2,4

1,7

Маркировка
(цвет полосы)

Две черных и белач

Черная и белая

Черная и две белые

Таблица 21

Химический состав литейных латуней в чушках

Марка	Массовое содержание основных компонентов (остальное Нинк), %							Массовое содержание примесей, %
	Медь	Свинец	Кремний	Марганец	—	1  Железо	Алюми- ний	О и о  О	

Маркировка
(цвет полосы)

.Ч(.  К ц	56—61  57 — 61	0,8-1,9  0,8-1,5		— —
.'К 1	56-61	0.8—2,5	» '*	—I—»
г|( И	63-75	1-3		Ч
»Н<	70 -81	*	Ч»	2,8-4,5	——
II' 1	78 81		“	3 4,5	- •
ПК	76 -81	—	1,9-2,8	 —
-II- •	М-81	2-4	2,5-4,5	чч
»1Мц<	«б 60	1,5-2,5	 —	1,8-2,5
ЧЧц 1-	>Л 58		1  —	3-4
1 Л	В 1 (>8	-—-	У  Л	—
И 1 I- Чп	/0				 "	1,5-3

-	1 II	— 1—	2,0  1,5	Одна белая Две белые
——•»	  ч	 	2,7	Три »
——-		0,5-2	1,5	Белая, черная, бе лая
 II ,		  -	2,5	Белая, красная
——	-	— —	2,4	» »
	—--ч		2,5	» и две крас иых
 ‘	-I  —		2,0	Белая, красная черпая
	—	 -	2,2	Белая и синяя
0,5-1,5		 ч	1,7	» и зеленая
—	2,2—3		2,6	» н желтая
2-4	4 7	— — -	1,8	и коричне

вая
Химический состав некоторых марок первичного магния

Марка	Массовое содержание, %								Всего
	Магний (нс менее)	Железо	Крем пни	Никель	Медь	Алюми- ний	Марга- нец	Хлор	
Мг95  Мг90	99,95  99,90	0,004 0,04	0,005 0,01  ✓	0,0007 0,001	0,003  0,005	0,007  0,02	0,010 0,04	0,005  0,005	0,035 0,1

Таблица 23

Химический состав некоторых магниевых сплавов в чушках

Марка	Массовое содержание основных компонентов (остальное магний), %			Массовое содержание примесей, % (не более)
	Алюминий	Цинк	Марганец	

Маркировка
(поет полосы)

ММ2				•			1,5—2,2
ММ2ч		— *	1,7-2,4
МАЗЦ	3,0—3,8	0,2—0,8	0,2-0,5
МА5Ц1	3,8—5,0	0,8—1,5	0,2—0,8
МАЦ1ч	3,8-5,0	0,8-1,5	0,2—0,8
МА6ЦЗ	5,6—6,8	2,2—3,0	0,2—0,5
МАбЦЗч	5,6—6,8	2,2—3,0	0,2—0,5
МА8Ц	7,5—8,7	0,3—0,8	0,2—0,5
МА8Цч	7,5-8,7	0,3—0,8	0,2—0,5
МА8ЦБч *	7,5—8,7	0,3—0,8	0,2—0,5

* Массовое содержание бериллия 0,001 0,002%

0,18
0,02
0,18
0,25
0,03
0,22
0,09
0,18
0,06

0,06

Одна красная
Две красные
Одна синяя
Две коричневые
Три »
Две синие
Три »
Одна зеленая
Две зеленые
Две желтые

лигатуры, например лигатуры магний — цирконий и магний —
неодим. Другие металлы, используемые при плавке магниевых
сплавов, рассмотрены выше (см. табл. 17).

4.	Особенности плавки алюминиевых сплавов

При плавке свежих шихтовых материалов сначала загружа-
ют и расплавляют алюминий, а затем вводят лигатуры. Добав-
ки, склонные к угару, например цинк или магний, вводят в рас-
плав в последнюю очередь, лучше под слой флюса. В условиях
производства шихта часто состоит из свежих металлов (20—
50 °/о) и возврата (80—50 %). В этом случае сначала расплав-
ляют алюминий, а затем вводят возврат, лигатуры и другие
элементы шихты. При плавке вторичных сплавов в первую оче-
редь расплавляют чушки вторичного сплава, а затем уже вво-
дят необходимые элементы подшихтовки. Если шихта состоит
из возврата и вторичных сплавов, то обычно сначала расплав-
ляют наибольшую составную часть шихты. Вообще, если состав-
ные части шихты имеют близкие температуры плавления, то
их можно загружать в печь одновременно. При плавке алюми-
ния и сплавов на его основе важнейшими элементами техноло-
гии приготовления сплава является, во-первых, защита распла-
ва от окисления и газопоглощения и, во-вторых, удаление из
расплава оксидных плен и водорода, т. е. рафинирование
сплавов.

Рафинирование алюминиевых сплавов. Защита алюминие-
вых расплавов от окисления и поглощения водорода достигает-
ся плавкой под флюсами в слабоокислительной атмосфере.
Большинство алюминиевых сплавов, содержащих не более
2 % плавят под покровным флюсом, представляющим собой
смесь хлоридов натрия и калия (45 % КтаС1 и 55 % КС1)
в количестве 1—2 % от массы шихты. Для этих целей находят
применение и более сложные флюсы, содержащие обычно кро-
ме хлоридов натрия и калия криолит (Кта3А1Р6). Для алю-
мпниево-магниевых сплавов в качестве покровного флюса при-
меняют карналлит (М^С12-КС1) или смеси карналлита с
40—50 % хлорида бария и 10—15 °/о фторида кальция.

Покровные флюсы широко применяют при плавке в отра-
жательных печах. Для предотвращения взаимодействия метал-
ла с влагой внимательно следят за тем, чтобы футеровка печи,
желоба, ковша, флюсы были должным образом подготовлены
к работе и не содержали следов влаги. Однако, несмотря на
защитные мероприятия, при плавке алюминиевых сплавов они
в различной степени окисляются и растворяют водород, что вы-
зывает необходимость их рафинирования.

Способы рафинирования алюминиевых сплавов от оксидов и
водорода разнообразны. Широкое распространение получили
способы рафинирования алюминиевых сплазов путем обработ-
ки их хлоридами, флюсами и продувкой расплавов инертными
газами. Действие хлоридов основано на их способности реаги-
ровать с алюминием

А! + ЗМеС1 = А1С13 + ЗМе.

Для этих целей применяют хлорид цинка 2пС12 и хлорид мар-
ганца МпС12, гексахлорэтан С2С16 и др. При замешивании
в расплав, например, хлорида цинка происходит, с одной сторо-
ны, его испарение, а с другой — образование газообразного хло-
рида алюминия. Пузырьки последнего рафинируют расплав,
очищая его от оксидов и водорода.

В последние годы для рафинирования алюминиевых сплавов
используют гексахлорэтан, который вводят в расплавы в виде
порошка или таблеток. Гексахлорэтан в отличие от других хло-
рилов нс гигроскопичен, поэтому для его хранения не нужны
< пениальные условия, дегазирующая способность высокая. Тех-
нология рафинирования хлоридами состоит во введении их в
I».к плав с помощью колокольчика. Колокольчик погружают на
дио ванны н непрерывно помешивают им расплав до прекраще-
ния выделения газообразных продуктов реакции. Вводят хлори-
дов цинка и марганца 0,05—0,2%, а гексахлорэтана — 0,3—
0,7 % от массы расплава.

В настоящее время в фасонно-литейных цехах широко ис-
пользуют таблетки препарата «Дегазер», состоящие из гекса-
хлорэтана и 10 % хлорида бария, которые вводят в расплав
без применения колокольчиков. Обладая более высокой плот-
ностью, таблетки опускаются на дно ванны, обеспечивая обра-
ботку всего объема расплава.

Рафинирование хлоридами ведут в печах или ковшах с ма-
лой поверхностью расплава. В печах с большой поверхностью
расплава и малой глубиной ванны рафинирование хлоридами
малоэффективно, поэтому в этих случаях очистку расплавов
осуществляют с помощью специальных флюсов. Например, для
алюминиевых сплавов, не содержащих магний, используют
флюс, состоящий из 47% КС1, 30% ПаС1 и 23% Па3А1Р6.
Для сплавов, содержащих магний, применяют флюсы на основе
карналлита: 60% МпС12-КС! и 40% СаР2. Предварительно
высушенные флюсы в количестве 0,5 -1,0% от массы расплава
засыпают на поверхность ванны и замешивают его в расплав,
затем удаляют шлак и дают сплаву некоторое время отстояться.
После повторного удаления шлака сплав используют для за-
ливки форм.

Рафинирование алюминиевых сплавов осуществляют также
путем фильтрации металла через сетчатые или твердые фильт-
ры. В качестве сетчатых фильтров применяют стеклоткани раз-
личных марок размерами ячейки от 0,5 до 1,5 мм. Сетчатые
фильтры, установленные в литниковых каналах формы, позво-

ляют значительно снизить содержание в отливках крупных
неметаллических включений и плен. При этом содержание
в металле мелких включений и водорода остается практически
без изменений. В качестве материалов для твердых фильтров
используют кусочки шамота, магнезита, базальта и др. При
этом чем меньше размер кусочков фильтра и плотнее их упа-
ковка, тем выше его рафинирующая способность. Кроме того,
полнота очистки от включений и водорода зависит от природы
материала фильтра. Поэтому наиболее эффективными тверды-
ми фильтрами являются так называемые активные фильтры,
которые выполняют обычно из фторидов кальция и магния.

Такие фильтры позволяют значительно снизить количество тон-

кодисперсных плен и на 10—20 % снизить содержание водорода
в металле уже после обработки его флюсом или хлоридами.

Модифицирование

силуминов. Сплавы

алюминия с массо-

вым содержанием кремсппя более 6 % (ЛЛ2, АЛ4, АЛ9 и др.)
подвергают операции модифицирования. Структура немодифи-

цированного силумина состоит из' твердого раствора кремния
в алюминии и крупных иглообразных выделений кремния, ко-
торые резко снижают пластичность сплава. Немодифициро-
ванный силумин в изломе представляет собой крупной]),
< га члнческую структуру. В структуре модифицированного сн
чумипа кремёний находится в виде мелких, округлых ВКЛЮ-

ЧеИНИ.

В качестве модификаторов применяют смесь хлоридов и фто-
ридов калия и натрия. Наиболее распространенным модифика-
юром является двойной модификатор: 67 % фторида натрия
М<1и 33 % хлорида натрия ЫаС1. Смесь солей (1—2 % от
массы расплава), предварительно обезвоженную, засыпают ров-
ным слоем на поверхность расплава. Такую операцию выпол-
няют обычно в плавильном тигле или ковше. Расплав с соля-
ми выдерживают при температуре модифицирования 10—
12 мин. Для ускорения реакции взаимодействия солей с ме-
таллом образовавшуюся корочку рубят и замешивают в рас-
плав. Для лучшего удаления остатков солей с поверхности ме-
талла их сгущают добавкой фторида натрия. При длительной
выдержке модифицированного сплава перед заливкой (более
25 30 мин) наблюдается постепенное исчезновение эффекта
модифицирования, поэтому заливку форм не следует вести бо-
лее получаса. Модифицирование двойным модификатором ве-
чу г при температуре 780—810 °С. Применение тройного моди-
фикатора (6255 % ЙаС1, 25 % ЫаР и 12,5 % КС1) позволяет сни-
шгь температуру модифицирования до 730—750 °С.

Для одновременного рафинирования и модифицирования си-
луминов разработаны универсальные флюсы, в состав которых
входят криолит (основной рафинирующий материал), фторид
пагрия (основной модификатор) и хлорид натрия с хлоридом
калия. Используют три состава универсального флюса с мас-
совым содержанием, %: 1) 60 МаЕ, 25 ЫаС1, 15 ЫазА1Р6 —
температура плавления флюса около 750 °С; 2) 40 ПаР, 45 №С1
п 15 №зА1Р6 — температура плавления флюса 750—760 °С;
3) 30 НаР, 50 ЫаС1, 10 Па3А1Ре и 10 КС1 — температура плав-
ления около 720 °С.

Плавка силуминов. В качестве шихтовых материалов для
плавки сплава марки АЛ 2 используют чушковый силумин (см.
габл. 14) и для подшихтовки — алюминий технической чисто*
ты (см. табл. 13). В состав шихты входит также возврат соб-
ственного производства (прибыли, литники, выпоры, перепла-
вы и т. д.) в количестве до 60 % от массы загрузки. Расчет
шихты обычно ведут на содержание 11,5 % кремния.

В зависимости от масштабов производства плавку силуми-
нов ведут в тигельных, отражательных или в индукционных
печах. В печь, нагретую до 700—750 °С, загружают подогретые
чушковый силумин, возврат собственного производства и при
необходимости — алюминий технической чистоты и лигатуру
алюминий—кремний. После перегрева сплава до 720—730 °С
производят операцию рафинирования. Затем проводят опера-
цию модифицирования и после удаления флюса с поверхности
расплава осуществляют заливку форм.
При использовании универсальных флюсов операции рафи-
нирования и модифицирования совмещаются. Предварительно
подогретый до 250—300 °С флюс в количестве около 1 % от
массы сплава засыпают на зеркало расплава в ковше. В этом
случае сплав должен быть нагрет на 20—40 °С выше темпера-
туры разливки. Через 3—5 мин производят рубку флюса и за-
мешивание, затем его удаляют и заливают в форму. Качество
модифицирования определяют по излому пробы. Химический
состав сплавов марок АЛ4 и АЛ9 отличается от сплава марки
АЛ2 как содержанием основной легирующей добавки — крем-
ния, так и содержанием марганца и магния в сплаве марки
АЛ4 и содержанием магния в сплаве АЛ9.

Для приготовления сплава марки АЛ4 расчет шихты ведут
на следующее массовое содержание компонентов, %- 10 крем-
ния, 0,4 марганца, 0,27 магния, остальное — алюминий. Марга-
нец вводят в сплав в виде лигатуры алюминий — марганец.
В очищенную и подогретую печь сначала загружают чушковые
алюминий и силумин, а затем лигатуру алюминий — марганец
и возврат собственного производства. После расплавления и не-
обходимого перегрева сплава производят его рафинирование с
последующим введением в сплав магния с помощью колоколь-
чика. После растворения магния спл’ав модифицируют и разли-
вают. Для сплава марки АЛ9 расчет шихты ведут на следую-
щее массовое содержание компонентов, %: 7 кремния, 0,3 маг-
ния, остальное — алюминий. В остальном технология плавки
сплава марки АЛ9 не отличается от плавки сплава марки АЛ4.
Плавка других марок силуминов принципиально не отличается
от рассмотренных.

Плавка алюминиево-магниевых сплавов. Технология плавки
алюмипиево-магниевых сплавов определяется их основнрй осо-
бенностью— повышенной склонностью к окислению в жидком
состоянии. Плавку рекомендуется проводить в электропечах с
графитовым тиглем в связи с минимально допустимым содер-
жанием вредных примесей железа. По той же причине плавиль-
но-раздаточный инструмент должен быть изготовлен из графита
или титана. Технология плавки двойного алюминиево-магниево-
го сплава марки АЛ8 заключается в следующем: в качестве
шихтовых материалов применяют чушковый алюминий марки
А8, магний и возврат, не превышающие 50 % от массы шихты.
Для предохранения от окисления в качестве покровного флюса
используют карналлит или смеси карналлита с 40—50 % хло-
рида бария или с 10—15 % фторида кальция. Если применение
флюса невозможно, то защиту от окисления осуществляют вве-
дением бериллия (0,03—0,05 %) в виде лигатуры алюминий —
бериллий.

При плавке под флюсом в разогретую печь загружают чуш-
ки алюминия, возврат и флюс в количестве 2—3 % от массы
шихты. После расплавления шихты при температуре 680—
700 °С под слой флюса отдельными порциями с помощью ко-
54
школьника вводят магний. После введения магния производят
рлфпнирование расплава, замешивая флюс в течение 3—5 мин.
Перед разливкой флюс не удаляют во избежание окисления
< плава на воздухе, а лишь отводят от струи при заливке форм.
При плавке с использованием бериллия лигатуру алюминий —
огрпллий загружают вместе с шихтой, после расплавления вво-
/гл магний, а затем производят рафинирование флюсом по
приведенной схеме.

Технология плавки других марок алюминиево-магниевых
сплавов (АЛ 13, АЛ23, АЛ27, АЛ28) аналогична технологии
приготовления сплава марки АЛ8 с применением защитно-ра-
фпнирующего флюса. Для получения сплава марки АЛ22 реко-
мендуется приготовить предварительный сплав. Порядок веде-
ния плавки сплавов повышенной чистоты (марок АЛ23-1 и
ЛЛ27-1) практически не отличается от рассмотренного выше,
однако шихтовые материалы должны содержать минимальную
массу примесей. Порядок ведения плавки других сплавов на
основе алюминия существенно не отличается от приведенных
выше.

Расчет шихты. Рассмотрим расчет шихты на примере плав-
ки сплава марки АЛ5 в тигельной печи. В соответствии с тре-
оовапиями ГОСТ 2685—75 выбираем средние значения массо-
вого содержания компонентов в сплаве, %: 5 кремния; 0,4 маг-
ния; 1,25 меди; остальное — алюминий. Расчет ведем на
НМ) кг шихты. Угар элементов для условий плавки по данным
производства принимаем: кремния, меди и алюминия—1 %,
м.нния — 3%. В состав шихты входит первичный алюминий,
чушковый силумин и лигатуры алюминий — магний и алюми-
нии— медь. Для восполнения угара отдельных элементов мас-
са шихтовых материалов должна быть увеличена: кремния на
5-1/100 = 0,05 кг; магния на 0,4-3/100 = 0,012 кг; меди на
1,25-1/100 = 0,012 кг; алюминия на 93,35-1/100 = 0,933 кг.
После этого необходимый состав шихты можно представить
следующим образом:

Кремний

Магний Медь Алюминий Всего

Млесовое содержание, % . . .
АКн-са на 100 кг шихты, кг . .
•VI.1р. %....................

5 1 ар, кг...................

Р.п четный состав шихты, кг.

5

1

0,05

5,05

0,4	1,25	93,35	100

0,4	1,25	93,35	100

3	11	—

0,012	0,012	0,933	1,007

0,412	1,262	94,283	101,007

Па основе полученного расчета определим необходимую мас-
< \ чушкового силумина и лигатур. Силумина следует ввести
!>,<)!>• 100/13—38,85 кг; масса алюминия в силумине состав-
ля<1 38,85 — 5,05 = 33,8 кг. Для введения в сплав требуемых
маге магния и меди необходимо ввести в сплав лигатуры: алю-
минии -магний 0,412-100/10 — 4,12 кг, при этом масса вне-
<<1111410 алюминия составит 4,12 — 0,412 = 3,708 кг, алюми-
нии медь 1,262-100/50 = 2,524 кг, которая содержит
1,262 кг алюминия. Следовательно, с учетом алюминия, вноси-
мого лигатурами, в шихту необходимо добавить алюминия
94,283 — (33,8 + 3,708 + 1,262) = 55,513 кг.

Таким образом, для плавки 100 кг сплава марки АЛ5 необ-
ходимо внес Гн материалов, кг:

Чуи1ков1.111 алюминии . ..................  55,513

Силумин ................................... 38,850

Л ига । ура алюминии—медь .................. 2,524

» алюминий — магний ..................... 4,120

Итого

101,007

При производстве отливок ответственного назначения прове-
ряют массу вредных примесей, вносимых расчетной массой
шихтовых материалов.

5.	Особенноеги плавки медных сплавов

При плавке медных сплавов используют как свежие мате-
риалы, так и вторичные с добавками возврата и стружки. При
плавке из свежих материалов сначала расплавляют медь, рас-
кисляют ее фосфористой медью, а затем вводят легирующие
добавки. Некоторые легирующие добавки загружают в печь
вместе с медью. Обычно после расплавления и раскисления
меди вводят возврат, а такие легирующие элементы, как олово,
свинец, цинк, фосфор и другие, вводят перед выпуском сплава
из печи. При плавке из вторичных материалов сначала загру-
жают в печь и расплавляют чушки, а затем добавляют возврат
и необходимые элементы подшихтовки. В этом случае не столь
важно, какую шихту загружать первой — чушки и возврат мож-
но загружать в печь в любой последовательности. Как правило,
при плавке из вторичных материалов при наличии стружки ее
загружают первой, используя ее в качестве «постели».

Медь и сплавы на ее основе можно плавить в любых пла-
вильных агрегатах, обеспечивающих нагрев в пределах 1000—
1300 °С. Однако технологические и экономические преимуще-
ства имеют печи, обеспечивающие более быстрый нагрев до
указанных температур. С этой точки зрения предпочтение сле-
дует отдать индукционным печам (высокочастотным и промыш-
ленной частоты), которые применимы для плавки практически
всех сплавов на основе меди. Электродуговые печи типа ДМК,
тигельные и отражательные печи, работающие на мазуте или
газе, менее экономичны и качество металла в них уступает
плавке в индукционной печи. Угар элементов при плавке мед-
ных сплавов в печах с различным обогревом приведен в
табл. 24.

Плавка большинства медных сплавов на воздухе сопровож-
дается окислением элементов шихты и растворением водорода.
Окисляются преимущественно легирующие элементы, имеющие
Угар некоторых элементов при плавке медных сплавов, %

члемеп г

Алюминий
11,п ик
Марганец
< >.'10130
Железо
Никель
К ргмпий
Медь
('пинен

Ш ихта

загрязненная

чистая

электрических	отр а жател ьны х	электрических	отражательных

0,5—1
0,5-1
0,5—1
0,5—1
0,5-1
0,5-1
0,5—2

Плавка в печах

высокое сродство к кислороду. Окисление сплавов, содержащих
алюминий, кремний, бериллий, происходит с образованием плот-
ной оксидной пленки на поверхности расплава. При перемеши-
вании, рафинировании и переливах оксидные пленки находятся
в расплаве в виде отдельных включений, которые при затверде-
вании сплава в форме снижают свойства отливок. Медные
сплавы, за исключением латуней, интенсивно поглощают водо-
рлц и при затвердевании склонны к образованию газовой по-
ристости, особенно характерной для сплавов с широким тем-
пературным интервалом кристаллизации, в частности для
оловянных бронз. В латунях высокое давление паров цинка
препятствует растворению водорода.

Для защиты от окисления плавку медных сплавов ведут под
слоем древесного угля или флюсов (табл. 25). Несмотря на за-
пойные мероприятия при плавке, в готовом расплаве всегда со-
держится некоторое количество нерастворимых оксидов и во-
лороца, которые удаляются из него путем рафинирования.

Рафинирование медных сплавов. Операцию рафинирования
(существляют в целях очистки расплава от твердых частиц
оксидов, включений шлака и растворенного водорода. Очистку
можно производить отстаиванием жидкого сплава при высокой
п мпературе, флотацией (выносом включений на поверхность
р.п плава пузырьками газов, образующихся или вносимых в ван-
ну) и флюсованием. Скорость удаления включений путем от-
। । ।инаппя зависит от разности плотностей сплава и включений,
и формы и размеров. Процесс отстаивания протекает очень
м* । к инн. поэтому на практике он применяется редко.

1н1|ге )ффективным способом рафинирования является фло-
нщнч, юпорая заключается в том, что по аналогии с алюми-
111П 1И.1МЦ сплавами через жидкий сплав продувают нейтральные
1.1И.) и 1п вводят различные вещества, образующие в результате
Составы некоторых покровных и рафинирующих флюсов
для медных сплавов и области их применения

Номер
состава

Массовое содержание, %

Область применения

1

2

3

4

5

6

7

8

9

41 478.0,; 25—32МпО2; 10—15 №?О;

11 14Л1.О,
508Ю,; ЗОМазВЮ?, 20СиО

10—3081’0.; 90 70№3В4О7

7МадВ4О/; 60Ма2СО3; ЗЗСаР2

308Ю2; 30№2СО3; 4()СаР2

50№2СО3; 50СаР3

50№2СОз; 50 бон стекла

50СаР2; 50М^Р2

60№С1; 40№3А1Е6

Покровный для оловян-
ных бронз при плавке в
печах с шамотовой футе-
ровкой

То же с магнезитовой

Рафинирующий для оло-
вянных бронз

Покровный для кремни-
стых латуней

То же для алюминиевых
бронз

Покровно-рафинирую-
щий для бронз и латуней

Рафинирующий для
алюминиевых бронз

взаимодействия со сплавом газообразные продукты. Рафиниро-
вание инертными газами (обычно азотом) ведут при темпера-
туре расплава 1150—1200 °С в течение 5—10 мин при давле-
нии газа 19—29 кПа. Объемный расход газа в этом случае
составляет 0,25—0,5 м3 на 1 т расплава. Рафинирование мед-
ных сплавов хлоридом марганца происходит за счет образова-
ния в расплаве газообразных продуктов. Для этого при темпе-
ратуре расплава 1150—1200 °С хлорид марганца вводят с по-
мощью колокольчика. Перед разливкой рафинированный сплав
выдерживают в течение 10—15 мин для удаления пузырьков
газа.

Рафинирование флюсованием применяют для удаления
взвешенных неметаллических включений. Наиболее высокими
рафинирующими свойствами обладают смеси фторидов кальция
и магния. Перед рафинированием сплав нагревают до темпера-
туры 1150—1200 °С, удаляют шлак и на зеркало сплава засы-
пают порошок переплавленного флюса в количестве 1,5—2 %
от массы сплава. В течение 10—15 мин флюс замешивают в
расплав, что обеспечивает лучшее отделение примесей. Флюсо-
вание используют также для удаления вредных примесей алю-
миния и кремния из оловянных бронз. Для этой цели применя-
ют флюс, состоящий из 33 % медной окалины, 34 % кварцевого
песка и 33 % буры.

Хорошие результаты по очистке медных сплавов от неме-
таллических включений и водорода, содержащих в своем соста-
ве такие легкоокисляющиеся элементы, как алюминий, крем-
ний, титан, дает фильтрование. Для этой цели используют зер-
нистые фильтры из магнезита, алунда, плавленных Фторидов
кальция и магния, которые устанавливают в литниковых ча-
шах. В зависимости от массы отливки толщину фильтрующего
слоя выбирают равной 60—150 мм, а размеры зерен — 5—
10 мм в поперечнике. Перед заливкой сплава фильтры подогре-
вают до температуры 700—800 °С.

Раскисление меди и ее сплавов. Раскисление обеспечивает
процесс восстановления оксидов, растворенных в жидком ме-
талле. Применяемые в качестве раскислителей вещества по вос-
становительной способности могут быть расположены в следую-
щий убывающий ряд: Са, М^, 1л, А1, 81, Ыа, 2п, Р, 8п, Ре,
Си, А^, Аи. Оксид каждого последующего элемента может
быть восстановлен всеми предыдущими элементами, причем
процесс раскисления протекает наиболее активно и полно при
использовании раскислителей, растворяющихся в расплаве ме-
талла или сплава. Раскислители этого типа дают различные
продукты раскисления и по этим признакам их подразделяют
па три группы. К первой группе относятся раскислители, обра-
зующие газообразные продукты раскисления. Это восстанови-
тельные газы и углеводороды, которые образуются, например,
при «дразнении» меди древесиной. Этот процесс трудно конт-
ролировать, так как после полного раскисления меди начинает-
ся интенсивное поглощение водорода.

Вторую группу составляют раскислители, которые образуют
парообразные или жидкие продукты раскисления. Это прежде
всего фосфор, который вводят в расплав в виде фосфористой
меди. При раскислении фосфором протекает реакция

5СщО + 2Р — Р2О5 + ЮСи.

Образующийся парообразный фосфорный ангидрид (Р2О5)
улетучивается в атмосферу. Эта реакция протекает главным
образом на поверхности металла. В глубинных же слоях рас-
плава идет другая реакция

6Си2О + 2Р

2СиРО3 + ЮСи.

Фосфорнокислая медь (СиРО3) в виде «жирных» капель
всплывает на поверхность расплава.

В третью группу входят раскислители, образующие твердые
продукты раскисления, не растворимые в металле, которые ча-
стично или полностью переходят в шлак. К ним относятся ак-
швиые в химическом отношении элементы: 2п, А1, Мп, 81
и др. Хотя эти элементы практически полностью связывают
р.п творенный в металле кислород, они не являются распрост-
р.шепными раскислителями, так как образуют оксиды, остаю-
щиеся в металле.

Древесный уголь также является раскислителем, но только
при контакте с поверхностью расплава. Аналогичным образом
'к пгтвует и борный шлак, получаемый путем сплавления буры
• :» % магниевого порошка. В качестве раскислителей находят
применение и лигатуры медь — бор (2—4% бора) и медь-
литий (2—4 % лития). Продукты раскисления при температу-
рах плавки и лигья находятся в жидком состоянии и легко
всплывают па поверхность металла.

Плавка меди. Плавку меди обычно ведут в индукционных
печах под слоем древесного угля. В качестве шихты применяют
катодную медь, разрезанную на удобные для плавки куски, и
возврат собс твенного производства. Процесс плавки заключает-
ся в расплавлении шихты, перегреве, раскислении. После рас-
плавления шихты температуру расплава доводят примерно до
1200 °С и вводят раскислитель—фосфористую медь в количе-
стве 0,2—0,3 % массы загрузки. После перемешивания рас-
плава заливают пробу па «рост», которая позволяет произве-
сти качественную оценку содержания водорода по размерам
концентрированной усадочной раковины. Затем металл перели-
вают в хорошо прокаленный ковш и при температуре 1160—
1180 сС заливают в формы.

Плавка оловянных бронз. Плавку можно производить в пе-
чах различных конструкций в зависимости от условий произ-
водства. В зависимости от марки бронзы и ТУ на отливки
плавку ведут или из свежих материалов с добавлением возвра-
та (например, БрОЮ, БрОЮФ! и др.) или из вторичных спла-
вов с добавлением возврата (например, БрО5Ц5С5, БрОЗЦ7С5Н1
и др.).

Оловянные бронзы обладают значительной склонностью к
газонасыщению, поэтому в процессе плавки принимают меры
предосторожности против насыщения газом расплава. Наиболее
распространенным защитным покрытием при плавке оловянных
бронз является древесный уголь, который издавна применяют
для этой цели. Его достоинства заключаются в том, что он за-
щищает расплав от окисления, так как создает восстановитель-
ную атмосферу, является теплоизолятором, что ускоряет про-
цесс плавки, легко удаляется с поверхности расплава перед
заливкой форм. Древесный уголь рекомендуется применять толь-
ко после его прокаливания, так как в противном случае содер-
жащаяся в его порах влага может стать источником газо-
насыщения. На практике древесный уголь загружают вместе
с первыми порциями твердой шихты, так как в этом случае
он нагревается вместе с шихтой и остаточная влага испа-
ряется.

Следует отметить, что рекомендуемые для плавки оловян-
ных бронз флюсы (см. табл. 24) в литейном производстве нахо-
дят ограниченное применение. Это связано с тем, что данные
флюсы плохо удаляются с поверхности и не создают (как, на-
пример, древесный уголь) теплоизоляционного слоя, что удли-
няет процесс плавки.

Наиболее вредными примесями в оловянных бронзах явля-
ются алюминий и кремний, которые находятся в расплаве в ви-
де оксидных плен. Наличие в оловянных бронзах алюминия и
кремния даже в количестве 0,005 % уже достаточно, чтобы рас-
плав был загрязнен большим количеством пленки А12О3 и 8Ю2,
которые снижают механические свойства и герметичность отли-
вок. Поэтому с точки зрения качества литья не следует допу-
скать смешивания шихты различных марок сплавов. По той же
причине, если в печи велась плавка алюминиевой бронзы, то
перед плавкой оловянной бронзы печь следует тщательно очи-
стить и провести промывочную плавку.

Плавку оловянных бронз из чистых металлов ведут в такой
последовательности. В хорошо нагретую печь загружают куски
катодной меди и древесный уголь. По мере плавления меди
добавляют ее остаток. Если в состав шихты входит никель, то
(‘го загружают вместе с медью. После расплавления зеркало
расплава должно быть покрыто сплошным слоем древесного
угля. Расплавленный металл перегревают до температуры
1160—1180°С, раскисляют фосфористой медью в количестве
0,2—0,3 °/о от массы меди, а затем вводят возврат. Легирующие
добавки — свинец, олово, цинк, фосфор (наиболее распростра-
ненные в оловянных бронзах) — вводят в конце плавки, после
чего сплав нагревают до температуры 1160—1200°С (в зави-
симости от марки бронзы) и переливают в ковш для заливки
форм. Ковш должен быть подогрет до температуры 600—
/00 °С.

При плавке вторичных сплавов сначала загружают чушки,
возврат и древесный уголь. Состав шихты в этом случае варьи-
руется в очень широких пределах: от 10 до 100 % вторич-
ной чушки и до 90 °/о возврата. Как правило, при высоком про-
центе в шихте возврата в сплав (перед выпуском) вводят цинк,
гак он обладает повышенным угаром, а в возврате его содер-
жание обычно соответствует нижнему пределу. При плавке
вторичной чушки такая подшихтовка не требуется, так как во
вторичном сплаве содержание цинка превышает примерно на
1 % требования ГОСТа к химическому составу готового сплава.
Расплав в печи перегревают до температуры 1170—1200 °С,
раскисляют фосфористой медью и переливают в ковш для за-
пивки форм.

Дегазацию оловянных бронз осуществляют продувкой рас-
плава осушенным азотом через графитовые или стальные, окра-
шен ные огнеупорной краской трубки. Бронза, обработанная
1КНОМ, содержит меньше водорода и оксидов, ее механические
. ноигнш повышаются на 10—30%, улучшается герметичность
<)1 л ивок.

Планка алюминиевых бронз. Плавку производят в печах
ри (личных конструкций, кроме канальных печей, так как их
< Н1ЙЫН-11. невысока из-за зарастания канала оксидами алюми-
нии В 1.ИШСПМОСТИ от химического состава бронзы плавку ведут
ппи ц| < вс ких, или из вторичных материалов. К особенности
н'шп1н алюминиевых бронз относится их повышенная окис-
'пп мт и. < образованием пленки А12О3, которая трудно удаля-
ем и и» р.ипшва и снижает свойства отливок. Для защиты
сплавов от окисления плавку ведут под слоем флюса, основу
которого обычно составляет криолит.

При плавке из свежих материалов сначала загружают при-
мерно половину кагодной меди вместе с криолитом. Если в со-
став сплава входят никель, железо или марганец, то вместе с
катодной медью загружают никель, чистый марганец или фер-
ромарганец и железо в виде железной обрези. При этом медь
должна быть достаточно нагрета, чтобы обеспечить растворение
легирующих добавок. Введением остальной части меди охлаж-
дают расплав и голь ко затем вводят алюминий, который вызы-
вает быстры и перегрев металла в результате экзотермического
эффекта растворения алюминия. Охлаждают сплав обычно до-
бавкой необходимого количества возврата. При наличии сухой
стружки она в небольших количествах вводится в шихту.

Во всех случаях при плавке алюминиевых бронз следует
избегать перегрева металла, так как это всегда ведет к интен-
сивному газопоглощеппю. При нормальном ведении плавки
наличие алюминия резко снижает растворимость водорода в
сплаве и отливки из алюминиевых бронз крайне редко бывают
поражены газовой пористостью.

Температура заливки бронз марок БрАЭЖЗЛ, БрА9Мц2Л,
БрА10ЖЗМц2 в зависимости от толщин отливок колеблется в
пределах 1140—1180°С.

Плавка латуней. Плавку латуней ведут в печах, обеспечи-
вающих нагрев сплава до температуры 1100—1150°С. Однако
для этой цели не следует использовать дуговые печи, в кото-
рых происходит повышенный угар цинка и перегрев расплава.
Латуни при плавке, как правило, не склонны к газопоглощению,
так как испарение цинка приводит к дегазации металла.

Наибольшее распространение в литейных цехах имеет крем-
нистая латунь марки ЛЦ16К4. Она обладает высокой жидко-
текучестью, а высокие защитные свойства пленки оксида крем-
ния позволяют вести плавку и без покровных флюсов. В зави-
симости от требований, предъявляемых к отливкам, плавку
этой латуни ведут как из свежих материалов, так и из вторич-
ной паспортной чушки. При плавке из свежих материалов в ка-
честве покровного флюса рекомендуется применять буру в ко-
личестве 0,2—0,3 % от массы шихты. Буру в сухом виде загру-
жают в печь вместе с катодной медью. После расплавления
меди температуру ванны доводят до ИЗО—1150 °С и произво-
дят раскисление фосфористой медью из расчета 0,3—0,4 % от
массы меди. Кремний в чистом виде или в виде лигатуры
медь—кремний, подогретый до температуры 700—800 °С,
растворяют в раскисленной меди, не допуская их ошлакования.
После полного растворения кремния производят присадку по-
догретого цинка и сплав тщательно перемешивают. При необ-
ходимости в расплав вводят возврат собственного производст-
ва и доводят температуру металла до 1050—1100°С Перед
выпуском заливают технологическую пробу на «рост», и если
проба «растет», то производят дегазацию расплава. При нали-
чии чистой усадочной раковины в пробе (без следов ликвата)
расплав выпускают в чистый, нагретый до малинового цвета
ковш и производят заливку форм. Плавка из вторичной чушки
включается в простом переплаве вторичного материала, иног-
да вместе с возвратом собственного производства. Плавку ве-
дуг без применения покровного флюса, роль которого выпол-
няет плотная оксидная пленка кремния. Так как кремнистая
латунь склонна к газопоглощению, то в процессе плавки не до-
11 \скастся ее перегрев выше температуры 1150°С.

Плавку латуней, содержащих алюминий, ведут аналогично
плавке алюминиевых бронз, т. е. не допуская излишнего пере-
। рсва сплава в целях снижения его окисленности, применяя за-
шпгпые флюсы и проводя рафинирование расплава от оксидных
включений перед разливкой.

Расчет шихты. При плавке медных сплавов расчет также
всчут на 100 кг шихты.

1.	Определяют массу каждого из компонентов в 100 кг го-
кшого сплава по заданному химическому составу в соответст-
вии с требованиями ГОСТа или ТУ.

2.	Задают процент угара и определяют массу каждого из
компонентов с учетом их угара.

3.	Задают процент возврата и определяют массы компонен-
|ов составляющих сплав.

1. Определяют массы лигатур, необходимых для ввода тре-
буемых масс легирующих добавок.

5.	Находят массу основного компонента (основы сплава),
коюрос необходимо ввести в виде первичного металла, чтобы
получить 100 кг готового сплава.

Рассмотрим пример расчета шихты для плавки латуни мар-
ки .ЛЦ16К4 из свежих материалов в индукционной канальной

11ГЧ1К

Средние значения массового содержания компонентов в
сплаве, %'• 80 меди, 4 кремния, остальное — цинк. Угар элемен-
юв принимаем по данным табл. 23: медь—1 %, кремний —
I %, цинк — 3 %. Для компенсации угара отдельных элементов
г(1/|гржание их в шихте следует увеличить: меди на 80-1/100 =

0,8 кг; кремния на 4-1/100 = 0,04 кг; цинка на 16-3/100 =
0,48 кг. Данные для расчета шихты удобно представить в та-

ким виде:

Медь Кремний Цинк Всего

М ы зное содержание, % ...	о ...	80	4	16	100

М к । и.) 100 кг шихты, кг....... 80	4	16	100

\ । Ч’. %	  1	1	3	~

\иЧ._ м ........................ 0,8	0,04	0,48	1,68

I*  н. 11Н.1Н пгь'1в шихты, кг. . . .	80.8	4,04	16,48	101,32

Ирине нчшын расчет приемлем, если кремний вводят в сплав
и .....м нн'|.г. Если кремний вводят в виде лигатуры медь —
кремний, содержащей 20 % кремния и остальное — медь, тогда
состав шихты будет иным.

Определим необходимую массу лигатуры для введения в
100 кг шихты 4,4 кг кремния 4,4-100/20 = 22 кг. С лигатурой
будет введена медь 22-80/100 = 17,6 кг. Следовательно, при
плавке с применением лигатуры медь — кремний в 100 кг ших-
ты следует ввести чистой меди на 17,6 кг меньше.

Если необходимо приготовить, например, 500 кг сплава, то
расчетную массу каждого из элементов на 100 кг шихты следу-
ет увеличит]» в 5 раз.

6.	Особенности плавки магниевых сплавов

В зависимости от масштаба производства плавку литейных
магниевых сплавов производят в тигельных печах, работающих
на электричестве, жидком и газообразном топливе, в индукци-
онных печах промышленной частоты и в отражательных печах.
Плавка магниевых сплавов сопряжена с рядом трудностей, ко-
торые связаны со свойствами магния и характером его взаимо-
действия с атмосферой при нагреве и плавлении. В расплав-
ленном состоянии магний обладает высокой химической актив-
ностью и поэтому легко взаимодействует с кислородом, азотом,
влагой, а при температурах выше 600 °С возгорается. Возго-
рание магния связано с наличием на поверхности расплава
рыхлой оксидной пленки, которая легко пропускает кислород
воздуха.

Из-за указанных особенностей магния плавку магниевых
сплавов ведут по специальной технологии, которая обеспечива-
ет защиту расплава от кислорода. Основным способом защиты
магниевых сплавов от взаимодействия с кислородом является
плавка под специальными флюсами. При этом помимо защит-
ных свойств флюс должен обладать и рафинирующими свойст-
вами, способствуя удалению из расплава оксидов и нитридов.
В промышленности распространен способ плавки под флюсом с
добавлением бериллия, который резко снижает окисляемость
магния.

Флюсы, применяемые при плавке магниевых сплавов, гото-
вят на основе хлоридов и фторидов щелочных и щелочнозе-
мельных металлов с различными добавками. Флюсы должны
обладать следующими свойствами: иметь температуру плавле-
ния ниже температуры плавления сплава; покрывать поверх-
ность расплава сплошным слоем; хорошо смачивать стенки
тигля или печи; обладать высокой рафинирующей способно-
стью; иметь в расплавленном состоянии большую плотность,
чем плотность расплава, чтобы обеспечить оседание частиц
флюса, находящихся во взвешенном состоянии; быть нейтраль-
ными по отношению к компонентам сплава и к материалу лечи
или тигля. Основой большинства флюсов является карналлит
М^СЬ-КС! с различными добавками. Хлорид бария ВаС12
добавляют в качестве утяжелителя, что способствует лучшему
оседанию флюса в расплаве. Фторид кальция СаР2 повышает
вязкость флюса и увеличивает его рафинирующие свойства.
Оксиды магния М§0 добавляют в качестве сгустителя, способ-
сгвующие образованию корочки при перегреве. Составы флюсов
марок ВИ2 и ВИЗ, широко применяемые при плавке магние-
вых сплавов, приведены в табл. 26.

Таблица 26

Составы флюсов для плавки магниевых сплавов
и области их применения

Марка	Массовое содержание компонентов, %							Область применения
	МёС12	КС1	ИаС1 СаСЛ	ВаС|	СаРг	МдО	Н2О	
1И12  В113	38—46  30—40	32—40  25—36	10  7	5-8	3—5  15-20	< 1,5  7—10	1,5  1,5	Для плавки в стационарных печах и тиглях  То же в выем- ных тиглях

Защита магниевых сплавов от взаимодействия с кислородом
воздуха с помощью флюсов отличается простотой и надежно-
стью, но имеет ряд недостатков: флюс окисляется, комкуется,
поверхность его нарушается, отчего он теряет свои защитные
свойства. При зачерпывании сплава из тигля и заливке форм в
расплаве могут оказаться включения флюса, которые в отлив-
ках вызывают флюсовую коррозию. Поэтому в последнее время
повышенный интерес проявляют к применению газообразных
сред для защиты магниевых сплавов от окисления. Для созда-
ния защитной атмосферы применяют углекислый газ, аргон и
сернистый ангидрид. На рис. 15 показана схема устройства для
бесфлюсовой плавки магниевых сплавов с использованием по-
рошкообразной серы, из которой при сгорании образуется сер-
нистый ангидрид.

Плавку магниевых сплавов ведут тремя способами: в ста-
ционарных тиглях, в выемных тиглях и комбинированным спо-
гобом (отражательная печь — тигель и индукционная печь —
ин-ель). Технология приготовления сплавов почти одинакова
для указанных способов плавки, хотя имеются различия в обо-
рудовании, методах заливки и особенностях применения флю-
сов. Для всех способов плавки магниевых сплавов характерны
ед с дующие последовательные операции: расплавление шихты
н(|/1 флюсом; перегрев сплава; рафинирование; модифицирова-
ние и разливка.

Обычно в литейных цехах магниевые сплавы плавят в два
приема: сначала готовят предварительный, а затем рабочий
«план Предварительный сплав готовят из свежих материалов
с добавкой возврата, рафинируют и разливают в чушки. Если
химический состав полученного сплава соответствует заданно-
му, то повторным переплавом получают рабочий сплав, кото-
рый и используют для заливки форм.

При плавке в тиглях сначала расплавляют флюс, а затем
металлическую шихгу погружают в расплав флюса, что снижа-
ет возможность возгора-

Рис. 15. Устройство для бесфлюсовон
плавки магниевых сплавов:

1 — расплавленная сера; 2— труба для по-
дачи сжатого воздуха; 3— печь; 4 — стальной
тигель; 5 — магниевый сплав

ния магния. В процессе
плавки оголенные участ-
ки шихты присыпают
флюсом. Таким образом,
расплав оказывается в
флюсовом «мешочке» 3
(рис. 16), который изоли-
рует его от взаимодейст-
вия с кислородом воздуха.

Рис. 16. Плавильная ванна
и механизм рафинирования
флюсами магниевых сплавов:
1 — тигель; 2— расплав; 3 — жид*
кий флюс; 4— порошкообразный
флюс; 5—капли жидкого флюса

Марганец в магниевые сплавы вводят с помощью лигатур
алюминий — марганец (8—10% Мп) и магний — марганец
(2 % Мп) или в виде хлорида марганца. Предпочтение отдают
лигатурам, которые загружают в печь вместе с магнием. Цинк
присаживается в конце плавки пои температуре расплава
700—720 °С.

Рафинирование магниевых сплавов. Перед рафинированием
в расплав обычно вводят небольшое количество бериллия
(0,001—0,002 %), который предохраняет расплав от возгорания,
так как создает на его поверхности плотную оксидную пленку.
Бериллий вводят в виде лигатур алюминий -бериллий, алю-
миний — бериллий — магний или в виде фторбериллата натрия
Ыа2ВеР4. В отличие от лигатур фторбериллат натрия вводят
после рафинирования, что способствует лучшей «усвояемости»
бериллия и меньшему окислению расплава.

Рафинирование магниевых сплавов от неметаллических
включений производят путем замешивания свежих порций
флюса в перегретый до температуры 720 °С расплав. При за-
мешивании происходит смачивание флюсом взвешенных в рас-
плаве неметаллических включений (оксидов, нитридов и др.)
и осаждение их на дно тигля (см. рис. 16). Рафинирование
производится в несколько приемов. С увеличением времени вы-
держки и температуры расплава скорость и полнота осажде-
ния флюса будут повышаться; поэтому для полного осаждения
замешанных частичек флюса расплав должен хорошо отстоять-
ся в течение 15—20 мин. При рафинировании происходит и не-
которая дегазация расплава от растворенного водорода. В слу-
чае более сильного газонасыщения расплав дегазируют путем
продувки его инертными газами (азотом, аргоном) аналогично
сплавам на основе алюминия.

Модифицирование магниевых сплавов. Модифицирование
производят в целях измельчения зерна и повышения уровня ме-
ханических свойств сплава. Модифицирование осуществляют
путем перегрева расплава или введением углеродсодержащих
веществ. Для измельчения зерна перегревом расплав после ра-
финирования нагревают до температуры 850—925 °С, выдер-
живают при этой температуре 10—15 мин, а затем быстро
охлаждают до температуры заливки (680—720 °С). Считают,
иго при указанном перегреве в сплаве образуются частички хи-
мических соединений (типа ЕеА13), которые, являясь зароды-
шами растущих кристаллов, измельчают зерно в отливке. Не-
достатки этого способа — снижение производительности печей,
повышенный угар металла, большой расход тиглей и топлива.
Другой способ модифицирования заключается в том, что в рас-
плав вводят углеродсодержащие вещества, например мел, мра-
мор, магнезит и др. При нагреве эти вещества разлагаются с
выделением углекислого газа, который взаимодействует с маг-
нием по следующей реакции:

СО2 + 2М§ 2М^О + С.

Углерод образует с алюминием соединение А14С3, мелкодис-
персные выделения которого и являются многочисленными за-
родышами при кристаллизации металла отливки.

Модифицирование проводят при приготовлении рабочих
< плавов и затем расплав дополнительно рафинируют. После мо-
дифицирования и дополнительного рафинирования производят
р.1 <лнвку при заданной температуре различными способами в
1.1ННП1 мости от способа плавки.

Разливка магниевых сплавов. Заливку форм магниевых
< и ывов ведут, как правило, при температуре 740—790°С и
,4111111. при заливке крупных тонкостенных отливок температуру
<н 1;ша повышают до 800 °С. Раздачу сплава из печи и заливку
форм проводят определенным образом. По достижении нужной
температуры сплава готовят разливочный ковш путем нагрева
его в тигле с расплавленным флюсом марки ВИ2. Затем флюс
сливают через носик ковша и тщательно счищают остатки флю-
са со стенок ковша. В рабочем тигле с поверхности расплава
металлической счищалкой или дном ковша отводят флюс и мед-
ленно наполняют расплавом ковш. Некоторое количество спла-
ва сливают затем обратно, чтобы удалить флюс с носика ковша.
Наполненный расплавом ковш вынимают из ванны и дают
стечь флюсу с его наружных стенок. Чтобы избежать зачерпы-
вания флюса при наполнении расплавом ковша, сплав вычер-
пывают из печи пли тигля не весь, а только около 2/3-

При заливке форм носик ковша должен находиться возмож-
но ближе к литниковой чаше или воронке. Для предотвращения
возгорания во время заливки струю магниевого сплава припы-
ливают серным цветом или смесью серы и борной кислоты
(1:1) из специального распылителя. По окончании заливки в
ковше должно оставаться не менее 10—15 % сплава, так как
в противном случае вместе с металлом в форму может попасть
флюс. Остатки сплава в ковше сливают-в изложницу и в даль-
нейшем используют как шихтовый материал.

Глава III

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОТЛИВОК

Технологический процесс изготовления отливок представля-
ет собой ряд последовательно выполняемых этапов. При разра-
ботке процесса изготовления отливки необходимо выбрать та-
кой, который обеспечил бы высокие технико-экономические по-
казатели производства: получение доброкачественных отливок
при наименьшей их стоимости; высокая производительность при
благоприятных условиях труда; экономия металла за счет по-
вышения точности отливок и уменьшения припусков на обра-
ботку; экономия топлива, электроэнергии и вспомогательных
материалов; максимальное использование имеющегося оборудо-
вания и оснастки; высокий съем отливок с существующих пло-
щадей.

Наиболее важными этапами проектирования технологиче-
ского процесса являются: проверка технологичности конструк-
ции литой детали; разработка технологии изготовления формы
и отливок;" проектирование модельно-опочной оснастки; кон-
струирование литниковой системы; оформление технологиче-
ского процесса.
1. Проверка технологичности детали

Под технологичной конструкцией литой детали понимают
такую конструкцию, которая обеспечивает получение качест-
венных отливок с высокими эксплуатационными свойствами
при возможно допустимой минимальной массе, простоту изго-
товления моделей и стержневых ящиков, удобство формовки,
обрубки и механической обработки, а также возможность при-
менения разъема модели в одной плоскости, отсутствие отъем-
ных частей и минимальное число стержней.

Рис. 17. Конструкция литых деталей

На рис. 17 приведены некоторые технологичные и нетехно-
логичные конструкции литых деталей. Так, изображенный на
рис. 17, а рычаг для удобства формовки должен иметь разъем
и в данном случае он осуществлен в одной плоскости, в то вре-
мя как ступенчатый разъем (рис. 17,6) применять не рекомен-
/|\<1ся, так как такой разъем повышает трудоемкость изготов-
. н пня н модели, и формы. Внутренние полости литых деталей
сДеДусГ по возможности оформлять с помощью болванов
(рп<‘. 17,в), так как применение стержней (рис. 17,г) повышает
Iрудном кость изготовления отливки. Высокая стоимость спла-
вин цветных металлов требует разработки таких конструкций,
м»|(»рыс обеспечивают прочность литых деталей при минималь-
ном расходе сплава. На рис. 17,6 показан латунный поршень
। и «ронплнндра, который ранее отливался сплошным. Впослед-
। шип в конструкцию поршня внесли изменение (рис. 17, е), не
отразившееся на прочности конструкции, и в результате полу-
чили значительную экономию латуни.

В единичном производстве, и главным образом для ремонт-
ных целей, такие детали, как мелкие зубчатые венцы и колеса,
подпятники изготовляют из круглых болванок, из которых вы-
резают диски, подвергающиеся последующей обработке. Такая
технология веде г к неоправданному расходу дорогостоящего
сплава и должна быть запрещена. При конструировании венцов,
зубчатых колес (рис. 17,ж), независимо от диаметра, следует
выполнять в них кольцевые канавки (рис. 17,з), что помимо
снижения расхода сплава обеспечит получение зубьев без уса-
дочных раковин, заварка или запайка которых по ТУ не допу-
скается.

При конструировании отливок необходимо стремиться к
максимальному уменьшению габаритных размеров (особенно
по высоте). Этим снижается трудоемкость формовки и расход
формовочных материалов. Наружные и внутренние поверхности
отливок (в случаях, когда внутренние получаются по чистой
модели) должны иметь уклоны, которые желательно предусмат-
ривать при конструировании отливки. Конструкция литой дета-
ли должна обеспечивать направленное затвердение отливок,
при котором первыми затвердевают нижние части отливок, а
последними — верхние ее части, для питания которых могут
быть применены прибыли. При конструировании отливок сле-
дует исходить из того, что минимальная толщина стенок не мо-
жет быть меньше определенной толщины. Минимальная толщи-
на стенок зависит от свойств применяемого сплава, размеров и
конструкции отливок. Правильно выбранная толщина стенок
обеспечивает расчетную прочность, герметичность и другие

Таблица 27

Наименьшая толщина стенок отливок при литье в песчаные формы, мм

Материал отливок

Алюминиевые сплавы
Медные сплавы:
оловянные
без оловянные

Магниевые сплавы
Цинковые »

Отливки		
мелкие	средние	крупные
ю  1 со	5—8	 1 1 
3—5	6—8	» 
5—7	7—12	> 12
4—6	6-8	III-
— 1 п	> 3	•*——-

эксплуатационные свойства. Рекомендуемые наименьшие тол-
щины стенок для некоторых сплавов цветных металлов при
литье в песчаные формы приведены в табл. 27.

В тех местах литых деталей, в которых требуются малая
шероховатость поверхности и точные размеры и которые не-
возможно получить в отливках, следует предусмотреть механи-
ческую обработку и ввести слой сплава — припуск на обработ-
ку /(ля отливок из сплавов цветных металлов припуски назна-
чают по отраслевым или заводским нормалям, причем размер
припуска устанавливают в зависимости от габаритных разме-
ров, положения поверхности отливки, характера производства и
(ложности литья (табл. 28).

Таблица 28

Припуски на механическую обработку отливок
из сплавов цветных металлов при литье в песчаные формы, мм

11.1 п б оль ш и й разы ер о гл ивки, мм	Положение поверхности отлнвки	Про- стое	Слож- ное	Про- стое	Слож- ное	Про- стое	Слож- ное
		Производство					
		массовое		серийное		единичное	

'1.0 100  1	Верх	1	1,5	1,5	2	2	2,5
	Низ, бок	0,5	1	1	1,5	1,5	2
< в. 100 до 250	Верх Низ, бок	2  1	2,5 2	2,5  2	3  2,5	3  2,5	3,5 3
• в. 250 до 500	Верх Низ	3  1.5	3,5 2	3,5  2,5	4  3	4  3	4,5  3,5
<' в. 500 до 800	Верх Низ, бок	3,5  2	4  3	4  3	5  3,5	5  4	7  5
Си. 800 до 1250	Верх Низ, бок	4  3	5  4	5  4	6  4,5	6  4,5	8  6
<п. 1250 до 2000	Верх Низ, бок	4,5  3,5	5,5  4,5	5,5  4,5	7  5,5	7  5,5	9  7

2. Разработка технологии изготовления форм и отливок

()б ьем технической документации находится в зависимости
о| характера производства (единичное и мелкосерийное, серий-
ное и массовое). В условиях единичного и мелкосерийного про-
п пюдгтв все технологические указания вносятся квалифициро-
ванным технологом-литейщиком непосредственно в чертеж де-
13.Н1 (синьку). При разъемной модели или модели, имеющей
ингмпую часть в плоскости разъема (например, отъемный
и. р\ннн знак), на линии разъема модели проставляют буквен-
ные (Назначения разъема — МФ, а направление разъема обо-
п|.1ч.|юг буквами В (верх) и Н (низ) со стрелками (рис. 18).
I < ц| модель не имеет разъема и отъемных частей, то ставят
ь.1 н\ Ф. Припуски на механическую обработку изображают
сплошной тонкой линией, а размер припуска указывают перед
знаком шероховатоегп детали. Отверстия, не выполняемые в
отливке, перечеркивают тонкой линией. Стержни и их знаки
также изображают тонкой линией, а в разрезе штрихуют толь-
ко у контурных линий.

В условиях серийного и массового производств на основании
приведенных данных по чертежу-синьке разрабатывают черте-
жи металлических моделей, монтажные чертежи установки мо-
делей на плитах и т. и.

Рис. 18. Чертеж поршня с нанесенными техноло-

гическими указаниями

Выбор положения отливки в форме. Для определения поло-
жения отливки в форме при заливке исходят из следующих по-
ложений: 1) наиболее ответственные поверхности отливок (по-
верхности скольжения, качения), подвергающиеся механической
обработке, располагают в нижней части формы, даже если это
связано с повышением трудоемкости; 2) тонкие стенки отливок
располагают в нижней части формы, вертикально или наклон-
но; 3) отливки типа валов, барабанов, крупных втулок с обра-
батываемыми наружными и внутренними поверхностями долж-
ны заливать вертикально для равномерного заполнения формы
расплавом, выделения газов, всплывания неметаллических
включений; 4) вне зависимости от возможных усложнений фор-
мовки выбирают такое положение отливки, при котором можно
обеспечить направленное затвердевание с переходом от тонких
частей к утолщенным, которые питают прибылями; 5) следует
обеспечивать кратчайший путь прохождения расплава от лит-
никовой системы к отливке.
При выборе разъема формы необходимо: поверхности от-
ливки, принимаемые за базу при механической обработке, рас-
полагать в одной полуформе; стержни устанавливать главным
образом в нижней полуформе. Поверхность разъема должна
обеспечивать по возможности отсутствие заливов, а также удоб-
ство сборки формы и контроль установки стержней. При опре-
делении границ и положения стержней нужно соблюдать сле-
дующие условия: разъем стержневого ящика и опорная поверх-
ность стержня при сушке должны быть плоскими. Это условие
особенно важно в условиях единичного производства. В усло-
виях серийного и массового производств, когда применяют фа-
сонные сушители, это условие можно не соблюдать; поверх-
ность стержня со стороны набивки для удобства работы долж-
на иметь определенные размеры; опорные поверхности должны
ныть достаточными для того, чтобы исключить деформацию
стержня при сушке; вентиляционные каналы в стержнях следу-
ет выполнить с учетом свободного выхода газов через знаки и
предотвращения попадания в каналы расплава.

3.	Проектирование литниковых систем и прибылей

авильная конструкция

Рис. 19. Элементы литниковой
системы

Литниковая система представляет собой совокупность резер-
вуаров и каналов, через которые расплавленный металл из
ковша поступает в полость формы. “
ц Шишковой системы обеспечивает
равномерное и спокойное поступле-
ние расплава в полость формы,
улавливание шлака и других неме-
таллических включений, не вызы-
вает местных разрушений формы,
создает направленное затвердева-
ние отливки.

Литниковая система включает,
как правило, следующие основные
•лементы (рис. 19): литниковую
воронку или чашу 1 — резервуар,
предназначенный для приема жид-
кого металла из ковша, частичного
удержания шлака (в чаше) и пе-
редачи металла в стояк; стояк 2 — вертикальный (иногда на-
клонный) канал круглого, овального или иного сечения, кото-
рый служит для передачи расплава из чаши (воронки) к Ару-
мом элементам литниковой системы; шлакоуловитель 3 (назы-
ваемый коллектором при цветном литье) —это горизонтальный
канал, предусмотренный для удержания шлака и передачи ме-
1.1 для из стояка к питателям; питатели 4 (литники) —каналы,
ни/пюляшпе расплав в полость формы. К элементам литнико-
в‘>|| <шлемы относят выпор (или выпоры) — вертикальный ка-
11.1'1, расположенный или в самой верхней части формы, или
сбоку и служащий для отвода газов, наблюдения за ходом за-
ливки и иногда для питания отливки.

По конструкции литниковые системы могут быть разделены
на типы (рис. 20). Первый тип—верхняя литниковая система
(рис. 20, а). Сплав поступает в форму непосредственно через

Рис. 20. Типы литниковых систем:

/“Чаша (воронка); 2—стояк; 5“шлакоуловитель (коллектор); 4—питатель; 5—
выпор; 6 — отливка

стояк. Второй тип — нижняя или сифонная литниковая систе-
ма (рис. 20,6), при которой питатели подводят в нижнюю часть
отливки. Третий тип — боковая литниковая система (рис. 20,в).
Питатели подводят к боковой поверхности отливки в одной го-
ризонтальной плоскости, обычно по разъему. Четвертый тип —
ярусная (этажная) литниковая система (рис. 20,г), при кото-
рой питатели подводят к отливке на нескольких уровнях. Раз-
новидностью ярусной системы является вертикально-щелевая
(рис. 20,6). Пятый тип — дождевая литниковая система
(рис. 20, е). Тип литниковой системы выбирают в зависимости
от конструкции отливки, вида сплава и при этом стремятся к
наименьшему расходу металла на литниковую систему.

Верхняя литниковая система наиболее проста по конструк-
ции, легко выполняется, требует незначительного расхода ме-
талла и создает наиболее благоприятные условия для питания
отливки. Однако при таком подводе сплава может произойти
размыв формы, повышенное окисление сплава. Система не
обеспечивает задержание шлака, поэтому верхнюю литнико-
вую систему применяют для низких отливок небольшой мас-
сы, простой конфигурации, с малыми и средними толщинами
с гонок.

Нижняя литниковая система обеспечивает спокойное запол-
нение формы, устраняет опасность размывания стенок и обра-
ювания засоров. Однако при таком подводе сплава наблюда-
ется неблагоприятное распределение температур по высоте от-
ливки, что ухудшает условия ее питания. Нижние литниковые
системы широко применяют при литье сплавов, склонных к
плеиообразованию: сплавов на основе алюминия, алюминиевых
бронз, некоторых латуней.

Боковая система является одной из самых распространен-
ных, особенно для отливок, плоскость симметрии которых со-
впадает с плоскостью разъема формы. При таком подводе
сплава снижается (по сравнению с верхним) высота падения
сплава и возможность разрушения формы.

Ярусную литниковую систему обычно используют для круп-
ных отливок, она обеспечивает спокойное заполнение формы
расплавом. В отличие от сифонного подвода сплава она созда-
ст лучшее питание отливки. Ярусная литниковая система наи-
более сложна в выполнении и требует большого расхода ме-
1 алл а.

Вертикально-щелевая система обеспечивает спокойное за-
полнение формы расплавом при сохранении направленности за-
|всрдевания отливки. Эту систему широко применяют при
лип,с пленообразующих сплавов, хотя она требует большого
расхода металла и повышает трудоемкость обрубных работ.

Дождевая литниковая система создает равномерное поступ-
ление сплава по периметру отливки, ее широко используют при
01.111ВКС различных втулок из оловянных бронз.

Литниковая воронка или чаша является первым элементом
лигниновой системы по пути движения сплава из заливочного
ношпа в форму. Литниковые воронки используют при заливке
небольших по массе отливок и подразделяют на малые и
большие. Малые воронки (рис. 21,а и б) широко применяют
при лигье мелких и средних отливок в песчаные формы и
1.ОМ1Л1». Наиболее благоприятная форма воронки (штриховая
пины на рис. 21, а) охватывает контур свободно падающей
• |рун расплава и исключает подсос воздуха в верхней части
< 1ояю1. Более рациональной является воронка овальной формы
(рис 21,6), так как она предотвращает вихревые движения
расплава. Размеры малых воронок выбирают в зависимости от
диаметра стояка в верхнем сечении в-

Литниковые чаши используют при получении средних и
крупных отливок и подразделяют на обычные и мерные. Наи-
более распространенные конструкции обычных литниковых чаш,
применяемых при цветном литье, показаны на рис. 22. Мерные

Рис. 21. Литниковые во-
ронки: а — малая круг-
лая; б — малая овальная
с наклонной стенкой

чаши выбирают таким образом, чтобы их объем был равен
объему отливки с прибылями и литниковой системой. Заливку
мерных чаш ведут «из-под пробки», т. е. сначала входное от-
верстие стояка (или стояков) закрывают специальной пробкой,
затем наполняют чашу расплавом, а уже затем, подняв проб-
ку, заполняют форму сплавом.

Рис. 22. Литниковые чаши: а —- с пробкой; б — с поро-
гом и перегородкой

В зависимости от соотношения площадей поперечных сече-
ний каналов литниковые системы могут быть сужающимися и
расширяющимися. В цветном литье такие сужающиеся системы
применяют редко. В расширяющихся литниковых системах на-
блюдается следующее соотношение площадей поперечных сече-
ний каналов. -Рст Ршл <С 1пит, где ЛСг, Ршл* <Рпит — со-
ответственно площади поперечных сечений стояка, шлакоулови-
теля и питателей (одного или нескольких). Основное достоин-
ство расширяющихся литниковых систем заключается в том,
что расплав вытекает из питателей с малой скоростью, благо-
даря чему снижается интенсивность сто окисления и возмож-
ность захвата потоком оксидных плен. Эти литниковые систе-
мы широко используют при литье алюминиевых, медных и
магниевых сплавов.

Для алюминиевого и магниевого литья рекомендуют сле-
дующие соотношения сечений элементов литниковых систем:
Дт : Лил : Х^пит =1:2:4; 1:3:6 и др.; для медных спла-
вов — 1:2:2; 1:2:4; 1:4:4. Для снижения скорости поступ-
ления расплава в форму в литниковые системы ставят сетки
или коллекторы выполняют коленообразной формы.

При выборе литниковой системы рассчитывают площадь се-
чения стояка, а площади других элементов системы находят из
приведенных выше соотношений применительно к типу сплава
отливки. Для цветного литья обычно исполь-

р 10С°С
ст трр	’

и конфигурации
зуют формулу

где (2 — масса металла, проходящего через стояк, кг; т —•
время заливки, с; р—плотность сплава, г/см3; ц — коэффи-
циент расхода или потери напора на трение; Нр — расчетный
напор, см; § — ускорение свободного падения, см/с2. Время за-
ливки т, входящее в формулу, определяют из выражения

т = $ ^6(3,

где б — преобладающая толщина стенки отливки, мм; 5—ко-
эффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации от-
ливки; для алюминиевых сплавов 5 — 1,7 4- 3 (меньшие значе-
ния относятся к мелким отливкам, а большие—к крупным);
для медных сплавов 5 — 2,0 4- 2,1; для магниевых сплавов 5 —
= 2,3 4- 4,5. Время заливки проверяют по скорости подъема
сплава в форме. Скорость подъема должна быть достаточной,
чтобы сплав не успел заметно охладиться, и по возможности
минимальной, чтобы не вызывать нежелательных завихрений и
образования плен в расплаве.

Потери напора на трение р принимают по опытным дан-
ным в пределах 0,3—0,8 (0,3 — очень большое сопротивление,
велики потери напора на трение; 0,8—малое сопротивление,
низкие потери напора). Питание отливки или ее отдельных уз^
лов обеспечивается установкой прибылей. Прибыли на отлив-
ках предусматривают при литье цветных сплавов, имеющих
склонность к образованию сосредоточенной усадочной ракови*
пы, т. с. для сплавов с узким температурным интервалом кри-
<пллнзации (силумины, алюминиевые бронзы, латуни). Для
< плавов с широким интервалом кристаллизации, например для
<»л<»вянных бронз, установка массивных прибылей себя не оп-
ранлывает, так как питающие возможности прибылей для этих
«плавов ограничены. По расположению относительно питаемого
узла различают прибыли прямого действия, которые распола-
гают над узлом сверху, и отводимые или боковые (рис. 23), а
по способу формовки — открытые и закрытые. По конфигура-

Рис. 23. Типы прибылей (заштрихованы):

Пп—диаметр прибыли; — верхний диаметр прибыли; Н— еысота
прибыли; Н3 — высота закрытой прибыли; Оу —диаметр термического
узла отливки; Оп=(1,2 4- 1,6) Оу; Пв = (1,4 4- 1,5) Г>п; Яп=(1,8 4- 2,0) Г>п;

Я =(Э,6 4- 0,8) Г>
11

ции прибыли могут иметь различную форму, но чаще их вы-
полняют в виде цилиндров. Для сплавов с широким темпера-





Рис. 24. Наружные холодильники: а — под фланцем отливки; б —
под полкой; в — сбоку узла; г- в углу; д — в углу Т-образной стенки;
е — сверху Т-образной стенки; ж — комбинированный

турным интервалом кристаллизации вместо прибылей устанав-
ливают выпоры, которые имеют форму прибылей, но по раз-
мерам значительно меньше их.
Для получения плотных отливок в практике цветного литья
наряду с питанием термических узлов от прибылей широко ис-
пользуют установку холодильников (рис. 24). При литье цвет-
ных сплавов применяют только наружные холодильники, так
как внутренние холодильники в большинстве случаев из-за на-
личия оксидных плен и низких температур сплавов не успева-
ют свариваться с заливаемым металлом. Наружные холодиль-
ники выполняют из чугуна, стали, меди и медных сплавов,
алюминия и графита. Их устанавливают на соответствующие
места модели при изготовлении литейной формы. Толщину хо-
лодильника принимают равней 0,6—-0,8 от толщины охлаждае-
мого узла.

4.	Оформление технологического процесса

На основании разработанной технологии, по которой окон-
чательно определен процесс изготовления отливки, оформляют
технологическую карту, в которой указано: наименование, но-
мер чертежа отливки; масса отливки, которая определяется
как расчетная масса детали плюс масса припусков на обработ-
ку; масса жидкого сплава на отливку с учетом массы литни-
ковой системы и прибылей; марка сплава и номер шихты по
заводским нормалям; температура заливки; режимы охлажде-
ния и термической обработки; способы изготовления формы —
вручную, по модельным плитам, машинная, формовка по-сыро-
му, по-сухому, поверхностно подсушиваемые, СО2-процесс
и т. п.; литниковая система; кратая технология очистки и об-
рубки отливок. При изготовлении сложных отливок в карте
должно быть указано правило «проверки первой отливки», т. е.
необходимость разметки отливки для определения геометриче-
ских параметров, включая припуски на обработку, соответ-
ствие массы отливки расчетным данным. При обнаружении по-
грешностей их устраняют и вновь изготовляют отливку, кото-
рая подвергается вторичной проверке. Установленные нормы
времени и расценки на выполнение отдельных операций можно
проставлять в технологической карте либо составить на них
самостоятельную карту. Каждую технологическую карту согла-
совывают с мастером, ее утверждает главный металлург и с
пей необходимо ознакомить рабочих.

Глава IV

МОДЕЛЬНАЯ И СТЕРЖНЕВАЯ ОСНАСТКА

Технологическая оснастка в литейном производстве — это
совокупность приспособлений и инструментов, необходимых для
выполнения процесса формообразования отливок. По роли в
формообразовании отливок оснастку подразделяют на основную
и вспомогательную. Основную оснастку составляет модельный
комплект, в который входят модели, стержневые ящики, эле-
менты моделей литниковой системы, модельные плиты и шаб-
лоны.

Вспомогательная оснастка — это опоки, подмодельные щитки,
сушильные плиты, центрирующие штыри, скобы и т. п.

1.	Классификация модельных комплектов

Модельные комплекты классифицируют по наиболее важ-
ным признакам, к которым относятся материал модельного
комплекта, способы изготовления литейной формы, типы кон-
струкций моделей, их размеры, сложность и прочность моде-
лей, тип литейного сплава.

По роду материалов, из которых изготовляют модельные
комплекты, их подразделяют на деревянные, металлические и
неметаллические (пластмассовые, гипсовые, цементные). Ос-
новным материалом для единичного и мелкосерийного произ-
водства отливок является древесина, а для серийного, крупно-
серийного и массового — алюминиевые сплавы, чугун, пласт-
массы. Таким образом, выбор того или иного материала для
модельного комплекта зависит главным образом от типа про-
изводства отливок.

По способу изготовления литейной формы модельные комп-
лекты предназначаются для ручной и машинной формовок.
Способ изготовления модели, ее материал и конструкция опре-
деляется способом формовки, типом производства. Для ручной
формовки модель может иметь один-два и более разъемов, а
также отъемные части. Для машинной формовки модель долж-
на быть более простой конфигурации, без отъемных частей и
иметь не больше одного разъема. Чтобы не применять отъем-
ных частей и упростить конфигурацию модели, при машинной
формовке применяют наружные стержни.

По конструктивным признакам модели делят на неразъем-
ные (цельные), разъемные и скелетные. Скелетные модели
представляют собой не полную наружную поверхность отливки,
а только часть ее, отраженную на скелете (ребрах). Наруж-
ную форму скелета изготовляют строго по чертежу с учетом
усадки и припусков на механическую обработку отливки
Обычно скелетные модели изготовляют для единичного произ-
водства крупных и сложных отливок, а в цветно-литейном про-
изводстве, как правило, они не применяются.

По сложности конструкции модели, так же как и отливки,
можно разделить на пять групп. Группу сложности определя-
ют внешним контуром отливки, ее массой, числом стержней,
выступов, бобышек, а также заданным классом точности и
прочности. К первой группе сложности относятся модели, пред-
назначенные для формообразования преимущественно плоских,
простых по конфигурации отливок, изготовляемых по неразъем-
но
ным моделям или моделям с плоским разъемом (без стержней
или со стержнями простого прямолинейного контура). Вторую
группу сложности составляют модели отливок простой конфи-
। урации, представляющих собой преимущественно простейшие
н*ла вращения и изготовляемых с одним-двумя стержневыми
шипками. В третью группу сложности входят более сложные
по конфигурации модели с выступами и отъемными частями
для отливок с прямолинейными поверхностями, переходящими
в криволинейные, формуемых с несколькими стержнями. В чет-
вертую группу сложности включают сложные по конфигурации
модели, преимущественно многорадиусные. Пятую группу слож-
ности составляют модели особо сложные, у которых наружные
поверхности образуются сопряжениями криволинейных поверх-
ностей с труднодоступными углублениями, углами и тонкими
ребрами, с наличием резких переходов.

По прочности модели делят на классы. Прочность моделей
является одним из основных показателей качества, так как от
прочности в первую очередь зависит число съемов литейных
форм с одной модели. По прочности деревянные модельные
комплекты подразделяют на три класса. По первому классу
прочности изготовляют модели и стержневые ящики, предна-
значенные для длительного использования при ручной и ма-
шинной формовках. Для деревянных моделей в этом случае
используют древесину первого сорта (ольху, клен, бук и др.).
Допускается применение досок не шире 110 мм, которые затем
оклеивают в щиты во избежание коробления. Кольцевые и
дисковые заготовки делают послойно из секторов и сегментов
с применением клея. При необходимости модели дополнитель-
но укрепляют с помощью нагелей и шурупов. Отъемные и дру-
гие быстроизнашивающиеся части в моделях первого класса
для ручной формовки изготовляют из твердых пород древеси-
ны, а иногда из металла. Части моделей и стержневых ящиков,
подвергающиеся особенно быстрому износу (ребра, кромки,
углы) окантовывают металлической лентой. Тонкие и ажурные
модели, непрочные по конструкции, закрепляют на подмодель-
пых щитках. Галтели радиусом до 3 мм выполняют из мело-
вой замазки, а более 3 мм — из древесины. Поверхность моде-
ли тщательно отделывают и после грунтовки и шпаклевки по-
крывают не менее трех раз модельным лаком.

Для моделей второго класса прочности применяют древеси-
ну первого и второго сортов (ольху, сосну, липу и др.). Непо-
ч.впжные соединения выполняют на клею, используя при этом
шурупы и гвозди. Модели полностью изготовляют из дерева, но
в отдельных случаях их можно армировать. Отъемные части
крепят шинами типа «ласточкин хвост», изготовленными из
чвердой древесины. Поверхность модели тщательно отделывают
н тважды покрывают модельным лаком. По третьему классу
прочности изготовляют модели для единичного использования
при ручной формовке. Допускается применение любых пород
древесины второго и третьего сортов (сосны и др.)- Галтели
радиусом до 10 мм выполняют из замазки. Отъемные части
крепят шпильками или шипами. Модели красят не более од-
ного раза. Требования к изготовлению стержневых ящиков
всех классов прочности такие же, как и к изготовлению моде-
лей соответствующих классов.

По роду сплава различают модельные комплекты для чу-
гунного, стального и цветного литья. От вида сплава зависит
усадка, которая должна быть учтена в размерах моделей и
стержневых ящиков, а также размеры припусков на механиче-
скую обработку. Для отличия деревянных комплектов по роду
сплава их рабочие поверхности окрашивают в различные цве-
та в соответствии с требованиями ГОСТа: красный — для мо-
дельного комплекта, предназначенного для изготовления чугун-
ных отливок; желтый — для изготовления отливок из цветных
сплавов; серый — для изготовления стальных отливок. Окраска
модельных комплектов несет и другую информацию. Например,
на поверхности моделей, соответствующих обрабатываемым по-
верхностям отливки, наносят черные круглые пятна по основ-
ному фону. Поверхности стержневых знаков и других незали-
ваемых частей формы всегда окрашивают в черный цвет. По-
верхность элементов литниковой системы, прибылей и выпоров
отделяют от остальной поверхности черной полосой по контуру
сопрягаемых элементов.

На каждый модельный комплект наносят маркировку, содер-
жащую номер чертежа отливки, а также число стержневых
ящиков в комплекте, отъемных частей, шаблонов и элементов
литниковой системы, изготовляемых отдельно от основного тела

модели.

2.	Свойства древесины

Древесина является одним из основных материалов для
изготовления модельных комплектов. Невысокая плотность, хо-
рошая обрабатываемость, низкая стоимость — вот далеко не пол-
ный перечень достоинств древесины. Древесина состоит из срос-
шихся между собой клеток, довольно разнообразных по разме-
рам и форме. Клетки образуют волокна, представляющие собой
трубки — сосуды, по которым протекают питающие дерево соки.
Древесина состоит из концентрических (иногда извилистых)
годичных колец. Наименее качественной частью древесины яв-
ляется сердцевина, которая у одних пород деревьев выгнивает
(липа, береза), а у других отделяется в виде стержня (ель).
Поэтому для ответственных частей моделей сердцевину удаля-
ют при раскрое пиломатериала.

Древесные породы принято делить на две группы: хвойные
и лиственные. К хвойным относятся сосна, ель, лиственница,
пихта и др. Они имеют листья игольчатой формы; у них хо-
рошо заметны в поперечном разрезе годичные кольца. К лист-
венным породам относятся ольха, липа, бук, клен, береза и др,
В модельном производстве наиболее широко применяют древе-
сину сосны, ольхи, бука, клена, березы.

Физическими свойствами древесины являются влажность,
плотность, цвет, запах и т д. Наиболее важным физическим
свойством древесины является влажность. Так как древесина
обладает способностью впитывать влагу из окружающей атмо-
сферы, то ее высушивают до такой влажности, которая соот-
ветствует условиям ее эксплуатации. Поэтому пиломатериалы,
используемые для изготовления модельных комплектов, обычно
высушивают до 8—12 % содержания влаги.

Наиболее высокие механические свойства древесина имеет
при действии нагрузок вдоль волокон; в плоскости поперек во-
локон они резко снижаются. Испытаниям подвергают чистые
(без пороков) образцы, а полученные результаты приводят к
единой влажности (12 %). На большинство методов испытаний
разработаны стандарты, устанавливающие форму и размеры
образцов для испытаний.

3.	Деревянные модели и стержневые ящики

Работу над модельным комплектом модельщик начинает с
внимательного изучения чертежа литой детали с нанесенной на
нем технологической разработкой. После этого производит мо-
дельную разметку, которую выполняет на фанерном щите с
простроганными под угольник кромками. Деталь вычерчивают
в натуральных размерах в том положении, в каком она будет
формоваться. Если размеры детали велики, то вычерчивают
только отдельные узлы. Вычерчивание производят с учетом
усадки по усадочному метру. Усадочный метр больше обычного
метра на размер усадки того или иного литейного сплава. Вы-
полнение чертежа начинают с осевых линий, пользуясь рейсши-
ной, угольниками, разметочным циркулем, штангенциркулем
и другим разметочным инструментом. Линии проводят специ-
альной чертилкой. На чертеже показывают линии разъема мо-
дели и стержневых ящиков, контуры стержневых знаков, фор-
мовочные уклоны и припуски на механическую обработку от-
ливки.

Контуры знаков и стержней обозначают штриховыми линия-
ми. Припуски показывают линиями, параллельными обрабаты-
ваемым контурам. При необходимости на щитке вычерчивают
дополнительные виды, разрезы и сечения узлов модели, стерж-
невых ящиков и шаблонов. Чертежи на щитках выполняют по
правилам черчения с соответствующей точностью. Проверив
правильность выполнения чертежа, основные линии обводят
остро отточенным твердым карандашом.

Модельные чертежи на щитках служат для определения
размеров различных частей заготовок для моделей, стержне-
вых ящиков и шаблонов, для контроля размеров моделей и
>.111 и ков в процессе их изготовления. Для предъявления ОТ К мо-
Рис. 25. Конструкция моделей вкладышей подшипника

Рис. 26. Модельный комплект поршня: а —
чертеж отливки; б — чертеж модели (в
разрезе) в, г — стержневые ящики
дельного комплекта представление чертежа и шаблонов обяза-
тельно.

Ниже рассмотрены некоторые примеры изготовления дере-
вянных моделей.

Модель вкладыша. Приведенную на рис. 25 модель вклады-
ша в зависимости от размеров н требуемого числа съемов вы-
полняют по-разному. Так, при диаметре вкладыша до 150 мм
и высоте бортиков не более 30 мм модель выполняют из
сплошной заготовки, склеенной из нескольких досок
(рис. 25, а), причем внутреннюю полость оформляют при фор-
мовке песчаным болваном. Для повышения прочности и преду-
преждения коробления во внутренней полости модели устанав-
ливают ребро жесткости 1. При длине вкладыша до 300 мм
используют одно ребро, а при длине более 300 мм — два. Если
высота бортиков более 30 мм, то их выполняют отдельно из
кольцевых секторов и прикрепляют к цилиндрической части
модели (рис. 25,6). В моделях для вкладышей диаметром бо-
лее 150 мм и толщиной стенок до 40 мм бортики изготов-
ляют из клепок на дисках (рис. 25, в), а при диаметре более
300 мм — из клепок на кольцах. К торцам модели прикрепля-
ют диски 2 (рис. 25,в), предназначенные для установки заго-
товки модели в центрах токарного станка.

Модельный комплект поршня. Модельный комплект для от-
ливки поршня (рис. 26) состоит из модели и двух стержневых
ящиков. Верхний малый стержневой знак отъемный. Стержне-
вой ящик для основной полости изготовляют разъемным по
двум взаимно перпендикулярным плоскостям, при этом части
ящика 1 соединяются металлическими шипами 2. Стержневой
ящик состоит из нижнего основания — дна, на котором наглухо
закреплена муфта 3 с ребрами 4, и двух боковых половинок 5.
При сборке ящика ребра 4 свободно входят в пазы, вырезан-
ные в обеих половинах частей ящика. Для повышения прочно-
сти ящика на нижнюю и боковые части приклеиваются и укреп-
ляются гвоздями планки 6. Центровой стержень, служащий
для получения в поршне сквозного отверстия, набивается в
разъемном стержневом ящике (рис. 26,в).

4.	Металлические модели и стержневые ящики

Металлические модели и стержневые ящики применяют
главным образом в крупносерийном и массовом производствах.
Их основное преимущество — долговечность, точность и высокое
качество рабочей поверхности. Металлические модельные плиты
д< лают составными и цельными. В первом случае модель вы-
полняют отдельно и затем монтируют на плите, а во втором
глучаг— модель и плиту изготовляют как одно целое. Как
правило, на плитах закрепляют модели элементов литниковой
снсгемы. Металлические модели по назначению разделяют на:
модели для ручной формовки; модели для машинной формов-
ки в опоках; модели для безопочной формовки; модели для
оболочковых фирм. В зависимости от размеров металлические
модели можно выполнять сплошными и пустотелыми. Обычно
сплошные модели изготовляют при их малых размерах. Метал-
лические модели п их части изготовляют из вторичных алюми-
ниевых сплавов и из серого чугуна марки СЧ18.

Так как в процессе эксплуатации и обработки модели ис-
пытывают значительные нагрузки, то при проектировании пус-
тотелых моделей должна быть предусмотрена соответствующая
прочность и жесткость их конструкций. Для определения тол-
щины стенок металлических моделей можно использовать дан-
ные, приведенные в табл. 29. Из таблицы видно, что если мо-
дели изготовляют из чугуна, то их стенки несколько тоньше,
чем у моделей н* алюминиевых сплавов. Жесткость пустотелых
моделей обычно увеличивают за счет установки ребер. Их чис-
ло и расположение в полости модели зависит от размеров и
конфигурации модели (табл. 30).

Таблиц а 29

Толщина стенок
металлической модели, мм

Средний
размер
модели,
м м

Алюминисзый
сплав

До 250
251—400
401-630
631 — 1000
1001 — 1600
1601—2000

6-8

7—9

8—10

10—12

12—14

14—16

Табло ц а 30

Расстояние между ребрами жесткости
и их толщина, мм

Толщина		Расстояние между ребрами жес гкостн	Радиус сопряже- ния ребра и модели
с гении модели	жестко- сти ребра		
6	5	150	3
7	6	150	5
8	6	200	5
9	7	200	5
10	8	220	6
11	8	220	6
12	10	250	6
13	10	250	8
11	10	300	8
15	12	400	10

Стержневые знаки выполняют вместе с моделью или от-
дельно от нее в зависимости от их размеров и расположения
на модели. Отдельно изготовленные знаки врезают в тело мо-
дели и крепят винтами. Преимущество отдельно изготовленных
знаков заключается в том, что это упрощает выполнение моде-
лей и при необходимости замену изношенного знака. Разуме-
ется, всякое сочленение элементов модели требует соответству-
ющей точности и прочности крепления. Рабочие поверхности и
отдельные части моделей, подвергающиеся усиленному износу,
необходимо предохранять с помощью укрепленных на них
остальных полос (брони).

Модели для ручной формовки выполняют металлическими
тогда, когда они очень ажурны и имеют тонкие сечения. Мо-
дели для машинной формовки в опоках изготовляют в комп-
лекте с модельными плитами. Конструкцию модельной плиты
определяют типом формовочной машины, па которой будет
проводиться формовка.

Модельные плиты для безопочной формовки выполняют
главным образом литыми и конструктивно подразделяют на
наборные, врезные и монолитные. Наборные плиты изготовля-
ют отдельно от моделей, а затем их скрепляют вместе. Если
модели имеют углубления ниже плоскости разъема или очень
тонкие стенки и их трудно крепить на плите, то в этом случае
модели врезают в тело плиты. У монолитных плит модель и
плита представляют собой цельнолитую конструкцию, что обес-
печивает большую точность формы. Монолитные плиты слож-
нее в изготовлении, чем наборные и врезные. Модельные пли-
ты для безопочной формовки должны быть легкими и хорошо
обработанными. Для их изготовления применяют алюминиевые
сплавы. Так как двусторонние плщты работают в условиях
ударных нагрузок, то для придания большей жесткости их ча-
сто выполняют в виде коробчатой конструкции. При этом в
форме выполняют замок, который предотвращает смещение по-
луформ относительно друг друга.

Модели для оболочковых форм работают при температурах
до 350 °С, что предъявляет к ним повышенные требования
против коробления. Материалом для этих моделей обычно слу-
жат чугун и сталь. Толщину стенок моделей рекомендуют в
пределах 12—-15 мм, а толщину плит—15—20 мм. К модель-
ной оснастке для изготовления оболочковых полуформ предъ-
является ряд дополнительных требований. Рабочие поверхности
модельной плиты и моделей должны быть выполнены с малой
шероховатостью, что необходимо для облегчения съема оболо-
чек с оснастки. Так как снятие оболочки обычно производится
с помощью толкателей, проходящих через плиту, то верхние
горцы толкателей должны находиться на уровне рабочей по-
верхности плиты или несколько выступать над ней. Несоблю-
дение. этого правила приводит к образованию на рабочей по-
верхности полуформ выступов в разъеме собранной формы.
Очевидно, что торцы всех толкателей должны находиться в
одной плоскости.

Металлические стержневые ящики конструктивно зависят от
ра шеров стержней и технологического процесса их изготовле-
ния. Но технологии изготовления стержней стержневые ящики
можно разделить на следующие группы: 1) ящики для ручной
формовки; 2) ящики для получения стержней на встряхиваю-
щих машинах; 3) ящики для получения стержней на пескодув-

ных и цескострельных машинах.

На рис. 27 показаны некоторые типы металлических стерж-
невых ящиков. В неразъемных вытряхных ящиках (рис. 27, а)
получаю! стержни обычно с одной плоской поверхностью. По-
сле1 \ н.'ю। це нпя стержневой смеси ящик накрывают сушильной
или гой 1 и поворачивают на 180°, затем ящик снимают, ос-
тавляя стержень на плите. В вытряхных ящиках можно полу-
чать и фасонные стержни, если применять специальные вкла-
дыши 2 (рис. 27,6). Ящики с вертикальным разъемом
(рис. 27, в) после уплотнения смеси накрывают сушильной
плитой /, поворачивают на 180° и, раздвигая стенки ящика в
направлениях, указанных стрелками, освобождают стержень.
Для получения в верхней части стержня углублений или вы-
ступов применяю г стержневые ящики с вертикальным разъемом
и отъемным дном (рис. 27,г). Ящики с горизонтальным разъ-
емом могут быть открытыми (рис. 27, д) и закрытыми
(рис. 27, в).

Для увеличения жесткости ящиков их корпуса выполняют
с ребрами. Толщина ребер жесткости составляет 0,7—0,8 тол-
щины стенки, а толщина бортов— 1,25—1,30 толщины стенки.

Рис. 27. Основные типы металлических стержневых
ящиков

При конструировании ящиков для ручной набивки предусмат-
ривают ручки для удобства кантовки ящика на 180° в поло-
жение для выемки стержня. В стержневых ящиках для машин-
ной формовки предусматривают специальные приливы для креп-
ления ящика к столу машины.

Исходным документом при проектировании металлического
модельного комплекта является технологический чертеж отлив-
ки. По этому чертежу разрабатывают чертеж элементов мо-
дельного комплекта: модельных плит, моделей и стержневых
ящиков. При разработке чертежей модельного комплекта про-
изводят пересчет размеров детали с учетом усадки сплава, а
размеры моделей и стержневых ящиков наносят уже с учетом
усадки сплава для отливки. Эта операция необходима из-за
того, что при обработке модельных комплектов на металлоре-
жущих станках использование усадочного метра для контроля
размеров вызывало бы ряд неудобств. При разработке черте-
жей металлического модельного комплекта используют норма-
ли и стандарты, в которых даны типовые элементы оснастки
и их размеры, шероховатость поверхности и т. д.
Заготовки металлических моделей, стержневых ящиков
обычно получают отливкой в песчаные формы по деревянным
моделям, называемым промоделями Деревянные промодели из-
готовляют так же, как и обычные деревянные модели. Припу-
ски на механическую обработку модельных заготовок выбира-
ют на промоделях по тем же нормалям, что и для обычных
отливок. Припуск на усадку принимают двойным, состоящим
из усадки, отливаемой по промоделям заготовки, и усадки ос-
новной отливки.

Глава V

ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СМЕСИ

Материалы, применяемые при изготовлении фор^м и стерж-
ней, называются формовочными. Формовочные материалы мож-
но условно подразделить на основные (пески, глины, связую-
щие) и вспомогательные (припылы, краски, натирки, клеи
и др.). Свойства формовочных и стержневых смесей, приготов-
ляемых из разных материалов, оказывают решающее влияние
на качество отливок.

1. Требования, предъявляемые к формовочным материалам
и смесям

Формовочные материалы и смеси должны обладать комп-
лексом определенных свойств: пористостью, прочностью, по-
верхностной твердостью, газопроницаемостью, пластичностью,
текучестью, податливостью, огнеупорностью, выбиваемостью,
живучестью, долговечностью. В производственных условиях в
лабораториях обычно проверяют рабочие свойства смесей:
влажность, газопроницаемость и прочность во влажном и вы-
сушенном состояниях, а все другие свойства определяют при
полном контроле материалов и смесей.

Определение влажности. Под влажностью формовочных ма-
териалов и смесей понимают содержание в них механически
примешанной воды, которая может быть удалена при нагреве.
Влажность влияет на все свойства смеси и главным образом
па прочность, газопроницаемость и текучесть. Пониженная
влажность повышает осыпаемость смеси и затрудняет формов-
ку, повышенная влажность снижает прочность всырую и газо-
проницаемость, вследствие чего возникает опасность образова-
ния газовых раковин. Влажность смеси определяют по из-
менению массы навески смеси в 50 г в процессе сушки при
температуре 105—110°С до постоянной массы.

Схема прибора для ускоренного определения влажности
приведена на рис. 28. Навеску смеси в чашечке / с сетчатым
дном помещают под колпак 2 и сушат в течение 5—8 мин.
Сушку производят струей воздуха, подаваемой вентилятором 4,
нагреваемой термоэлементом 3. Влажность (°/о) подсчитывают
по формуле

С = -~^-1О0,

где М и М\ — соответственно массы смеси до и после сушки, г*
Определение газопроницаемости. Способность песков и сме-
сей пропускать газы называют газопроницаемостью, являющей-
ся одной из важнейших свойств формовочных материалов и
смесей. Низкая газопроницаемость смесей может быть при-
чиной брака о глинок по вскипу и газовым раковинам. Газо-

Рис. 28. Прибор для опре-
деления влажности

проницаемость зависит от однород-
ности зерновых составляющих, фор-
мы зерен, содержания в смеси гли-
нистых веществ. Для определения
газопроницаемости применяют стан-
дартный образец смеси в виде ци-
линдра диаметром 50 + 0,2 мм и
высотой 50 + 0,8 мм. Уплотнение
стандартного образца производят
на лабораторном копре (рис. 29),
для чего навеску смеси массой
160—180 г насыпают в стальную
гильзу 2 внутренним диаметром
50 + 0,2 мм и высотой 125 мм; гиль-
за имеет отъемное дно 1. Гильзу
со смесью устанавливают под ко-
пер и в нее опускают щиток с бой-

ком 3. Тремя ударами груза копра 4 массой 6350 г, падающего
с высоты 50 мм, смесь уплотняется до высоты, равной 50 +
+ 0,8 мм.

Схема прибора для испытания газопроницаемости приведе-
на на рис. 30. На чугунном основании 1 прибора закрепляют
бак 3 с трубкой 2. Внутрь бака помещают колокол 4 с труб-
кой 5. Для утяжеления колокола сверху накладывают груз.
В бак 3 наливают воду несколько ниже его краев и опускают
в нее колокол 4, при опускании которого находящийся в нем
воздух выходит через трубку 2, присоединенную к трехходово-
му крану 5, который, в свою очередь, воздухопроводом соеди-
нен с чашкой затвора Р. На воздухопроводе, входящем в чаш-
ку, имеется нарезка, на которую наворачивают ниппель 10 с
отверстием диаметра 0,5 или 1,5 мм (последний применяют
при испытании стержневых смесей). Полость в чашке затвора
под испытываемым образцом соединяют с манометром 6.

Сущность испытания заключается в том, что через уста-
новленный образец пропускают 2000 см3 воздуха, при этом
определяют время, в течение которого пройдет этот объем воз-
духа, и давление воздуха под образцом, показываемое мано-
метром. При проведении испытания следует придерживаться
следующей последовательности: трехходовый кран установить
в положение «Открыто», плавно поднять колокол и поставить
кран в положение «Закрыто». Затем в чашечку затвора уста-
новить гильзу с образцом 7 и кран установить в положение
«Испытание». При этом колокол начинает плавно опускаться
и воздух поступает через воздухопровод, трехходовый кран и
ниппель под образец. Замер возникающего под образцом

Рис. 29. Лабораторный ко-
пер: а — копер; б — деревян-
ный выталкиватель уплот-
ненного образца

Рис. 30. Прибор для
определения газопрони-
цаемости смеси

давления воздуха определяют по манометру, а продолжитель-
ность прохождения воздуха по секундомеру. Газопроницаемость
смеси определяют по формуле

/г — ъНЦРр!),

где V — объем воздуха, прошедшего через образец (2000 см3);
// высота образца, см; Р— площадь поперечного сечения об-
разца (19,635 см2); р — давление воздуха перед входом в об-
разец (определяется по манометру); I — продолжительность
прохождения воздуха через образец, мин (определяется по се-
кундомеру). Окончательная формула для определения газопро-
ницаемости

к = 509,3/(р/).

Для ускоренного подсчета газопроницаемости разработаны
специальные таблицы, прилагаемые к прибору.

Определение прочности. Способность противостоять разру-
шающим усилиям, возникающим при транспортировании, сбор-
ке и заливке форм, определяет прочность формовочных и
стержневых смесей. Недостаточная прочность ведет к дефор-
мации форм и стержней, обвалам и распорам. Прочность во
влажном состоянии зависит от влажности смеси, количества
глинистой составляющей, зернистости песка и степени уплот-
нения. Прочность формовочных смесей в высушенном состоя-
нии возрастает с увеличением содержания глины, влаги и вве-

дением в состав смеси некоторых связующих, а прочность
стержневых смесей в высушенном состоянии зависит от вида

Рис. 31. Схема конт-
роля свойств смесей:
а — на прочность во
влажном состоянии;
б — на прочность в су-
хом состоянии

в количества специальных связующих ма-
териалов, вводимых в состав смеси. Для
определения прочности смеси во влажном
состоянии применяют такие же образцы,
как и для определения газопроницаемости.
Из гильзы образец при помощи деревян-
ного толкателя (см. рис. 29,6) выталки-
вается и осторожно переносится на под-
ставку прибора для определения прочности

на сжатие.

Смеси, предназначенные для изготовле-
ния форм и стержней с последующей обра-
боткой теплом (сушкой) или углекислым
газом, подвергают испытанию в отвержден-
ном состоянии. Образец в виде восьмерки,
имеющей площадь в наименьшем попереч-

ном сечении, равную 6,25 см2, изготовляют по специальному

стержневому ящику. Уплотнение смеси в ящике производят на

копре, затем образец высушивают при температуре, принятой
для данной смеси, либо продувкой углекислым газом и на

приборе подвергают разрыву.

На рис. 31 приведены схемы оценки прочности смесей во

влажном и упрочненном состояниях.

2. Формовочные пески

Формовочные пески, так же как и глины, являются осадоч-
ными горными породами, образовавшимися в результате раз-
рушений изверженных пород под действием атмосферных яв-
лений.

Важнейшей их характеристикой является время отложе-
ния и кратность переноса, причем наиболее однородными по
размеру зерна имеют те пески, которые в течение длительного
времени подвергались многократным переносам и повторным
отложениям. Основная часть формовочных песков состоит из
кремнезема 8Ю2 с температурой плавления 1713 °С, плотно-
стью 2,5—2,8 г/см3. В зависимости от содержания кремнезема,
глинистых составляющих (так называют зерна размером в по-
перечнике менее 0,022 мм) и вредных примесей формовочные
пески по ГОСТ 2138—74** делят на обогащенные кварцевые,
кварцевые и глинистые (табл. 31).
Классификация формовочных песков

Песок	Класс	Массовое содержание» %			
		глини- стой  соста в- ляющей, не более	кремне- зема ЗЮ2, не менее	примесей, не более	
				оксидов щелоч- но-земель- ных и щелоч- ных металлов	оксида железа РегОз
Обогащенный кварцевый	О61К  О62К  ОбЗК	0,2 0,5 1	98,5 98  97,5	0,40 0,75  1	0,2  0,4  0,6
Кварцевый	1К  2К ЗК  4К	2  2  2  2	97  96  94  90	1,2  1,5  2	0,75  1  1,5
Глинистый: тощий полужирный жирный очень жирный	Т  П  Ж ож	2—10 10-20 20—30 30—50	1	—	

Обогащенные кварцевые пески классов 061 К, 062К, ОбЗК
получают путем водной обработки песков при добыче с целью
уменьшения содержания глинистой составляющей. Обогащен-
ные кварцевые пески отличаются высоким качеством благодаря
минимальному содержанию глинистой составляющей и вредных
примесей. Их применяют при изготовлении стержней специаль-
ными способами — по горячим и холодным ящикам — с целью
сокращения расходов дорогих связующих (крепителей).

Кварцевые пески классов 1К» 2К, ЗК и 4К используют для
приготовления формовочных и стержневых смесей. В каждом
из этих классов содержание глинистой составляющей не долж-
но превышать 2 °/о, а содержание вредных примесей, понижаю-
щих огнеупорность и протмвопригарность, различно (см.
1абл. 31). При приготовлении формовочных и стержневых сме-
сей для разных сплавов рекомендуют применять пески классов:
I К - для крупных стальных отливок; 2К — для мелких и сред-
них стальных и крупных чугунных отливок; ЗК — Для мелких
п средних чугунных и для отливок из сплавов цветных метал-
лов; 4К — для всех отливок из сплавов цветных металлов.

Глинистые пески в зависимости от содержания глинистой
составляющей классифицируют на тощие Т, полужирные П,
жирные Ж и очень жирные ОЖ- Последние три класса
используют при приготовлении формовочных и стержневых сме-
сей дли отливок из сплавов цветных металлов.

В зависимости от крупности зерен песка их подразделяют
на восемь групп (табл. 32). Для определения группы песка его

Т а б л и ц а 32

Классификация формовочных песков по размеру зерен

Вид песка	Обозначение группы	Номер смежных сит., на которых остаются зерна основной фракции	Размер зерен основной фракции песка мм
Грубый  Очень крупный  Крупный Средний Мелкий Очень мелкий Тонкий Пылевидный	063  04  0315  02  016  01  0063  005	1; 063; 04 063; 04; 0315 04; 0315; 02 0315; 02; 016 02; 016; 01 016; 01; 0063 01; 0063; 005 0063; 005	1—0.4  0,63—0,315 0,4—0,2  0,315—0,16  0,2—0,1  0,16—0,063 0,1—0,05  0,05 и менее

нужно просеять через стандартный набор сит и выяснить, на
каких из трех смежных ситах останется наибольшая сумма ос-
татков (в массовых единицах), называемая основной фракци-
ей. Зная, на каких ситах располагается основная фракция пес-
ка, его можно отнести к группе, которую определяют средним
номером сита. Крупный песок группы 063 в литейном произ-
водстве не применяют, так как он образует шероховатую по-
верхность отливок. Песок групп 016 и 01 используют при из-
готовлении форм и стержней для отливок из сплавов цветных
металлов, так как практикой установлено, что при их приме-
нении обеспечивается наилучшее сочетание необходимой газо-
проницаемости и шероховатости поверхности отливок. При фор-
мообразовании крупных отливок, когда формы подвергают
окраске с последующей сушкой, используют пески групп 0315
и 02.

Формовочные пески в зависимости от остатка на крайнем
верхнем или крайнем нижнем сите разделяют на две катего-
рии А и Б. К. категории А относят пески с большим остатком
на крайнем верхнем сите, а к категории Б — пески с большим
остатком на крайнем нижнем сите.

3. Формовочные глины

Глины применяют в качестве минеральных связующих в
формовочных и стержневых смесях. Формовочные глины состо-
ят из минералов групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюд.
Каолинит белого цвета, плотность 2,6 г/см\ температура
плавления 1750 °С. В сухом состоянии глина поглощает влагу,
образуя пластичную тестообразную массу. Монтмориллонит —
мягкий минерал белого, розового, синеватого и зеленоватого
цветов, температура плавления 1250—1300 °С. Отличительной
особенностью этих глин является способность интенсивно набу-
хать, так как влага покрывает не только их поверхность, но
и проникает внутрь самих частиц. Монтмориллонит является
основным породообразующим минералом бентонитовых глин,
связующая способность которых в 2,5—3 раза выше, чем у
обыкновенных формовочных глин. Применение этих глин при
формовке по-сырому позволяет снизить содержание глинистой
добавки в смеси, повысить их газопроницаемость, улучшить
поверхность отливок. Гидрослюды являются промежуточным
продуктом при разложении слюды в каолинит.

Основным породообразующим минералом в глинах полими-
перального вида является любой глинистый минерал. В фор-
мовочных глинах присутствует также кварц, полевые шпаты,
слюды и др. Классификация глин по минералогическому соста-
ву приведена в табл. 33, Формовочные глины по значению

Таблица 33

Классификация глин по минералогическому составу

Вид глины

Обозна-
чение
вида

Основной породообразующий минерал

Бентонитовая

Каолиновая и каолино-

। пдр ос люд иста я

Нолиминер альная

Монтмориллонит

Каолинит и каолинит с гидрослю-
дой

Любой глинистый минерал

предела прочности стандартных образцов на сжатие во влаж-
ном состоянии делят на три группы, а в высушенном состоя-
нии— на три подгруппы (табл. 34). По содержанию вредных
примесей глины подразделяют на три группы (табл. 35).

Таблица 34

Классификация глин по пределу прочности на сжатие
стандартных образцов во влажном и высушенном состояниях

Тип глины	Обозна- чение	Предел прочности во влажном состоянии, 1ц5 Па	Помер п о V группы	Предел прочности в высушенном сое гом н пи, 10е Пн
Прочносвязующая	  п	1,1 —1,3	1	Ъп  1 сл СИ
Среднесвязующая	с	0,8—1,1	2	3,0-3,5
Малосвязующая	ЛА	0,5—0,9  1	3	2,0—3,0
Классификация глин по содержанию вредных примесей

Содержание примесей в группах	Обозначение групп	Массовое содержание примесей, % (не более)		
		Вег Оз	КагО КгО	СаО + М^О
I {износ Сроднее Высокое		1	 |   !»' 	 1   Т(  Т2  Тз	2,5  4,5  8	1Л  —Г со ю  1 - - — - 	—	2  5  8

4. Связующие материалы

В смесях для крупных несложных стержней для отливок
из сплавов цветных металлов в качестве связующего применя-
ют глину. Однако глина обладает невысокой связующей спо-
собностью в сухом состоянии, уменьшает газопроницаемость и
податливать и поэтому при изготовлении стержней, от которых
требуются высокие прочность, газопроницаемость и податли-
вость, в стрежневые смеси вводят разные связующие материа-
лы (крепители), обеспечивающие стержням все необходимые
свойства. К связующим материалам предъявляются ряд требо-
ваний: 1) связующее при введении в смесь должно быстро и

равномерно распределяться по поверхности песка или другого
формовочного материала; 2) связующее должно сообщить сме-
си высокую текучесть, что облегчает изготовление стержней
сложной конфигурации; 3) связующее должно обеспечивать

требуемую

прочность, газопроницаемость и податливость;

4) связующее должно быть дешевым и недефицитным и др.

Применяемые связующие подразделяют на органические и
неорганические и три класса: А — органические неводные; Б —
органические водные; В — неорганические водные. К классу А
относят связующие, проявляющие свои свойства, не требуя до-
бавления воды — они не растворяются в воде. Такими связую-
щими являются масла и их заменители, битумы, канифоль и др.
Класс Б составляют органические связующие, способные рас-
творяться в воде, а после ее испарения (при сушке стерж-
ней)— связывать зерна песка. Такими материалами являются
сульфитно-спиртовая барда, сульфитно-дрожжевая бражка,
декстрин, пектиновый клей, патока и др. В класс В входят не-
органические связующие (жидкое стекло, глина, цемент), ко-
торые так же, как и связующие класса Б, проявляют связую-
щую способность только после добавления к ним воды.

Применяемые связующие для удобства пользования ими
разбиты на три группы (табл. 36), в каждой из которых объ-
единены связующие, обладающие примерно одинаковыми тех-
нологическими и физико-механическими свойствами. Основным


Сокращенная классификация связующих материалов

сП
I
Р

Удельная проч- ность, отнесен- ная к 1% введен- ного связую- щего, Ю9 Па	Класс					
	А		Б		в	
	связующие	обоз- наче- ние	связующие	обоз- наче- ние	свя- зую- щие	обоз- наче- ние
в	Растительные масла, П, ПТ, ПТ А, синтетиче- ские смолы типа ОФ-1, ФФ-1Ф, ПК-104 и др.	А-1	Синтетические смолы типа М, МФ-17, КФ-40, КФ-90 и др.	Б-1	Жид- кое стекло	В-1
00  1  ся  1 — . — .				— - .  .	4ГУ (п), ГТФ, БК, КО и др.	А-2	Пектиновый клей, декст- рин желтый и белый и др.	Б-2		»
3	Канифоль, СП, СБ и др.	А-3	Концентраты сульфит- но-дрожжевой бражки, патока	Б-3	Глина, цемент	В-3  4

признаком отнесения связующего к той или иной группе явля-
г гея удельная прочность. Под удельной прочностью понимают
прочность на разрыв, отнесенную к 1 °/о введенного в стержне-
кую смесь связующего. Для оценки удельной прочности в ла-
бораторные бегуны загружают 2 кг сухого кварцевого песка и
2 % воды. После перемешивания смеси в течение 2 мин добав-
ляют 2 % связующего, и перемешивание продолжается еще
В мин. Из полученной смеси изготовляют образцы (восьмерки)
для определения прочности на разрыв всухую. Так, если при
использовании связующего группы II прочность на разрыв со-
ставляет 8,5-105 Па, то, деля это значение на два (в смесь вве-
дено 2 % связующего), получим удельную прочность, отнесенную
к 1 % связующего.

Ниже приведены сведения о наиболее применяемых свя-
чу ющих.

1.	Связующее марки П — раствор окисленного бакинского
петролатума (побочного продукта при изготовлении смазочных
масел из нефти) в уайт-спирите (особо чистом керосине). Со-
став: 50—55 % петролатума и 50—45 % уайт-спирита.

2.	Связующее марки ПТ — раствор окисленного петролату-
ма и талового масла (темная вязкая смола, получаемая при
переработке сульфатного мыла) в уайт-спирите,
3.	Связующее марки ПТА — раствор окисленного петро-
латума, обработанного аммиаком, и талового масла в уайт-
спирите.

4.	Связующие марок П, ПТ, ПТА применяют при изготов-
лении стержней класса I 1 для чугунных, стальных и цветных
отливок.

5.	Связующее марки 4ГУ (п) — раствор сплава битума
(25%) и канифоли (25%) в уайт-спирите (50%). При приго-
товлении этого связующего битум сплавляют с канифолью, а
затем сплав растворяют в уайт-спирите. Связующее применяют
для стержней классов I и II.

6.	Связуюш.ее марки ПК-104 представляет собой тонкоиз-
мельченную смесь новолачной фенолформальдегидной! смолы
марки 104 и 7,4 — 8% уротропина. Это связующее используют
при изготовлении оболочковых форм и стержней.

7.	Связующее марки ГТФ — генераторная тяжелая фракция
сланцевой генераторной смолы, получаемой при тепловой пере-
работке эстонских сланцев. Введение этого связующего в ком-
бинацию с сульфитной бардой или бражкой значительно
повышает прочность сухих образцов на разрыв. Связующее де-
шево и недефицитно. Применяют для стержней классов II
и III.

8.	Связующее марки БК представляет собой эмульсию, со-
стоящую из 73—75 % сульфитно-дрожжевой бражки, 15—17 %
лака этиноля и 10—12 % связующего ГТФ. Применяют для
стержней классов II и III.

9.	Связующие марок СП и СБ — эмульсии, состоящие из
сульфитно-спиртовой барды и соответственно из окисленного
петролатума и связующего ГТФ. Данные связующие являются
быстросохнущими, их используют как при изготовлении стерж-
невых смесей (стержни классов IV—V), так и при получении
формовочных смесей.

10.	Связующее марки М представляет собой мочевино-форм-
альдегидную смолу, являющуюся продуктом конденсации мо-
чевины с формальдегидом в присутствии уротропина. Это свя-
зующее широко применяют при изготовлении стержневых сме-
сей для отливок из сплавов цветных металлов. Процесс суш-
ки более ускоренный, чем при использовании многих других
связующих. Отрицательным свойством мочевинных смол явля-
ется выделение при заливке форм резкого неприятного запаха,
для устранения которого в стержневые смеси связующее М.
вводят в сочетании с пектиновым клеем, который получают из
жома сахарной свеклы либо из яблочных выжимок.

Концентраты сульфитно-дрожжевой бражки являются отхо-
дами при переработке сульфитного щелока (побочный продукт
целлюлозно-бумажного производства) в спирт. Различают
бражку двух марок: КБЖ—концентраты бражки жидкие и

1 Классификация стержней приведена в гл. VII.
КБТ — концентраты бражки твердые. Наибольшее применение
в литейном производстве имеет марка КБЖ с массовым содер-
жанием сухих веществ не менее 50 %.

5.	Вспомогательные материалы

К вспомогательным материалам относятся различные добав-
ки, вводимые в формовочные и стержневые смеси в целях
улучшения их свойств.

1.	Противопригарные добавки. В качестве противопригар-
ных добавок в смеси для формообразования отливок из мед-
ных сплавов вводят мазут, действие которого основано на том,
что в процессе заливки форм расплавом мазут под влиянием
тепла сгорает, образуя на поверхности раздела расплав — фор-
ма газовую прослойку, препятствующую проникновению в по-
ры смеси расплава. Кроме того, в форме образуется восстано-
вительная атмосфера, которая препятствует окислению сплава.
Небольшая добавка мазута (0,5—1,5 °/о) обеспечивает противо-
пригарный эффект.

2.	Пылевидный кварц. Этот продукт имеет преимуществен-
ное применение при производстве стальных отливок. Однако
при изготовлении смесей для ответственных сложных тонко-
стенных стержней для отливок из медных сплавов, образующих
в них внутренние, полости, нс подвергаемые обработке, к шеро-
ховатости которых предъявляются высокие требования, в со-
став смеси вводят некоторое количество пылевидного кварца,
который заполняет поры между зернами песка, препятствуя
проникновению расплава в поверхность стержня. Такие стерж-
ни натирают различными пастами, состоящими из 50 % талька,
25—35 % аморфного графита и 15—25% формовочной глины,
вручную при помощи трикотажного лоскута. Порошок раство-
ряется в воде до получения однородной пасты в виде густой
сметаны.

3.	Защитные присадки. Алюминиево-магниевые и магниевые
сплавы имеют высокую активность к взаимодействию с кис-
лородом, что приводит к окислению и самовозгоранию этих
сплавов. Вводимые в состав формовочных и стержневых сме-
сей борная кислота, присадка ВМ под влиянием тепла залива-
емого в формы расплава разлагаются, образуют защитную ат-
мосферу, препятствующую окислению и самовозгоранию этих
сплавов. Присадка ВМ в виде водного раствора или порошка
состоит из 58—62 % мочевины, 13—17 % борной кислоты и
15—19 % нефелинового коагулянта.

4.	Стержневые клеи. Для склеивания стержней, изготовля-
емых из отдельных частей, и их ремонта применяют стержне-
вые клеи. Сульфитный клей состоит из 50 массовых частей
сульфитно-дрожжевой бражки, 50 массовых частей формовоч-
ной глины и 20 массовых частей воды. Также применяют клей
состава (%): 40 декстрина, 60 формовочной глины и 65 воды.
5.	Замазки. При спаривании крупных и средних стержней
швы заделываются замазками, состоящими из 60 % мелкого
кварцевого песка, 25 % черного (аморфного) графита и 15 %
формовочной глины. После перемешивания этих составляющих
к ним добавляют 0,3 л воды на 1 кг сухой смеси. Эти замаз-
ки применяют для отливок из медных сплавов. Для отливок
из алюминиевых и магниевых сплавов используют замазку, со-
стоящую из 64 % талька, 35 % глинистого песка марки П и
1 % декстрина. К этой смеси добавляют (сверх 100 °/о) 1—2 %
сульфитно-дрожжевой бражки и 40 % воды. В замазки для
отливок из магниевых сплавов добавляют 3—6 % борной кис-
лоты (защитная присадка).

6.	Припылы и жидкие покрытия. Для предупреждения при-
липания смеси к деревянным моделям и стенкам стержневых
ящиков применяют разные припылы — молотые пемза и мра-
мор, а при металлических ящиках жидкие смазки — керосин,
уайт-спирит и др.

6.	Песчано-глинистые смеси

В литейном производстве применяют песчано-глинистые,
песчано-жидкостекольные, песчано-смоляные, песчано-сульфит-
ные, песчано-цементные и другие смеси.

Широко распространены песчано-глинистые смеси (более
60 % от общего объема формовочных смесей), используемые
для изготовления форм и стержней,, а все остальные смеси
имеют ограниченное применение. Так, по ориентировочным
данным, в 1980 г. формообразование отливок с использова-
нием песчано-смоляных смесей составило около 100 тыс. т, а с
применением жидкостекольных смесей — 2,5 млн. т. Примене-
ние песчано-смоляных смесей (ХТС), несмотря на их достоинства
(изготовленные из них стержни упрочняются непосредствен-
но в стержневых ящиках и не требуют тепловой обработки),
ограничивается дефицитом и высокой стоимостью. Немало-
важным является экологический ущерб, вызываемый этими
смесями (при заливке выделяются токсичные газы). Песчано-
жидкостекольные смеси яри всех их достоинствах имеют
существенный недостаток —затрудненная выбиваемость стерж-
ней.

По роду сплава различают песчано-глинистые смеси для
чугуна, стали и сплавов цветных металлов; по характеру ис-
пользования смеси разделяют па единые, облицовочные и на-
полнительные. Единые смеси применяют для формообразова-
ния мелких и средних отливок машинной формовкой и ею на-
бивают весь объем формы. Облицовочной смесью заполняют
часть формы, которая непосредственно контактирует с распла-
вом. Эти смеси следует приготовлять из кондиционных мате-
риалов. В зависимости от толщины стенки отливки облицовоч-
ную смесь наносят на модель слоем 15—50 мм.
Состав песчано-глинистых формовочных смесей для отливок из сплавов цветных металлов
Наполнительную смесь наносят на слой облицовочной смеси
и ею заполняется вся остальная часть формы. Газопроницае-
мость наполнительной смеси должна быть выше, чем у обли-
цовочной смеси, для обеспечения свободного прохождения га-
зов и паров, образовавшихся в слое облицовочной смеси.

По способу формовки различают смеси для формовки по-
сырому и для формовки по-сухому. При формовке по-сырому
нужная прочность должна быть обеспечена при минимальном
содержании глины, что достигается применением жирных тон-
коразмолотых глии или бентонита. Связующая способность
бентонитовых глин в 2,5—3 раза выше, чем у обыкновенных
глин. Следовательно, смесь с 2 % бентонита будет иметь та-
кую же. прочность, как и смесь с 5—6 % глины. Пониженное
содержание глинистой составляющей в смесях имеет ряд до-
стоинств: увеличивается газопроницаемость смеси; уменьшает-
ся накопление пыли в отработанных смесях; повышается теку-
честь смеси, позволяющая повысить уплотнение смеси и полу-
чать формы с большой поверхностной прочностью, что дает
возможность расширить область применения формовки по-сы-
рому. Сухие порошки глины или бентонита рекомендуется
заменять глинистой или бентонитовой суспензией.

При формовке по-сырому следует особо тщательно контро-
лировать физико-механические свойства смеси (прочность, га-
зопроницаемость, влажность), причем влажность должна быть
наименьшей (4—5%). Смеси для формовки по-сухому в сыром
состоянии могут обладать такой же прочностью, как и смеси
для формовки по-сырому, но прочность их после сушки долж-
на быть значительно выше, что достигается повышенным со-
держанием глины и влаги. Однако чрезмерно высокая проч-
ность сухой формы затрудняет усадку и может способствовать
появлению в отливке трещин, поэтому для получения крупных
отливок в состав смеси вводят мелкие древесные опилки. Для
снижения общего содержания глины в смеси в ее состав вво-
дят сульфитно-дрожжевую бражку, что улучшает податливость
и выбиваемость.

Рекомендуемые составы смесей, предназначенные для фор-
мообразования отливок из сплавов цветных металлов, приведе-
ны в табл. 37.

7.	Быстросохнущие и химически твердеющие смеси

При формообразовании сложных, средних и крупных отли-
вок массой более 1000 кг, а иногда и меньшей массы приме-
няют формовку по-сухому. Длительность сушки, в зависимости
от массы отливки, составляет от 4—6 до 36 ч. Помимо боль-
шой длительности цикла сушки сам процесс является дорого-
стоящим. Он требует значительных затрат на строительство
крупных сушил, которые занимают производственные площади,
большого расхода топлива и обслуживающих рабочих. Таким
образом, сухие формы неэкономичны и поэтому в первые по-
слевоенные годы были проведены работы по изысканию бы-
стросохнущих связующих, позволяющих замени гь объемную
сушку поверхностной. Такие связующие, которым присвоены
марки СП и СБ, разработаны и успешно внедрены па ряде мо-
сковских и ленинградских заводов.

Смеси со связующими марок СП и СБ. Связующее марки
СП содержит 96—97 % сульфитно-спиртовой барды плотно-
стью 1,27 и 3—4% петролатума, связующее марки СБ — 88—
90 % сульфитно-спиртовой барды и 10—12 % связующего ГТФ.
Ниже даны примерный состав и физико-механические свойства
быстротвердеющих формовочных смесей.

Кварцевый песок марки 2КО2А,	%.......... 44—64

Оборотная смесь, %............................ 30—50

Глина формовочная, %............................ 6

Связующее марки СП пли СБ, %............. 3—5

Прочность на сжатие сырых образцов, 105 Па	0'35—0,45

То же на разрыв сухих образцов, 105 Па . . .	6

Газопроницаемость.......................	.	60

Влажность, % ............................ 4—5,5

В зависимости от толщины стенок отливки облицовочный
слой смеси равномерно наносят на модель, а остальную часть
формы наполняют подготовленной оборотной смесью. Первич-
ную окраску форм противопригарными литейными красками
производят до сушки; если по технологии предусмотрена вто-
ричная окраска, то ее наносят на горячую форму. Продолжи-
тельность сушки стержней в сушилах по сравнению с масля-
ными стержнями сокращается примерно на 30—40 %.

При изготовлении стержней классов сложности III, IV и V
на связующих марки СП или СБ применяют следующие со-
ставы, %:

Первый состав

Песок кварцевый .............................  85—90

Глинистый песок.............................. 15—10

Связующее марки СП	или СБ.....................  3—4

Второй состав

Песок кварцевый .............................  60—65

Глинистый песок..............................  20—15

Оборотная смесь................................ 20

Связующее марки СП	или	СБ.................... 4—5

Облицовочные быстротвердеющие стержневые и формовоч-
ные4 смеси получили применение при формообразовании в
полыней степени отливок из чугуна и стали массой до 8 г и
в меньшей степени отливок из медных сплавов, хотя ника-
ких противопоказаний к более широкому применению этих
смесей пет.

Смеси с жидким стеклом. Применение жидкого стекла как
связующего для форм и стержней было начато в 1949 г.
ЦНИИТмашем в содружестве с заводами. Растворимое (жид-
кое) стекло представляет собой водный раствор силикатов ще-
лочных металлов натрия (Ыа2О-п8Ю2) или калия (К2О-гс81О2).
Наиболее распространенным является натриевое раствори-
мое жидкое стекло, которое изготовляют путем сплавления
кремнезема с содой при температуре 1400—1500°С. После
охлаждения этого раствора получают силикат — глыбу. Ох-
лажденную глыбу дробят и растворяют в воде до плотности
1,48—1,52 г/см3 при нагревании и повышенном давлении. По-
лученное техническое стекло представляет собой мутную сиро-
пообразную жидкость. Связующая способность жидкого стекла
определяется его модулем М, под которым понимают отноше-
ние содержащегося в нем числа грамм-молекул диоксида крем-
ния (81О2) к числу грамм-молекул оксида натрия (Ыа2О), т. е.

дт _ $1(^2 1 032

М Ыа2О

где 1,032— отношение молекулярной масры оксида натрия к
молекулярной массе диоксида кремния. В зависимости от мо-
дуля различают три марки: А — с модулем 2—2,3; Б — с мо-
дулем 2,31—2,6; В — с модулем 2,61—3. В литейном производ-
стве наиболее часто используют жидкое стекло марки В*.

Для отверждения изготовленных форм и стержней в основ-
ном применяют два метода обработки: продувка углекислым
газом (химическое упрочнение) и кратковременная сушка.

Химическое упрочнение жидкостекольных смесей при про-
дувке форм и стержней углекислым газом (8О2-процесс) осно-
вано на свойстве жидкого стекла разлагаться под действием на
него даже слабых кислот. При введении в жидкостекольную
смесь углекислого газа происходит разложение силиката нат-
рия и образование углекислого натрия с выделением свобод-
ного кремнезема. Последний присоединяет к себе воду, имею-
щуюся в смеси, и образует новое химическое соединение —
гель кремниевой кислоты. Пленки геля, располагаясь между
зернами песка, связывают их в прочную и сухую массу. Про-
должительность продувки зависит от габаритных размеров
формы или стержня. Так, при форме площадью 0,5 м2 длитель-
ность продувки равна 1 мин, а площадью 8 м2 — 8 мин (см.
гл. VIII).

Кратковременное высушивание форм и стержней при тем-
пературе 200—250 °С обеспечивает получение ими высоких
прочностных показателей, хотя процессы отверждения проис-
ходят значительно медленнее, чем при продувке углекислым
газом.

Широкому использованию жидкостекольных смесей спо-
собствовали: 1) возможность упрочнения форм и стержней
без теплового воздействия; 2) в случае использования тепло-
вой сушки сокращение длительности процесса в несколько раз;
3) простота изготовления жидкого стекла; 4) низкая его стой-
мость и нетоксичность.
Одним из основных недо-
статков смесей с жидким
стеклом является затруд-
ненная выбиваемость сме-
сей из отливок. Однако
на протяжении ряда лет
ведутся исследователь-
ские работы по изыска-
нию добавок в смесь, ко-
торые улучшили бы вы-
биваемость, так как при-
меняемые для холодно-
твердеющих смесей наря-
ду с жидким стеклом
синтетические смолы йе
только дефицитны, но и
дорогостоящи. Типовой
состав жидкостекольных
смесей приведен в табл. 38.

Некоторыми исследо-
ваниями установлено, что
добавка в жидкостеколь-
ные смеси эстонских го-
рючих сланцев, содержа-
щих в среднем 46 % лету-
чих, до 10 % А12О3, МдО,
дает значительное улуч-
шение выбиваемости. Пы-
леобразный сланец (он
легко размалывается)
для равномерного рас-
пределения вводился в
смеси в виде эмульсии
(массовое содержание,
%): 20 сланцевой пыли;
50 связующего марки
ГТФ; 30 уайт-спирита или
керосина. В опытных со-
ставах смесей содержа-
ние >мульсии было посто-
янным, а изменялось
только содержание жид-
кого стекла. После ряда
испытании были отрабо-
таны состав и физико-хи-
мические свойства смеси,
приведенные ниже.
Характеристика смеси

Песок кварцевый . .	.......... ....

Жидкое стекло (плотность 1,45—1,48, модуль 2,8)

Эмульсия сланцевая ...........................

Газопроницаемость.........................  .	.

Прочность влажных образцов, 105 Па............

» после продувки СО2, 105 Па...............

»	» тепловой сушки, 105 Па.............

100
4

1 — 1,5
120—150
0,09—0,15

2,5—4,0

15—17

Смесь такого состава применяли при изготовлении отливок
массой до 25 кг. Стержни легко выбивались на выбивной ре-
шетке либо при легких ударах по отливке молотком» Разру-
шенный стержень высыпался в виде зерен и мелких комков.
Поверхность отливки, образуемая стержнем, не имела пригара
и не нуждалась в дополнительной обработке. Жидкое стек-
ло также применяют для приготовления пластичных (ПСС-
процесс) и жидких самоотверждающих смесей (ЖСС-про-
цесс).

ПСС-процесс. При этом процессе упрочнение форм и стерж-
ней происходит при введении в жидкостекольную смесь ферро-
хромового шлака, при взаимодействии которого с жидким
стеклом образуются гидросиликаты, склеивающие зерна песка
между собой. Смесь наносят на модель в стержневой ящик сло-
ем 50—120 мм, а остальной объем опоки или ящика заполняют
обычной песчано-глинистой смесью. Уплотнение производят
либо пневматической трамбовкой, либо на встряхивающемся
столе. Время отверждения форм и стержней составляет около
40—60 мин, после чего извлекают модель из формы или ра-
скрывают ящик и производят необходимые отделочные опера-
ции. Через 1,5—2 ч форму — стержень — окрашивают самовы-
сыхающимися красками. После первой выдержки (40—60 мин)
прочность смеси на разрыв составляет (0,7 4- 1,3) 105 Па, а по-
сле 3-часовой выдержки — (2	2,5) 105 Па.

ЖСОпроцесс. Жидкие самоотверждающиеся смеси приме-
няют при изготовлении крупных стержней и форм. В отличие
от обычных пластичных смесей, подвергающихся уплотнению
при изготовлении форм и стержней, жидкие смеси заливают в
опоки и стержневые ящики и не требуют уплотнения. Жидко-
подвижность этих смесей достигается введением в состав
смеси поверхностно-активных веществ (ПАВ)—пенообразовате-
лей. В процессе перемешивания смеси на границах зерен
образуются пузырьки пены, снижающие силы трения между от-
дельными зернами песка. В качестве отвердителя в этих сме-
сях также используют феррохромовый шлак. Время сохране-
ния смесью текучести обычно составляет 9—10 мин, в течение
которого смесь должна быть использована.

ПСС и ЖСС в производстве отливок из сплавов цветных
металлов имеют весьма ограниченное применение8
8.	Стержневые смеси

В процессе заливки стержни, располагаемые внутри форм,
испытывают значительно большие механические и температур-
ные воздействия, чем форма; поэтому к стержневым смесям
предъявляются более высокие требования, чем к формовочным
смесям. Применяемые для изготовления стержней составы сме-
сей зависят от рода сплава, условий, в которых находится
стержень при заливке, и главным образом от класса сложно-
сти стержней. Стержни, в зависимости от класса сложности,
должны обладать определенными физико-механическими свой-
ствами, зависящими в основном от состава смеси. Наиболее
важными свойствами являются: общая и поверхностная проч-
ность; высокая газопроницаемость; низкая газотворность; теку-
честь; податливость; огнеупорность.

При изготовлении стержней для алюминиевых и магние-
вых отливок применяются следующие связующие: стержни
класса I — связующее марки М в сочетании с пектиновым
клеем; стержни классов II и III — связующие марок П, ПТ и
ГТФ в сочетании либо с сульфитно-спиртовой бардой, либо с
сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ). В эти смеси в целях
предупреждения деформации стержней под влиянием собствен-
ной массы, в случае необходимости, вводят небольшие добавки
формовочной глины; стержни классов IV и V — связующее
С,ДБ в сочетании либо с глинистым песком, либо формовочной
глиной. При приготовлении стержней для отливок из алюмини-
сво-магниевых и магниевых сплавов в состав смесей вводят
борную кислоту и серу, предупреждающие окисление сплава в
форме. При получении стержней для отливок из медных спла-
вов применяют связующие марок 4ГУ, П, ПТ (стержни клас-
сов I—III), СДБ, СП и СБ (стержни классов IV и V).

Составы и свойства стержневых смесей приведены в табл. 39.

♦

9.	Противопригарные припылы и краски

Для дополнительной защиты от пригара наружную поверх-
ность форм и стержней покрывают тонким слоем специальных
противопригарных материалов. При формовке по-сырому по-
верхность формы покрывают серебристым графитом (литье из
медных сплавов), тальком (литье из алюминиевых и магние-
вых сплавов), цементом и др. Для повышения поверхностной
прочности формы применяют опрыскивание пульверизатором
поверхности раствором сульфитно-дрожжевой бражки, разбав-
ленной теплой водой до плотности 1,1 г/см3.

При формовке по-сухому, а также на стержни наносят
пульверизатором противопригарные краски, состоящие из ог-
неупорною наполнителя (основа), связующего материала и рас-
твори юля. В качестве наполнителей при литье из сплавов цвет-
ных металлов применяют графит и тальк. Для предупреждения
са
о

ей

ф
55

О

ей
е?
Е

а) х

Примечание. В смеси для алюминиево-магниевых сплавов добавляют 0,5—1% бориой кислоты в виде порошка, а в смеси для маг.
ниевых сплавов—0,2-0,5% борной кислоты и до 1% серы.
осаждения наполнителя в состав красок вводят стабилизаторы,
т. е. такие вещества, которые набухают в жидкости и тем самым
препятствуют осаждению наполнителя. В качестве стабилиза-
торов используют бентонит, мылонафт и др.

Составы (массовое содержание) некоторых красок для раз-
ных сплавов цветных металлов приведены ниже.

Отливки из медных сплавов

1.	Молотый тальк, %........................... 31

Графит аморфный,	%	 30

Бентонит, %	....................... . -	3

Патока (плотность	1,3	г/см3), %............. 3

Вода, % ..................................  33

2.	Графит, % ................. 34,4

Бентонит, %	........... ................ 3,4

Пектиновый клей, %............... .	. .	3

Мылонафт, °/о . . . ...................... 0,2

Вода, %	.............................. 39

Отливки из алюминиевых и магниевых сплавов

3.	Молотый тальк,	......

Бентонит, %	.........................

Вода, % ..................................

4.	Молотый тальк, %..........................

Бентонит, °/о	............................

Декстрин, %	............................

Связующее марки ДП, %.....................

Вода, %	................................

5.	Молотый тальк, %..........................

Бентонит, %	.......................

Крахмалит, %..............................

Связующее марки ДП, %.....................

Вода, %	................................

6.	Молотый тальк, %..........................

Поливинилбутераль, %	. .................

Спирт гидролизный этиловый (технический), %

61

4

35

92,4

1,8

3,4

2,4

36

92,5

3,1

1,6

2,8

35

42

2,5

55,5

Краски 1—-5 получают в виде паст, которые растворяются
в воде до плотности 1,35—1,4 г/см3. Для предупреждения
процесса брожения в эти краски вводят антисептическую до-
бавку — формалин (на 100 кг пасты 40 см3); краска 6 — само-
высыхающая, т. е. не требующая тепловой сушки.

Для получения краски хорошего качества все огнеупорные
материалы должны иметь тонкий помол и при перетирании
красок все сросшиеся частички должны быть разрушены.

10. Приготовление формовочных и стержневых смесей

Все материалы, применяемые для приготовления смесей,
11(|'1ш р| аюггя предварительной подготовке, которая заключает-
ся п г\1пкг песка и глины, дроблении, просеивании.

Сушка материалов. Для сушки песка и глины применяют ^
। ори и>н 1.1Л1.ПЫС печи, представляющие собой круглый стальной
бараоаи, вращающийся от приводных роликов. С одного конца
барабана расположены топка и течка для загрузки материала.
При вращении барабана, установленного под углом к горизон-
ту, песок постепенно передвигается по наклону под действием
собственной массы и распределяется внутри барабана по про-

дольным каналам — винтовым лопастям, установленным на
внутренней поверхности барабана. Горячие газы из топки по-

ступают в барабан с того же конца, что и материал, проходят
вдоль барабана и удаляются в дымовую трубу.

Пески сушат при температуре около 500 °С, а глины — при
температуре не более 250 -300 °С. Производительность печи,

в зависимости от габаритных размеров, — от 3,2 до 45 т/ч для

Рис. 32. Установка для сушки и охлажде-

ния песка в кипящем слое

песка и 0,9—15 т/ч для
глины.

Универсальной и вы-
сокопроизводительной яв-
ляется современная уста-
новка для скоростной
сушки и охлаждения пе-
ска в «кипящем» слое
(рис. 32). Сущность про-
цесса заключается в сле-
дующем: сырой весок лен-
точным транспортером 5
подается в приемную во-
ронку 2 и далее по загру-
зочной течке 4 ссыпается

на газораспределительную
решетку 5, расположен-

ную в рабочей камере /. Толпиво поступает по трубопроводу 7
и сжигается в топке 6. Из топки горячие газы поступают в сме-
сительную камеру П, где они частично охлаждаются холодным
воздухом до температуры 900—1000 °С, и газовоздушная смесь
продувается через газораспределительную решетку. При этом
песок, находящийся на решетке, начинает быстро перемещать-
ся, создавая впечатление кипящей жидкости. Перемещение

песка в кипящем слое увеличивает поверхность его кон-
такта с газовым потоком, и сушка происходит с большой ско-
ростью.

Высушенный горячий песок по течке 16 поступает в охла-
дительную камеру 15 и на воздухораспределительную решет-
ку 12, через которую продувается холодный воздух для ох-
лаждения песка. Холодный воздух для частичного охлаждения
горячих газов и песка нагнетается вентилятором 10 по трубо-
проводам 9 и регулируется шиберами 5. Охлажденный сухой
песок по наклонной течке 14 поступает на ленточный транс-
портер 13, которым передается к местам потребления либо в
короб. Рабочие камеры 1 и 15 имеют расширение кверху, что
приводит к уменьшению скорости движения газов и воздуха,
благодаря чему предотвращается вынос мелких зерен Песка из

установки.

Производительность установки при начальной и конечной
влажности песка 10—12 % и 0,1 % составляет около 10 т/ч.

Дробление материалов. Различают грубое дробление и пол-
ное измельчение материала. Для грубого дробления комьев пес-
ка, глины, сухих бракованных стержней применяют щековые и
валковые дробилки. Для полного измельчения глины до по-
рошкообразного состояния используют шаровые мельницы, в
которых получают материал, не требующий дальнейшего про-
сеивания. Так как процесс подготовки глины связан с затра-
той труда и обильным пылевыделением, то более рационально
при приготовлении смесей для формовки по-сырому применять
глинистую суспензию. Для получения суспензии глину замачи-
вают в воде в соотношении 1 :2 для обычных и 1 :4 для бенто-
нитовых глин. После достаточного разбухания глины ее раз-

мешивают в лопастном смесителе до получения суспензии
плотностью 1,2—1,3 г/см3.

Просеивание материалов. Пески после сушки просеивают
для удаления гальки, спекшихся комочков и других включений.
Для этой цели применяют сита барабанные конические, пере-
движной землеподготовитель, сита плоские.

Подготовка отработанной смеси. В состав песчано-глинистых
смесей входит от 40 до 95 % оборотных смесей, которые по-
лучают путем подготовки отработанных смесей и прида-
ния им необходимых свойств, главным из которых является
высокая газопроницаемость. Отработанные смеси подвергают
магнитной сепарации для отделения формовочных шпилек и
крючков и просеиванию для разрыхления и удаления спек-
шихся комьев. В механизированных литейных цехах в цент-
ральном смесеприготовительном отделении выделяют участок,
на котором установлено необходимое оборудование для подго-
товки всех материалов: сушильные печи, дробилки, магнитные
сепараторы, сита барабанные конические и др. После подго-
товки все материалы системой ленточных транспортеров пе-
редаются в бункера, расположенные над смешивающими
бегунами.

В маломеханизированных цехах для подготовки материалов
используют то же оборудование, но оно не расположено в об-
щем потоке. В случае отсутствия магнитного сепаратора отра-
(юнпшую смесь просеивают два раза: первый раз через сито
р.1 пмерлми ячеек 10 >< Ю мм и второй раз — через сито разме-
рами ячеек 4X4 мм. При этом необходимо отделение капель
и оры н сплава, образовавшихся при заливке форм.

Ргк-играцня отработанных смесей. Выбитые из форм отлив-
ки < прш 1.НШ1ГЙ к ней формовочной смесью вместе со стерж-
нями, ||.1\(»,’ш11имися в отливках, направляют в обрубочно-
очпенпи- си к-лгпне. Эти отработанные смеси в большинстве
случаев ш- ш пользуются и поступают в отвальный бункер; в
этот же бункер поступают комки смеси из-под сит. Между
тем широкое использование специальных смесей, полученных
из свежих кварцевых песков, а также ежегодный прирост про-
изводства отливок ведет к систематическому увеличению рас-
хода кварцевых песков. При достигнутом в стране уровне про-
изводства отливок ежегодное потребление песков исчисляется
десятками миллионов тонн, а стоимость иногда транспортных
расходов по доставке песка потребителям в 10 раз превосходит
стоимость самого песка. Следует учесть, что одновременно с
транспортированием свежего песка приходится вывозить такое

Рис. 33. Установка для регенерации отработанных смесей

же количество лишней отработанной смеси в отвал. В отваль-
ных смесях содержится 60—75 % годных зерен песка (осталь-
ную часть составляет пыль и разрушенные зерна песка). По-
сле соответствующей обработки извлеченные пески — регене-
рат—являются полноценным заменителем свежего кварцевого
песка.

На рис. 33 приведена схема установки для регенерации от-
работанных песчано-глинистых и жидкостекольных смесей. Су-
хие отвальные смеси по укрытому ленточному транспортеру 1
поступают в бункер 2, а затем в мельницу Зу в которой вра-
щается вал с насаженными лопатками (на рисунке не пока-
зан). В мельницу подается вода в отношении Т:Ж = 1 : 1. При
вращении вала с лопатками происходит непрерывное трение
между собой зерен песка, благодаря чему с зерен удаляются
пленки связующего и глины. Оттертая гидросмесь передается
по трубе 4 в зумпф 5, в который из шламоотстойника 7 посту-
пает осветленная вода в таком количестве, чтобы Т ; Ж было
равно 1:7. Из зумпфа песконасосом 6 гидросмесь перекачива-
ется в гидроциклон 8, в котором мелкие частицы (пыль, глина,
пленка связующего) всплывают и с излишками воды удаляют-
ся в шламоотстойник, а крупные зерна оседают и с водой по-
ступают на спиральный классификатор 9 и далее в дренаж-
ный бункер 10. По истечении непродолжительного времени вода
поступает в шламоотстойник, а регенерат направляется на
сушку.

Производительность установки 8 тыс. т/ч. Такие установки
успешно работают на некоторых заводах.

Приготовление смесей. Для приготовления формовочных и
стержневых смесей применяют смесители (бегуны) с верти-

Рис. 34. Смеситель с вертикальными
катками

Рис. 35. Центробежный
смеситель

кально вращающимися катками и смешивающие центробежные
бегуны.

Бегуны с вертикально вращающимися катками (рис. 34)
представляют собой неподвижную чашу 1. Внутри чаши рас-
положен вертикальный вал 4, который от электромотора через
редуктор получает вращательное движение. На валу шарнирно
укреплены два катка 2. Для предохранения зерен песка от
раздробления катки при помощи специальных кривошипов и
упорных болтов устанавливают примерно на 5—6 мм от дна
чаши. При вращении вала катки движутся по окружности, а
под влиянием трения о формовочные материалы катки враща-
ются вокруг своих осей 3. Плужки 5 непрерывно перевалива-
ют загруженные материалы и направляют их под катки. Для
выгрузки из бегунов готовой смеси в дне чаши имеется люк 6,
закрываемый дверной (не показана на рисунке), которая при
помощи пневматического устройства, помещаемого в коробке 7,
и пят 8 открывается, и плужки выгребают смесь через люк.
Готовая смесь выдается на ленточный транспортер, либо в ко-
роб. Эти бегуны применяют в литейных цехах с единичным и
мелкосерийным характером производства для приготовления
формовочных и стержневых смесей.

В условиях серийного и массового производства применяют
более производительные бегуны, которые носят название цент-
робежных, или маятниковых смесителей (рис. 35). На верти-
кальном валу 1 укреплена траверса 4, на которой подвешены
на маятниках 3 два катка 2. Маятники шарнирно соединены с
траверсой 4. При вращении вертикального вала катки под дей-
ствием центробежной силы устремляются к стенкам чаши 5,
но благодаря ограничительному устройству они не доходят до
стенок чаши, и поэтому между катками и стенками остается
зазор. Смешивающие материалы подаются под катки со дна
чаши двумя плужками 6, установленными таким образом, что
материалы непрерывно поднимаются кверху и попадают под
катки. Для предохранения зерен песка от дробления борт чаши
и катки облицованы резиной. Одновременно с перемешиванием
смесь продувается воздухом. При этом она обеспыливается и
охлаждается.

Конструкция таких бегунов позволяет производить переме-
шивание составляющих смеси примерно в 3 раза быстрее по
сравнению с катковыми бегунами, так как ротор, а следова-
тельно, и вал вращаются значительно быстрее. Данный вид
смесителя является наиболее совершенным. Все операции (до-
зирование составляющих, загрузка и выгрузка) механизирова-
ны и частично автоматизированы. Качество смешивания дости-
гается при определенном порядке введения составляющих в
смесители.

Рекомендуемая последовательность введения материалов при-
водится ниже.

Песчано-глинистые формовочные облицовочные смеси: квар-
цевый песок + оборотная смесь (перемешивание) ф- глина фор-
мовочная или бентонит в порошке (перемешивание) ф- мазут
(при формовке по-сырому) и опилки (при формовке по-сухо-
му) ф- вода (перемешивание). При приготовлении быстросохну-
щих смесей со связующим марки СП или СБ они вводятся до
добавки воды. Если глину применяют в виде эмульсии, то ее
следует вводить после перемешивания всех сухих составляю-
щих. Для приготовления стержневых смесей рекомендуют сле-
дующий порядок загрузки бегунов: песок ф-глина (перемеши-
вание) ф* вода (перемешивание) ф- связующие материалы (пе-
ремешивание). Для приготовления формовочных и стержневых
смесей на жидком стекле (по СО2-процессу) предусмотрен та-
кой порядок смешивания: песок ф- формовочная глина (пере-
мешивание) ф- раствор едкого натра (перемешивание) ф- жид-
кое стекло (перемешивание) ф-добавки (перемешивание). По-
сле ввода жидкого стекла длительность перемешивания не дол-
жна превышать 2,5—3 мин,
Глава VI

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

О гл ивки, изготовляемые в настоящее время, характеризуют-
< м большим разнообразием. Так, масса наиболее крупной
< ыльпой отливки — станины прокатного стана — составляет
в'Ь7 г, в то время как минимальная масса отливки — менее
1о г. Максимальные размеры отливок — 30 м. Следует отме-
нив, что еще в последней четверти прошлого века на Мотови-
•шмшском заводе в Перми была изготовлена уникальная ст-
ишка чугунного шабота (стул кузнечного молота) массой
(>.И) г. Поэтому естественно, что изготовление таких разнооб-
разных отливок основано на использовании различных спосо-
бов производства, наиболее подходящих для определенной
। руины отливок.

Основные способы производства отливок, применяемых в
настоящее время, и области их применения даны в табл. 40.

1.	Классификация литейных форм

Классификация литейных форм в зависимости от материа-
ла, из которого они изготовлены, и назначения приведена
ниже.

Формы разовые. Такие формы служат для изготовления
1олько одной отливки и при извлечении отливки из формы
разрушаются. Они изготовляются из песчано-глинистой, песча-
но-смоляной и других смесей. К разовым формам относятся:
а) сырые формы — формовка по-сырому; б) сухие формы —
формовка по-сухому; в) поверхностно подсушиваемые формы;
г) химически твердеющие формы; д) оболочковые формы и
формы, получаемые по выплавляемым моделям (см. гл. IX).

Сырые формы. Наибольшее применение в литейном произ-
водстве имеет формовка по-сырому с использованием песчано-
глинистых смесей. При этом сокращается цикл изготовления
форм, повышается производительность и съем с формовочных
площадей, отсутствует процесс сушки. Все эти преимущества
приводят к снижению стоимости отливок. Формовку по-сырому
используют при изготовлении отливок простой и средней слож-
ности массой до 1000 кг.

Сухие формы. Такие формы с объемной сушкой применяют
при изготовлении форм по-сухому для средних и крупных
сложных отливок с большим объемом механической обработки
и подвергающихся испытанию под давлением. Хорошо просу-
шенная прочная форма с высокой газопроницаемостью, покры-
тая защитным слоем противопригарной краски, обеспечивает
получение качественных отливок. Однако длительность сушки
(6—36 ч) и значительный расход топлива привели к замене
Области применения различных способов изготовления отливок

Способ изготовления
отливок

Область применения

В песчаные формы:
формовка вруч-
ную

формовка ма-
шинная

формовка песко-
метная

В оболочковые фор-
мы

По выплавляемым
моделям

Единичное и мелкосерийное производство от-
ливок из любых литейных сплавов различных
размеров, массы п конфигурации

Серийное и массовое производство отливок
простой и средней сложности, мелких и сред-
них по массе и размерам

Любой характер производства средних и круп-
ных по массе и габаритным размерам отливок

Серийное и массовое производство мелких и
средних по массе п размерам отливок средней
сложности с повышенной точностью размеров и
малой шероховатостью

Серийное и массовое производство мелких от-
ливок из любых сплавов (преимущественно
сложной конфигурации) с повышенной точ-
ностью размеров и низкой шероховатостью по-
верхности

В металлические
формы:

металлические
кокили
центробежное
литье

под давлением

штамповка жид-
кого сплава
непрерывное
литье

литье под разре-
жением (вакуум-
ное всасывание)

Серийное и массовое производство мелких и
средних отливок простой и средней сложности

Серийное и массовое производство мелких и
средних отливок, главным образом имеющих
форму тел вращения (втулки, гильзы и т. п.),
из любых сплавов мелких и средних по массе и
размерам

Серийное и массовое производство мелких от-
ливок из сплавов цветных металлов (цинковых,
алюминиевых, латунных и магниевых) любой
конфигурации с большой точностью размеров и
низкой шероховатостью поверхности

Серийное и массовое производство мелких
простых заготовок из сплавов цветных металлов

Массовое производство длинных литых заго-
товок круглого и прямоугольного сечения

Полые и сплошные литые заготовки из спла-
вов цветных металлов

Примечание. Применение быстросменной оснастки делает рентабельным
использование машинной формовки при мелкосерийном и даже единичном произ-
водствах.
их поверхностно подсушиваемыми и химически твердеющими
формами.

Поверхностно подсушиваемые формы. 11р и изготовлении
форм из разных сплавов успешно применяют поверхностно
подсушиваемые формы с использованием облицовочных смесей,
в состав которых вводят быстротвердеющие связующие марки
<11 или СБ. При этих смесях сушке подвергается только по-
верхностный рабочий слой формы, и длительность сушки со-
кращается в 10—15 раз по сравнению с объемной сушкой. Та-
йпе формы применяют для отливок из разных сплавов массой
до 5—8 т.

Химически твердеющие формы. При изготовлении таких
форм применяют смеси, в состав которых в качестве связую-
щего вводят жидкое стекло. Формы, изготовленные из такой
смеси, обладают способностью быстро отверждаться при об-
дувке или продувке их углекислым газом (см. гл. VIII).

В последнее десятилетие получил распространение процесс
химического упрочнения форм и крупных стержней, основан-
ный па применении жидких самоотверждающих формовоч-
ных смесей (ЖСС), содержащих жидкое стекло, феррохромо-
вый шлак и пенообразующие добавки (см. гл. V). Отличитель-
ной особенностью ЖСС является то, что они практически не
фсбуют уплотнения и их заливают в опоки и стержневые ящи-
ки; процесс твердения во всем объеме продолжается примерно
•10 60 мин, после чего можно приступить к извлечению моде-
ли и отделке формы. Следует учесть, что рабочая поверх-
ность формы имеет значительную пористость, которая устраня-
ется использованием специальной краски. Применение ЖСС
сокращает цикл изготовления формы на 25—30 %, трудовые
з.| граты — 12—15 %.

Многократно используемые формы. При изготовлении форм
для средних и крупных отливок простой конфигурации находят
некоторое применение многократно используемые формы (по-
луностоянные формы). Смеси для таких форм приготовляют из
высокоогнеупорных материалов, состоящих в основном из ша-
мота и кварцевого песка. В цветнолитейном производстве та-
кие формы имеют весьма ограниченное применение.

Формы постоянные. Так принято называть многократно ис-
пользуемые формы — кокили, изготовляемые из чугуна, стали
и иногда из графита. Такие формы применяют в условиях се-
рийного и массового производств. В цветнолитейном производ-
стве этот способ формообразования отливок имеет широкое
применение.

2.	Формовочные инструменты и приспособления

При изготовлении форм и стержней, их отделке и ремонте
применяют набор различных инструментов (рис. 36), причем
наиболее полный набор используют при изготовлении форм
а)	5)	В) л)

Рис. 36. Формовочный инструмент и приспособления: а — трамбовки
ручные: б — гладилки; в — фасонные гладилки; г — ланцеты; д — крючки;
е — подъем; ж — лопата; .з — ручное сито; и — помазок: к — пневматиче-
ская трамбовка: л — киянки; м — иглы-душники; н — струбцины; о — скобы:
п — совок; р — мешок с припылом


вручную. Сита круглые или прямоугольные с металлической
сеткой с ячейками 2—4 мм применяют для просеивания обли-
цовочной смеси при нанесении ее на модель. Для последующе-
ю наполнения опоки оборотной смесью используют лопаты
прямоугольные либо совки (для опок малых размеров).

Уплотнение смеси в опоках осуществляют трамбовками.
1!рн работе на верстаках применяют короткие ручные трам-
бовки, в случае средних и крупных опок — трамбовки с удли-
ненной ручкой. Широко распространены пневматические
трамбовки. Трамбовки имеют клиновидный и плоский башмаки,
выполненные либо из чугуна марки СЧ 20, либо из маслобензо-
< гонкой резины марки А повышенной твердости. Гладилки
плоские изготовляют из инструментальной стали, причем рабо-
чую поверхность подвергают шлифовке и последующей поли-
ровке; фасонные гладилки выполняют из стали или бронзы и
подвергают обработке. Гладилки плоские применяют для вы-
глаживания прямолинейных поверхностей формы, а фасон-
ные—для отделки углов, галтелей. Ланцеты служат для от-
делки и исправления узких малодоступных мест формы. Крюч-
ки используют для заглаживания углубленных узких частей
формы, а также для удаления засоров из этих углублений.

Подъемы с заостренным концом или с резьбой на конце
служат для извлечения моделей из полуформ при формовке
вручную. Кисть-помазок изготовляют из пеньки или льна. Ею
смачивают узкую полоску смеси по очертанию модели перед
извлечением из формы или при ремонте формы. Молотки
стальные или деревянные (киянки) применяют при формовке
вручную и служат для расталкивания модели перед извлече-
нием ее из формы. Стальные иглы-душники предназначены
для накалывания вентиляционных каналов в формах и стерж-
нях. Литниковые оправки служат для отделки литниковых во-
ронок и стояков у основания чаши. Для припыливания форм
(тальком, цементом и др.) применяют мешочек из плотной
ткани. Волосяные щетки-косматки используют для сметания пе-
ска с моделей и отделанных поверхностей форм и стержней. Для
нанесения на поверхность формы противопригарных покры-
тий — красок — и упрочняющих растворов используют пульве-
ризаторы.

Основными требованиями, предъявляемыми к опокам, явля-
ются высокая прочность, жесткость и минимальная масса.
Опоки классифицируют на цельнолитые из чугуна, стали и
алюминиевых вторичных сплавов; сварные из литых стальных
элементов либо из стандартного или специального проката;
свертные (сборные) из чугуна и стали. По конфигурации опо-
ки разделяют на прямоугольные, круглые и фасонные (рис. 37),
а по массе к 1-й категории относят ручные опоки массой без
смеси до 30 кг; ко 2-й категории — опоки с устройствами для
ручного и кранового подъема массой до СО кг; 3-ю категорию
составляют опоки массой более 60 кг. Средние и крупные
опоки для удержания формовочной смеси снабжают продоль-
ными и поперечными ребрами с расстоянием между ними не
более 250—300 мм. В стенках выполняют литые овальные или
круглые отверстия для выхода газов, образовавшихся при за-
ливке форм.

В опоках для вертикальной заливки, в торцевых стенках,
выполнены полукруглые вырезы для размещения литниковой
системы. Для центрирования опок их оснащают ушками, в ко-
торых просверливают отверстия для спаривающих штырей. Для

Рис. 37. Опоки: а — прямоугольная; б — круглая; в — фасонная

взаимозаменяемости опок центрирующие отверстия в ушках
просверливают по Кондуктору. Наряду с этим в отверстия так-
же по кондуктору запрессовывают стальные каленые втулки,
что дает возможность в случае изнашивания втулок заменять

Рис. 38. Способ отливки опок, не
требующих механической обра-
ботки

их другими и обеспечивать точ-
ность спаривания опок.

При выборе размеров опок
следует учитывать, что чрезмерт
но большие опоки приводят к
бесцельной затрате труда на
уплотнение формовочной смеси
и нецелесообразному расходу
смеси, малые же опоки могут вы-
звать брак отливок вследствие

ухода металла по разъему, продавливания расплавом низа фор-
мы. В табл. 41 приведены наименьшие толщины слоя смеси на
различных участках формы.

Парные опоки должны плотно без зазоров прилегать друг
к ДРУГУ- С этой целью плоскости разъема опок подвергаются
строжке. Другой способ получения совершенно ровных краев
опоки состоит в следующем. При формовке опок в почве на

дно ямы закладывают простроганную чугунную рамку, натер-
тую графитом или покрытую краской. На эту рамку устанав-
ливают модель опоки (рис. 38) и ведут формовку по обычной
технологии. Таким образом, нижняя кромка опоки образуется
Вид формы

Толщина слоя формовочной смеси (мм) на различных участках формы

Расстояние, мм

от мо- дели до стенки опоки	ОТ МО’ дели до низа формы	от мо- дели до верха формы	между отдельными моделями	
			для нижней полуформы	для верхней полуформы

20—30	50—75	35—60

0,3 от вы-
соты
модели
в полу-
форме

0,5 от вы-
соты
модели
в полу-
форме

1.1ливасмые в сы-
ром состоянии:
мелкие

средние
Ьлнваемые в су-
х«»м состоянии:
средине
крупные

50—75

75—125

125—200

100-125

100—150

150-250

75—100

100-150

150-250

75—125

75—125

и' формовочной смесью, а чугунной рамкой; поэтому поверх-
п'н н> прилегания между опоками получается совершенно глад-
1>л11 и ис уступает строганной. Таким способом можно отливать
к(|к чугунные, так и алюминиевые опоки.

Рис. 39. Центрирующие штыри

Для спаривания опок и полуформ применяют центрирующие
пныри (рис. 39), изготовленные из стали марок 40—45, тща-
 < н.но обработанные и закаленные на сравнительно высокую
ин |н|осгь, с последующей шлифовкой.

'керсбейки (рис. 40) предназначены для укрепления стерж-
.....ри сборке форм. При изготовлении стальных и чугунных
ш.чинок применяют стальные жеребейки, при бронзовых отлив-
1..1Х медные, алюминиевых отливках — алюминиевые.

Прорезка питателей и шлакоуловителей вручную, как
правило, должна быть запрещена, так как даже самый
квалифицированный формовщик не в состоянии обеспечить пра-
вильного соотношения между элементами системы. Помимо
этого, изготовление чаш н прорезка шлакоуловителя и питате-
лей является трудоемкой работой. В целях получения литнико-

Рис. 40. Типы жеребеек

150

175

025-35

020-30

Рис. 41. Модели элементов литниковой системы: а — чаши;
б — питатель; в — шлакоуловитель; г — стояк

вой системы с правильным соотношением между ее элементами
следует пользоваться заводскими нормалями, а для снижения
трудоемкости изготовления литниковой системы — моделями
чаш, стояков, шлакоуловителей и питателей (рис. 41).

3.	Изготовление форм вручную

Изготовление форм вручную производят в единичном и мел-
косерийном производствах мелких и средних отливок и при
формообразовании крупных и особо крупных отливок. Формов-
ку осуществляют по моделям, шаблонам, скелетным моделям и
контрольным сечениям. В цветнолитейном производстве наибо-
лее распространена формовка в опоках по моделям и только
для формообразования гребных винтов применяют особо слож-
ную формовку по шаблону.

Формовка в парных опоках. В современных условиях к от-
ливке предъявляют высокие требования, главным из них явля-
ется размерная точность. Это требование выполнимо при фор-

Рис. 42. Последовательность операций при формовке вручную:

/ подмодельный щиток; 2—модель; 3—модель питателя; 4 — нижняя опока; 5 —сито;
л 1.и(><)гводные каналы; 7—верхняя опока; 8—знак модели; 9 — модель литниковой
чпнпг. /9—модель стояка; // — модель шлакоуловителя; 12 — центрирующие штыри ; 13 —
подъем; 14 — стержень

метке в опоках. Наибольшее распространение получила фор-
мовка в парных опоках. При этом используют модели как не-
разьемные, так и разъемные. Ниже приведены основные опера-
ции при формовке вручную.

I.	Подготовка модели. Модель очищают от пыли и пристав-
шей к ней смеси при помощи косматки, протирают ветошью,
слегка смоченной в керосине.

2.	Установка модели и элементов литниковой системы на
иодмодельный щиток (рис. 42,а), который должен быть проч-
ным и тщательно простроганным, что в ряде случаев позволит
исключить операцию по проглаживанию плоскости разъема
нижней полуформы.

3.	Установка на щиток нижней опоки, засеивание модели
облицовочной смесью (рис. 42,6) и уплотнение ее руками. Тол-
щина слоя облицовочной смеси (в уплотненном состоянии)
должна быть для мелких отливок 10—15 мм, для средних —
20—25 мм и крупных — 40—60 мм.

4.	Заполнение опоки наполнительной смесью слоями около
75 мм и уплотнение ее клиновидным концом трамбовки (не до-
пуская ударов по модели); добавление смеси и равномерное
уплотнение ее вначале клиновидным концом, а затем плоским
концом трамбовки. После сгребания излишка смеси иглой-душ-
ником диаметром 3—5 мм накалывают вентиляционные кана-
лы, которые не должны доходить до поверхности модели на
10—20 мм во избежание порчи модели (рис. 42,в).

5.	Поворот полуформы вместе с подмодельным щитком и
установка ее либо на подготовленное на формовочном плацу
место, либо на верстак.

6.	Снятие щитка, установка верхнего отъемного стержне-
вого знака, нанесение на поверхность разъема мелкого квар-
цевого (разделительного) песка, удаление его с поверхности
модели.

7.	Установка модели шлакоуловителя, стояка и по штырям
верхней опоки, нанесение на модель облицовочной смеси, а за-
тем и наполнительной и по принятой технологии производ-
ства нижней полуформы изготовление верхней полуформы
(рис. 42, е).

8.	Разрыхление около стояка поверхности смеси и осадка
модели чаши.

9.	Накалывание вентиляционных каналов, извлечение моде-
ли стояка и чаши.

10.	Разъем формы и отделка верхней полуформы: удаление
косматкой разделительного песка, извлечение модели знака и
шлакоуловителя.

11.	Отделка нижней полуформы: удаление косматкой разде-
лительного песка, извлечение моделей питателя и отливки. Пе-
ред извлечением модели узкую полоску смеси вокруг модели
смачивают помазком, и в модель забивают остроконечный
подъем, слегка расталкивают и осторожно извлекают модель
(рис. 42,6).

12.	Исправление незначительных повреждений, нанесение
на поверхность полуформ противопригарного покрытия.

13.	Сборка формы: установка центрового стержня, наложе-
ние по штырям верхней полуформы на нижнюю (рис. 42, е).

Формовка с подрезкой, с «фальшивой» опокой и фигурным
щитком. Эти способы формообразования отливок применяют в
тех случаях, когда формовку производят по моделям сложных
очертаний и невозможно изготовление разъемной модели, так
как одна из ее частей будет непрочной,
Формовку с подрезкой осуществляют в единичном производи
« ни\ когда требуется изготовить несколько отливок. Пример
формовки с подрезкой приведен на рис. 43. Модель при установ-
1 <* на подмодельный щиток не прилегает к нему плоскостью;
между ними образуется пространство, в которое при уплотне-
нии смеси в нижней опоке попадает смесь. Уплотнив смесь в
||1!жн('11 опоке, поворачивают ее на 180°. При отделке этой
тшуформы производят подрезку смеси с целью освобождения
<и смеси всех частей модели; в результате подрезки модель
может быть свободно извлечена из полуформы без ее повреж-
шнпя Плоскость нижней полуформы, включая поверхность

Рис. 43. Формовка с подрезкой: а — чертеж отливки; б — модель;
в — форма; г — отливка

подрезки, заглаживают, покрывают разделительным песком и
устанавливают верхнюю опоку, модели стояка и выпора. Затем
переходят к изготовлению верхней полуформы, технология ко-
юрой не отличается от описанной выше.

Такой способ формообразования трудоемок и поэтому при
потребности в большем количестве отливок производят формов-
ку по «фальшивой» опоке, которая является как бы фигурным
щитком. Применение «фальшивки» позволяет исключить опера-
цию подрезки. Для изготовления «фальшивки» на гладкий мо-
чгльный щиток устанавливают опоку и плотно набивают ее
просеянной оборотной смесью. Срезав излишек смеси, повора-
чивают опоку. Наложив на плоскость разъема модель с высту-
пающими частями, ее слегка осаживают. По полученному отпе-
чатку вручную вырезают углубления, которые тщательно загла-
живают. Уложив в эти углубления модель, ее слегка осаживают
с 1 см, чтобы выступающие части модели располагались вровень
с плоскостью разъема. Процесс изготовления фальшивки и
формовки по ней приведен на рис. 44. В тех случаях, когда при
помощи фальшивки нужно изготовить большое количество отли-
вок сложных очертаний, фальшивку выполняют из цемента.

Формовку с фигурным подмодельным щитком производят
для серийного производства отливок, имеющих сложную, криво-

и)

Рис. 44. Формовка по фальшивой опоке: а — модель; б — набитая фальшивая
опока; в — осаживание модели в фальшивую опоку г — уплотнение нижней
полуформы; д — установка верхней опоки, модели стояка и выпора; е —
изготовление верхней полуформы; ж — разъем полуформ; з — форма в сборе;
и. — модель на фигурном подмодельном щитке

линейную поверхность, которую невозможно уложить на пло-
ский подмодельный щиток. Поэтому для формообразования та-
ких отливок применяют фигурный подмодельный щиток (см.
рис. 44), который обеспечивает свободное извлечение модели из
формы Такие фигурные подмодель! !ыс щитки изготовляют в мо-
дельном цехе и иногда, армируют металлическими планками»
Формовка с болваном. Болваном принято называть высту-
пающие части формы, образующие в отливках полости или уг-
|\ьлсння. Различают болваны, располагаемые в верхней полу-
<|н«рмс висячие — и в нижней полуформе— опорные. Болва-
ны висячие требуют специальных способов укрепления, в то
время как опорные, выполняемые в нижней полуформе, по нуж-
даются в особом дополнительном укреплении. Поэтому во всех
• '|\чяях формовки следует стремиться располагать болваны в
ни/иней полуформе, и для укрепления их достаточно установить
иг! кальке деревянных колышков-солдатиков, смоченных в жид-
|лп глине. На рис. 45 приведена форма с висячим болваном.

5

Рис. 45. Формовка с болваном: / — крючок; 2 —
солдатик; 3 — болван

Нигле изготовления нижней полуформы на плоскость разъема
наносят разделительный песок, устанавливают опоку, модели
шяка и выпора и засеивают модель слоем облицовочной сме-
*н Затем на ребра опоки подвешивают стальные крючки, об-
м.п.ншые жидким раствором глины. При этом нижние концы
। рючков должны упираться в уплотненный слой облицовочной
гмесп. Иногда в дополнение к стальным крючкам устанавли-
вай деревянные солдатики (при формовке по-сырому), также
• моченные жидкой глиной. В опоку засыпают небольшой слой
(Юоротиой смеси и плотно утрамбовывают ее, обращая особое
ннпмание на то, чтобы смесь вокруг крючков была равномерно
\ и пинена. Поверх первого слоя насыпают следующие слои и
ыкаичивают изготовление формы.

Формовка в парных опоках по разъемной модели. При фор-
манке в парных опоках всю модель (исключая небольшой стер-
। 1п вой знак) помещают в нижнюю опоку. Верхняя часть формы
при )гом имеет простую гладкую поверхность. Однако на прак-
ц||\г при формообразовании отливок модель делят на две части
и к я да одну из них формуют в верхней опоке. При этом спосо-
|и формовки имеется много операций, общих с формовкой по
ш льной модели.

/1ля ознакомления с данным способом формовки рассмот-
рим технологический процесс формовки отливки корпуса
(рис. 46,а) из оловянной бронзы массой 25 кг. Разъемная
модель с элементами литниково-питающей системы изображена
на рис. 46,6. Подготовка модели заключается в очистке ее от
остатков смеси и пыли, проверке качества соединения половин
модели шипами, отсутствия качки в шипах и нанесении на нее
разделительного состава. После проведения подготовительных

Рис. 46. Формовка в парных опоках по разъемной модели

операций можно приступить к формовке. На подмодельный щи-
ток укладывают нижнюю половину модели с частями элемен-
тов литниковой системы, устанавливают опоку, наносят на мо-
дель облицовочную смесь и производят операции, описанные
выше.

Перед поворотом нижней полуформы во избежание вы-
падения модели переворот нижней полуформы осуществляют
вместе с подмодельным щитком, для чего его скрепляют с
опокой любым доступным способом (струбцинами, скобами
11 г. п<).

Плоскость разъема заглаживают, покрывают разделитель-
ным песком, на нижнюю часть модели иакладыват верхнюю

часть и устанавливают элементы питания.

При формообразовании мелких отливок деревянные модели
малой массы удерживаются при съеме верхней полуформы
силой трения между моделью и смесью, а в случае металличе-
ских и деревянных моделей большой массы модель может вы-

пасть из полуформы. Чтобы

избежать этого, в модель вверты-
вают подъем, конец которого
выполнен в виде ушка, возвы-
шающегося над опокой. Изго-
товив верхнюю полуформу,
сквозь ушко подъема проде-
вают прут и закрепляют его

Рис. 47. Стоночная формовка: а — этажная; б — сту-

пенчатая

деревянными клинышками, опирающимися на стенки или ребра
опоки. Более массивные модели подвешиваются описанным спо-
собом двумя подъемами.

После извлечения моделей стояка и выпора снимают верх-
нюю полуформу, устанавливают ее на бок, вывинчивают подъ-
ем, укладывают верхнюю полуформу разъемом вверх и произ-
водят последующие операции: удаление модели, отделка по-
луформ, установка стержня и сборка формы (рис. 46,/?).

Стопочная формовка. В практике литейного производства
применяют литье в этажные и ступенчатые стопки. Первый
способ (рис. 47,а) рекомендуется для изготовления очень мел-
ких отливок, например поршневые кольца, маховички для са<
ни гарно-технической арматуры и т. п. Стопка форм имеет цент-
ральный стояк, через который производят заливку всей стопки
форм.

Недостатком этого способа является повышенное давление
расплава, оказываемое на нижние формы, в которых отливки
могут получаться раздутыми.

Г) Зак. 749	1 29
При литье в ступенчатые формы первую — нижнюю — фор-
му устанавливают на подготовленный плац, а каждую после-
дующую сдвигают относительно нижележащей на расстояние,
которое обеспечивает свободную и безопасную заливку форм
(рис. 47,6). Применение такой установки форм под заливку
обеспечивает не только повышение съема отливок с формовоч-
ной площади в 1,6 -1,7 раза, но и сокращает путь, проходимый
формовщиком и заливщиком за смену, в 3 раза. В результате
снижается утомляемость рабочих и, как следствие, повышается
производительность труда.

Формовка вручную по модельным плитам. Раздельное изго-
товление нижних и верхних полуформ по модельным плитам с
последующей сборкой целесообразно применять в единичном и
мелкосерийном производствах при формообразовании мелких и
средних отливок. При отсутствии в цехе формовочных машин
с нужными габаритными размерами стола формовка по модель-
ным плитам вручную находит применение и при формообразо-
вании сравнительно крупногабаритных отливок серийного про-
изводства. Этот способ значительно повышает производитель-
ность ручной формовки и облегчает труд формовщика.

Сущность процесса заключается в следующем: модельные
плиты для мелкосерийного производства мелких и средних от-
ливок изготовляют из прочного деревянного щита, а для серий-
ного производства применяют чугунные строганые плиты. В де-
ревянных плитах закреплены металлические втулки, в которых
по разметке или кондуктору просверлены отверстия для уста-
новки центрирующих штырей. На плитах по разметке устанав-
ливают деревянные модели и элементы литниковой системы.
Особенно эффективен этот способ при производстве мелких от-
ливок, когда на плите закреплено значительное число моделей.
В случае, когда обе половины модели имеют одинаковую кон-
фигурацию (симметричны), формовку можно производить по
одной модельной плите. При этом способе формовки помимо
повышения точности отливок достигается значительное повыше-
ние производительности труда благодаря исключению ряда
операций: раскладки моделей и питателей на подмодельном
щитке, отделки плоскости разъема и нанесения на нее раз-
делительного песка, смачивания смеси вокруг моделей, раско-
лотку каждой модели перед извлечением из формы, так как
все модели извлекаются из формы одновременно, вместе с пли-
той, и т. д.

На рис. 48 приведена модельная плита для формообра-
зования отливок муфтовых клапанов из бронзы марки
Бр.ОЗЦ7С5Н1. Так как обе половины модели симметричны, то
в данном случае формовку как нижних, так и верхних полуформ
производят по одной плите, причем, когда изготовляют верх-
нюю полуформу, на питатели укладывают модель шлакоулови-
теля с вырезами под питатели и со стояком. При несимметрич-
ных половинах модели формовку осуществляют по двум пли-
130
1.1М--одна для нижней полуформы, а другая — для верхней
полуформы.

Обычно при формовке мелких отливок в опоках размерами
н свету до 500 X 400 мм и высотой до 120 мм применяют фор-
мовку на верстаках (рис. 49); при формовке средних отливок

Рис. 48. Монтаж моделей
на плите: а — модельная
плита; б — шлакоуловитель

Рис. 49. Планировка участка формовки на верстаках:
1 — стопки опок; 2—верстаки; 3 — бак с облицовочной смесью:
4—грядки наполнительной смеси; 5— стопки форм

молельные плиты укладывают на низкие прочные козлы, а при
формовке крупногабаритных отливок — на выравненный и
\ плотненный плац. При формовке на верстаках по модельным
пинам производительность возрастает в 2—3 раза. В целях
\ мшыпения утомляемости при формовке на верстаках жела-
к илю применение опок, изготовленных из алюминиевых спла-
вин Собранные формы выставляют на плацу ступеньками
(I м рис. 47).

Монтаж деревянных моделей на плитах не вызывает осо-
Г||,|\ п|груднений, его производят по разметке плиты и рискам.
।...юрыс наносятся при изготовлении моделей.
Рассмотрим процесс формообразования серийной отливки
рамы сравнительно больших размеров (3100 X ?00 X 200 мм)
по чугунным простроганным плитам (рис. 50,а). Модель рамы
изготовлена из алюминиевого сплава и состоит из трех частей,
которые собирают при установке на модельные плиты. На ниж-
ней плите по разметке устанавливают и закрепляют модель и
питатели, а на верхней плите — отдельные мелкие платики вы-

Рис. 50. Модельная плита рамы: а — модельная плита; б —
стопочная установка форм под заливку:

I — плита; 2—модель; 3—литниковая система

сотой 15 мм, шлакоуловитель и отводной выпор. В плитах за-
креплены центрирующие штыри. Формовочные работы выпол-
няет бригада из 3 чел.: один изготовляет нижние, второй —
верхние полуформы; третий помогает засеивать модели обли-
цовочной смесью, заполнять опоки наполнительной смесью и
уплотнять ее, устанавливать стержни и собирать полуформы.

Порядок работы следующий: очистить модели от пыли и
приставшей формовочной смеси; нанести пульверизатором раз-
делительный состав (раствор парафина в керосине — на 1 л
керосина 100 г парафина); по центрирующим штырям нало-
жить на плиты опоки низа и верха; установить модели стояка
и выпоры; засеять модели облицовочной смесью, уплотнить ее,
заполнить опоки наполнительной смесью (в два приема) и
уплотнить се пневматической трамбовкой; срезать излишек сме-

си <• обеих полуформ, извлечь модели стояка и выпора и нако-
-ннь вентиляционные каналы; скрепить нижнюю полуформу
г модельной плитой, повернуть их на 180° ы уложить на чу-
|упную плиту с отверстиями для выхода газов; открепить мо-
лельную плиту от опоки, слегка растолкать и снять плиту.
Установив в нижнюю форму мелкие стержни, снимают верх-
нюю полуформу (без кантовки) и по съемным штырям спари-
вают полуформы. Выпор закрывают плотной бумагой. На эту
форму накладывают плиту, на которой помещается вторая фор-
ма, а затем таким же образом третья форма (рис. 50,6).

Ьригада, состоящая из трех
формовщиков, изготавливает за
смену 23—25 форм, в то время
как при формовке по модели их
производительность не превыша-
ла 10—12 форм. Этот способ
формообразования рамы приме-
няют с 1927 г. и поныне.

Формовка в почве. Процесс
и и отовления литейных форм в
песчаном полу формовочного от-
деления называют формовкой в
почве. Такие формы в цветноли-

Рис. 51. Формовка отливки под-
шипника в почве по мягкой по-
стели под опокой:

I—литниковая чаша; 2— выпор

। ей пом производстве применяют

редко. Однако при формообразовании единичных, средних и
особенно крупных отливок, при отсутствии парных опок нуж-

ных размеров и при экономической нецелесообразности изго-
товления новых опок этот способ является достаточно рацио-

нальным.

Различают следующие способы формовки в почве: 1) фор-
мовка в почве по мягкой постели в открытую; 2) формовка в
почве по мягкой постели под опокой; 3) формовка в почве по
шердой постели под опокой. Первый способ формовки исполь-

зуют для отливок, имеющих плоскую поверхность, которая не
подвергается механической обработке (плитные настилы, кар-
касы стержней, крупные опоки и другие подобные отливки).
Этот способ формовки в цветнолитейном производстве не нашел
распространения, так как получаемые в таких формах отливки
имеют неровную поверхность, засоренную газовыми песчаными
раковинами и т. п. Второй способ применяют при изготовлении

мелких и средних отливок, он позволяет изготовлять отливки

по разъемным моделям.

На примере формовки отливки подшипника рассмотрим про-
цесс формовки в почве по мягкой постели под опокой (рис. 51).
Выровняв формовочный плац, укладывают модель и намечают
площадь ямы для мягкой постели, причем габаритные размеры
постели должны быть на 100—150 мм больше габаритных раз-
меров модели. Выкопав яму, выравнивают стенки и дно ямы,
заполняют ее до уровня плаца рыхлой наполнительной смесью
(при формовке средних отливок для повышения газопроницае-
мости на дно ямы насыпают небольшой слой крупного кварце-
вого песка). В образовавшуюся мягкую постель укладывают
модель отливки и легкими ударами по деревянной подкладке
вдавливают ее в постель. Затем модель извлекают и проверя-
ют степень уплотнения смеси под выступающими частями моде-
ли. Переуплотненные места разрыхляют гладилкой, накалыва-
ют вентиляционные каналы и слегка затирают их рукой. На-
сеяв слой облицовочной смеси, укладывают модель, осаживают
ее, подбивают смесь под полукруглую часть модели и оконча-
тельно осаживают модель до совпадения ее плоскости с верх-
ней плоскостью ямы. Боковые поверхности модели обкладыва-

Рис. 52. Приготовление твердой постели:

1 — слой гари; 2—вентиляционные трубы; 3— вентиляционные
каналы; 4 —модель; 5—слой облицовочной смеси

ют облицовочной и наполнительной смесью и уплотняют ее
сначала конической частью трамбовки, а затем плоской трам-
бовкой. Срезав линейкой излишек смеси, заглаживают гладил-
кой поверхность разъема и покрывают ее разделительным пес-
ком. На полученную нижнюю полуформу устанавливают опоку
для верхней полуформы, модели стояка и выпора и наносят на
модель облицовочную смесь, обжимают руками и заполняют
опоку отработанной смесью, которую уплотняют; срезают из-
лишек смеси и накалывают вентиляционные каналы. Перед
раскрытием формы забивают центрирующие деревянные колья,
удаляют модели стояка и выпора, снимают верхнюю полуфор-
му, кантуют ее и укладывают на подкладки. После отделки
полуформ в нижней изогнутым душником вокруг модели нака-
лывают дополнительные вентиляционные каналы и собирают
фор^у.

При формовке крупных отливок применяют формовку в поч-
ве по твердой постели под опокой (рис. 52). В формовочном
плацу выкапывают яму, глубина которой превышает высоту мо-
дели на 300—400 мм, а длина и ширина — на 250—300 мм. Дно
ямы уплотняют плоской трамбовкой и наносят слой гари тол-
щиной 100—150 мм, слегка уплотняют его и выравнивают мел-
кой гарью. Для отвода газов, скапливающихся в гари во время
заливки, в почву в двух противоположных углах затрамбовы-
на ют две трубы диаметром 75—100 мм, нижние концы которых
упираются в гарь, а верхние—выступают над почвой Трубы
но избежание их засорения закрывают паклей. Гарь покрывают
слоем соломы (рогожей или древесной стружкой). На поверх-
ность соломы в несколько приемов насыпают просеянную на-
полнительную смесь, которую уплотняют до толщины каждого
слоя— примерно 100 мм. Поверхность слоя выравнивают ли-
нейкой, а затем душником диаметром 5 мм накалывают венти-
ляционные каналы до гаревой прослойки, с расстоянием между
ними 40—50 мм; вентиляционные каналы слегка затирают ру-
кой или линейкой. На приготовленную таким образом постель
наносят слой облицовочной смеси толщиной 50—100 мм, в кото-
ром также накалывают вентиляционные каналы, и затем при-
< |\ пают непосредственно к формовке. В приготовленную по-
| |гль укладывают модель (или половину модели при формовке
по разъемной модели) и легкими ударами трамбовки по дере-
вянной подкладке осаживают ее в постель. Забив по углам мо-
лоли четыре колышка, модель извлекают и проверяют равно-
мерность уплотнения смеси; переуплотненные части формы
разрыхляют гладилкой и удаляют часть смеси, а в неуплотнен-
ные места добавляют смесь и окончательно осаживают модель,
/(ля предохранения модели от перемещения при уплотнении
смеси на нее накладывают груз и обкладывают бока модели
облицовочной смесью, затем насыпают наполнительную смесь
п уплотняют клиновидным концом трамбовки. Добавив смесь,
уплотняют ее плоским концом трамбовки и удаляют излишек
смеси. Плоскость разъема проглаживают гладилкой и покры-
н.ног разделительным песком. На нижнюю половину модели
накладывают верхнюю половину с элементами литниковой си-
( 1гмы, наносят на модель и плоскость разъема облицовочную
смесь, уплотняют ее и накрывают верхнюю опоку. Затем уста-
навливают крючки и выполняют все технологические операции
по изготовлению верхней полуформы. Для центрирования полу-
форм в почву забивают по противоположным углам опоки де-
ревянные колья. Очистив с верхней опоки излишки смеси нака-
и.шают вентиляционные каналы, удаляют модели стояка и вы-
пора (или прибылей), снимают верхнюю полуформу, кантуют
14- п укладывают на пол на подкладки. После удаления модели
и огцелки полуформ их подвергают сушке и сборке. Во избежа-
ние* отдавливания земляного разъема тяжелой верхней полу-
формой ее устанавливают на чугунные плитки, заформованные
и углах нижней полуформы.

Формовка по шаблону. В единичном и мелкосерийном про-
н шодствах средних и крупных отливок, имеющих форму тел
вращения, в том числе и при наличии различных приливов и
Ф ынцсв, изготовление формы производят по шаблонам с вер-
||1кллыюй или горизонтальной осью вращения. Этот способ
применяют в тех случаях, когда изготовление модели неэко-
номично и при ее малой стойкости. Следует учесть, что при
формовке по шаблону требуется высокая квалификация формов-
щиков. Наиболее распространенным является способ формовки
по шаблону с вертикальной осью вращения. На рис. 53 показа-
но приспособление для формовки по этому способу, состоящее
из подпятника /, шпинделя 2, стопорного кольца 3, рукава 4,
на котором укрепляют шаблон 5.

В цветнолитейном производстве формовка по шаблону име-
ет незначительное применение, поэтому ограничимся рассмотре-
нием формообразования срав-

нительно простои отливки—ча-
ши. Для формовки чаши (рис.
54, а) необходимы приспособ-
ления: шаблонная мерка (рис.
54,6), шаблон для заточки бол-
вана с телом (рис. 54, в), шаб-
лон для заточки болвана чаши
(рис. 54,г), модели ребер (рис.
54,6) и ступицы (рис. 54, е).

Рис. 53. Приспособления для фор-
мовки по шаблону

Рис. 54. Приспособления для фор-
мовки чаши по шаблону

Формовку осуществляют по твердой постели, процесс изготов-
ления которой рассмотрен выше (см. рис. 52). Перед началом
формовки устанавливают и закрепляют на дне постели при-
способление для формовки по шаблону и подготавливают по-
стель.

Процесс формовки состоит из ряда этапов: 1) заточка бол-
вана с телом, при этом получается очертание, соответствующее
наружным очертаниям отливки; полученный болван служит
«моделью» для изготовления верхней полуформы; 2) изготовле-
ние верхней полуформы; 3) оформление нижней полуформы —
заточка болвана чаши; 4) отделка и сборка формы.

Рассмотрим последовательно работы по этим этапам.

Операции 1-го этапа (рис. 55,а): а) насыпать вокруг шпин-
деля горкой наполнительную смесь и покрыть ее облицовочной;
б) насадить на шпиндель модель ступицы, осадить ее в смесь,
Рис. 55. Последовательность формовки по шаблону
проверить уровень осадки по шаблону для заточки нижней по-
луформы и уплотнить смесь вокруг ступицы; в) набросать во-
круг шпинделя наполнительную смесь, уплотнить ее и придать
форму болвана—модели; г) насадить на шпиндель стопорные
кольцо и рукав и закрепить на нем шаблон для заточки болва-
на с телом; д) обвести и предварительно заточить болван и
плоскость разъема и удалить излишнюю смесь; е) засеять бол-
ван наполнительной смесью и заточить его начисто с подброс-
кой (при надобности) смеси под шаблон; ж) снять рукав с
шаблоном и стопорное кольцо; з) отделать болван и плоскость
разъема, накрыть болван бумагой и укрепить ее шпильками, а
плоскость разъема покрыть разделительным песком.

Операции 2-го этапа (рис. 55,6): а) насадить на шпиндель
модель ребер и уложить ее на болван; б) наложить верхнюю
опоку, установить модели стояка и двух выпоров и засеять бол-
ван облицовочной смесью; в) установить крючки, обжать обли-
цовочную смесь на модели и у крючков, заполнить в несколько
приемов опоку наполнительной смесью, уплотнить трамбовкой,
удалить излишнюю смесь и забить в почву направляющие
колья; г) вынуть модели стояка и выпоров и шпиндель из под-
пятника, краном снять верхнюю полуформу, перекантовать ее
и уложить на подкладки.

Операции 3-го этапа (рис. 55,в}: а) установить шпиндель
в подпятник, снять бумагу с болвана, срезать гладилкой с по-
верхности болвана и ступицы слой смеси, наколоть вентиляци-
онные каналы; б) насадить на шпиндель стопорное кольцо и
рукав с шаблоном для заточки болвана нижней полуформы;
уровень установки шаблона контролируют по плоскости разъ-
ема и верху модели ступицы; в) засеять болван облицовочной
смесью, уплотнить ее руками и заточить болван начисто;
г) снять рукав с шаблона и стопорное кольцо, вынуть шпин-
дель; д) заделать отверстие паклей и формовочной смесью.

Операции 4-го этапа (рис. 55,г): а) смочить узкую полоску
смеси вокруг модели ребер и ступицы, растолкать их и извлечь
из полуформы; б) отделать полуформы, прошпилить кромки
и т. д.; в) покрыть полуформы противопригарным припылом;
г) установить центровой стержень и собрать форму; д) устано-
вить литниковую чашу и нарастить выпоры; е) нагрузить фор-
му и залить ее.

Отливка чаши приведена на рис. 55, д.

Изготовление форм из жидких самотвердеющих смесей.
Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), впервые созданные в
СССР, широко используют для изготовления крупных стерж-
ней и форм. Схема формовки с помощью ЖСС приведена на
рис. 56. Модель 2 фиксируется в кессоне 4 при помощи закреп-
ленной на ней планки /, нагружаемой грузом во избежание
всплытия модели при заливке ЖСС. Между стенками кессона
и моделью должен быть зазор от 100 до 150 мм. В зависимости
от габаритных размеров в модели выполняют один или несколь-
ко колодцев 3, служащих для заливки смеси в нижнюю часть
формы, а для более равномерного заполнения пространства
под моделью в колодцы устанавливают толкатели 5, которыми
смесь выдавливается в форму. После заполнения пространства
под моделью смесь заливают в зазоры между моделью и кес-
соном.

Рис. 56. Схема изготовления форм из ЖСС: а — положение модели перед
заливкой ЖСС; б — модель, залитая ЖСС

Спустя примерно 40—45 мин после заливки модель можно
извлечь и приступить к отделке формы и окраске. Подсушка
краски газовыми горелками достигается при температуре
200—220 °С. Применение этого способа формообразования от-
ливок помимо сокращения длительности изготовления формы
и трудовых затрат снижает массовый расход смеси в два и бо-
лее раз, повышает размерную точность отливки.

4.	Машинная формовка

В современных литейных цехах с серийным и массовым ха-
рактером производства, а при быстросменной модельной осна-
стке и в мелкосерийном производстве, широко применяют ма-
шинную формовку.

При изготовлении форм вручную процесс формовки состоит
примерно из 100 операций. Формовочные машины механизиру-
ют наиболее трудоемкие и тяжелые операции: уплотнение фор-
мовочной смеси в опоке, расталкивание модели в форме (путем
вибрации), извлечение модели из полуформы, поворот нижних
полуформ (с использованием поворотных машин). При формов-
ке вручную на уплотнение 1 м3 рыхлой формовочной смеси
формовщик затрачивает около 2 ч. Применение пневматических
трамбовок сокращает это время до 1 ч. При машинной фор-
мовке время еще более сокращается.—в 15—20 раз. Машин-
ное уплотнение формовочной смеси отличается равномерностью,
благодаря чему значительно снижается брак отливок по ужп-
минам, раковинам, раздутию; извлечение модели из форм без
ее расталкивания исключает необходимость исправления фор-
мы, повышает точность размеров отливки, а следовательно,
сокращает припуски на обработку. Машинная формовка
создает предпосылки к организации поточного производства с
комплексной механизацией всех операций, связанных с процес-
сом изготовления отливок.

Литейную форму изготовляют на двух машинах — на одной
нижнюю, а на другой — верхнюю полуформу. В массовом и се-
рийном производствах металлические модели и элементы лит-
никовой системы монтируют на односторонних чугунных пли-
тах, а в мелкосерийном и единичном деревянные модели и эле-
менты литниковой системы — на координатных или наборных
плитах — рамках (рис. 57).

Рис. 57. Типы модельных плит: а — односторонняя; б —
координатная; в — наборная плита-рамка;

/— основная плита; 2— модель; 3—шлакоуловитель; 4—стояк;
5—вкладная модельная плитка; 6—упорные винты

Уплотнение формовочной смеси при машинной формовке.
По методу уплотнения смеси различают: машины с верхним и
нижним прессованием; встряхивающие машины; встряхиваю-
щие машины с подпрессовкой; пескометы.

Схема работы формовочной машины с верхним прессованием
приведена на рис. 58. На столе 2 поршня 8, расположенного
в цилиндре 1, укрепляют модельную плиту 3. По направляю-
щим штырям устанавливают опоку 4 и поверх нее — наполни-
тельную рамку 7. Заполнив опоку и рамку смесью, в нижнюю
часть цилиндра подают сжатый воздух, под давлением которого
поршень поднимается вверх. При этом прессовая кладка 6, за-
крепленная на неподвижной траверсе 5, внедряется в наполни-
тельную рамку и уплотняет формовочную смесь в опоке. После
прекращения подачи воздуха и выпуска его из-под поршня
процесс уплотнения смеси в опоке прекращается, и стол маши-
ны под действием собственной массы опускается. Этот метод
уплотнения смеси огличается высокой производительностью и
бесшумностью. Однако неравномерное уплотнение смеси в опо-
ке — наибольшее в верхних частях полуформы и пониженное в
слоях смеси, образующих полость формы,— ограничивает ис-
пользование этого способа. Уплотнение смеси прессованием
применяют при формовке малых отливок в опоках высотой не
более 150 мм и размерами не более 800 X 600 мм.

Повышенное и равномерное уплотнение прессованием дости-
гается с помощью многоплунжерной головки. При этом формо-
вочная смесь уплотняется большим числом прессующих баш-
маков, снабженных поршневыми гидравлическими приводами.

Рис. 58. Схема работы машины с верхним прессованием: а —
заполнение опоки и рамки смесью; б — уплотнение смеси: в —
возвращение стола в исходное положение

Каждый башмак под действием масла на поршень прессует
находящийся под ним участок формы независимо от соседних
участков. Многоплунжерное уплотнение смеси широко исполь-
зуют на автоматизированных формовочных линиях.

Схема работы формовочной машины с нижним прессованием
дана на рис. 59. Прессовый поршень 2, на котором укреплен
с гол Зу помещается в цилиндре 1. На столе расположена мо-
лельная плита 4, перемещающаяся вверх и вниз в неподвижной
раме 5. По штырям устанавливают опоку 6 и заполняют ее
формовочной смесью, при этом смесь также поступает в по-
гь неподвижной рамы. Разровняв смесь по всей поверхности
опоки, помещают ее под неподвижную траверсу — плиту 7, и
и нижнюю часть цилиндра подается сжатый воздух, благодаря
’н му поршень начнет подниматься вверх, а модель — внедрять-
< я и смесь, уплотняя ее. При прекращении поступления воздуха
поршень опускается, и модель извлекают из полуформы. Наи-
большее уплотнение смеси создается у модели и понижается к
верху опоки, несколько возрастая у траверсы, что является
преимуществом этого способа. Однако для преодоления силы
трения смеси о стенки опоки необходим большой расход мощ-
ности, поэтому применение этих машин ограничивается разме-
рами опок в свету 1050 X 800 мм и высотой до 150 мм.

Различают встряхивающие машины без допрессовки и с до-
прессовкой. Первые машины применяют при формообразова-
нии средних и крупных отливок (машины моделей 232, 233,
234, 235 и др.), при этом дополнительное уплотнение верхних
слоев смеси производится пневматическими трамбовками.
В массовом производстве отливок после заполнения опоки
смесью с некоторым излишком сверху на смесь укладывают
специальный груз, который способствует дополнительному уп-
лотнению верхних слоев смеси. Вторые машины используют при

Рис. 59. Схема работы машины с нижним прессованием: а —
заполнение опоки смесью; б — прессование; в — возвращение
с юла в исходное положение

формообразовании сравнительно небольших отливок. Способ
уплотнения смеси встряхиванием является самым распростра-
ненным в литейном производстве, так как в этом случае воз-
можно осуществлять формовку в опоках размером до 3000 X
X 2000 мм и высотой до 750 мм.

Схема работы встряхивающей машины с допрессовкой при-
ведена на рис. 60. Машина имеет два цилиндра: прессовый 1
и встряхивающий 2. Внутри встряхивающего цилиндра помещен
поршень 3 со столом 4.

На столе машины укрепляют модельную плиту 5 с моделью.
По штырям устанавливают опоку 6 и после заполнения ее
смесью в полость встряхивающего цилиндра подают сжатый
воздух (показано стрелкой), под давлением которого поршень
с укрепленной модельной плитой поднимается вверх. При этом
впускное отверстие перекроется боковой поверхностью поршня,
а выхлопное отверстие откроется, воздух выйдет в атмосферу,
а стол с модельной плитой и опокой под действием своей массы
падает, ударяясь о торец цилиндра. В этот момент происходит
уплотнение смеси. При опускании поршня впускное отверстие
вновь открывается, и цикл повторяется.
Обычно стол поднимается на высоту 25—80 мм и опускает-
ся, совершая около 150 ударов в минуту. Для уплотнения
в смеси в опоке достаточно 30—40 ударов. Излишнее число
ударов может привести к появлению трещин в форме.

Рис. 60. Схема работы встряхивающей машины с допрессовкой:
п, б, в, — заполнение опоки и рамки смесью и встряхивание; а —
прессование; д — возвращение в исходное положение

При встряхивании наибольшее уплотнение формовочной
смеси создается около модельной плиты, а верхние слои смеси
нуждаются в дополнительном уплотнении. И поэтому после
окончания встряхивания сжатый воздух подают в полость
прессового цилиндра и верхние елои смеси приходят в контакт
с прессовой колодкой 8У которая входит в полость наполнитель-
поп рамки 7 и уплотняет верхние слои смеси,
С помощью пескометов механизируют операции наполнения
и уплотнения смеси в крупных опоках и стержневых ящиках.
Минимальный размер опок в свету 1000X600 мм и высота бо-
лее 300 мм. Густая сетка ребер в опоках затрудняет уплотне-
ние смеси пескометами, так как под ребрами, и особенно в уз-
лах пересечения ребер, получается недостаточное уплотнение
смеси. Для повышения степени уплотнения смеси под ребрами
следует нижнюю кромку ребра заострить, число ребер умень-
шить и располагать их в одном направлении.

Рис. 61. Схема работы пескомета

Основным рабочим органом
пескомета является головка (рис.
61). В стальном кожухе 1 вра-
щается ротор 3, на котором с
помощью муфты закреплена ло-
патка-ковш 4. Через окно 2,
имеющееся в кожухе, ленточным
транспортером непрерывно по-
дается формовочная смесь, кото-
рая при быстром вращении ро-
тора (1500 об/мин) захватыва-
ется лопаткой, несколько уплот-
няется и образует пакет, который
выбрасывается в опоку.

Формовщик перемещает го-
ловку пескомета с помощью ру-
чек со скоростью 0,3 м/с вдоль
каждого ребра, а затем между
ними, нанося равномерный слой
по всей опоке. Эту операцию он
повторяет до полного заполне-
ния опоки. При большей ско-

рости истечения смеси и непрерывном перемещении головки
пескомета по площади опоки создается равномерное уплотнение
всех слоев смеси, независимо от площади и высоты опоки.

При использовании облицовочной смеси ее наносят на
модель до установки опоки и слегка уплотняют ручной трам-
бовкой.

Способы извлечения моделей из форм. Извлечение моделей
из форм при машинной формовке механизировано и осуществ-
ляется различными способами с помощью вибраторов. Различа-
ют следующие способы извлечения моделей из полуформ:
штифтовой, штифтовой с использованием протяжной плиты, ра-
мочный, с помощью поворотного или перекидного стола.

Схема штифтового съема полуформ показала на рис. 62, а.
Формовочная машина оснащена четырьмя штифтами 5, закреп-
ленными на общей раме и установленными строго на одном
уровне. Штифты специальным гидравлическим механизмом
поднимаются вверх и, пройдя через отверстия или вырезы в
модельной плите 2, упираются в углы опоки 1 и снимают ее
с плиты. Направляющие штыри, закрепленные на модельной
плите, обеспечивают вертикальное движение полуформы при
съеме с плиты.

Схема извлечения модели при помощи поворотного стола
машины приведена на рис. 62, б. Этот способ извлечения моде-
ли из полуформы обычно применяют на машинах, изготовляю-
щих нижние полуформы.

та

40

Рис. 62. Схемы извлечения модели из формы



Модельная плита 4 с моделью установлены на поворотном
сголе машины 5. После уплотнения смеси в опоке 6 полуформа
надежно закрепляется пневматическими зажимами на столе.
Для извлечения модели стол вместе с полуформой повора-
чивают на 180° и располагают над приемным столом 7. При
подьеме последнего он прижимается к полуформе и дополни-
1ГЛЫЮ уплотняет смесь. Сняв зажимы, опускают приемный стол
( нолуформой, извлекают модель*

।


Рис. 63. Прибор для опре-
деления поверхностной твер-
дости формы

Извлечение модели при помощи перекидного стола осуще-
ставляется на машинах моделей 232—236, применяемых при
изготовлении нижних полуформ, так как они выдают их разъ-
емом кверху, поэтому отпадает операция кантовки крупных
форм. Однако в некоторых отраслях эти машины применяют
при изготовлении и верхних форм. При этом верхние полуфор-
мы снимают с помощью мощных штифтовых подъемов. Эти ма-
шины широко используют при формообразовании отливок с
массивными и высокими болванами.

Схема осуществления этого способа показана на рис. 62, в.
Модельную плиту 8 с моделью закрепляют на перекидном сто-
ле 9 машины. Опоку устанавливают
на модельную плиту по центрирующим
штырям. Помимо этих штырей на сто-
ле смонтированы пневмозажимы или
дополнительные штыри с прорезями
для клиньев, которые скрепляют опо-
ку с модельной плитой. После уплот-
нения смеси в опоке и закрепления ее
зажимами или клиньями стол маши-
ны при помощи системы рычагов пе-
рекидывается на 180° и полуформа
поступает на стол приемного устрой-
ства 10, служащего для извлечения
модели. После освобождения полу-
формы от зажимов устройство опу-

скается, модель извлекается, а перекидной стол возвращается
в исходное положение.

При машинной формовке для облегчения извлечения модели
из полуформ применяют вибраторы пневматические, турбо-
инерционные и электрические. Наиболее широко применяют
пневматические вибраторы.

Пневматические вибраторы работают при давлении сжатого
воздуха (5 -4- 7) 105 Па и в течение 1 мин производят от 2000
до 5000 ударов, создавая вибрацию модельной плиты. На не-
больших формовочных машинах на тыльной стороне модельной
плиты укрепляют один-два вибратора с плунжером диаметром
20—25 мм, а на средних и крупных машинах — два-три вибра-
тора с плунжером диаметром 50 мм.

Контроль степени уплотнения смеси. Для контроля плотно-
сти и равномерности набивки самих форм пользуются специ-
альным прибором — твердомером (рис. 63). В корпусе 4 твер-
домера помещена спиральная пружина, которая нижним
концом упирается в стальной шарик 1 диаметром 10 мм, а
другим — в рычаг, передающий движение на стрелку. Шарик
выдвинут из отверстия в основании 2 немного меньше полови-
ны диаметра. При определении твердости твердомер ставят на
плоскость формы основанием, при этом шарик вдавливается в
поверхность формы. Чем выше степень уплотнения смеси, тем


большее усилие потребуется для вдавливания шарика в поверх-
ность формы и тем больше будет давление на стальную пружи-
ну твердомера. Давление, оказываемое на пружину, передается
на рычаг и, следовательно, на стрелку твердомера, фиксирую-
щую поверхностную твердость. Для фиксирования показаний
твердомера служит кнопка 3, Уплотнение должно быть равнее
мерным, без местных слабин и переуплотнений. Нормальные
значения показаний твердомера для отливок из медных сплавов
приведены в табл. 42.

Таблица 42

Нормальные значения показаний твердомера
для отливок из медных сплавов

Отливка  %			  г-	....	..		1  Показания твердомера	
Масса, кг	Высота от низа, мм	Нижняя полуформа	Верхняя полуформа
До 25 25—100 100—500	До 150  300  700	35—40  45—60  60—70	30—40  40—50  50-60

Для алюминиевых и магниевых сплавов, плотность которых
значительно ниже медных, нет надобности в чрезмерном уплот-
нении формы, и значения могут быть приняты по нижнему пре-
делу приведенных выше данных.

Техническая характеристика применяемых в настоящее вре-
мя формовочных машин приведена в табл. 43.

Автоматизированные формовочные линии. В цехах с круп-
носерийным и массовым характером производства успешно
эксплуатируют автоматизированные линии как отечественного
производства, так и зарубежных фирм. Процессы формовки,
сборки и выбивки на этих линиях полностью автоматизиро-
ваны, а роль рабочего-оператора сводится к наблюдению за
работой механизмов и запуску линии с пульта управления. Опе-
рациями, выполняемыми вручную, являются установка стерж-
ней и заливка форм, а на некоторых линиях последняя опера-
ция также автоматизирована.

На рис. 64 приведена схема автоматизированной линии мо-
дели ИЛ225, созданной Ивано-Франковским заводом «Автолит-
маш». Линия предназначена для изготовления в песчано-глини-
стых формах отливок массой не более 70 кг в опоках размера-
ми 900 X 600 мм и высотой 175, 200 и 250 мм. Давление прес-
сования (20 ч- 40) 105 Па. Однако практикой установлено, что
оптимальным давлением является (16 + 20) 105 Па. Использо-
вание автоматизированной линии способствует повышению про-
н пюдительности труда, точности отливок по размерам и массе.
Последние два фактора обеспечивают быструю окупаемость
|.| грат на приобретение и монтаж линии. Кроме того, сокра-
Таблица 43

Техническая характеристика некоторых формовочных машин

Машина	Модель	Область применения		Размер опок, мм			грузо- подъ- ем-  ность, кг	Производительность полуформ			Рас- ход воз- духа на полу- форму, м3
				в свету		вы- сота		паспорт- ная	расчетная		
									крупно- серий- ное произ- водство	мелко- серий- ное произ- водство	
Пневматическая встря- хивающая с допрессовкой и штифтовым съемом по- луформ	91271 ВМ	Для формовки нижних и верхних полуформ		500 >	<400	200	160	100	60—90	50-60	0,5
Пневматическая встря- хивающая прессовая без поворота полуформ	22111		То же	500 >	<400	200	200	145		— 	0.1
Пневматическая встря- хивающая прессовая с по- воротом полуформы	22211	Для формовки нижних полуформ		500 >	<400	200	200	100		 «	0,12
Пневматическая с до-	254x4		Преимущественно для	800 >	С 700	300	600	45	35-45	25-35	1,5
прессовкой и поворотом полу формы	255	с	эормовки нижних полу- юрм	1000 >	<800	350	1200	45	30—40	20—30	2,3
Пневматическая встря-	234М		Преимущественно для	1600 >	С 1200	500	3000	17	12—15	8-12	4,5
хивающая без допрессовки с перекидным столом	235М	<!  <1	зормовки нижних полу- эорм и крупных стержней	2000 >	С 1000	700	5000	12	8—10	5-8	
Пескомет стационарный с дистанционным управле- нием	2Б93М	Для уплотнения смеси в формах для средних и крупных отливок		Более 1000 X 600  1		Бо- лее 300		12,5 м3/ч уплот- ненной смеси			

Д-б ООО

15000

65000

Рис. 64. Схема автоматизированной формовочной линии модели ИЛ225


щается объем очистных работ, так как значительная доля отли-
вок требует только очистку в галтовочных барабанах.

Формы после охлаждения отливок передаются на поз. /, где
на специальной установке пуансоны выбивки опускаются и вы-
прессовывают ком смеси с отливками, поступающими на решет-
ку, освобождающую отливку от смеси. Опоки поступают в рас-
паровщик. Опока для верхней полуформы выталкивается на
рольганг и подается к формовочному автомату (поз. VI) для
изготовления верхней полуформы, а опока для нижней полу-
формы кантуется и подается к формовочному автомату для
изготовления нижней полуформы (поз. II). На пути к формо-
вочным автоматам производится очистка опок от остатков смеси.
После изготовления нижней полуформы ее кантуют, удаляют
возможный засор и устанавливают стержни, [верхняя полу-
форма изготовляется на автомате (поз. VI) и кантуется дваж-
ды: первый раз для осмотра формы и второй раз перед сбор-
кой. Изготовленные полуформы поступают на линию сборки
(поз. III), где собираются, устанавливаются на подопечную
плиту и передаются на линию заливки (поз. IV). Перед залив-
кой формы скрепляются прижимами и пригрузочными ролика-
ми. Залитая форма продвигается по двухярусному рольгангу
(поз. V) по вентилируемому кожуху, в конце которого формы
поступают на выбирающую установку (поз. /), а подопочные
плиты по нижнему ярусу возвращаются на позицию заливки.
Все позиции линии управляются автономно с пульта управле-
ния. Уплотнение смеси осуществляется кратковременной ви-
брацией и последующим прессованием многоплунжерной го-
ловкой.

Паспортная производительность линии составляет 240 форм
в час, а коэффициент технического использования — 0,9.

В стране эксплуатируют автоматизированные линии конст-
рукции Народного предприятия «Гизаг» (ГДР), схема которой
показана на рис. 65. Между ветвями литейного конвейера
(поз. VII) установлено два автомата для изготовления нижней
и верхней полуформ. Собранная на поз. X форма при поступле-
нии к поз. XI — грузовому автоматизированному конвейеру —
нагружается грузом, и на поз. XII заливается; при дальнейшем
движении форма поступает в охладительный кожух (поз. XIII),
снабженный мощной вентиляционной системой. На поз. XIV
с формы снимается груз, а на поз. / специальным приспособле-
нием с формы стягивается верхняя опока и после очистки от
остатков смеси передается на автомат (поз. II) для изготовле-
ния верхних полуформ. Нижняя полуформа с отливкой и ко-
мом смеси продвигается к поз. III. Здесь стягивается нижняя
опока, очищается от остатков смеси, кантуется и передается на
автомат (поз. IV) для изготовления нижних полуформ. Ком
смеси с отливкой при подходе к толкателю передается на охла-
дительную решетку (поз. V) для дополнительного охлаждения
отливок. После кратковременного охлаждения ком смеси с от-
150
ливкой передается на выбивную решетку (поз. VI), где он раз-
рушается, освобождая отливки.

Формообразующие автоматы имеют два пресса, между кото-
рыми расположен подъемный механизм и дозатор смеси. При
поступлении опоки на подъемный механизм машины она спари-
вается с модельной плитой, поджимается к бункеру-дозатору, и
в опоку выдается определенная порция смеси. Затем опока пе-
редается на один из двух прессов, на котором смесь уплотняет-
ся многоплунжерной головкой и возвращается на среднюю
позицию, где происходит протяжка модели. Изготовленная полу-
форма выталкивается поступающей следующей опокой и пере-
дается на поз. VIII. Здесь нижняя полуформа кантуется и уста-
навливается на платформу конвейера. По такой же схеме рабо-
тает автомат для изготовления верхних полуформ. На поз. IX
в нижнюю полуформу устанавливают стержни. При подходе
нижней полуформы к поз. X она накрывается верхней полуфор-
мой и передвигается к грузоукладчику и далее на заливку
(поз. XII).

Паспортная производительность линии в зависимости от раз-
меров опок составляет 200—280 форм в час.

5.	Организация труда на участках машинной формовки

Рациональная организация труда на участках машинной
формовки обеспечивает повышение производительности и созда-
ет благоприятные условия труда.

Режимы работы. В литейных цехах применяют главным об-
разом два режима производства: ступенчатый и параллельный.
При ступенчатом режиме все операции выполняют на одних и
тех же неизолированных площадях, но в разные смены. Так, в
первую смену производят формовку и сборку, изготовление
стержней, приготовление смесей, во вторую — плавку и заливку
форм, а в третью — выбивку отливок из форм, подготовку на-
полнительной смеси, подготовку рабочих мест. Очистку и обруб-
ку отливок производят обычно в две смены — первую и вторую.
Оборудование при ступенчатом режиме используют только в
одну смену.

При параллельном режиме работы все операции выполняют
одновременно, но на разных площадях. Следовательно, обору-
дование и производственные площади можно использовать в те-
чение двух смен. В третью смену производят профилактический
ремрпт оборудования.

Широкое внедрение прогрессивных технологических процес-
сов— получение форм с применением ХТС, ЖСС, СО2-про-
несса, быстросохнущих смесей, быстросменной оснастки при
машинной формовке и др. — позволило резко сократить цикл из-
готовления отливок, что создало условия внедрения параллель-
ною режима работы в литейных цехах с мелкосерийным и
единичным характером производства. При этом съем отливок
с существующих площадей увеличивается по сравнению со сту-
пенчатым режимом в 1,5—1,6 раза.

Машинная формовка может осуществляться как при ступен-
чатом, так и при параллельном режиме работы. Так, на заводе,
который в 1924—1927 гг. впервые широко внедрил машинную
формовку, на протяжении нескольких лет применяли ступен-
чатый режим работы. При этом формы выставляли под залив-
ку ступеньками — по три формы в стопке. Центральное смесе-
приготовительное отделение и раздача смеси разветвленной
транспортной системой ленточных транспортеров отсутствова-
ли. И при таком режиме работы в условиях мелкосерийного и
серийного производств ежедневно изготавливали 4800—

Рис. 66. Горизонтальный литейный конвейер:

1 — платформа с площа дкой; 2— рельсовый путь; 3—заливочный участок;

4—пневмоподъемники; 5 — рольганги; 6—выбивная решетка; 7—охла-
дительный кожух; 8—приведшая станция

5200 форм. Следовательно, машинную формовку можно и нуж-
но применять в литейных цехах, работающих по ступенчатому
режиму.

В современных литейных цехах с серийным, крупносерий-
ным и массовым характером производства технологический
процесс ведется по параллельному режиму с применением по-
точных методов производства, при этом все операции процесса
механизированы или автоматизированы. Формовочные смеси
подаются к бункерам разветвленной системой ленточных кон-
вейеров (шириной ленты 600—1200 мм), автоматическим рас-
пределением смеси по бункерам, подвешенным над формовоч-
ными машинами, транспортированием форм на заливку и вы-
бивку и т. д.

Литейные конвейеры. Наибольшее применение получили на-
польные горизонтальные литейные конвейеры (рис. 66). Они
являются средством для транспортирования форм от машин на
участок заливки (при мелких формах на конвейере производит-
ся сборка форм) и далее в охладительный кожух и на выбивку.
В процессе выбивки отработанная смесь поступает на нижеле-
жащий ленточный конвейер, транспортирующий смесь на пере-
работку, а отливки направляются в очистное отделение. Ско-
рость движения конвейера колеблется в пределах 1—7,5 м/мин
н регулируется вариантом скоростей. Передача отливок в очи-
стное отделение осуществляется либо пластинчатым конвейером
(при массовом производстве) либо электрокарами.

Глава VII

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ

Стержнем называют элемент литейной формы (изготовляе-
мый вне формы), служащий для оформления в отливках внут-
ренних полостей, отверстий, выступов и иногда внешних очер-
таний, которые трудно получить в форме по модели. В отличие
от формы, которая в процессе заполнения расплавом испытывает
воздействие температур только в отношении своих внутренних
рабочих поверхностей, стержни, располагаясь внутри Стор-
мы, полностью, кроме знаков, фиксирующих положение стерж-
ней, заливаются расплавом, в результате чего они подвергают-
ся воздействию высоких температур и механическим нагрузкам.
1 (оэтому к ним предъявляют более высокие требования, чем
к формам.

1.	Требования, предъявляемые к стержням

Высокое качество стержней обеспечивается их прочностью,
газопроницаемостью, податливостью, низкой гигроскопично-
стью и выбиваемостью.

1.	Прочность — способность стержней противостоять дефор-
мации и разрушающим усилиям, возникающим при транспор-
тировании, сборке и заливке. Помимо использования специаль-
ных стержневых смесей (см. гл. V) для упрочнения стержней
применяют армирование их каркасами.

2.	Газопроницаемость. Стержни должны иметь повышенную
газопроницаемость, так как при заливке формы они окружены
расплавом и прогреваются насквозь; поэтому газы, выделяясь
из всего объема стержня, могут выйти только через знаки. Кро-
ме того, через стержень должны быть удалены газы из распла-
ва, окружающего стержень, и частично пары, образовавшиеся
при испарении влаги формовочной смеси. Повышение газопро-
ницаемости стержней достигается применением надлежащих
смесей и устройством в стержнях специальных газоотводных
каналов.
3.	Податливость. В периоды кристаллизации и охлаждения
расплава в форме происходит уменьшение его объема, вслед-
ствие чего стержни подвергаются сжимающим усилиям. В свя-
зи с этим стержни должны обладать податливостью, которая
особенно важна при изготовлении тонкостенных отливок. Хоро-
шая податливость обеспечивается применением связующих,
теряющих прочность при нагреве, а также введением в стерж-
невую смесь органических добавок — древесных опилок, торфа
(при изготовлении средних в крупных стержней из песчано-
глинистых смесей).

4.	Гигроскопичность — способность стержней поглощать
влагу из окружающей атмосферы или из формы, изготовленной
по-сырому. Гигроскопичность является нежелательной, так как
помимо снижения сухой прочности стержней она повышает га-
зотворность. Глина, сульфитно-дрожжевая бражка, декстрин и
некоторые другие связующие способствуют повышению гигро-
скопичности, и поэтому стержни, изготовленные с применением
этих связующих, имеют ограниченный срок хранения и должны
устанавливаться в формы незадолго до их заливки.

5.	Выбиваемость — способность смеси, из которой изготов-
лены стержни, легко разрушаться и удаляться из отливок при
ее очистке и обрубке. Чем больше в смеси глины, тем хуже
выбиваемость; на выбиваемость также оказывает влияние спо-
собность связующего выгорать после заливки формы.

2.	Классификация стержней

Стержни в зависимости от сложности принято подразделять
на классы, а в зависимости от размеров — на группы. Наиболее
распространенной классификацией предусмотрено разделение
стержней на пять классов.

К классу I (рис. 67, а) относят наиболее сложные ажурные
стержни с тонкими сечениями* и небольшим числом тонких зна-
ков, вывод газов через которые затруднителен. Поверхность
этих стержней омывается расплавом. Внутренние поверхности
отливок, образуемые стержнями, не обрабатываются и должны
быть чистыми, без следов пригара. Такие стрежни должны об-
ладать высокими прочностью и газопроницаемостью, низкой га-
зотворностью и легко удаляться из отливок. Широкое распро-
странение получили такие стержни для отливок сложных при-
боров, гидросистем и т. п.

Стержни класса II (рис. 67, б) несколько менее сложны,
имеют наряду с массивными частями тонкие перемычки и ребра
и образуют в отливках полностью или частично необрабаты-
ваемые полости, к шероховатости которых предъявляют высо-
кие требования. Стержни этого класса имеют более развитые
знаки, чем стержни класса I. Такие стержни должны иметь
высокие прочность и газопроницаемость и легкую выбиваемость
из отливок. <
Стержни класса III (рис. 67, в) не сложны по очертаниям и
образуют в отливках внешние и внутренние поверхности, не
подвергающиеся механической обработке, но к шероховатости
которых предъявляют повышенные требования. Стержни этого
класса должны обладать средней прочностью и достаточной по-
датливостью.

Стержни класса IV (рис. 67, г) несложной конфигурации, об-
разуют в отливках поверхности, подвергающиеся и не подвер-

а)

Рис. 67. Классификация стержней

кающиеся механической обработке, к чистоте которых не предъ-
являют особых требований.

Стержни класса V (рис. 67, д) — это крупные массивные
стержни с развитыми знаками, образуют в крупных отливках
как внутренние, так и наружные полости, должны обладать по-
вышенной податливостью.

Стержни подразделяют на группы в зависимости от объема:
I) мелкие до 5; 2) средние от 6 до 50; 3) крупные более 50 дм3.

3.	Виды, назначения и конструкции стержней

Стержни по виду и назначению подразделяют на центровые,
наружные, литниковые, подкладочные и вспомогательные. Цент-
ровые стержни / (рис. 68, а) служат для образования в отлив-
ках отверстий и внутренних полостей разной сложности; наруж-
ные1 2 (рис. 68,6) применяют для оформления наружных бобы-
шек, впадин, выступающих частей и технологических приливов;
литниковые стержни 3 (рис. 68,в) служат для оформления ми-
гающей системы отливок (чаш, воронок, фильтровальных сеток
п др.); подкладочные стержни 4 (рис. 68,г) обеспечивают на-
к жность установки основных крупных стержней; вспомогатель-
ные стержни 5 (рис. 68,6) применяют для предупреждения
вдавливания жеребеек в поверхность форм, изготовляемых по-
сырому.
Стержни состоят из основы, служащей для оформления раз-
ных полостей и знаковых частей, т. е. опорных выступающих
частей стержня, не омываемых расплавом; знаки используют
для правильной установки стержня в форме и обеспечения точ-
ных размеров отливки. Через знаки также удаляются из стерж-
ня газы, образуемые в процессе заливки форм и охлаждения
отливок. Правильность установки стержней и надежность их
крепления в форме обеспечивается размерами знаков и устрой-
ством фиксаторов.

Рис. 68. Виды стержней

Так, для предотвращения поворота стержня вокруг горизон-
тальной оси на одном знаке выполняют фиксатор в виде прямо-
го среза (рис. 69,41) или косых срезов (рис. 69,6); трапеце-
идальный выступ на знаке (рис. 69, в) исключает поворот его
вокруг горизонтальной оси и продольное перемещение; срез на

нижнем знаке вертикального стержня (рис. 69, г) предупреж-
дает поворот его в форме относительно вертикальной оси. При

отсутствии

верхнего знака, когда усилие всплывания превы-

шает массу стержня, увеличивают нижний знак (рис. 69,6); при

отсутствии нижнего знака мелкие стержни устанавливают в
верхней форме и закрепляют шпильками, а при крупных стерж-
нях их закрепляют при помощи крюка с резьбой к ребрам верх-
ной опоки (рис. 69,е)\ в случае, когда знаки не обеспечивают
устойчивости стержня, применяют опорные (рис. 69, ж) или
распорные (рис. 69, з) жеребейки. Для тонкостенных отливок
применение жеребеек нежелательно, а на одном знаке стержни
недостаточно устойчивы. В таких случаях рационально объеди-
нить два стержня в один с общим знаком.

4.	Стержневая оснастка, инструмент и приспособления

Формовка стержней вручную и на машинах производится в
. 1сржновых ящиках. При единичном изготовлении стержней,
имеющих в основном форму тела вращения, например стержни
ш отливок втулок, барабанов, крупной арматуры, применяют
нпокг шаблоны. Для повышения прочности стержней служат
1П1ркасы. Стержни, подвергаемые сушке, транспортируют и
сушат на плитах. Для уплотнения смеси в ящиках и отделки
стержней используют различные инструменты.

Стержневые ящики. При единичном и мелкосерийном харак-
тере производства стержневые ящики изготовляют из дерева,
а при серийном и массовом — из вторичных алюминиевых спла-
вов и чугуна. Конструкция стержневых ящиков должна обеспе-
чивать высокие производительность и точность стержня.

Ниже приведена классификация ящиков по конструктивному
выполнению (см. гл. IV).

1.	Ящики неразъемные вытряхные, являющиеся простейши-
ми по конструкции. Уклоны на боковых стенках обеспечивают
свободное извлечение стержня.

2.	Ящики разъемные с горизонтальными и вертикальными
разъемами и шипами для соединения половин. Их применяют
при ручном и машинном изготовлении стержней. Такая конст-
рукция является наиболее распространенной при изготовлении
стержней разной сложности. При необходимости ящики снаб-
жают отъемными частями.

3.	Вытряхные ящики с вкладышами используют при изго-
товлении сложных, средних и крупных стержней. Такой ящик
состоит из прочного кожуха и вкладышей, оформляющих кон-
туры стержня.

Инструмент стерженщика. При изготовлении стержней, глав-
ным образом вручную, применяют набор различного инструмен-
та и приспособлений, с помощью которого производят наполне-
ние смесью стержневого ящика, уплотнение смеси, сгребание
излишней смеси и отделку и окраску стержня.

Для наполнения ящиков смесью служат совки и лопаты.
Уплотнение смеси производят ручной трамбовкой с резиновыми
башмаками. В высоких стержневых ящиках смесь уплотняют
клиновидной трамбовкой. При изготовлении средних и крупных
стержней в целях механизации уплотнения смеси, облегчения
труда стерженщиков применяют нормальные и укороченные
пневматические трамбовки. Сгребание излишней смеси произ-
водят деревянным или металлическим скребком. Отделку
стержней выполняют тем же инструментом, которым пользуют-
ся при отделке форм: гладилки, ланцеты, ложечки и т. п. (см.
гл. VI). Окраску стержней осуществляют мягкими волосяными
кистями и пульверизаторами. Для скрепления деревянных
стержневых ящиков применяют крючки, струбцины, скобы.

Изготовление каркасов. Для упрочнения стержней в сыром
и сухом состояниях применяют армирование стержней метал-
лическими каркасами различных конструкций. Мелкие стержни
простых очертаний армируют проволочными каркасами в виде
прутков, колец, уголков из отожженной стальной проволоки;
при более сложных очертаниях средние стержни армируют кар-
касами, выгнутыми из проволоки диаметром 4—8 мм, а для
скрепления частей каркаса используют вязальную проволоку.
Крупные стержни армируют чугунными каркасами с залитыми
Рис. 70. Каркас из
нормализованных эле-
ментов:

1—нормализованные эле-
менты; 2—подъем

механической обра-

крючками и подъемами, при помощи которых производится
।рапспортирование и установка стержней в формы.

Конструкция каркасов по возможности должна ооеспечпть
и\ свободное удаление из отливок для повторного использова-
ния. Однако при сложных крупных отливках это не всегда до-
стигается и при очистке отливок затрачивается бесполезный
тяжелый труд на ломку чугунных каркасов и удаление их от-
дельными кусками. В связи с этим применение каркасов из от-
дельных нормализованных элементов (рис. 70) следует при-
шить наиболее целесообразным. Для уменьшения препятствия
усадке сплава при охлаждении размеры каркасов должны быть
несколько меньше размеров стержня (для
средних стержней на 20—40 мм и для круп-
ных на 50—70 мм).

Сушильные плиты. Стержни при нали-
чии плоского разъема укладывают -на глад-
кую сушильную плиту, на которой они по-
ступают в сушильные печи. Плиты изго-
товлены из чугуна либо вторичного алю-
миниевого сплава. Стержни, не имеющие
плоского разъема, при единичном произ-
водстве укладываются на гладкую плиту
с песчаной постелью (см. рис. 74), а при
серийном и массовом производстве при-
меняются фасонные сушители, отливаемые
из алюминиевого сплава с последующей
боткой.

Плиты и фасонные сушители для улучшения условий сушки
имеют литые отверстия.

Устройство вентиляционных каналов. Наиболее простым
способом выполнения газоотводных каналов в стержнях явля-
ется накалывание их душником. Прямые газоотводные каналы
большой протяженности выполняются при помощи стальных
прутьев, закладываемых через отверстия в стенках ящика и
удаляемых после изготовления стержня до раскрытия ящика.
При серийном и массовом производствах вентиляционные кана-
лы оформляются шомполами, которые устанавливаются в
стержневой ящик и после изготовления стержня извлекаются,
образуя каналы. В стержнях, выполняемых из отдельных поло-
вин, вентиляционные каналы прорезаются в плоскости разъема
гладилкой или при помощи скребка. При серийном характере
производства применяют вентиляционные плитки (для неболь-
ших стержней) или рамки (для крупных стержней).

Вентиляционные каналы в стержнях сложной конфигурации
не могут быть выполнены приведенными способами и выполня-
ются при помощи восковых или парафиновых фитилей, удаляе-
мых при сушке, либо в процессе изготовления стержня зафор-
мовывают полые газопроницаемые капроновые шнуры. При из-
готовлении средних и крупных стержней простых очертаний из
центральной части удаляют часть смеси и в образовавшейся по-
лости делают наколы душником, а саму полость заполняют
мелкой гарью или смесью песка с древесными опилками.

5.	Технология формовки стержней

В зависимости от характера производства (единичное, се-
рийное, массовое) стержни изготовляют вручную по ящикам и
шаблонам и машинными способами. Основными технологиче-
скими операциями являются: подготовка стержневого ящика,
заполнение ящика смесью и ее уплотнение, устройство газоот-
водных каналов; извлечение стержня из ящика; отделка
стержня.

Как правило, стержни подвергаются сушке или химическому
упрочнению. Однако некоторые стержни, главным образом про-
стых очертаний, применительно к предметам народного потреб-
ления (подвесные умывальники, чайники, горшки и т. п.), от-
ливаемые как в песчано-глинистых, так и в металлических фор-
мах, применяют в сыром состоянии. Их изготавливают из еди-
ной формовочной смеси.

Ниже на практических примерах рассмотрим технологиче-
ский процесс изготовления стержней вручную.

Изготовление мелких стержней. Мелкие цилиндрические и
призматические стержни получают в ящиках из двух половин.
При необходимости изготовления значительного количества та-
ких стержней целесообразно применение многоместных ящиков
(рис. 71). Скрепив обе половины ящика крючками, сверху за-
сыпают смесь и уплотняют ее круглым железным прутком и
тонким душником в центре накалывают вентиляционые каналы.
Загладив сверху стержни, легкими ударами деревянного молот-
ка по ящику расталкивают стержни, откидывают крючки, раз-
нимают ящик, освобождая стержни. При более длинных стерж-
нях после уплотнения смеси накалывают вентиляционный канал
и рядом с ним забивают стальной пруток, смоченный жидким
раствором глины. Загладив верх стержня, снимают струбцину,
укладывают ящик плашмя на сушильную плиту и после раско-
лотки снимают верхнюк^ половину ящика. Нижнюю половину,
в которой лежит стержень, поворачивают и кладут на край су-
шильной плиты, снимают вторую половину ящика со стержня
и передвигают его к ранее уложенным стержням.

Изготовление стержней в вытряхных ящиках. Процесс изго-
товления стержней в неразъемных вытряхных ящиках (рис. 72)
является наиболее простым и производительным. Очистив ящик
от пыли и остатков смеси, его протирают ветошью, смоченной в
керосине, засыпают небольшой слой смеси и уплотняют ее. Для
укрепления выступающих частей стержня устанавливают не-
сколько изгогнутых проволочных каркасов /, и весь ящик за-
полняют смесью и уплотняют ее. Срезав излишек смеси, нака-
лывают душником вентиляционные каналы 2. Загладив стер-
жень, накладывают сушильную плиту 3, перекантовывают ящик
с плитой и устанавливают их на верстак. После легкой раско-
лотки снимают ящик, отделют стержень (при надобности) и на-

правляют его на сушку.

более
через

Изготовление

фигурного стержня. При изготовлении

л

сложных стержней (рис. 73) засыпка и уплотнение смеси

Рис. 71. Многоместные стержневые ящики: а — деревянный; б —
металлический

торцы ящика невозможны, поэтому каждую половину разъемно-
го ящика набивают отдельно. С плоскостей разъема счищают
излишек смеси, и в одной половине стержня гладилкой или лан-
цетом вырезают вентиляционные каналы и рядом с ними укла-
дывают проволочные каркасы, слегка вдавливая их в смесь.
На плоскость разъема одной половины стержня наносят тон-
кий слой жидкого раствора глины (может быть нанесен слой —
1,5—2 мм — стержневой смеси, которую слегка уплотняют ру-
кой). Сдвинув обе половины ящика, их устанавливают поц
Рис. 72. Последовательность изготовления стержня
в вытряхнем ящике: а — наполнение ящика смесью и ее
уплотнение; б — укладка сушильной плиты; в — кантовка;
г — извлечение стержня

Рис. 73. Изготовление фигурного стер-
жня:

1, 4—половины ящика; 2—проволочный
каркас; 3—вентиляционные каналы
углом (для удобства спаривания) и соединяют по центрирую-
щим шипам. После подбивки стержневой смеси в знаки, удале-

ния излишка смеси и расколотки снимают верхнюю половину
ящика, а на нижнюю половину накладывают по штырям фасон-
ный сушитель. Повернув нижнюю половину ящика вместе с су-
шителем на 180°, снимают нижнюю половину ящика, а стержень
остается на сушителе.

При единичном и мелкосерийном производстве, когда ис-
пользование фасонных алюминиевых сушителей экономически
нецелесообразно, применяют иной способ извлечения стержня:
после снятия верхней половины ящика на нижнюю накладыва-
ют деревянную рамку несколько большей высоты (на 25—

30 мм), чем половина стерж-
ня. Полость рамки запол-
няют мелкопросеянной обо-
ротной формовочной смесью,
которая образует постель
для стержня (рис. 74). За-
тем на рамку накладывают
гладкую сушильную плиту,
поворачивают ящик с рам-
кой на 180°. Сняв половину
ящика, стержень на постели

Рис. 74. Песчаная постель для стержня

отправляют на сушку.	о

Изготовление стержней из двух частей. При изготовлении
средних и крупных цилиндрических стержней следует учиты-
вать, что под влиянием собственной массы, даже при укладке

на постель, стержень может потерять цилиндрическую форму.
Поэтому такие стержни принято изготовлять из двух половин.

Если половины стержня одинаковы, то их можно формовать по

одной половине ящика.

Изготовление стержня из двух половин производится сле-
дующим образом: половину ящика устанавливают на выровнен-
ную площадку или чугунную плиту открытой полостью кверху,
насыпав в ящик небольшой слой смеси, уплотняют ее и осажи-

вают каркас, в окно которого засыпают мелкую гарь, смочив
гарь жидким раствором глины, добавляют смесь, уплотняют ее
пневматической трамбовкой и срезают излишек смеси, венти-
ляционные каналы прорезают гладилкой или выполняют спе-
циальным скребком и затем накалывают душником вентиля-
ционные каналы до гари* загладив плоскость разъема, накла-
дывают на ящик сушильную плиту, скрепляют ее скобами с
ящиком и поворачивают на 180°; раскрепив скобы после рас-
кол отки, снимают ящик. Таким же образом изготовляют вто-

рую половину стержня.

После необходимой отделки стержень подвергают сушке.
После сушки плоскости соединения выравнивают рашпилем
либо куском наждачного камня, обе половины притирают друг
к другу, проверяя стержень кронциркулем или шаблоном. Сняв
верхнюю половину, на нижнюю наносят слой раствора глины
и накладывают верхнюю половину, связывая их вязальной про-
волокой или скрепляя каркасы болтами. Зазоры между полови-
нами стержня замазывают пастой, затем стержень окрашивают
и подвергают подсушке.

Изготовление стержней по ящику с вкладышами. При изго-
товлении средних стержней по массе широко применяют так
называемые вытряхные ящики с вкладышами (рис. 75,а).
Ящик состоит из прочного конического корпуса, в который уста-
навливают продольные и торцевые фасонные вкладыши, оформ-
ляющие контуры стержня. Обычно поворот ящика со стержнем

Рис. 75. Вытряхной стержневой яшик: а — заполнение ящика
смесью; б — кантовка и освобождение стержня;

/ — корпус ящика; 2—фасонные боковые стенки; 3—торцевая стенка;

4— ручки; 5—полуободы для поворота ящика

и прикрепленной сушильной плитой производят подъемным
краном. Ящик данной конструкции может быть легко повернут
двумя рабочими, для чего к корпусу прикреплены ручки 4 и
два гюлуобода 5. Повернув ящик с сушильной плитой, снима-
ют корпус, а боковые и торцевые вкладыши отодвигаются в
стороны, освобождая стержень (рис. 75,6).

При изготовлении более*крупных стержней (по массе) при-
меняют ящики такой же конструкции, но все транспортные опе-
рации производят подъемным краном.

Изготовление стержней из химически отверждающихся сме-
сей. Стержень из жидкостекольной смеси изготовляют обыч-
ными способами, а затем продувают углекислым газом (СО2).
Продувку стержней в зависимости от сложности осуществляют
различными способами. Мелкие стержни продувают углекис-
лым газом партиями под зонтом. Для этого под зонт два раза
подают углекислый газ в течение 30 с с перерывом 2—3 мин.
Средние и крупные стержни продувают непосредственно в
стержневом ящике через наколы душником, при этом наколы не
должны доходить до дна ящика

па 50 -75 мм для создания

противодавления, при котором газ проникнет в окружающую
накол смесь (см. гл. VIII). При изготовлении средних и круп-
ных стержней используют продувку в стержневом ящике с
двойными стенками.

Учитывая высокую прочность жидкостекольных смесей, для
упрочнения стержней применяют простейшие проволочные кар-
касы с подъемами. Кроме того, стержни можно изготовлять
пустотелыми (оболочковыми) с толщиной стенки при средних
стержнях 50—70 мм и крупных 100—150 мм.

Изготовление стержней по шаблонам. В цветнолитейном
производстве изготовление стержней по шаблонам имеет огра-
ниченное применение, поэтому рассмотрим кратко область при-

менения некоторых способов и
их технологию. По шаблонам
могут быть изготовлены стерж-
ни, имеющие форму тел враще-
ния.

Рис. 77. Изготовление стер-
жня по протяжному шабло-
ну.* а — стержень; б — схема
изготовления стержня

Рис. 76. Изготовление стер-
жня с помощью вертикаль-
ного шаблона

На рис. 76 приведена схема изготовления стержня по ящику
в комбинации с вертикальным шаблоном. Полость ящика 1
заполняют смесью и уплотняют. Затем, разрыхлив середину,
удаляют часть смеси и осаживают проволочный каркас в виде
круга. На палец 2, укрепленный в центре ящика, надевают
втулку 3 с укрепленным на ней шаблоном 4; при вращении
шаблона снимают излишек смеси и стержень получает требуе-
мую форму. Сняв шаблон, полость стержня заглаживают и
засыпают сухим песком, накладывают сушильную плиту. Ос-
тальные операции аналогичны рассмотренным выше. Примене-
ние такой технологии более производительно, чем применение
разъемных ящиков.

На рис. 77 приведена схема изготовления цельного стержня
из песчано-глинистой смеси по половине ящика с помощью про-
тяжного шаблона. Этот способ имеет следующие преимущест-
ва: вместо двух каркасов (по одному для каждой половины
стержня) применяется один; отпадают операции склейки стерж-
ня, заделки швов, подсушки после спаривания половин и т. п.
Ниже приведена технология изготовления. Деревянная полови-
на ящика 1 по всей длине полости имеет направляющую план-
ку 2, по которой движется шаблон-сгребадка 3. Полость ящика
засыпают смесью слоем 50—70 мм, уплотняют ее и осаживают
каркас 4 с двумя подъемами. В окна каркаса засыпают гарь,
слегка уплотняют ее и покрывают жидким раствором глины.
Поверх гари засыпают смесь, которую уплотняют и придают
руками приближенную форму стержня. Очистив поверхность
разъема ящика шаблоном-сгребалкой 3, стержню придают окон-
чательную форму. Закончив отделку верхней половины стерж-
ня, откапывают подъемы и на ящик устанавливают рамку для
образования песчаной постели. Остальные операции аналогич-
ны описанным выше.

6.	Машинное изготовление стержней

Стержневые машины нашли широкое применение в серий-
ном и массовом производствах. Их использование обеспечивает
значительное повышение производительности, улучшение усло-
вий труда, повышение точности размеров стержней и, следова-

Рис. 78. Мундштучная машина

тельно, точности размеров отливок. Стержни практически мож-
но изготовлять на любой формовочной машине. Однако наибо-
лее широко распространены специальные стержневые машины,
отличающиеся весьма высокой производительностью.

Изготовление стержней на мундштучных машинах. В круп-
носерийном и массовом производствах при изготовлении стерж-
ней постоянного сечения — круглых диаметром 20—100 мм,
квадратных, прямоугольных, овальных — применяют мундштуч-
ные машины (рис. 78). Сжесь 6 ленточным транспортером либо
иным доступным способом подается в приемную 1 и шнеком 2,
получающим вращение от электродвигателя или от ручного
привода, выжимается в сменный мундштук <?, которым осуще-
ствляется формообразование стержня. Для образования венти-
ляционного канала на конце шнека укреплена игла. Стержень 5
выдается на сушильную плиту 4. По мере заполнения плиты
стержень отрезают и направляют на сушку. Производитель-
ность машины 10—12 м/ч при ручном приводе и до 30—40 м/ч
при электроприводе.

Изготовление оболочковых стержней. Способ изготовления
оболочковых стержней основан на применении в составе смесей
термоактивного связующего (твердые или жидкие фенолфор-
мальдегидные смолы), способного при нагреве плавиться и
равномерно распределяться в слое песка. При нагреве до тем
пературы 250—300 °С смола необратимо затвердевает, прочно
связывая зерна песка. Высокая прочность отвержденной смеси
позволяет применять стержни в виде оболочек с толщиной стен-
ки от 6 до 20 мм (в зависимости от габаритных размеров стерж-
ня и нагрузки, испытываемой стержнем при заливке формы).
Оболочковые стержни изготовляют из обогащенных мелких
кварцевых песков классов 061 К, О62К-

Ниже приведен примерный состав (массовое содержание)

смеси:

Медные
сплавы

Песок кварцевый, %................ Ю0

Связующие марки ПК-104, %  •	0,5

Порошкообразный уголь, % . . .	1,5—2,0

Керосин тракторный,	%.......... 0,4

Фторборат аммония,	—

Алюминиевые
сплавы

100

4—4,5
0,5-1,0

0,4

Магниевые
сплавы

100

4,5

0,4

1,5

Оболочковые стержни, как правило, изготовляют на полуав-
томатических и автоматизированных машинах. Стержневые
ящики изготовляют из чугуна или алюминиевых сплавов. Обо-
лочковые стержни обеспечивают высокую точность размеров
отливки, малую шероховатость поверхности, не требуют приме-
нения каркасов и сушильных плит.

Изготовление стержней в горячих ящиках. Процесс изготов-
ления стержней с отверждением в горячих ящиках находит
широкое применение в литейном производстве благодаря тому,
что он обеспечивает повышенные точность и прочность стерж-
ней, газопроницаемость, податливость, не требует применения
каркасов, сушильных плит и т. п. Однако значительное услож-
нение стержневой оснастки и использование специальных ма-
шин делает данный процесс рентабельным только в условиях
крупносерийного и массового производств сложных стержней
классов I и II.

Сущность процесса заключается в следующем: стержневой
ящик, предварительно нагретый до температуры 200—300 °С,
устанавливают на стол специальной стержневой машины и спо-
собом наддува заполняют ящик быстротвердеющей смесью; при
контакте со стенками нагретого ящика смесь прогревается, че-
рез 30—40 с на стержне образуется прочная корка и его можно
извлекать из ящика. Полная сушка стержня во всем объеме
протекает вне ящика за счет аккумулированного стержнем
тепла.

В качестве основной составляющей смеси применяют обога-
щенные кварцевые пески 061К и О62К, а в качестве связующе-
го различные смолы (фенольные, фенольнокарбамидные, моче-
вино-формальдегидные и др.).

Ниже приведен примерный состав (массовое содержание)
смеси и ее физико-механические свойства.
Характеристика смеси

Ресок кварцевый, %.................,

20-процснтный раствор мочгвппы в фс-
нолоспирте, % ...................  .

Г азопроницаемость ..................

Прочность, Па:

в сыром состоянии.............	.

в сухом »	.........

Влажность, %	............... . . .

100

2—4
100 ‘

(0,03 4-0,06) !05

(15н-23) 105

0,5—1,5

Составы стержневых смесей выбирают в каждом конкрет-

ном случае с учетом особенности стержня, характеристики от-

ливки, конструкции машины и т. д. Для приготовления стерж-

невых смесей может быть применен смеситель любого типа.

Рис. /9. Стержневые машины:

Изготовление стержней на
пескодувных и пескострельных
машинах. Способ изготовления
мелких и средних стержней на
пескодувных и пескострельных
машинах наиболее совершенен

а — пескодувная; 6 — пескострельная

и производителен и широко применяется в серийном и массовом
производствах. Производительность труда при этом по сравне-
нию с ручным изготовлением стержней возрастает в 8—10 и
более раз. На этих машинах можно по ящикам с горизонталь-
ным и вертикальным разъемам изготовлять стержни лю-
бой сложности массой до 100 кт с последующей тепловой
сушкой.

Отечественная промышленность изготовляет разнообразные
пескодувные и пескострельные машины. Некоторые заводы —
Московский и Горьковский автомобильные заводы, Минский
тракторный, «Красный Аксай» и др.— совершенствуют эти ма-
шины с целью сокращения ряда ручных операций.

Схема пескодувной машины показана на рис. 79, а. Стерж-
невой ящик 2 устанавливают на подъемный стол машины 1 и
168
прижимают его к надувной плиге 3 резервуара 4У который пе-
риодически заполняется стержневой смесью. При изготовлении
стержня сжатый воздух от цеховой сети под давлением
(5	6) 105 Па через клапан 5 подается в резервуар; потоки

воздуха захватывают смесь и через отверстия в плите резервуа-
ра переносят в стержневой ящик, уплотняют ее, а воздух выхо-
дит через венты 6 (сетчатые или щелевые втулки), установлен-
ные в дне и стенках ящика. Затем опускают стол машины, а
ящик со стержнем переносят на рабочий столик, стоящий вбли-
зи машины, и производят следующие операции: извлекают из
стержня, вентиляционные шомпола; накалывают дополнитель-
ные вентиляционые каналы; накладывают сушильную плиту и
поворачивают стержень с плитой на 180°; снимают со стержня
яшик. Так изготовляют на пескодувных машинах стержни,
имеющие плоский разъем. Для изготовления фигурных стерж-
ней применяют разъемные ящики, в которых выполнены над-
дувные отверстия, совпадающие с отверстиями в наддувной
плите. Все операции наддува смеси в ящик аналогичны опера-
циям, описанным выше. После опускания снимают ящик и пе-
реносят его на рабочий столик. Сняв верхнюю половину ящика,
накладывают на освободившуюся часть стержня фасонный су-
шитель и производят все последующие операции.

При высокой цикловой производительности пескодувных
машин (150—360 циклов в час) на разные операции (кантовка
ящика, извлечение стержня и т. п.) затрачивается значитель-
ная часть времени. Поэтому современные машины оснащены
кантовально-протяжным механизмом, а некоторые машины ра-
ботают в автоматическом режиме. Однако наряду с высокой
производительностью пескодувные машины имеют ряд сущест-
венных недостатков, к которым следует отнести: 1) необходи-
мость применения смесей с низкой прочностью в сыром состоя-
нии и сложных металлических стержневых ящиков; 2) сравни-
тельно высокий расход сжатого воздуха. Этих недостатков
лишены пескострельные машины.

Схема пескострельной машины приведена на рис. 79,6.
В рабочем резервуаре 8 смонтирована гильза 9 с прорезями 10.
При открытом шибере смесь периодически поступает из бунке-
ра 7 в гильзу. Стержневой ящик 2 с горизонтальным разъемом
устанавливают по направляющим на подъемный стол маши-
ны /, при подъеме которого ящик поджимается к надувной пли-
те 13 с соплом. Сжатый воздух из ресивера 14 через быстро-
действующий клапан поступает в рабочий резервуар и через
прорези в гильзу, в которой резко повышается давление и
стрежневая смесь выталкивается (выстреливается) через соп-
ло 11 в полость стержневого ящика. Для удаления воздуха в
наддувной плите служат венты 12. В случае стержневых ящи-
ков с вертикальным разъемом на столе машины укрепляют
зажимной механизм. Все остальные процессы изготовления
стержней аналогичны применяемым при пескодувном процессе.
Производительность пескбстрельиых машин значительно превы-
шает производительность пескодувных машин.

Литейные цехи страны оснащены большим парком пескодув-
ных и пескодувно-пескострельных машин. При изготовлении
стержней по СО2-процессу их изготовляют главным образом
на пескострельных машинах, причем машины снабжены спе-
циальным устройством для продувки стержней углекислым
газом.

7.	Отделка и сборка стержней

Стержни в процессе их изготовления, транспортирования в
сушила и сушки могут деформироваться, поэтому все стержни
после сушки, как правило, нуждаются в отделке. Стержни, ко-
торые изготовлены по половинам или отдельными частями, под-
вергают сборке и склейке. Все стержни подлежат контролю по
качеству поверхности, точности размеров, правильности венти-
ляции и т. п.

Отделка стержней. Мелкие и простые стержни нуждаются в
незначительной отделке. Заусенцы снимают оселком, наждач-
ной бумагой или твердой резиной. Одновременно тонким душ-
ником прочищают вентиляционные каналы. Мелкие дефекты
заделывают пастой. Дефекты в крупных стрежнях разделы-
вают гладилкой, наносят слой жидкой глины, а затем стерж-
невую смесь, которую слегка уплотняют, прошпиливают,
отделывают и подсушивают; мелкие трещины заделывают
пастой.

Окраска стержней. Мелкие и средние стержни, изготовлен-
ные из стержневой смеси с органическими связующими, как
правило, не окрашивают. Однако если полости, оформляемые
стержнями, требуют особо высокой чистоты, отдельные части
стержня либо весь стержень натирают пастой или окрашивают.
Натирку производят вручную, при этом пасту набирают на
мягкую ткань — трикотажный лоскут — и натирают ею поверх-
ность стержня. Затем сухим лоскутом разравнивают пасту и
удаляют избыток. Обычно пасту наносят на горячий или теп-
лый стержень, который в подсушке не нуждается.

Стержни, изготовленные из песчано-глинистой смеси, а так-
же крупные стержни из смесей с органическими связующими
необходимо окрашивать при помощи пульверизатора, а глубо-
кие узкие щели — кистью. *После нанесения краски крупные
стержни нуждаются в кратковременной подсушке. Мелкие
стержни окрашивают в горячем состоянии и в подсушке они
не нуждаются.

Сборка стержней. В п. .5 этой главы приведен пример изго-
товления крупного цилиндрического стержня из двух половин.
При механизации технологического процесса изготовления стерж-
ней возникает необходимость расчленить стержни сложной кон-
фигурации на несколько частей с последующей их сборкой и
склейкой.
Схема сборки и склейки двух сложных стержней для еди-
ничного и мелкосерийного производства приведена на рис. 80.
Для обеспечения точности сборки в данном случае применен
деревянный кондуктор /. После установки в кондуктор стерж-
ня 2 знаковую часть стержня — ленту 3 — смазывают клеем и
по кондуктору устанавливают в стержень 2.

При серийном и массовом производстве для сборки стерж-
ней применяют металлические кондукторы. Помимо этого
стержни до сборки подвергают обработке, так как в процессе
изготовления, транспортирования на сушку и в самом процессе
сушки они могут деформи-
роваться. Обработке в ос-

иовком подвергается та по-	| ; Мк \ V

верхность стержня, которая

прилегает к сушильной пли-	I || (л \

те. Припуск на обработку	\

в 2—3 мм предусматривают	| • X. '

в стержневом ящике. При	Л

единичном и мелкосерий-	---

ном производстве припуск	шТГ||	8’/ №/Ш

удаляют в кондукторе с по-	I

мощью специального ножа,
а при массовом произвол-
стве — с помощью наждач-
пого круга.

Контроль стержней. Ка- Рис. 80. Кондуктор для сборки сложных
ЧССТВО стержней и ТОЧНОСТЬ	стержней

их размеров в значитель-
ной степени предопределяет качество отливки и точность
ее размеров. Так, стержень с увеличенными размерами мо-
жет привести к браку отливки из-за недостаточности припу-
ска на механическую обработку, уменьшение же размеров
стержня приводит к повышенному припуску на обработку и пе-
рерасходу сплава. Стержни, изготовленные по новому стержне-
вому ящику, должны подвергаться тщательному измерению.
В процессе эксплуатации ящики проверяют для установления
степени их изнашивания.

Контроль изготовленных стержней осуществляют в опре-
деленной последовательности. Вначале проверяют качество
поверхности стержня: прочность наружного слоя, отсутствие
осыпаемости и трещин, качество просушки, наличие и чистоту
вентиляционных каналов. Геометрические размеры стержня про-
веряют при помощи скоб и шаблонов. Годные стержни уклады-
вают на стеллажи или в спепиальную тару, а негодные подлежат
немедленному разрушению. Забракованные песчано-масляные
стержни могут быть размолоты, и полученный продукт может
быть использован при изготовлении смесей в количестве до
25 % от массы свежего песка.
Глава VIII

СУШКА, ОТДЕЛКА И СБОРКА ФОРМ

Современное развитие науки и техники литейного производ-
ства страны, и в частности достижения в области разработки
высококачественных формовочных смесей, позволяет значитель-
ный удельный объем производимых отливок изготовлять в сы-
рых формах. При этом сокращаются затраты рабочего време-
ни на транспортирование форм в сушило и доставку их после
сушки, на обслуживание сушил; отпадает надобность в су-
шильных печах и экономится значительное количество топлива.
Даже в самых совершенных сушильных печах удельный рас-
ход тепла на сушку форм в 1,5 раза выше, чем требуется на
выплавку 1 т стали.

Весь процесс изготовления отливок ускоряется, повышаются
производительность труда и общий выпуск цеха, снижается се-
бестоимость отливок. Однако при изготовлении крупных по
массе отливок большой высоты и сложной конфигурации с вы-
ступающими частями сырая форма не в состоянии противосто-
ять влиянию большого количества заливаемого расплава, по-
этому приходится применять сухие формы. Однако сухие фор-
мы, как следует из изложенного, неэкономичны, и в настоя-
щее время их заменяют подсушиваемыми и химически тверде-
ющими формами.

1.	Сущность процесса сушки

Основной целью сушки является удаление влаги из форм и
стержней. Для этого необходимо обеспечить подвод тепла к
высушиваемым формам или стержням от какого-нибудь источ-
ника. Действию тепла подвергаются прежде всего поверхности,
из которых начинает испаряться влага и удаляться в виде
паров.	*

По мере испарения влаги и удаления ее с поверхностных
слоев новые порции влаги поступают из внутренних слоев к
наружным почти до полного ее испарения. Для того чтобы
процесс испарения и удаления влаги происходил непрерывно,
необходимо, чтобы водяные пары все время поглощались окру-
жающей средой. В сушилах продукты горения топлива — га-
зы — являются той средой, которая поглощает выделяющиеся
водяные пары. Настанет момент, когда газы насытятся водя-
ными парами и не смогут их больше поглощать. И поэтому не-
обходимо, чтобы свежие порции газа все время поступали в
камеру сушила, а насыщенные удалялись бь/ из него. Это про-
исходит при помощи тяги дымовой трубы или дымососа, уста-
навливаемыми на сушиле. Благодаря тяге горячие газы омы-
вают со всех сторон загруженные в сушило формы и стержни
и отдают им большое количество тепла. Влага испаряется, и
водяные пары вместе с газами принудительно удаляются из
печи. На место ушедших поступают новые порции газа из тон-
ки, и процесс испарения непрерывно продолжается. Чтобы об-
легчить и ускорить процесс сушки, полуформы устанавливают
на чугунные кирпичи — подкладки, а в стенках опок выполня-
ют круглые или овальные отверстия. В неблагоприятных усло-
виях находится низ стержней, лежащий на сушильной плите,
поэтому для равномерной сушки в плитах выполняют отвер-
стия.

При загрузке форм и стержней в сушило следует соблюдать
однообразие смесей, из которых изготовлены формы и стержни.
I Гаряду с этим рекомендуется подбирать для загрузки в суши-
ло однородные по размерам опоки и стержни. При разнообра-
зии размеров форм и стержней их следует располагать на вы-
катной тележке сушила таким образом, чтобы наиболее круп-
ные располагались в местах, где циркулируют более горячие
газы.

2.	Сушка форм

При формообразовании средних и крупных отливок основ-
ным связующим в смеси является глина. При добавлении в
смесь воды глина благодаря связующей способности придает
необходимую прочность сырой форме. В процессе сушки после
испарения влаги получаются прочные формы, в которых от-
дельные зерна песка скреплены между собой высохшей глиной.
Одновременно с повышением прочности возрастает газопрони-
цаемость вследствие образования пор после удаления влаги и
усадки глины.

В некоторые песчано-глинистые смеси для повышения газо-
проницаемости вводят органические вещества — древесные опил-
ки, торф и др. Во время сушки из них испаряется влага и уда-
ляются летучие вещества, в результате чего газопроницаемость
также повышается.

Первичную сушку форм для отливок из сплавов цветных
металлов производят при температуре 350—375, а подсушку
после ремонта — при температуре 180--200°С в течение 60—
75 мин.

3.	Поверхностная подсушка форм

Разработка быстросохнущих смесей, в состав которых вво-
дят связующее марки СП или СБ, дала возможность не
только сократить продолжительность цикла сушки средних и
крупных форм, но и позволила в ряде случаев отказаться от
применения камерных сушил. Формы, изготовленные из быстро-
сохнущих смесей, не нуждаются в сквозной просушке — доста-
точно просушить лишь облицовочный слой смеси, нанесенный
на модель. Для поверхностной подсушки форм применяют пе-
реносные сушила, работающие на твердом или газообразном
топливе. К существенным недостаткам переносных сушил,
Рис. 81. Переносное сушило,
работающее на газообразном
топливе

ческую форму, внутренняя

работающих на твердом топливе, относится выделение в атмо-
сферу цеха значительного количества дымовых газов. Наибо-
лее рациональным видом топлива для переносных печей явля-
ется природный газ. При этом возможно уменьшить габарит-
ные размеры установки и упростить обслуживание печи. Схема
сушила, работающего на газообразном топливе, приведена на
рис. 81.

На коробе распределительной камеры 6 смонтирован газо-
вый смеситель 5, в котором расположена топка 1. Горючие га-
зы поступают в горелку 3 по гиб-
кому шлангу 4, а воздух нагнетает-
ся в топку вентилятором 9 по тру-
бопроводу через сопло 2. Сжигание
газовой смеси происходит в топке,
и горячие газы через смеситель по-
ступают в распределительную ка-
меру и из нее в полость формы 8.
Охлажденные газы выходят из фор-
мы через зазоры между опокой и
распределительной камерой. Тем-
пература газов в камере определя-
ется термопарой 7.

Поверхностную подсушку форм
осуществляют также инфракрасны-
ми лучами. Для выполнения этого
процесса применяют инфракрасные
лампы мощностью 250—500 Вт.
Лампы представляют собой стек-
лянную колбу, имеющую параболи-
поверхность которой покрыта тонким

слоем серебра и служит отражателем. В фокусе зеркала поме-
щена вольфрамовая нить, температура* накала которой состав-
ляет 2200 °С. Средняя температура обогрева поверхности форм
при этом способе подсушки составляет 120—170 °С, ее регулиру-
ют расстоянием между лампами, поверхностью формы и числом
ламп. Подсушка слоя формовочной смеси на глубину 15—20 мм
происходит за 40—50 мин. Для сушки больших форм и стерж-
ней лампы монтируют в переносных рамах, выполненных в
виде деревянной решетки, на которой смонтированы патроны
типа «Голиаф».

В табл. 44 приведены сравнительная продолжительность
процесса при объемном и поверхностном высушивании форм и
толщина слоя облицовочной смеси.

При изготовлении форм с применением быстросохнущих
смесей и поверхностной подсушкой следует придерживаться
следующих положений: облицовочную смесь необходимо нано-
сить равномерным слоем и уплотнять; вентиляционные' каналы
выполнять в шахматном порядке душником диаметром 5—
6 мм; шесть — восемь наколов на 100 см2 площади формы;
Таблиц а 44

Продолжительность сушки форм

Время сушки форм, мин

Размеры опок в свету,
мм

Масса
отливки,
кг

полностью
высушивае-
мых

Гол шипа
слоя
быстросох-
нущей
смеси,
мм

600 х 600 х 200

800 X 700 X 250

1400Х Ю00 X 300
1700Х 1300 X 350
2500 X 2000 X 400
3000 X 2000 X 500

50—100
100—300
300—400
400—1000
1000—2000
2000—3000

поверхностио
высушивае-
мых

330-480

420—500

500—540

540—600

600—720

720—900

15—20	15—20
20—25	20—25
25—30	25—30
35—40	35-45
45—100	45—50
120—150	50—60

перед сушкой поверхность формы покрывать противопригарной
краской; мелкие формы после сборки могут простаивать до за-
ливки не более 6 ч, средние — до 8 ч и крупные — до 12 ч.

4.	Химическое упрочнение форм и стержней

Одним из наиболее ускоренных и дешевых способов упроч-
нения форм и стержней является химическая сушка (отверж-
дение). Этот способ, несмотря на некоторые его недостатки,
выражающиеся в затрудненной выбивке стержней, получил
широкое применение в литейном производстве.

Химически твердеющие формы и стержни изготовляют из
облицовочных смесей, в состав которых введено жидкое стекло
(см. гл. V). Упрочнение таких смесей достигается провяливани-
ем на воздухе в течение 2—8 ч и более, тепловой сушкой при
температуре 220—250 °С в течение 30—60 мин и химическим
путем. Наиболее распространенным способом при изготовлении
форм является химический, который основан на упрочнении в
процессе продувки или обдувки форм и стержней углекислым
газом (СО2).

В результате воздействия углекислого газа на жидкое стек-
ло происходит химическая реакция

Ыа2О • п 8Ю2 + СО2 + т Н2О —> Ыа2СО3 + п 81О2 • т Н2О.

. Эта реакция показывает, что в результате обработки силиката
натрия — жидкого стекла — углекислым газом происходит раз-
ложение силиката натрия с образованием углекислого натрия
и выделение свободного кремнезема. Присоединяя к себе воду,
которая всегда имеется в формовочной и стержневой смеси,
кремнезем образует новое химическое вещество — гель кремни-
евой кислоты. Пленки геля обволакивают зерна песка и свя-
зывают их в прочную сухую массу.

При продувке форм их покрывают деревянным либо алю-
миниевым щитком, в котором укреплен кран, к которому
углекислый газ подведен из баллона по шлангу. При единичном
производстве, когда нецелесообразно для каждого размера
опок иметь свои щитки, применяют деревянные нормализован-
ные рамки с окном, на которые накладывают алюминиевый
щиток (рис. 82,а). Мелкие стержни обычно продувают угле-
кислым газом партиями под зонтом. Для этого по гибкому
шлангу два раза подают под зонт углекислый газ в течение

Рис. 82. Схема продувки углекислым газом фор- -
мы (а) и стержня (6):

1 — форма; 2—рамка; 3—отверстие в рамке; 4—щиток;
5—кран; 6—баллон; 7—шланг; 8—гребенка; 5 — шланг
с металлическими наконечниками; 10—отверстия в стерж-
невом ящике; 11— наколы в стержне; 12— стержневой ящик

20—30 с с перерывом в 2—3 мин. Средние и крупные стержни
продувают углекислым газом * непосредственно в стержневых
ящиках, благодаря чему исключается возможность их дефор-
мации. Продувать стержни можно через выполненные в ящи-
ках отверстия, через наколы в плоскости набивки, через знаки
и другими способами, рациональными для стержней той или
иной конфигурации.

Одна из простейших схем установки для химического упроч-
нения стержней приведена на рис. 82,6.

Для повышения качества поверхности отливок формы после
химического отверждения покрывают специальными самовысы-
хающими противопригарными красками либо обычными крас-
ками, но в этом случае краски подсушивают газовой горелкой
пли иным доступным способом,
Исследованиями установлено, что для протекания процесса
химического упрочнения форм и стержней может с успехом
применяться 40 %-ная концентрация углекислого газа. Разбав-
ление углекислого газа осуществляется простейшими приспо-
соблениями. В частности, может быть использован краскорас-
пылитель марки КРП-3. В этом случае к магистрали для крас-
ки присоединяют шланг для углекислого газа. Разбавление
углекислого газа воздухом снижает его расход и удешевляет
процесс. Продолжительность продувки в зависимости от пло-
щади форм приведена в табл. 45.

Таблица 45

Продолжительность продувки форм

Размеры опок в свету, мм	Площадь форм, м-’	Продолжи тельность продувки.  МИК	Размеры опок в свету» мм	Площадь форм, м2	Продолжи- тельность продувки, мин
700 X 700  1000 X 750	0,5—0,75	1	2000 X Ю00 1500 X 1500	2—2,5	3
1000 X 1 ооо  1500 X 1000	1 — 1,5	2	2000 X 1400  2400 X 1250	3—3,25	4

5. Сушка стержней

В зависимости от назначения, прочности и газопроницаемо-
сти стержневые смеси содержат различные связующие. Темпе-
ратура и продолжительность сушки влияют на свойства раз-
лично и поэтому для каждого вида связующего следует вы-
брать свой режим сушки. Процесс сушки может быть разделен
на три этапа.

1.	Процесс удаления и испарения влаги. Скорость испаре-
ния влаги увеличивается с повышением температуры окружаю-
щей среды. Однако слишком высокая температура — выше
100—105 °С — приводит к тому, что на поверхности стержня
образуется плотная сухая корка, которая разрушается под
давлением испаряющейся влаги, поступающей из - внутренних
слоев, и стержень может быть приведен в негодность.

2.	На этом этапе температура вначале повышается до 110—
140 °С, при которой начинают окисляться масло и его заме-
нители, а при температуре 170—230 °С процесс окисления до-
стигает наибольшего развития и происходят различные преоб-
разования связующего, обеспечивающие нужную прочность
стержней. Так, в стержнях из песчано-глинистых смесей проч-
ность приобретается благодаря связыванию отдельных зерен
песка высушенной глиной. Более сложен процесс при сушке
стержней с органическими связующими, действие которых
основано на пленообразовании. Помимо удаления влаги проис-
ходит окисление и полимеризация — укрупнение молекул хи-
мических соединений. Толщина слоя масла вокруг зерен песка
мала и составляет 3—5 мкм, поэтому окисление масла проис-
ходит быстро. При сушке стержней с растворимыми в воде
связующими материалами (сульфитно-спиртовая барда и суль-
фитно-дрожжевая бражка, патока) после испарения воды об-

разуются вещества, ооладаю-
щие большой склеивающей
способностью.

3.	На данном этапе проис-
ходит охлаждение стержней до
температуры, при которой воз-
можна их разгрузка.

В зависимости от характера
производства для сушки стерж-
ней применяют сушильные пе-
чи различных конструкций.



Рис. 83. Сушильные установки

Для сушки мелких стержней в небольших литейных цехах
используют сушильные шкафы с выдвижными секторными пол-
ками (рис. 83,а).

Топливо загружают в топку Л а стержни — на полки 2, вы-
полненные в виде решетки, что обеспечивает свободную цирку-
ляцию горячих гоночных газов по всему объему сушильного
шкафа. Производительность шкафа 120—250 кг сухих стерж-
ней в час.
Для сушки средних и мелких стержней применяют сушиль-
ные печи с прямо выдвигающимися полками (рис. 83,6). Печь
и мег г несколько полок, причем можно выдвигать либо одну
полку, либо несколько полок, либо все сразу Благодаря тако-
му устройству в этой печи можно сушить стержни нуждающи-
еся в разной продолжительности сушки. Полки передвигаются
па роликах 5 по направляющим, расположенным внутри печи,
и выдвигаются с помощью тележки 5, катящейся по рельсово-
му пути 4. К тележке подвешена рама 6, на которой смонти-
рованы приспособления 7 для захвата выдвигаемой полки 8.

11роизводительность та-
кого сушила составляет
до 350 кг сухих стержней
в час.

В крупных цехах се-
рийного и массового про-
изводства для сушки мел-
ких и средних стержней
применяют горизонталь-
ные или вертикальные су-
шила непрерывного дей-
ствия. Последние по сво-
им размерам значительно
меньше любого горизон-
тального сушила.

Примерные темпера-
туры сушки стержней в
зависимости от вида свя-
зующего приведены в
табл. 46, а продолжитель-
ность сушки — в табл. 47.

Таблица 46

Рекомендуемые температуры сушки
стержней

	Температура сушки, °С	
Связующие		
	максимальная	оптимальная
Глинистое	320—350	300—320
	220—240	210—230
ГТФ	190—210	190—200
4ГУ	200—220	190—200
м	180—200	160—180
СП и СБ	220—250	210—230
СДБ	170—190	160—180
			1
П р ц м е ч	анне. При	введении

в состав стержневой смеси двух связующих
температура сушки назначается по связую-
щему, требующему более высокой темпера-
туры сушки.

Таблица 47

Продолжительность сушки стержней, ч

Объем стержня, Дм3	Масса стержня, кг	Стержни	
		на органических связующих	на глинистых связующих
До 1	1,5—2	0,75—1	1,5-2
1-6	1,5—12	1,5—2,2	2,0—2,75
6 —16	9—32	2,2—2,5	2,5—3
16—20	24-40	2,5—3,5	3—4
20—50	30—100	3,5—5	4—6
50—100	75—200	5—7	6—7,5

Примечание. В графе «масса стержня» меньшие значения относятся
к стержням на глинистых связующих, а большие—к стержням на органических
связующих.
6. Отделка и сборка форм

Сборка форм и подготовка их к заливке является наиболее
ответственным этапом изготовления форм, поэтому их следует
производить особо тщательно. В объем работ по сборке входят
следующие операции: подготовка места для сборки; оконча-
тельная отделка формы; покрытие форм припылом при формов-
ке по-сырому либо окрашивание при формовке по-сухому; уст-
ройство вентиляционных каналов; установка и укрепление
стержней; заделка стыков стержней; проверка толщины стенок
и других размеров; накрытие формы; установка литниковых
чаш и наростков для выпоров; крепление или нагружение
формы.

При машинном изготовлении форм их устанавливают либо
непосредственно на платформы литейного конвейера, либо на
подопечные щитки, уложенные на платформах. Формы, изго-
товленные вручную, располагают на разрыхленной и выровнен-
ной площадке, на которой при средних и крупных формах вы-
полнены поперечные борозды для свободного удаления газов,
образующихся при заливке. В борозды закладывают пучки со-
ломы или пакли, которые поджигают в начале заливки. Ниж-
нюю полуформу устанавливают на подготовленную площадку
и тщательно притирают к ее поверхности.

При изготовлении форм по-сырому на все поврежденные
участки формы наносят смесь и производят отделку формовоч-
ным инструментом, а затем прошпиливают. При этом нельзя
допускать переуплотнение смеси в исправленных участках, так
как это может вызвать дефекты отливки. При изготовлении
форм по-сырому для средних отливок рабочую поверхность
формы покрывают припылом либо специальной краской. При
формовке по-сухому мелкие трещины, не влияющие на проч-
ность формы, устраняют повторной окраской либо пастой.
Большие трещины разделывают (расширяют) гладилкой, сма-
чивают жидкой глиной или жидким стеклом (при химическом
упрочнении) и заполняют формовочной смесью. После вырав-
нивания исправленный участок прошпиливают, покрывают
краской и просушивают газовой горелкой.

Перед началом сборки проверяют качество просушки фор-
мы специальными приборами. Качество сушки можно также
проверить при прокалывании форм тонкой душниковой иглой,
которая должна с трудом проникать в форму. Опытные фор-
мовщики проверяют качество просушки на слух при простуки-
вании формы щелчком пальца — хорошо просушенная форма
издает отчетливо слышный звук. При сборке сложных форм,
изготовляемых впервые, должны присутствовать мастер и тех-
нолог, которые совместно с формовщиком по чертежу проверя-
ют размеры формы, толщину стенок, правильность установки
стержней и т. д. Все размеры формы при изготовлении единич-
ных отливок проверяют с помощью мерительного инструмента:
линейки, метра, кронциркуля, нутромера и другого простейшего
инструмента.

При серийном и массовом производстве отливок применяют,
как правило, специальный инструмент; шаблоны, кондукторы
и Др.

Контроль отдельных криволинейных очертаний и толщины
стенок, который невозможно осуществить непосредственным из-
мерением, производят по глиняным конусам и валикам, сдав-
ливаемым под массой стержней и верхней полуформы при
контрольном перекрытии. При этом все полости формы закла-
дывают паклей или ветошью во избежание засорения формы.
После контрольного перекрытия раскрывают форму, удаляют
паклю и, вынув стержни, по высоте обжатых конусов судят о
толщине тела. Затем продувают форму и приступают к окон-
чательной сборке. Если знаки не обеспечивают устойчивого по-
ложения стержней в форме, применяют жеребейки. Из всех
установленных в форме стержней должны быть выведены га-
зоотводные каналы, которые засыпают крупным песком, чтобы
предотвратить попадание в них расплава; для этого также по-
лезно на дно знаковой части формы уложить тонкий слой жид-
кой глины. После установки стержней форму продувают сжа-
тым воздухом или пылесосом высасывают пыль и заканчивают
сборку.

При изготовлении формы по-сырому перед сборкой на пло-
скости разъема нижней полуформы вокруг полости формы и
литниковой системы гладилкой или ланцетом выполняют под-
резку. При этом смесь приподнимается, образуя невысокий
гребешок формовочной смеси, который при накрытии верхней
волуформы сдавливается, создавая заграждение проходу рас-
плава по разъему. В сухих, подсушенных и химически упроч-
ненных формах по периметру полости формы и литниковой си-
стемы прокладывают тонкий глиняный валик, сдавливаемый
верхней полуформой.

Заключительной операцией сборки является выполнение
литниковых чаш и наростков для выпоров. При изготовлении
форм для мелких отливок литниковые и выпорные чаши обыч-
но выполняют в верхней полуформе. При машинной формовке
для отливок массой до 100 кг литниковые чаши заменяются
воронками, выполняемыми в верхней форме. Для средних и
крупных отливок применяют стержневые литниковые чаши.
Эти чаши устанавливают на земляную подсыпку и, кроме того,
вокруг литникового отверстия укладывают глиняное кольцо.
При заливке форм расплав стремится поднять верхнюю
полуформу. Во избежание подъема перед заливкой полуфор-
мы должны быть скреплены между собой. Мелкие формы
нагружают грузами, а средние и крупные — скрепляют ско-
бами или болтами. Практикой установлено, что масса груза
должна быть в 4—5 раз больше массы расплава, заливаемого
в форму.
Глава IX

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОТЛИВОК

Преимущества специальных способов литья заключаются в
том, что они дают возможность получать точные и с лучшей
поверхностью отливки. И как следствие могут быть снижены
припуски на механическую обработку, а в некоторых случа-
ях — полностью отменены. Кроме этого, снижается расход
металла на литниковые системы и расход формовочных мате-
риалов.

I.	Литье в металлические формы (кокиль)

Литье в кокиль — прогрессивный способ получения отливок,
заключающийся в многократном использовании металлической
формы — кокиля. Повышенная скорость и направленность кри-
сталлизации, создаваемые металлическими формами, позволя-
ют уменьшить размеры и массу прибылей. Процесс получения
отливок способом литья в металлические формы избавляет от
дефектов в виде засоров, ужимин, пригара и других дефектов,
характерных для отливок при литье в песчаные формы. При
литье в металлические формы улучшаются и механические
свойства отливок. Так, предел прочности на разрыв отливок из
алюминиевых сплавов повышается на 10—15%, а относитель-
ное удлинение — в 1,5—2 раза. Механические свойства отливок
из медных сплавов в аналогичных условиях возрастают при-
мерно на 20—30 %. При внедрении способа литья в металли-
ческие формы вместо литья в песчаные формы сокращаются
процессы переработки и транспортирования большого количе-
ства формовочных материалов, изготовления и сушки форм,
что высвобождает производственные площади цеха, улучшает
санитарно-гигиенические условия труда и снижает трудоем-
кость изготовления отливок. Кроме того, трудоемкость опера-
ций заливки, выбивки и очистки снижается благодаря упроще-
нию этих операций при литье в металлические формы. К не-
достаткам способа следует отнести высокую трудоемкость
изготовления металлических форм.

Литьем в кокиль получают отливки массой от нескольких
килограммов до нескольких тонн. Технологические возможности
получения той или иной отливки литьем в кокиль определяют-
ся конструкцией литых деталей и литейными свойствами спла-
ва. Поэтому к конструкциям отливок, переводимых на литье в
металлические формы, должны предъявляться следующие ос-
новные требования: простота конструкции, при которой боль-
шую часть поверхности отливки можно выполнять в возможно
более простой металлической форме; отсутствие резких перехо-
дов от толстых стенок к тонким, выступающих частей, острых
углов и кромок, углублений и поднутрений, препятствующих
усадке и удалению отливки из формы; наличие достаточных
уклонов по направлению к плоскости разъема для легкого и
быстрого удаления отливки из формы; достаточная толщина
с генок отливки для возможности заполнения форм спла-
вом при нормальном технологическом режиме; минимальная

толщина стенок при литье различных сплавов дана в
табл. 48.

С увеличением слож-
ности отливки возрастает
трудоемкость изготовле-
ния кокиля, а с повы-

(пением температуры за-
ливки сплавов снижается
его стойкость. Поэтому
жономическая целесооб-
разность производства от-
ливок литьем в металли-
ческие формы определя-
ется размером партии от-
ливок, стоимостью И СТОЙ-
КОСТЬЮ кокилей.

Создание технологич-
ных конструкций требует
от конструктора знаний
литейной технологии, так
как часто даже незначи-
юльпые изменения в кон-

струкции детали могут
способствовать сокраще-

Таблица 48

Минимальная толщина стенок отливки
при литье в металлические формы

Сплав	Мини- маль- ная тол- щина стейк и„ мм	Назначение
	3	Для мелких
ЛАагиисвый	5	отливок  Для средних
		отливок
Алюмиииево-	4	
медно-кремние- вый		Для отливок
Силумин	3	площадью
Оловянная	4	поверхности
бронза  Специальная бронза	6	не более 30 см2

нию брака и упрощению

конструкции формы без ущерба для эксплуатационных характе-
ристик детали. Правильно выбранная конструкция кокиля ока-
зывает большое влияние на эффективность внедрения процесса,

качество, точность размеров и шероховатость поверхности от-

ливок.

От конструкции кокиля существенно зависит также трудо-
емкость процесса литья и стойкость формы при ее эксплуатации.
Полому конструкция металлической формы должна удовлетво-
рять следующим требованиям: быть по возможности проще, что
уменьшает стоимость и время ее изготовления, облегчая условия
•ксплуатации; создавать условия безопасной работы; обеспечи-
вать точность геометрических размеров и высокое качество отли-
вок; иметь вентиляционные каналы для выхода газов из полости
формы; обеспечивать возможность механизации процесса исхо-
дя из условий наименьшей себестоимости отливок; обеспечивать
высокую стойкость формы, возможность доводки ее размеров,
ремонта, замены отдельных наиболее изнашиваемых частей
и т. д.
Конструирование металлических форм начинают с проверки
технологичности детали, переводимой на литье в металлические
формы. После этого выбирают наиболее целесообразную кон-
струкцию металлической формы, определяют число деталей и
расположение их в форме, способ подвода сплава, припуски на
обработку, размер усадки и конструкции стержней и знаков.
Затем приступают к конструированию элементов формы. При
этом определяют: толщину стенок, способы отвода газов из
формы, предупреждения коробления, крепления формы, вытал-
кивания отливок, охлаждения и подогрева формы и др. В за-
висимости от конструкции литых деталей и принятой техноло-
гии изготовления отливок металлические формы подразделяют
на неразъемные (вытряхные), с вертикальным, горизонтальным
или с комбинированным (одновременно с горизонтальным и
вертикальным) разъемами. Внутренние полости отливок при
литье в металлические формы получают с помощью металли-
ческих или песчаных стержней. Наружный контур формы сле-
дует выполнять в соответствии с контуром отливки, благодаря
чему повышается стойкость формы, уменьшаются тепловые на-
пряжения и улучшается управление тепловым режимом.

При изготовлении многих отливок формы целесообразно де-
лать неразъемными, так как при этом обеспечивается большая
жесткость конструкции. Такие формы более долговечны; при
перекрытии их песчаными стержнями создается направленное
затвердевание отливок, обеспечивающее тем самым лучшие ус-
ловия для их питания. Металлическая неразъемная (вытрях-
ная) форма показана на рис. 84, а. Простые плоские детали с
небольшими выступами и впадинами (плиты, диски) целесооб-
разно заливать в металлические формы с вертикальной пло-
скоростью разъема (рис. 84,6), что облегчает щелевой и сифон-
ный подвод металла, необходимый при литье этих деталей.
Для изготовления невысоких отливок часто применяют метал-
лические формы с горизонтальной плоскостью разъема
(рис. 84,в), а для изготовления сложных отливок—металли-
ческие формы со сложной комбинированной плоскостью разъе-
ма (рис. 84,г). Такие сложные формы трудоемки в изготовле-
нии и поэтому наиболее успешно их используют в крупносе-
рийном и массовом производстве. Сложные формы могут быть
различной конструкции — с большим числом отъемных частей,
клиньев и металлических стержней (например, при литье го-
ловок авиамоторов, изготовляемых из алюминиевых сплавов).
В зависимости от габаритных размеров деталей металлические
формы можно выполнять многоместными для одновременной
отливки нескольких деталей (рис. 84,6). Использование форм
позволяет повысить производительность труда.

Разъем формы должен обеспечивать легкое удаление отлив-
ки из формы, отсутствие возможного перекоса отливки, а так-
же* возможность удаления из полости формы воздуха и газов.
Разьем не должен проходить по базам механической обработ-
ан
। и !*чк как по линии разъема могут быть заливы, затрудняю-
щие установку отливки на станке при ее механической обра-
(НИ1.С При соединении металлических полуформ их центриро-
вание обычно производят или с помощью направляющих выто-
чек (рис. 85,а) или направляющих штырей (рис. 85,6).

Рис. 84. Типы металли-
ческих форм: а — вытрях-
нете типа; б—с верти-
кальной плоскостью разъ-
ема; в — с горизонтальной
плоскостью разъема, г —
с комбинированной пло-
скостью разъема; д —
четырехместная форма

Вставки или отъемные части металлических форм применя-
ют при изготовлении сложных отливок с углублениями, затруд-
няющими изготовление простой металлической срормы, или для
выполнения отдельных частей металлической формы, подвер-
гающихся быстрому изнашиванию из-за воздействия высоких
температур. Использование вставок повышает срок службы ме-
таллической формы; вставки по мере изнашивания заменяют
новыми Для образования полостей в отливках, получаемых в
металлических формах, применяют часто песчаные стержни,
реже - металлические, которые обычно удаляют из горячих
отливок. Знаки стержней при литье в металлические формы
должны обеспечивать легкую установку их в форму, надежное
центрирование, свободный выход газов.

Основная масса воздуха и газов легко удаляется из формы
через выпоры, прибыли и зазоры (щели), имеющиеся по линии
разъема форм, между знаками стержней и формой. Но очень

Рис. 85. Центрирование металлических
полуформ с помощью направляющих
выточек (а) и направляющих штырей (б)

часто в формах имеются
места, из которых затруд-
нен выход воздуха и газов.
В этих случаях для удале-
ния газов применяют вен-
тиляционные пробки, канав-
ки или ручьи. Сечения этих

ручьев и канавок должны
обеспечивать быстрый вы-
вод воздуха из формы, но

в то же время они должны
исключать проникновение в них расплава. Обычно глубина
канавок или ручьев б = 0,2	0,5 мм (рис. 86,а, б). Газоотвод-

ные пробки ставят в выемках и выступающих частях, где воз-

Рис. 86. Способы вентилирования форм

можны скопления газов и воздуха. Для установки пробок в
форме просверливают отверстия диаметром Я = 64-16 мм
(рис. 87,в, г).

Рис. 87. Скрепление полуформ при помощи колец (а), клиньев (б)
скоб (в), эксцент рикового замка (г)

Для плотного скрепления полуформ по линии разъема при-
меняют различные приспособления и устройства. Обычные
(ручные) формы скрепляют при помощи колец, клиньев, скоб,
накидных рукояток эксцентриковых и винтовых замков и т. д.
(рис. 87). В металлических формах, устанавливаемых на ма-
Цвет следа от мыльного карандаша
в зависимости от температуры формы
и времени нагрева

Темпера-
тура
формы,

Время
наг-
рева.

Цвет следа от мыльного
карандаша

шинах, плотное смыкание полуформ обеспечивается конструк-
цией машины. Для предупреждения коробления металлические
формы целесообразно выполнять коробчатой формы, а при
больших размерах форм — дополнительно устанавливать ребра
жесткости толщиной 0,7—0,75 от толщины стенки формы. Для
быстрого извлечения из форм сложных отливок целесообразно
применять толкатели в виде стальных стержней, которые мон-
1ируюг в металлических формах или на общей плите (при ме-
х;....	процессе). После раскрытия формы толкатели

выдвигаются и, упираясь в отливку, удаляют ее из формы.

Металлическая форма во время заливки должна иметь оп-
ределенную температуру: она не должна быть холодной во из-
бежание брака отливок по недоливам и спаям, а также чрез-
мерно нагретой во избежание брака по газовым раковинам и
снижения стойкости форм. Для предохранения металлической
формы от перегрева применяют естественное и искусственное
охлаждение. В первом
случае тепло кокиля пере-
дне 1ся в окружающую ат-
мосферу, а во втором —
принуднтельному потоку
пищуха или воды. Темпе-
ра >уру нагрева кокиля
можно контролировать с
немощью специальных
мыльных карандашей, ко-
|орые в зависимости от
। < • м 11 с р а т у р ы	формы

осыпляют на ней след
оно или иного цвета
(ыйл. 19).

К материалам, приме-
няемым для изготовления
< н-/|.у1о|цне основные требования: достаточная стойкость против
мимических ударов, возникающих при заливке форм расплавом;
хорошая обрабатываемость и сравнительно низкая стоимость.

IIри изготовлении металлических форм для литья сплавов
винных металлов часто применяют обычный серый чугун сле-
/|\|нц|с1о состава (массовое содержание, %): углерода 3,2—
ЛД, кремния 1,8—2,2; марганца 0,7—0,9; серы не более 0,12;
фосфора до 0,25. Для повышения стойкости металлических
фирм их изготовляют из модифицированного чугуна, который
«о./н-ржп । 0,3—0,4% хрома и 0,1—0,12 % никеля за счет ис-
тец, пшапия в шихте природно-легированных чугунов. В каче-
। ни' модификатора применяют 75 %-ный ферросилиций, который
присаживают в количестве 0,4—0,5 % от массы расплава в
конин- Практика показывает, что стойкость форм из модифи-
цированного чугуна в 1,5—2 раза превышает стойкость форм
и । ооычпого серого чугуна.

250

300

350

10

Желтоватый
Желтый
Коричневый
Темно-коричневый
Черный

30

10

400
Металлические стержни со всех сторон окружены расплав-
ленным металлом, поэтому для их изготовления используют
углеродистые и легированные стали. Хорошие результаты дает
покрытие металлических стержней тонким слоем хрома (хро-
мирование) или алюминия (алитирование).

Литниковая система при литье в металлические формы так
же, как и при литье в песчаные формы, имеет важное значе-
ние и выполняет те же функции. Кроме того, при разработке
технологического процесса литья в металлические формы кон-
струкция литниковой системы часто предопределяет конструк-
цию и размеры самой металлической формы. При литье алю-
миниевых сплавов спокойное заполнение кокиля достигается
применением расширяющихся литниковых систем с нижним

Рис. 88. Нижняя (а) и щелевая (б)
литниковые системы:

1 — отливка;	2—литник	(питатель);

3 —вертикальный коллектор; 4—стояк;
5—питающая бобышка

или вертикально-щелевым подво-
дом металла к тонким сечениям
отливки (рис. 88). При необхо-
димости подвода металла к тол-
стым сечениям необходимо пре-
дусматривать подпитку места
подвода от коллектора или от
питающей бобышки. Все эле-
менты литниковой системы раз-
мещают в плоскости разъема ко-
киля.

Получение плотных отливок
обеспечивают так же, как и при
литье в песчаные формы, уста-
новкой прибылей над тепловыми
узлами и направленным затвер-

деванием. Замедленное охлаждение металла в прибыли может
быть достигнуто путем нанесения малотеплопроводных красок,
а также утепления прибылей наклейкой асбеста. Окраска рабо-
чей поверхности кокиля улучшает внешний вид отливок, способ-
ствует устранению газовых раковин и неспаев на их поверх-
ности. Составы красок для кокилей при литье алюминиевых
сплавов приведены в табл. 50.

Основной вид брака при литье алюминиевых сплавов в ко-
киль— это трещины, образование которых обусловлено затруд-
ненной усадкой отливок. Для снижения усадочных напряжений
в отливках формы перед заливкой подогревают до 250—350 °С,
а при очень сложной конфигурации отливок — до 400—500 °С.
Этому способствует также извлечение из формы не полностью
остывших отливок (при температуре 400—500 °С) и установка
податливых стержней.

При литье в кокиль сплавов на медной основе применяют
те же типы литниковых систем, что и при литье в песчаные
формы. Подвод металла сверху, в утолщенную часть отливки,
используют, как правило, для небольших отливок простой кон-
фигурации. Для отливок из оловянных бронз, в зависимости от
Табл и ц а 50

Составы красок для алюминиевого литья

Составляющие красох

Массовое содержание. %					
1		3	4	5	в

20

12

10

10

Оксид цинка
Жидкое стекло
Мел молотый
Гальк прокаленный

Асбест

»

Iрафит коллоидальный

Борпая кислота
Вода

28

93

80

нч конфигурации, применяют верхние, боковые и дождевые
(и । ни новые системы. При литье алюминиевых бронз и кремни-
< юй латуни предпочтение отдают расширяющимся литниковым
|нс|гмам с нижним или вертикально-щелевым подводом метал-

1.1	Ил рис. 89 показаны схе-

мы подвода металла для полу-
чения однотипных отливок из
оловянной (рис. 89,а} и алю-
миниевой (рис. 89,6) бронз.

Литьем в кокиль получают
О1ЛПВКИ сложной конфигура-
ции из сплавов с узким тем-
и<-рп гуриым интервалом кри-
< । л нлизании (алюминиевые

Риг. 89. Литниковые системы для за-
шипи оловянных (а) и алюминие-
вых (б) бронз

Рис. 90. Металлическая форма
для получения отливки поршня из
алюминиевого сплава

бронзы, латуни), так как они менее склонны к образова-
нию трещин при затрудненной усадке, чем сплавы с широ-
ким интервалом кристаллизации (оловянные бронзы). Заливку
м<‘галла ведут в подогретые до 350—400°С формы. Для
с и и жения температурного воздействия на стенки металли-
ческой формы, а также для облегчения извлечения отливки
полос!п формы смазывают суспензией машинного масла с 6%
графита. Установка прибылей и их замедленное охлаждение
способствует получению плотных отливок.

Литниковые системы для отливок из магниевых сплавов, по-
лучаемых в металлических формах, практически не отличаются
от систем подвода металла при литье алюминиевых сплавов.
Однако магниевые сплавы имеют большую склонность к обра-
зованию усадочных трещин, чем алюминиевые сплавы, мень-
шую плотность и жидкотекучесть. Поэтому получение из них
качественных отливок, особенно тонкостенных и сложной кон-
фигурации, связано с большими трудностями. Рабочая темпе-
ратура кокиля должна быть не менее 250—350 °С, а метал-
лических стержней — 300—450 °С. Высокая температура фор-
мы является эффективным средством борьбы с усадочными
трещинами. Для поддержания указанных температур обычно
предусматривают электрический подогрев нагревателями, раз-
мещенными в стенках кокиля.

Малая плотность и относительно широкие температурные
интервалы кристаллизации магниевых сплавов предопределяют
необходимость установки больших по объему прибылей, чехМ
для алюминиевых сплавов. Для создания направленной
кристаллизации рабочие поверхности кокилей и металличе-
ских стержней окрашивают теплоизоляционными красками
(табл. 51). Извлечение огливок из кокиля производят при ох-
лаждении их до температур 350—450 °С.

Таблица 51
Составы красок для магниевого литья

Состав краски на 1 л воды, г				Назначение
Наполнитель	Жидкое стекло	Асбест молотый	Борная кислота	
100	оксида	30			60	Для рабочих поверхно- стей кокиля
цинка или 80 мела и 22 гра-	21	 »	60	Для	металлических  стержней
фита	20	160	45	Для литников и прибы- лей

На рис. 90 показана металлическая форма для получения
отливки поршня из алюминиевого сплава. Металлическая фор-
ма состоит из корпуса 1 и донной части 5, прикрепленной к
корпусу болтами. Подвод металла в форму осуществляется си-
фоном. Стояк 2 с воронкой и четырьмя питателями 4 выполня-
ются в стержне 3. Перед заливкой кокиль нагревают до 200—
250 °С, а затем покрывают краской. После установки стержня
и нагружения его балластом форма готова к заливке металлом.

На рис. 91 приведена металлическая форма для отливки
барабана из магниевого сплава. Наружная поверхность отлив-
м! (и|юрмляется корпусом, состоящим из четырех щек 1 с реб-
рами жесткости 6. Чугунная плита 11 служит направляющей
ты 1Щ-К в момент их разъема и одновременно опорой для под-
попа 9. Для точности фиксации и передвижения каждая из
инк снабжена двумя планками, которые входят в направляю-
щие пазы в плите. Поддон является опорой для песчаных
с п ржпей, а фиксатор 8 имеет специальный замок, запирающий
сн-ржпи С-1, С-2, С-3 и С-4 на поддоне.

Рис. 91. Металлическая форма в сборе для получения отливки ба-
рабана из магниевого сплава

После закрывания щек поддон фиксируют на плите шпиль-
кой 10. Шпильки 5 (3 шт.) предназначены для закрепления
у нов стержней и предохраняют их от возможности смещения
во время транспортирования поддона и установки его на пли-
ту. Пробки 7 служат для отвода газов. Разъем щек осущест-
вляется обычным ручным винтовым механизмом, причем каж-
дая из четырех щек имеет свой механизм. Внутренняя полость
О1ЛИВКИ оформляется стержнями, которые собираются по сбо-
рочному кондуктору и знакам отдельно на поддоне. Стержни
имеют отверстия для заливки легкоплавкого сплава, который,
ш твердев, образует столбики 12, скрепляющие стержни. После
скрепления стержней столбиками кондуктор снимают и уста-
навливают стержни С-5, С-6 и С-7. Собранный таким образом
па поддоне комплект стержней устанавливают па плиту формы,
щеки сдвигают и устанавливают заглушку 3 и литниковые
чаши (па рисунке не показаны). Расплав из литниковых чаш
шн-гупасг в четыре зигзагообразных стояка, а из стояков — в
вертикальный коллектор и далее— в вертикальную щель и в
голо отливки. Питание осуществляется кольцевыми прибыля-
ми 2 и 4.

Способ литья в металлические формы позволяет механизи-
ровать почти все операции процесса: раскрыть и закрыть полу-
формы, установить и извлечь металлические стержни, залить
формы металлом, удалить отливку и т. д. В мелкосерийном про-
изводстве для литья в металлические формы применяют станки
с ручным или механическим приводом, в массовом производ-
стве— специальные машины, карусельные или замкнутые кон-
вейерные линии. Последние являются наиболее совершенной
формой механизации и автоматизации процесса.

2.	Литье под давлением

Литье под давлением позволяет решить важнейшую зада-
чу — максимально приблизить размеры отливок к размерам го-
товых деталей. Этим способом получают отливки из цинковых,

Рис. 92. Схема работы машины для литья под давлением
с вертикальной камерой прессования

алюминиевых, магниевых сплавов и латуней. Сущность спосо-
ба литья под давлением состоит в том, что расплавленный ме-
талл заполняет металлическую форму под давлением. На
рис. 92 показана схема процесса литья под давлением на ма-
шине с вертикальной камерой прессования.

Принцип работы указанной машины заключается в том, что
расплавленный металл мерным ковшом заливают в камеру
прессования 2 с подвижным дном, называемым пяткой. Прес-
сующий поршень / при заполнении камеры находится в верх-
нем положении. После заполнения камеры поршень, перемеща-
ясь вниз, оказывает давление на сплав, перемещая пятку вниз,
и открывает отверстие в литниковой втулке 6, через которую
сплав заполняет полость формы 4 и 5. После затвердевания
си чана прессующий поршень занимает исходное верхнее поло-
Ксинг, пятка поднимается, отделяя литник от пресс-остатка Р,
а при раскрытии пресс-формы отливка 8 вместе с литником
цы । алкпвается из подвижной полуформы толкателями 7.

На рис. 93 представлена схема работы машины для литья
пил. давлением с горизонтальной камерой прессования. Через
<>|в<*рсгис в горизонтально расположенную камеру прессова-

Рпс. 93. Схема работы машины для
ризонтальной камерой

литья под давлением с го-
прессования

затвердевания

Рис. 94. Машина с горячей ка-
мерой прессования:

/—тигель; 2 — камера прессования;
3 — поршень; 4 —отверстие для посту-
пления металла в камеру прессова-
ния; 5—пресс-форма

пня 2 заливается сплав. При перемещении поршня 1 сплав че-
рез литниковый канал запрессовывается в полость пресс-фор-
мы, состоящую из двух полуформ
<>глинки пресс-форма раскрыва-
ется, при этом толкатели 6 уда-
ляют из пресс-формы отливку 5
вместе с литником, а прессую-
щий поршень возвращается в ис-
ходное положение.

В литейных цехах и на участ-
ках литья под давлением приме-
няют машины отечественного и
<арубежного производства с го-
рячей и холодной камерами прес-
сования. Машины с горячей ка-
мерой прессования (рис. 94) ха-
рактеризуются тем, что камера
прессования этих машин распо-
ложена непосредственно в ванне
с расплавом. Эти машины исполь-
зуют для производства отливок из цинковых и оловянно-свин-
цовых сплавов с низкой температурой плавления.

В настоящее время отечественная промышленность выпуска-
ет машину для литья под давлением с горячей камерой прес-
сования модели 713А05. Наибольшая масса заливаемой пор-
ции сплава 1,8 кг. Для получения ответственных деталей из
цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов приме-
няют машины с холодной камерой прессования. В СССР про-
изводят машины как с вертикальной, так и с горизонтальной
камерами прессования. Современные машины для литья под
давлением состоят из следующих основных узлов: устройства
для закрывания и открывания пресс-формы, камеры прессова-
ния, устройства, создающего давление на сплав в камере прес-
сования и аппаратуры для управления машиной. Большинство
машин изготовляются с полуавтоматическим и автоматическим
циклами.

Из машин с вертикальной холодной камерой прессования
сейчас промышленностью выпускается машина для литья под
давлением модели 712А07 (рис. 95). Машина состоит из от-
дельных узлов и агрегатов, смонтированных на станине. Ста-
нина сварной конструкции из профильного и листового проката
имеет встроенный масляный бак 1. Механизм прессования слу-
жит для быстрого впрыска расплава в форму, выдержки отлив-
ки под давлением, среза литника и выталкивания пресс-остат-
ка. Он состоит из следующих основных узлов и деталей: ци-
линдра прессования 7 с мультипликатором, цилиндра среза
литника и выталкивания пресс-остатка 8 и плиты прессования,
на которой смонтированы все узлы и детали механизма вклю-
чения, гнездо с камерой прессования. Механизм запирания
гидрорычажного типа состоит из гидроцилиндра 2, рычажной
системы 4 и двух плит, неподвижной 3 и подвижной 6, пере-
мещающейся по четырем колонкам. Механизм запирания снаб-
жен гидравлическим выталкивателем отливки 5. Гидроагрегат
прессования, аккумуляторная установка и станция управления
устанавливаются вблизи машины на отдельных фундаментах.

Машина может работать в наладочном и полуавтоматиче-
ском режимах. Управление машиной при работе в наладочном
режиме осуществляется с пульта, расположенного в электро-
шкафу, а управление при работе в полуавтоматическом режи-
ме— с пульта управления, расположенного на плите прессо-
вания. Заливка сплава в пресс-камеру производится мерным
ковшом из тигельной печи или автоматическим дозирующим
устройством. Два реле времени автоматически контролируют
время кристаллизации: первое — кристаллизацию пресс-остат-
ка в камере прессования; второе — кристаллизацию отливки в
форме. Имеющаяся на машине система водяного охлаждения
позволяет регулировать интенсивность охлаждения пресс-каме-
ры, формы и рабочей жидкости.

Ниже приведена характеристика машины для литья под
давлением модели 712А07.

Наибольшая масса заливаемой порции
сплава, кг.............................

Время одного холостого цикла, с . . . .
Усилие, Н

запирания ... ....................

прессования ......................

Расстояние между колоннами в свету, мм
по горизонтали....................  .

» вертикали ......................

Габаритные размеры (длина X ширна X
X высота), мм . .......................

Масса, т.............................

2,65

7,5

160

26,5

450

450

3680X1500X2780

7,5
Рис. 95. Машина для литья под давлением модели 712АО7 с вертикальной холодной камерой прессования
6°>

I

2



к
СЧ
К

***ч-ч-г',
Машины для литья под давлением с холодной горизонталь-
ной камерой прессования приобрели наибольшее распростране-
ние, что объясняется простотой и надежностью конструкции ка-
меры прессования и более высокой производительностью, чем
V машин с вертикальной камерой, так как поршень выталки-
вает пресс-остаток в период раскрытия пресс-формы без допол-
ни тельных затрат времени.

В литейных цехах применяют машины как ранее выпускае-
мые пашей промышленностью (моделей 515М, 516М, 517М),так
н выпускаемые в настоящее время (моделей 711А06, 711А07,
711 А08 и др.).

На рис. 96 показано устройство машины модели 711А06 с
। оризонтальной камерой прессования. Эта машина предназна-
чена для изготовления отливок из цветных металлов и их
сплавов в условиях серийного и массового производства. Ма-
шина состоит из отдельных агрегатов, смонтированных снару-
жи и внутри станины. Механизм запирания гидрорычажного
типа и механизм прессования соединены между собой четырь-
мя колоннами. Гидро- и электрооборудование, а также ограж-
дение размещены на основных узлах машины. На отдельных
фундаментах смонтированы агрегат впрыска, аккумуляторная
установка и электрошкаф. Принцип работы следующий: мер-
ным ковшом производится заливка расплава в камеру прессо-
вания; после нажатия кнопки «впрыск» происходит медленное
перекрытие окна заливки камеры прессования, быстрый впрыск
расплава в форму и выдержка отливки в форме под давлени-
ем (кристаллизация); затем срабатывает реле времени, и фор-
ма раскрывается; в конце хода подвижной плиты механизма
запирания происходит выталкивание отливки механическими
толкателями; после этого цикл повторяется. Машина может
работать в наладочном и полуавтоматическом режимах. Харак-
теристика современных машин для литья под давлением с го-
ризонтальной камерой прессования приведена в табл. 52.

При литье под давлением с применением современных ма-
шин, работающих в полуавтоматическом режиме, механизации
п автоматизации подлежат в основном околомашинные опера-
ции, к которым следует отнести: обдувку и смазывание пресс-
форм; подачу порции жидкого металла от плавильно-раздаточ-
ной печи в камеру прессования и др.

В настоящее время промышленностью выпускаются мани-
пуляторы модели ЛМС для автоматического смазывания пресс-
форм. Манипулятор монтируют на неподвижной (для машин с
горизонтальной камерой прессования) или подвижной (для ма-
шин с вертикальной камерой прессования) плите машины для
литья под давлением. Они могут работать в наладочном и ав-
томатическом режимах.

Для механизации и автоматизация процесса заливки мерной
дозы сплава в камеру прессования используют специальные за-
дивочно-дозкрующие установки. Существует большое число кон-’
Характеристика некоторых современных машин
для литья под давлением с горизонтальной камерой прессования

Параметр	Тип (модель) машины					
	711А06	711А07	711А08	711Б99	7Н11С	71П2С
Усилие запира- ния формы, Н	100	169	1  250	490	800	1090
Наибольшая масса заливае- мой порции алю- миниевого сплава, кг	1,4	2,1	3,6	6	13	18
Время одного холостого цикла, с	4,8	6,0	7,5	9,5	13,2	15
Установлен- ная мощность электродвигате- лей, кВт  Габаритные размеры машины (длина X ши- рина X высота), м	16,1	20,7	24,2	37	55	55
	4,2X1,3X1,6	5,5X1,5X1,7	5,95X1,45X1.9	7,3X1,9X2,4	9,4X4,4X3,2	10X4,5X3.3
Л4асса	ма-  шины, т	4,5	8,1	10,6	17	55	60

струкций заливочно-дозирующих устройств, однако наиболее
надежно работающими конструкциями, получившими в послед-
ние годы широкое применение в литейных цехах, являются до-
зирующие устройства, выдающие порцию металла под давле-
нием сжатого воздуха (пневматические дозаторы) или механи-
ческим зачерпыванием металла ковшом с последующей залив-
кой его в камеру прессования (механические дозаторы). Про-
мышленностью серийно выпускаются дозаторы для цинковых,
алюминиевых и магниевых сплавов моделей Д63М, Д250 и
Д630М.

Основными узлами дозатора (рис. 97) являются: корпус
печи, крышка с уровнемерами, сливная труба, механизм накло-
на, пневмо- и электрооборудование. Корпус печи представляет
собой герметичный сварной кожух /, внутри которого находит-
ся футерованная ванна 2 с электрическими нагревателями 5.
Для заполнения печи сплавом, очистки ванны и слива остат-
ков металла служит боковой люк 3, герметично закрываемый
крышкой 4. Сквозь крышку 6 проходят два уровнемера и две
термопары. На крышке расположены манометр, ручной кран
и предохранительный клапан. Чугунная сливная труба 9 кре-
пится к кожуху печи и состоит из трех частей, на которые на-
деты низковольтные нагреватели, закрытые теплоизоляцией.
Груба помещена в металлический кожух. Перед сливным от-
верстием установлен датчик 7, связанный автоматически с си-
стемами создания напора и задания времени. Для транспорти-
рования сплава от сливного отверстия в литниковую систему
< 1\ ж и г лоток 8В
Механизм наклона представляет собой гидравлический дом-
крат, который крепится к сварной раме. Наклон печи необхо-
дим для слива остатков металла. Пневмо- и электрооборудова-
ние служат для автоматического управления дозатором. Аппа-
ратура расположена в пневмо- и электрошкасЬах и на щите
управления. Дозатор работает по принципу вытеснения сжатым
воздухом порции сплава и может работать в автоматическом
режиме.

Рис. 97. Дозатор модели Д63М

Извлечение отливок из пресс-формы в большинстве случаев
осуществляется автоматическим механизмом выталкивания,
предусмотренным в машине, и толкателями пресс-формы. Вер-
тикальный разъем пресс-формы позволяет применять ленточные
пли вибрирующие конвейеры и склизы для передачи удаленных
из пресс-форм отливок в тару. Для удаления тяжелых, круп-
ных отливок применяют съемники специальных конструкций,
устанавливаемые непосредственно на машине или представля-
ющие собой автономное универсальное устройство в виде ма-
нипулятора (робота), работающего в одном цикле с машиной.

Пресс-формы для литья под давлением являются сложной
и точной оснасткой. Их изготавливают из стали, и состоят они
из ряда плит и определенно расположенных относительно друг
друга вкладышей, неподвижных и подвижных стержней, вы-
талкивателей, механизма извлечения стержней, устройства
для охлаждения и т. д. Собранная пресс-форма — это чаще
всего прямоугольный параллелепипед и реже цилиндр, состоя-
щий из неподвижной и подвижной половин, в которых смонти-
рованы все остальные детали.

Стремление сократить затраты на материалы и трудоем-
кость на изготовление отливок заставляет постоянно совершен-
ствовать конструкцию пресс-форм, изыскивать на и лучшие спо-
собы их изготовления, так как от конструкции и качества изго-
товления зависят успешность освоения отливок, надежность
и безотказность эксплуатации пресс-форм, производительность
труда.

3.	Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы благодаря своим преимущест-
вам получило значительное распространение при изготовлении
мелких и средних по массе отливок (2—15 кг) из всех литей-

Рис. 98. Схема изготовления оболочковых форм

ных сплавов цветных металлов в серийном и массовом произ-
водстве. Основными преимуществами получения отливок из
сплавов цветных металлов в оболочковых формах по сравнению
с литьем в песчаные формы являются: большая геометрическая
точность и малая шероховатость; снижение расхода формовоч-
ных материалов в 8—10 раз, трудоемкости изготовления форм,
грузопотока, затрат на выбивку и очистку литья из-за отсут-
ствия пригара, а также брака отливок в 1,5—2 раза. К недо-
статкам литья в оболочковые формы можно отнести примене-
ние дорогостоящих формовочных и вспомогательных материа-
лов, ограниченность размеров и массы изготовляемых отливок,
необходимость использования сложной и дорогостоящей ос-
настки.

Изготовление оболочковых песчано-смоляных форм основа-
но на свойстве специальных связующих (термореактивных смол)
при нагреве размягчаться, а затем при повышении температу-
ры необратимо твердеть, образуя с песком прочную оболочку.
На рис. 98 представлена схема изготовления оболочковых
форм.
Металлическую плиту 1 со смонтированными на ней моде-
лями и литниковой системой нагревают до 200—250 °С, уста-
навливают и закрепляют на бункере 2 с песчано-смоляной
смесью 3. При повороте бункера на 180° песчано-смоляная
смесь покрывает нагретую плиту с моделями. Под действием
тепла смола, содержащаяся в смеси, плавится в прилегающем
к плите слое и в течение 15—25 с образует полутвердую обо-
лочку 4 толщиной 5—15 мм. Толщина оболочки зависит от
времени выдержки смеси на нагретой плите. Для предотвраще-
ния прилипания смеси к плите и моделям на них предвари-
тельно наносят тонкий слой разделительного состава. После
необходимой выдержки бункер возвращается в исходное поло-
жение и непрогревшаяся смесь ссыпается в бункер. Модельная
плита открепляется от бункера, переворачивается и вместе с
оболочкой помещается на 2—3 мин в печь, где при темпера-
туре 280—350 °С происходит окончательное отверждение обо-
лочки. С извлеченных из печи модельных плит оболочки-полу-
формы снимаются при помощи толкателей 5 и поступают на
спаривание. Соединение полуформ осуществляется с помощью
фиксаторов 6, выполненных в модельных плитах. Спаренные
полуформы скрепляют при помощи специальных зажимов или
склеивают. При необходимости в форму устанавливают стерж-
ни 7, изготовленные, как правило, из песчано-смоляных смесей.
Собранную форму устанавливают в опоку (контейнер) 8, за-
сыпают наполнителем в виде песка или металлической дроби
и подают на заливку. Небольшие оболочковые формы можно
заливать без засыпки наполнителем. После охлаждения фор-
мы подаются на выбивку, оболочки разрушаются, и песок по-
сле регенерации возвращается в производство.

Для приготовления песчано-смоляных смесей применяют
обогащенные, кварцевые пески по ГОСТ 2138—74 размерами
зерен 01 и 0063. Указанные пески по зерновому составу и ог-
неупорности в наибольшей степени соответствуют основным
требованиям литья в оболочковые формы, их применяют для
получения отливок из чугуна, углеродистой стали и сплавов
цветных металлов.

В качестве связующего для приготовления песчано-смоля-
ных смесей применяют пульвербакелит—новолачная фенол-
формальдегидная смола марки ПК-104,— который вводится в
состав смеси в количестве 6—7 °/о от массы смеси. Пульверба-
келит поставляют в виде мелкого порошка с добавкой 7,5 %
уротропина. Допускается применение других марок смол
(МФ 17 и др.), поставляемых в кусках и требующих предва-
рительного размола. Однако применение фенолформальдегид-
ных смол ограничивается их дефицитностью и высокой стои-
мостью. Для замены фенолформальдегидных смол используют
пековое связующее марки ПС-1, представляющее собой сплав
58 % фенольного древесного пека, 30 % фенолформальдегидной
смолы МФ 18 и 12 % технического уротропина. Стоимость свя-
зующсго марки ПС-1 в 2 раза меньше, чем пульвербакелита,
вместе с тем прочность оболочек и шероховатость поверхности
отливок практически не отличаются.

Для уменьшения пылевыделения в процессе приготовления,
транспортирования и использования сухих песчано-смоляных
смесей, а также устранения расслоения песка и порошка смо-
лы в смеси добавляют увлажнители. В качестве увлажнителей
применяют керосин (0,25—0,5 % от массы смеси), парафин
(0,2—0,5 %), озокерит (0,5%). Указанные увлажнители увели-
чивают газообразование и уменьшают прочность оболочек. По-
этому целесообразнее применять увлажнители-растворители, в
качестве которых используют эфироальдегидные фракции фур-
фурола (0,7—2%), ацетон, спирты (1—5%). Эти увлажните-
ли-растворители перемешивают с песком, а затем вводят смо-
лу, которая обволакивает зерна песка, образуя тонкую пленку
твердой смолы (плакированный песок).

Для обеспечения отделения оболочек от плиты и моделей
применяют различные покрытия — разделительные составы.
В наибольшей степени требованиям разделительного состава
удовлетворяет выпускаемая химической промышленностью крем-
нийорганическая (силиконовая) жидкость № 5. Кроме того,
используют растворы силиконового каучука в уайт-спирите, це-
резин, эмульген, состоящий из 5 % жидкости № 5, 3 % хозяй-
ственного мыла и 92 % воды, а также графитовую суспензию
в керосине и др. Покрытия наносят с помощью пульверизатора
на горячие модельные плиты.

Для спаривания полуформ перед заливкой в серийном и
массовом производстве применяют различные клеи, в том чис-
ле и пульвербакелит, который наносят на плоскость по разъе-
му полуформы, нагретой до 100 °С, накрывают второй полу-
формой, и оболочки зажимаются штифтами пневматического
штыревого пресса. Пульвербакелит в течение 30—40 с оплав-
ляется и склеивает полуформы. Хорошие результаты при
склеивании полуформ получаются при использовании мочеви-
ноформальдегидных смол марок МФ-17, М, М-60 и других с
добавлением до 1,5 % хлорида аммония, а также клеи на ос-
нове жидкого стекла с добавлением пылевидного кварца или
жидкого стекла с декстрином.

Изготовление модельных плит и моделей для получения обо-
лочковых форм производится из чугуна и стали, т. е. из мате-
риалов, обладающих повышенной теплоемкостью и стойкостью
против коробления при нагреве. Модели, как правило, выпол-
няют сплошными для лучшего аккумулирования тепла и его
передачи при образовании оболочек.

Организация производства литья в оболочковые формы эф-
фективна только при комплексной механизации и автоматиза-
ции всех операций технологического процесса. Для этой цели
в СССР выпускаются промышленностью смесители для приго-
товления песчано-смоляных смесей; процесс получения оболоч-
Новых форм можно производить на специальных автоматизиро-
ванных двух-, четырех- и шестипозиционных установках, вклю-
чающих печи нагрева модельных плит, бункеров для смеси,
механизмов нанесения смеси на плиты, устройств для съема
оболочек и передачи модельных плит с одной позиции на
другую. Имеются специальные установки для сборки и склеи-
вания оболочек, машины для изготовления оболочковых
стрежней.

4.	Литье по выплавляемым моделям

Литье в формы, получаемые по выплавляемым моделям, яв-
ляется наиболее древним способом изготовления отливок. Его
использовали при отливке памятников, скульптур, украшений,
предметов домашнего обихода, модели для которых создава-
лись из воска с последующей обмазкой глиной и выплавлением
воска при сушке и обжиге форм. Однако промышленное при-
менение этот способ получил в годы Великой Отечественной
воины при производстве лопаток турбин авиационных дви-
гателей.

В настоящее время технологический процесс получения от-
ливок способом литья по выплавляемым моделям значитель-
но усовершенствован, в стране созданы крупные механизиро-
ванные и автоматизированные цехи с выпуском 7000 т и более
литья в год. Способ литья по выплавляемым моделям приме-
няют при изготовлении рабочих колес и лопаток авиационных,
га юных и паровых турбин, сложных деталей приборов, режу-
щего и мерительного инструмента, крыльчатых насосов слож-
ной конфигурации, деталей машин и механизмов практически
всех металлообрабатывающих отраслей. Особенно широко этот
способ литья применяют для получения деталей из жаропроч-
ных, специальных труднообрабатываемых и не поддающихся
механической обработке сплавов, как например для изготовле-
ния магнитов из сплава железа, никеля и алюминия в электро-
1сх11нческон промышленности. Способом литья по выплавляе-
мым моделям можно получать отливки из всех видов сплавов
массой ог нескольких граммов до 50—80 кг, весьма сложной
1чинфц| урации, толщиной стенки до 0,3—0,5 мм, низкой шеро-
хова ничью поверхности. Эти детали, как правило, не подвер-
1аю1ся механической обработке, за исключением сопрягаемых
... . ген, что позволяет высвободить большое количество
ме 1 л.тл< н>< »раба гывающего оборудования и получить значитель-
на» н\(»1!<»мию металла.

На рис. 99 представлена схема технологического процесса
получения о гл ивок способом литья по выплавляемым моделям.
В специально изготовленную форму / через отверстие запрессо-
вывается легкоплавкий модельный состав, который после ох-
лаждения и извлечения из формы образует модели 2 с элемен-
та мн литниковой системы. Полученные модели собираются в
модельные блоки 3, па которые в несколько слоев наносится
Рис. 99. Схема изготовления отливки способом литья по выплавляемым моделям
пуг<*м окунания суспензия 4 с последующей обсыпкой 5 сухим
песком каждого слоя. После сушки блоков и выплавления мо-
лельного состава образуется огнеупорная оболочка 6, которую
помещают в специальную опоку 7, заформовывают, прокали-
ваю г и заливают металлом.

Формы для запрессовки модельного состава (пресс-формы)
в массовом и крупносерийном производстве обычно изготовля-
ют из стали с механизацией разъема пресс-форм и извлечения
моделей. При этом пресс-формы, как правило, выполняют мно-
югнсздными для одновременного изготовления нескольких мо-
лелен, объединенных в модельные звенья, включающих литни-
ковые каналы (питатели) и секции стояка для заливки ме-
I алл а.

В мелкосерийном производстве обычно пресс-формы мож-
но выполнять из легкоплавких сплавов, пластмасс, эпоксидной
смолы, резины. При изготовлении пресс-форм следует учиты-
вать усадку модельного состава, которая составляет 0,9—1,9 %,
н вменение размеров оболочки при нагреве и охлаждении 0,5—
1,0 °/о, а также усадку материала отливки. При расчете разме-
ров пресс-форм суммарную усадку отливок из латуни прини-
мают 0,9—1,2 °/о, из бронзы — 0,7—1,5 %.

От свойств и качества модельных составов во многом зави-
сит качество литых деталей, трудоемкость изготовления и сто-
имость литья. Модельные составы должны обладать невысокой
температурой плавления (60—100 °С), минимальной усадкой
при охлаждении, хорошей текучестью, обеспечивающей запол-
нение тонких полостей пресс-форм, возможностью многократ-
ного использования, твердостью и прочностью в условиях тем-
пературы помещения. Для приготовления модельных составов
используют парафин, стеарин, полистирол, церезин, буроуголь-
пый и торфяной воск и другие материалы. Однако наибольшее
распространение в промышленности получили составы (массо-
вое содержание, %): ПС — 50 парафина и 50 стеарина; ПТ —
70 парафина и 30 торфяного воска; КПЦ — 50 канифоли,
30 полистирола и 20 церезина; Р-2 — 56 парафина, 38 синте-
ншеского церезина и 6 кубкового остатка крекинга нефти;
Р-3 — 60 парафина, 22 синтетического церезина, 12 буроуголь-
ного воска и 6 кубового остатка крекинга нефти. Приготовле-
ние модельных составов заключается в расплавлении компо-
нентов составов, их перемешивании и доведении до пастообраз-
ного состояния, пригодного для запрессовки в пресс-формы,
иля чего используют различного вида смесители с подогревае-
мыми ваннами и перемешивающими устройствами. Модельный
состав в производственных условиях обычно состоит из 40—
50 % свежих материалов и 60—50 % возвращенных, ранее вы-
плавленных модельных составов. Для запрессовки модельного
состава в пресс-формы при изготовлении моделей применяют:
ручные шприцы в мелкосерийном производстве и автоматизиро-
ванные установки в крупносерийном и массовом.
Литьем по выплавляемым моделям изготовляют в основном
оглнвкн небольших габаритных размеров, поэтому изготовле-
ние каждой отдельной отливки нецелесообразно. Обычно от-
дельные модели группируют в блоки, присоединяя их посред-
ством литниковых ходов (питателей) к общему стояку, кото-
рый изготавливают так же, как модели. При изготовлении мо-
делей в виде звеньев (секций) их собирают в блоки. Присо-
единение моделей к стояку и заделку швов при секционной
сборке осуществляют с помощью электропаяльного или нагре-
того до температуры 80—100 °С обычного ножа. Собранные
блоки- передают на операцию нанесения огнеупорного покрытия
для создания огнеупорной оболочки.

Формирование огнеупорной оболочки заключается в много-
разовом окунании модельного блока в керамическую суспен-
зию, обсыпки кварцевым песком или другим материалом и
сушки. Керамическая суспензия представляет собой смесь жид-
кого связующего и наполнителя, в качестве которого чаще все-
го применяют пылевидный искусственный или естественный
кварц (маршалит), плавленный кварц, шамот. При изготовле-
нии отливок из тугоплавких сплавов на основе никеля в каче-
стве наполнителя применяют циркон, двуокись титана, корунд,
фарфор и другие материалы, имеющие повышенную огнеупор-
ность. При получении отливок из магниевых сплавов в состав
керамического покрытия вводят борную кислоту, предотвраща-
ющую окисление сплава, а вместо пылевидного кварца — ко-
рунд А12О3 или гипс, чтобы исключить взаимодействие крем-
ния и магния.

В качестве связующих для приготовления суспензии приме-
няют гидролизованный раствор этилсиликата или жидкое стек-
ло. Наиболее распространенным связующим является этилси-
ликат, который выпускается промышленностью, однако в гото-
вом виде его не используют, так как он содержит от 30 до
40 % двуокиси кремния. Для придания этилсиликату связую-
щих свойств в целях создания прочной оболочки его необходи-
мо подвергнуть гидролизу. Так как этилсиликат не растворя-
ется в воде, для ускорения реакции добавляют этиловый спирт-
ректификат, ацетон или эфироальдегидную фракцию спиртово-
водочного производства. Для улучшения процесса гидролиза в
водно-спиртовом или водно-ацетоновом растворе применяют
соляную кислоту, которая способствует образованию геля крем-
незема. Обычно гидролизованный раствор этилсиликата содер-
жит 0,16—0,3% соляной кислоты. Количество дистиллирован-
ной воды, растворителя и кислоты для гидролиза опреде-
ляют в зависимости от содержания двуокиси кремния в исход-
ном этилсиликате расчетным путем или по номограммам. Про-
цесс гидролиза протекает в гидролизаторе, оборудованном ме-
шалкой и водяной рубашкой для охлаждения, так как при этом
происходит выделение тепла, а температура раствора не долж-
на превышать 45 °С.
Керамическое покрытие готовят из смеси пылевидного квар-
ца или другого наполнителя и гидролизованного раствора этил-
силиката в составе 60—70 % наполнителя и 40—30 % этилси-
ликата. Однако раздельное приготовление гидролизованного
этилсиликата и керамического покрытия возможно на неболь-
ших участках литья по выплавляемым моделям. В настоящее
время в механизированных литейных цехах применяют совме-
щенный способ гидролиза и приготовления огнеупорной суспен-
зии, который заключается в том, что в специальную установку
заливается расчетное количество растворителя, воды и соляной
кислоты и при постоянном размешивании добавляется этилси-
ликат. После загрузки жидких составляющих вводится пыле-
видный кварц или другой наполнитель и суспензия перемеши-
вается в течение 1 ч при охлаждении резервуара проточной
водой. При этом способе приготовления огнеупорного покрытия
в зависимости от дозировки составляющих можно готовить су-
спензии различной консистенции — для первого слоя применя-
ют более густую суспензию в составе 65—70 с/о пылевидного
кварца или другого наполнителя и 35—30 % гидролизованного
раствора этилсиликата, для последующих слоев — более жид-
кую с увеличением связующего до 40—45 %.

Нанесение огнеупорного покрытия производят путем окуна-
ния блоков моделей в керамическую суспензию и обсыпки их
кварцевым песком. При небольшом объеме производства эти
операции выполняют вручную с применением для обсыпки бло-
ков вращающихся или других типов пескосыпов. В механизиро-
ванных литейных цехах применяют специализированные линии
нанесения огнеупорных покрытий, выпускаемые промышлен-
ностью. Для создания прочной оболочки на модельный блок
наносят от трех до восьми слоев огнеупорного покрытия. Каж-
дый слой нанесенного покрытия подвергают сушке при темпе-
ра туре 20—25 °С на воздухе или в специальных камерах в
воздуипю-аммиачной среде. Длительность сушки на воздухе
I 5 ч, в воздушной камере, оборудованной вентиляционной
установкой,—60—90 мин, в камере с воздушно-аммиачной сре-
'1(Н1 20—30 мин. После нанесения необходимого числа слоев
ш неуиорного покрытия и сушки модельные комплекты посту-
пают па выплавление модельного состава, которое осуществля-
емся в горячей воде, паром, горячим воздухом. Наибольшее
распространение на заводах получило выплавление модельного
пх тава в ваннах с горячей водой, нагретой до 85—95 °С. Вы-
н (авденне осуществляется погружением модельного комплекта
в горячую воду на 5—10 мин, за этот промежуток времени мо-
/|<’ЛЫ1ып состав расплавляется и всплывает на поверхность ван-
ны, । ас он собирается и возвращается на повторное использо-

вание

Для упрочнения оболочек во время заливки жидким метал-
лом их заформовываюг в специальные металлические опоки.
В качестве наполнителя опок чаще всего используют сухой
песок, который засыпают вокруг оболочки и уплотняют с помо-
щью 'трамбовки или легкой вибрации. Подготовленные формы
подвергают прокаливанию в камерных или проходных печах в
течение 6—8 ч при 850—950 °С. При прокаливании происхо-
дит выгорание остатков модельного состава, и процесс образо-
вания керамической оболочки завершается. После прокалива-
ния происходит охлаждение форм вместе с печью, во избежа-
ние трещин в керамической оболочке. Охлажденные до опре-
деленной температуры формы заливают сплавом при помощи
ручных ковшей, выдерживают залитыми до охлаждения отли-
вок в форме и подвергают выбивке. Завершаются операции
получения отливок из цветных сплавов очисткой отливок от
остатков керамического покрытия кипячением в 20—40 %-ном
растворе КОН или ЫаОН при температуре 110—115°С.

5,	Центробежное литье

Сущность способа заключается в том, что во вращающуюся
металлическую форму заливают жидкий металл, который под
действием центробежной силы плотно прижимается к внутрен-
ним стенкам формы, принимает ее конфигурацию и затверде-
вает. Центробежное литье получило большое распространение
как для изготовления отливок, имеющих форму тел вращения
(цилиндров, втулок, венцов и др.), так и для фасонных отли-
вок сложной конфигурации.

В зависимости от положения оси вращения формы раз-
личают горизонтальные (рис. 100, а) и вертикальные
(рис. 100,6) литейные центробежные машины. Машины с
горизонтальной осью вращения применяют для получения ци-
линдрических заготовок типа труб диаметром от 50 до 1500 мм
и длиной до 5000 мм. Заготовки, у которых диаметр превыша-
ет ее высоту (венцы, кольца) и фасонные отливки, получают на
машинах с вертикальной осью вращения. Формы для центро-
бежного литья изготовляют из чугуна или стали, причем тол-
щину стенки формы выбирают в 1,5—2 раза больше толщины
стенки отливки. Формы в процессе работы иногда охлаждают
сжатым воздухом или водой, а их внутренние (рабочие) по-
верхности смазывают красками для лучшего извлечения гото-
вой отливки. Масса отливок, получаемых центробежным спосо-
бом, колеблется от нескольких граммов до нескольких тонн.
Из рассмотренных групп сплавов центробежным способом по-
лучают заготовки главным образом из сплавов на основе меди.

Центробежные силы, действующие на сплав при вращении
формы, зависят от массы вращающегося расплава, диаметра
формы и скорости ее вращения. Центробежные силы способ-
ствуют хорошему заполнению металлической формы сплавом,
придают внутренней поверхности отливки форму тела враще-
ния, уплотняют сплав при его затвердевании и способствуют
удалению из расплава неметаллических включений и газов,
2(Х:
Из-за большого числа центров кристаллизации отливки, полу-
ченные центробежным способом, имеют мелкозернистую струк-
туру и повышенные прочностные характеристики (табл. 53).

При изготовлении отливок цилиндрической формы отпадает
необходимость в применении стержней и литниковых систем.

Рис. 100. Схема центробежной машины с горизонтальной (а) и вертикаль-
ной (б) осью вращения:

/—вращающаяся изложница; 2 — крышка; 3— желоб; 4— ковш; I — заливка ме-
талла в форму; II — формообразование отливки; III— извлечение отливки

Отливки сложной конфигурации получают центробежным спо-
собом с применением стержней; в этом случае отливки полу-
чаю гея более точными, более прочными и с повышенным выхо-
дом годных отливок.

Таблица 53

Механические свойства алюминиевой бронзы,
отлитой различными способагли

Способ заливки	Предел прочности,  Ш7 Па	Относительное удлинение, %	Т вердость по Бринеллю, НВ, 107 Па
В КОКИЛЬ  1 К-п । робе жп ЫН	47 54—59	26,4  29,2	101 148—171

Наряду с достоинствами центробежному способу литья при-
гущи и недостатки. К ним следует отнести ликвацию сплавов
пол иишм центробежных сил, при которой происходит раз-
деление компонентов по их плотности, и повышенные припуски
на механическую обработку для внутренних размеров. От пра-
вильного выбора частоты вращения формы зависит качество
получаемых отливок. При малой частоте вращения вследствие
малых центробежных сил отливки получаются с пониженной
плотностью, а при очень быстром вращении возможен сдвиг
наружных слоев отливки относительно стенок формы, что при-
водит к нарушению нормального процесса затвердевания.

На практике расчет частоты вращения формы часто ведут
по формуле Л. С. Константинова

п

5520

где п — частота вращения формы, об/мин; г—внутренний ра-
диус отливки, см; р — плотность сплава, г/см3.

6.	Непрерывное литье литейных медных сплавов

В номенклатуре отливок из литейных сплавов на основе
меди значительный объем составляют профили типа прутков,
втулок, плит, квадратов и т. д. У нас в стране и за рубежом

Рис. 101. Установка непрерывного литья

все более широкое рас-
пространение получает
производство указанных
профилей методом непре-
рывного литья.

На рис. 101 показана
схема установки непре-
рывного литья вертикаль-
ного типа. Расплав из
ковша заливают в тигель
/, который обогревается
газовой горелкой 3. В дно
тигеля вмонтирован гра-
фитовый кристаллизатор
2, нижняя часть которого
охлаждается медной ру-
башкой 8 (7 — вход воды

в рубашку, 4 — выход). Водяные форсунки 5 и 9 обеспечивают
дополнительное охлаждение прутка, который извлекается из
кристаллизатора с помощью роликов 6. Перед началом про-
цесса литья в кристаллизатор вводят затравку 10у в головной
части которой, находящейся в кристаллизаторе, выполнен вы-
ступ в виде ласточкина хвоста. При заполнении тигля распла-
вом он затвердевает в кристаллизаторе, прочно соединившись
с затравкой, которая извлекается с помощью роликов. При
выходе из роликов затравка отделяется от прутка, и процесс
непрерывного литья продолжается при периодических добавках
расплава в тигель установки. Обычно ниже тянущих роликов
расположена летучая пила (на рисунке не показана), которая


в автоматическом режиме разрезает заготовку на мерные

части.

При литье полых заготовок, типа груб в графитовый кри
сталлизатор 2 вставляют графитовый дорн 8 (рис. 102), кото
рый обеспечивает формирование внутренней полости заготовки
Расплав в полость кристаллизатора поступает через специаль

иые отверстия, выполненные
в его верхней части. Эти от-
верстия обычно в несколько
раз превышают толщину
с гонки отливаемой заготов-
ки, что позволяет таким спо-
собом получать трубы с тол-
111,иной стенки до 3 мм.

На рис. 103 показаны про-
фили из литейных оловян-

Рис. 102. Кристаллизатор для литья
втулок:

1 — дно тигля; 2—графитовый кристал-
лизатор; 3—графитовый дорн; 4—водо-
охлаждаемая рубашка

ных бронз, получаемые ме-
годом непрерывного литья.
При непрерывном литье
медных сплавов в графито-
вые кристаллизаторы заго-
товка, в отличие от непре-
рывного литья стали, извле-
ки с тся и з кристаллизатора
не с постоянной скоростью, а
периодически, по принципу

вытяжка — пауза». В табл.

51 приведены режимы литья
некоторых прутков и втулок
на бронзы марки БрО5Ц5С5.

Опыт эксплуатации уста-
шик ж подобного типа пока-
шл, что литые заготовки по-
1\ч.ио1ся высокого качества,
причем качество литой по-
верхности соизмеримо с ка-
Че< 1ВОМ поверхности при
чп и.е нод давлением. Припуски

Рис. 103. Профили заготовок

на механическую обработку по

наружному диаметру обычно не превышают 0,5 мм на сторону, а
— 1 мм. Механические свой-

ш» пну । репному — соответственно 0,7

<111.1 литых заготовок значительно выше механических

< |нни-1в аналогичных заготовок, но полученных традицион-
ными । шнюбами — литьем в кокиль и центробежным. Мехапиче-
ип| « шип гва литых заготовок почти не меняются по сечению и
нимшио превышают требования к механическим характеристи-
кам < <и <। ш 1с । вующих ГОСТов или ТУ. Например, для бронзы
мир! н I»р< КМ 5 прочностные свойства заготовок па 20—40%,
। н ни । пч<ч вне характеристики в 3—5 раз выше требований
I । н 1п
Т а б липа 54

Режимы непрерывного литья заготовок из бронзы марки БрО5Ц5С5

Заготовка

Форма

Размер, мм

Скорость
литья,
м/мин

Бремя, с

вытягивания

остановки

Шаг
вытягивания,
мм

Пруток

40—45
50—55
00—65

70-75

80—85

90—95

100—110

0,32—0,60
0,29—0,5'э
0,20—0,47
0,17—0,42
0,15—0,39
0,12—0,36
0,11 —0,30

7—10
7—10

10—15
10—15
10—15
15—20
15—20

60—110
50—100
50—100
45—90
45—85
40—80
40—80

Втулка

40X20	0,35—0,50	4—6	5-10	60—80
50 X 20	0,25-0,40	4—6	8—13	55—75
60 X 30	0,30-0,38	4—6	8—14	55—75
70X30	0,25—0,35	4—6	10-15	50—70
80 X 40 -	0,25-0,35	3—6	10-15	50—70

Процессы непрерывного литья медных сплавов в графито-
вые кристаллизаторы постоянно совершенствуют. Для повыше-
ния производительности процессов широко применяют много-
ручьевые кристаллизаторы. Например, прутки диаметром 12 мм
отливают в 12-ручьевой кристаллизатор, а плоские заготовки
шириной 100 мм — в четырехручьевой. В нашей стране и за
рубежом получили распространение установки непрерывного
литья вертикального и горизонтального типов.

Глава X

ВЫБИВКА, ОЧИСТКА, ОБРУБКА И ЗАЧИСТКА

ОТЛИВОК

Операции выбивки, очистки, обрубки и зачистки отливок
осуществляют в неблагоприятных условиях труда, так как они
сопровождаются тепло-, газо- и пылевыделением; поэтому в
современных литейных цехах эти операции механизируют и ав-
томатизируют, оборудование снабжают надежно работающими
приточно-вытяжными установками.

1.	Выбивка отливок

Выбивку отливок из форм производят после полного их
затвердения. Так, отливки из алюминиевых сплавов выбивают
при температуре 200—300 °С, из медных сплавов — при 300—
400 °С и магниевых сплавов — при 100—150 °С.
В маломеханизированных литейных цехах единичного про-
и шодства выбивку мелких отливок производят вручную на
плац)- цеха. Перед выбивкой следует поверхность формы смо-
чить слабой струей воды в целях уменьшения пылевыделения.
Выбивку средних и крупных форм осуществляют на инерцион-
но-ударной решетке. Схема	2

выбивающей решетки пока-	, _ . 	/

зава на рис. 104. Корпус ре-	__________=0 /

шетки с рабочим полотном Т"Г11 I ТТГТТТТТП Г/ И
2 установлен на пружинные	7	,

амортизаторы 4. На вра- [	/гпЛ^

щающемся от электропри-	_ ” г ’Г Ч5-' щЪ

вода валу 3 закреплены	г—,	\ [	, )

грузы 5. За счет центробеж- б
пой силы, возникающей при
вращении вала и упругой	454

силы пружинных амортиза-

торов, форма получает коле-

Рис. 104. Выбивающая решетка

бательное движение. Про-

цесс выбивки осуществляется и в результате соударений между
формой 1 и решеткой 2. Отработанная смесь передается в сме-
сеприготовительное отделение.

В современных литейных цехах, оборудованных конвейера-
ми и автоматизированными формовочными линиями, выбивку
отливок осуществляют на встроенных выбивных установках,
причем наиболее рациональными являются установки, работаю-
щие по принципу выпрессовывания пуансоном кома смеси с
отливками.

2.	Очистка отливок

Основными операциями очистки отливок являются очистка
поверхности от формовочной смеси, удаление элементов литни-
ковой системы (включая прибыли), заливов, обрубка и за-
чистка.

Очистка в галтовочных барабанах. Мелкие компактные от
ливки очищают в стальных круглых барабанах. В некоторых
случаях, когда имеется опасность образования на отливках
забоин, внутреннюю поверхность барабана выполняют из де-
рева.

При вращении барабана отливки перекатываются, соударя-
ются со стенками и между собой, в результате чего от них от-
деляется приставшая формовочная смесь. При этом способе
очистки отливки частично освобождаются от стержней, особен-
но если стержни изготовлены из смеси на органических свя-
зующих.

Дробеметная очистка. Очистку отливок дробью широко при-
меняют как в нашей стране, так и за рубежом как наиболее
прогрессивный и экономичный способ. Различают дробеметную
и дробеструйную очистку. При дробеметной очистке рабочим
органом является турбинка (рис. 105). Дробь самотеком из во-
ронки 1 поступает на лоток распределительного колеса 5, вра-
щающегося вместе с рабочим колесом 3. При вращении распре-
делительное колесо увлекает дробь и выбрасывает ее через
окна 4. При выходе из окон дробь подхватывается лопатка-
ми 2 рабочего колеса, которые закреплены между дисками и
выбрасывают дробь со скоростью 60—100 м/с на очищаемую
отливку. Рабочее колесо делает 2250 об/мин и выбрасывает
до 140 кг дроби в минуту.

В единичном и мелкосерийном производстве применяют дро-
беметные барабаны периодического действия, а в серийном и
массовом производстве — барабаны
непрерывного действия. Для дробе-
метной очистки средних и крупных
отливок применяют камеры перио-
дического и непрерывного действия.
Несколько дробеметных аппаратов
располагают в различных точках
камеры и таким образом дости-
гается очистка всех поверхностей
отливки.

Для очистки отливок из сплавов
цветных металлов дробью исполь-
зуют чугунную, алюминиевую и
стальную дробь. Чугунную дробь

получают путем распыления струи жидкого сплава при паде-
нии с высоты на вращающийся барабан, погруженный в воду
на половину диаметра. Извлеченную из воды дробь сорти-
руют, просушивают и обрабатывают жидким стеклом для
исключения образования ржавчины. Кроме круглой дроби ча-
сто применяют зерна, получаемые путем дробления круглой
дроби. Зерна имеют размеры от 2—3 мм до 6,5—1 мм. Послед-
ние применяют при очистке отливок из сплавов на основе ме-
ди и алюминия. Стальную и алюминиевую дробь получают
путем рубки проволоки на специальных автоматах. Нарезанная
из проволоки дробь в форме небольших цилиндриков при ра-
боте в течение нескольких часов приобретает шарообразную
форму.

3.	- Выбивка стержней

Стержни из высокопрочных смесей в условиях единичного
производства удаляют с помощью пневматических молотков.
В условиях серийного и массового производства средних и
крупных отливок со значительными и сложными внутренними
полостями для удаления стержней применяют гидроочистку
(рис. 1(М5). При гидроочистке используется сила (кинетическая
энергия) водяной струи, выбрасываемой под большим давле-
нием из сопла небольшого диаметра. Обычно гидроочистку
производят в стальных или железобетонных камерах. Очищае-
мую отливку 6 со стержнем 5 с помощью крана устанавлива-
ют на тележку 7 и подают в камеру с решетчатым полом. Во-
да поступает по шлангу в трубку, заканчивающуюся соплом 4.

Струя разрезает стержень на ча-
сти и вымывает их. Одновремен-
но очищается и наружная по-
верхность отливки. Управление
установкой осуществляет рабо-
чий с площадки 3. Песчаная
смесь через решетчатый пол ухо-
дит в бункер 2. По истечении не-
которого времени происходит
естественный дренаж. Вода из
приямка 5 насосом перекачивает-
ся в шламоотстойник и после
осветления вновь подается насо-
сом для повторного использова-

ния, а песок ленточным транспор- рис. 106. Гидравлическая установка
тером 1 подается на сушку.

В последние годы для выбивки высокопрочных стержней
успешно применяют электрогидравличсские установки. Принцип
работы такой установки основан на том, что при электрическом

разряде в

жидкости возникает ударная волна, вызывающая ви-

Рис. 107. Электрогидравлическая установка

брацию отливок в широком диапазоне частот. Под действи-
ем вибрации и давления, возникающих в момент электрическо-
го разряда, стержни разрушаются.

На рис. 107 дана схема электрогидравлической установки.
Бак 1 вместимостью 11,5 м3 заполняют водой. Сверху бак
закрыт кожухом 4, который препятствует доступу к зоне высоко-
вольтного разряда. Внутри бака перемещается тележка 2 с
установленным на ней контейнером с отливками. Высоковольт-
ный электрический разряд происходит в воде между отливка-
ми и электродом 3. Удаление шлама из установки осуществля-
ется песконасосом 5. Производительность установки при литье
на медной основе составляет 3 т отливок в час.

4.	Обрубка и зачистка отливок

В объем обрубных работ входит удаление остатков формо-
вочной и стержневой смесей, заливов, приливов, неровностей
и всех элементов литниковой системы, включая прибыли.

Рис. 108. Станки для от-
резки литников, выпоров,
прибылей: а — эксцен-
триковые пресс-кусачки;
б — ленточная пила*
в — дисковая пила

б) Дисковая пила

Большинство этих операций производится пневматическими
рубильными молотками.

Для снижения трудоемкости обрубочно-отрезных операций
применяют: эксцентриковые пресс-кусачки (рис. 108, а), для

о)

Обдирочные криза

1

Рис. 109. Наждачные шлифовальные станки: а — ста-
ционарный; б — переносной



отрезки литников и выпоров, при максимальной толщине реза
до 50 мм; ленточные пилы для отрезки прибылей сечением
150X 150 мм (рис. 108,6) и дисковые пилы (рис. 108, в) для
отрезки более крупных прибылей.
'Зачистку поверхности отливок (остатков питателей, мелких
шлпвов и т. п.) производят абразивными (наждачными) кру-
нпмп па стационарных станках (рис. 109,а) и переносными
станками (рис. 109,6).

5.	Полировка отливок

Литые изделия народного потребления, изготовляемые из
алюминиевых сплавов, такие, как латки (гусятницы, утятницы),
конические кастрюли и другие, нуждаются в полировке. Эту
операцию производят с помощью войлочных кругов с наклеен-
ным на них наждачным порошком разной зернистости, а так-
же в барабанах с жидкой средой. Последний способ менее
трудоемок и дает хорошее качество поверхности.

Барабан собирают из сухих досок твердых пород древесины
(бук, береза, дуб). Отдельные клепки шириной 70—80 мм и
толщиной 25—30 мм тщательно профуговывают, и барабан со-
бирают. Рабочее окно барабана закрывают крышкой на рези-
новой или войлочной прокладке. Размеры барабана следую-
щие: диаметр 500—800 мм, длина 1000—1800 мм. В полость
барабана заливают эмульсию следующего состава: вода 300—
500 л, бензин авиационный 200—300 г, санит (готовый рас-
твор) 800—1200 г, мыло хозяйственное 1000—1600 г. В каче-
стве полирующих тел применяют стальные шарики из отрабо-
танных подшипников диаметром 3—15 мм, общей массой 30—
50 кг. Длительность одного цикла полировки 2—3 ч.

Глава XI

БРАК ОТЛИВОК, ПРИЧИНЫ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И МЕРЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

Брак отливок значительно удорожает себестоимость продук-
ции, вызывает нерациональный расход материалов и труда.
Особенно убыточным становится брак отливок, выявляемый на
последних стадиях их механической обработки. Пороки в от-
ливках, как правило, являются следствием неудовлетворитель-
ной организации производства и технического контроля, низкой
технологической дисциплины.

1.	Организация технического контроля

Главной задачей отдела технического контроля (ОТК) кроме
контроля качества готовой продукции является профилактика
брака — выполнение ряда мероприятий, предупреждающих его
возникновение. Правильно организованный контроль предусма-
тривает наличие в литейных цехах отработанной технической
документации — чертежей отливок, карт технологических про-
цессов, инструкций, ГОСТов и ТУ. Работники ОТ К контроли-
руют качество шихтовых, формовочных и других применяемых
материалов, формовочных и стержневых смесей, а также осу-
ществляют пооперационный контроль непосредственно на уча-
стках приготовления смесей и форм, плавки и заливки.

Завершающей операцией контроля является окончательная
приемка готовой продукции. При этом должна быть исключе-
на возможность отправки из цеха бракованной продукции. При
выявлении брака должны быть проанализированы причины его
возникновения и установлены вероятные виновники, а также
совместно с технологической службой цеха и отделом главного
металлурга разработаны мероприятия по его предотвращению.

2.	Контроль качества материалов

Контроль качества формовочных материалов и смесей про-
изводят в специально оборудованных земельных лабораториях.
Формовочные пески проверяют на содержание глинистых со-
ставляющих, по зерновому составу, а также на газопроницае-
мость. Формовочные глины испытывают на прочность сырых и
сухих стандартных образцов. Качество связующих материалов
для -стержневых смесей оценивают по прочности технологиче-
ской пробы. Формовочные и стержневые смеси проверяют на
содержание влаги, газопроницаемость, прочность в сыром и су-
хом состояниях.

Качество шихтовых материалов должно подтверждаться
сертификатом поставщика, однако на предприятиях осуществля-
ется периодическая контрольная проверка их. Особенно необ-
ходимы такие контрольные проверки при производстве высоко-
качественных отливок.

3.	Пооперационный контроль на производственных участках

Пооперационный контроль на участках изготовления форм
и стержней, а также на участках плавки и заливки осущест-
вляют мастера участков и технологи цеха. Работники ОТК
проводят периодические проверки состояния технологической
дисциплины с составлением соответствующих актов, поступаю-
щих к начальнику цеха и главному инженеру предприятия.

На формовочном участке контролируют состояние модельно-
опочной оснастки, степень уплотнения формовочной смеси, ка-
чество сушки и правильность сборки форм. На стержневом
участке проверяют состояние Стержневых ящиков и качество
отделки, вентиляции и сушки стержней. Периодически контро-
лируют отдельные размеры стержней.

На участке плавки и заливки проверяют массу составляю-
щих шихты, режимы плавки, температуры выпуска металла и
заливки. Химический состав и механические свойства сплавов
контролируют по залитым образцам (см. гл. I).
4.	Контроль качества отливок

Качество отливок определяют по ГОСТам, ТУ или черте-
жам. При окончательной приемке определяют: годные отливки,
полностью отвечающие требованиям технической документации;
условно годные, имеющие некоторые отклонения от установлен-
ных требований, но допускаемые для дальнейшей обработки по
карте разрешения; исправимый брак — отливки, которые после
исправления дефектов (заваркой, повторной термообработкой,
замазкой и пр.) могут быть использованы для дальнейшей об-
работки; окончательный брак — отливки, исправление которых
невозможно или нецелесообразно.

Все отливки подвергают наружному осмотру, позволяюще-
му выявить поверхностные дефекты без применения приспособ-
лений и инструмента. Невидимые глазом могут быть выявлены
с помощью лупы, керосиновой пробой и специальными спосо-
бами контроля.

При освоении новых ответственных отливок в целях провер-
ки технологического процесса и оснастки, как правило, произ-
водят отливку опытной партии. Полученные отливки подвер-
гают тщательному обмеру, взвешиванию, полной механической
обработке и в некоторых случаях разрезке в отдельных местах
для проверки надежности питания термических узлов отливки.

5.	Классификация брака и меры его предупреждения

В соответствии с характером и местом расположения наи-
более часто встречающиеся пороки в отливках можно разде-
лить на следующие укрупненные группы: 1) внутренние и внеш-
ние пороки отливок; 2) несоответствие конфигурации, размеров
и массы отливки чертежным; 3) несоответствие качества металла
требованиям ГОСТа или ТУ.

Внешние пороки обнаруживают визуальным осмотром.
Годность отливки для дальнейшей обработки определяют либо
на основании ТУ на данную деталь, либо с помощью отливки-
эталона, утвержденной технологом, конструктором и контроле-
ром ОТК- Для выявления внутренних пороков отливки могут
подвергаться керосиновой пробе, испытанию давлением, про-
свечиванию рентгеновскими или гамма-лучами, ультразвуково-
му контролю, травлению растворами специальных кислот, лю-
минесцентному контролю. Выбор метода испытаний определя-
ется требованиями, предъявляемыми к отливке.

Пороки 2-й группы обнаруживают, как правило, при ви-
зуальном осмотре и разметке отливок. Проверку по массе и
размерам проходят отливки, получаемые впервые или по новой
оснастке. В дальнейшем такой контроль производят эпизодиче-
ски. Пороки 3-й группы устанавливают химическим анализом
и механическими испытаниями образцов.

Наиболее характерные внутренние и внешние пороки отли-
вок, их причины и меры предупреждения приведены в табл. 55.
Газовые раковины (газовая по-
ристость) — пустоты различных раз-
меров, расположенные на поверх-
сти или внутри отливки

Горячие и холодные трещины,
возникающие при кристаллизации
или при охлаждении отливок

Усадочные раковины, рыхлота —
внутренняя закрытая полость в те-
ле отливки с шероховатой поверх-
ностью; открытая — углубление в
теле отливки с гладкой поверх-
ностью; рыхлота — неплотная струк-
тура металла

! Вскип — полости неправильной
I формы или сквозное отверстие в
теле отливки с гладкой поверх-
ностью и цветами побежалости.
Различают вскип со стороны фор-
мы, стержней или холодильников

Повышенная влажность и пониженная
газопроницаемость форм и стержней; за-
хват воздуха при заливке из-за несовер-
шенной литниковой системы; плохой от-
вод газов; наличие в формовочной смеси
посторонних включений; повышенная га-
зонасьтщенность металла: плохая подго-
товка холодильников; перегрев металли-
ческих форм

Нетехнологичность конструкции отлив-
ки; затрудненная усадка отдельных участ-
ков отливки; низкая податливость формы
и стержня

Недостаточное питание отливки; отсут-
ствие или неправильная установка холо-
дильников; повышенная температура ме-
талла и большая скорость заливки; не-
технологичность конструкции отливки

Образование большого количества га-
зов и паров в форме из-за повышенной
газотворной способности материалов фор-
мы и стержней, пониженной газопрони-
цаемости формы, повышенной влажности
формы или ее частей; местное переуплот-
нение формы; установка непросушенных
стержней; некачественная подготовка хо-
лодильников

Повышение газопроницаемости формо-
вочных и стержневых смесей; обеспечение
спокойного заполнения формы металлом;
улучшение вентиляции формы и стержней;
уменьшение влажности формовочной сме-
си; равномерное распределение защитных
присадок в смесях; тщательная сушка хо-
лодильников; улучшение рафинирования
сплава

Устранение резких переходов от утол-
щенных частей отливки к тонким; нали-
чие ребра жесткости, увеличение радиу-
сов; податливости форм и стержней; обес-
печение равномерного остывания отливки

Обеспечение рассредоточенного подвода
металла для равностенных отливок или
в наиболее толстую часть отливки через
прибыль или питающую бобышку; усиле-
ние захолаживания массивной части от-
ливки установкой холодильников; сниже-
ние температуры металла и скорости за-
ливки; уменьшение сечения металлоемких
узлов

Применение смесей с минимальной газо-
творной способностью; улучшение венти-
ляции формы и стержней; снижение влаж-
ности смеси и предупреждение местного
переувлажнения формы; обеспечение рав-
номерного уплотнения формы; тщательная
подготовка холодильников

Песчаные раковины — открытые
или закрытые полости, частично
или полностью заполнение формо-
вочной смесью

I

Шлаковые или флюсовые вклю-
чения — открытые или закрытые по-
лости неправильной формы, запол-
ненные шлаком или флюсом

Спаи — сквозные или поверхност-
ные щели и углубления, образован-
ные неслившимися потоками пре-
ждевременно застывшего металла с
закругленными и окисленными кром-
ками

Негерметичность отливки — нали-
чие в теле отливки засора, шлако-
вых включений

Ужимины — вмятины на поверх-
ности отливки или наслоение ме-
талла, отделенного от отливки про-
слойкой формовочной смеси

Недостаточная прочность формовочной
или стержневой смеси; нарушение правил
сборки форм; неправильное устройство
литниковой системы, вызывающее размыв
формы; длительная выдержка форм до за-
ливки

Плохая очистка поверхности ванны
расплавленного металла от шлака; малая
выдержка сплава после рафинирования,
плохая промывка разливочного ковша; не-
спокойное, с завихрениями, поступление
металла в форму; нарушение технологии
рафинирования

Недостаточная температура заливае-
мого металла с пониженной жидкотеку-
честью; излишне плотная набивка и пло-
хая вентиляция формы; перерыв струи
сплава при заливке

Повышенная пористость и усадочная
рыхлость, нарушение технологического
процесса формовки и заливки; чрезвычай-
но тонкая стенка отливки

Неравномерное уплотнение формовоч-
ной смеси; нарушение технологии приго-
товления формовочной смеси (недостаточ-
ное перемешивание); отслоение облицовоч-
ного слоя формовочной смеси

Применение смесей с надлежащими фи-
зико-механическими свойствами, повыше-
ние качества сборки форм с применением
их обдувки; изменение литниковой систе-
мы, исключение размыва формы; сокраще-
ние времени выдержки форм до заливки

Тщательная очистка поверхности жид-
кой ванны; соблюдение времени выстаи-
вания расплавленного металла после ра-
финирования; тщательная очистка разли-
вочных ковшей, стенок и носка выемных
тиглей от шлака; строгое выполнение тех-
нологического процесса рафинирования с
применением флюса, соответствующего
принятому методу плавки

Повышение температуры металла; при-
менение литниковой системы, обеспечи-
вающей надлежащее заполнение формы
металлом; сокращение разностенности и
увеличение при необходимости толщины
стенки отливки; проверка плотности на-
-нвт’н н вентиляции формы, заливка форм
без перерыва струи сплава

Улучшение рафинирования сплава; по-
вышение скорости кристаллизации; улуч-
шение питания отливки в процессе кри-
сталлизации; увеличение толщины стенки
отливки

Усиление контроля плотности форм; со-
блюдение технологического процесса при-
готовления формовочной смеси (контроль
позирования и времени перемешивания);
по отпиливание больших поверхностей
форм
Продолжение табл. 55

Оксидные пленки — отдельные от-
крытые или закрытые тонкой плен-
кой металла поверхностные ракови-
ны с шероховатой поверхностью;
иногда возможно отслоение пленок
в виде тонких листков

Повышенная влажность формовочной
смеси; переуплотнение смеси в форме; не-
правильный выбор литниковой системы,
способствующей вспениванию металла при
заполнении формы и захвату воздуха;
захват оксидной пленки с поверхности
металла; неправильный выбор положения

Обеспечение

физико-механических

свойств смеси; равномерное уплотнение
формы; применение литниковой системы,
обеспечивающей плавное заполнение фор-
мы; тщательная очистка от оксидов по-
верхности жидкого сплава

Задиры на поверхности отливок—
возможны в отливках, полученных
литьем под давлением и в метал-
лических формах

отливки в форме
Недостаточные

О
литеиные уклоны; за-

боины на поверхности металлических
форм и стержней; прилипание сплава к
форме

Недолив —

незаполнение формы

Пониженная жидкотекучесть металла
из-за его низкой температуры; неправиль-
ная заливка; утечка сплава из формы;
недостаточный напор металла ввиду мед-
ленно?! заливки; низкая температура по-
догрева металлической формы

Перекосы и разностенность—
сдвиг одной части отливки относи-
тельно другой по разъему Формы
или полостей и отверстий, образуе-
мых стержнями

Неправильный монтаж моделей на мо-
дельных плитах; изнашивание втулок и
штырей; нарушение сборки форм; непра-
вильная установка и крепление стержней:
неудовлетворительное состояние литейных
и формовочных машин; нарушение кон-
фигурации стержней

Исправление конусности металлических
форм и стержней; устранение забоин в
форме и стержнях; увеличение слоя сма-
зочного материала в местах прилипания
сплава к форме; снижение температуры
формы и сплава

Повышение температуры заливки; про-
ведение в необходимых случаях заливки
нз двух ковшей; увеличение толщины стен- I
ки отливки; соблюдение правил сборки и 1
крепления форм, контроль качества опок,
соблюдение технологического процесса за-
ливки и температуры подогрева металли-
ческих форм

Проверка и правильный монтаж моде-
лей; замена втулок и штырей; соблюде-
ние технологии сборки форм: строгое
ориентирование стержней по контрольным
знакам и шаблонам, соблюдение крепле-
ния стержней жеребейками и шпильками;
своевременная наладка, ремонт и регули-
рование литейных и формовочных машин;
проверка стержневой оснастки
ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ....................................................... 3

Глава I. Литейные сплавы цветных металлов.......................... 5

1.	Общие сведения о сплавах............................—

2.	Литейные свойства сплавов...........................7

3.	Строение сплавов....................................И

4.	Классификация литейных сплавов.....................13

5.	Механические свойства сплавов .................... 14

6.	Алюминиевые сплавы .	   16

7.	Магниевые сплавы...................................21

8.	Медные сплавы......................................25

9.	Цинковые сплавы.............................. ....	32

Глава II. Технологические особенности плавки сплавов цветных ме-
таллов ......................................................  ...	—

1.	Взаимодействие металлов с газами .......	- —

2.	Печи для плавки сплавов цветных металлов .... 36

3.	Шихтовые материалы.................................44

4.	Особенности плавки алюминиевых сплавов.............50

5.	Особенности плавки медных сплавов . <	.... 56

6.	Особенности плавки магниевых сплавов...............64

Глава III. Проектирование технологии изготовления отливок . ... 68

1.	Проверка технологичности детали................. . 69

2.	Разработа технологии изготовления форм и отливок . . 71

3.	Проектирование литниковых систем и прибылей . . 73

4.	Оформление технологического процесса...............79

Глава IV. Модельная и стержневая оснастка.........................  —

I.	Классификация модельных комплектов.................80

2.	Свойства древесины.................................82

3.	Деревянные модели и стержневые ящики...............83

4.	Металлические, модели и стержневые ящики .... 85

Глава V. Формовочные материалы и смеси . .	.	............89

1.	Требования, предъявляемые к формовочным материалам
и смесям................... ........................—

2.	Формовочные пески..................................92

3.	Формовочные глины..................................94

4.	Связующие материалы................................96

5.	Вспомогательные материалы..........................99

6.	Песчано-глинистые смеси.......................... 100

7.	Быстросохнущие и химически твердеющие смеси . . .102
8.	Стержневые смеси......................................107

9.	Противопригарные припылы и краски.................—

10	Приготовление формовочных и стержневых смесей . .109

Глава VI. Технология изготовления литейных форм.......................115

1.	Классификация литейных форм........................—

2.	Формовочные инструменты и приспособления	.	.	.	.117

3.	Изготовление форм вручную.........................122

4.	Машинная формовка.................................139

5.	Организация труда на участках машинной	формовки	151

Глава VII. Изготовление литейных стержней....................... . 153

1.	Требования, предъявляемые к стержням..............—

2.	Классификация стержней........................ 154

3.	Виды, назначения и конструкции стержней	.	.	.	.	155

4.	Стержневая оснастка, инструмент и приспособления	157

5.	Технология формовки стержней......................160

6.	Машинное изготовление стержней....................166

7.	Отделка и сборка стержней . . ........................170

Глава VIII. Сушка, отделка и сборка форм........................ . 172

1.	Сущность процесса сушки...........................—

2.	Сушка форм........................................    173

3.	Поверхностная подсушка форм ...	. ..................—

4.	Химическое упрочнение форм и стержней.................175

5.	Сушка стержней ....	.......... ... 177

6.	Отделка и сборка форм.................................180

Глава IX. Специальные способы изготовления отливок................... 182

1.	Литье в металлические формы (кокиль).............—

2.	Литье под давлением...................................192

3.	Литье в оболочковые формы.............................200

4.	Литье по выплавляемым моделям................... . 203

5.	Центробежное литье................................208

6.	Непрерывное литье литейных медных сплавов . . . 210

Глава X. Выбивка, очистка, обрубка и зачистка отливок . .	. . 212

1.	Выбивка отливок........................................—

2.	Очистка отливок.......................................213

3.	Выбивка стержней....................................  214

4.	Обрубка и зачистка отливок............................216

5.	Полировка отливок.................................... 217

Глава XI. Брак отливок, причины его возникновения и меры преду-
преждения ..........................................................—

1.	Организация технического контроля................—

2.	Контроль качества материалов........................  218

3.	Пооперационный контроль на производственных участках —
4. Контроль качества отливок.............................219

5. Классификация брака и меры его предупреждения . . —

Список литературы..................................................223
85 коп

В машине-, приборостроении я других отраслях
промышленности широко применяют отливки из спла-
вов цветных металлов. В зависимости от требований,
предъявляемых к деталям, отливки изготовляют из раз-
ных сплавов. Если детали должны иметь высокие анти-
фрикционные свойства или работать в агрессивной
среде (морская вода), то отливки получают из медных
сплавов (бронзы и латуни). Иногда определяющим вы-
бор сплава является масса отливок; в таких случаях
применяют алюминиевые и магниевые сплавы. Немало-

важное значение имеет стоимость сплава, т. е. отливки
следует изготовлять из наиболее дешевых и недефицит-
ных материалов.

При получении сплава, к которому предъявляют
высокие требования в отношении точности химического
состава и механических свойств, шихту составляют из
свежих металлов либо из 50—60 % свежих металлов
и 40—50 % возврата собственного производства соот-
ветствующего химического состава. Для мепес ответ-
ственных отливок в качестве шихтовых материалов
применяют чушковые вторичные сплавы, приготовляе-
мые на заводах Главвторцветмета путем переплавки
лома и отходов производства (стружка, скрап и т.п.).
Использование вторичных чушковых сплавов в сочета-
нии с оборотным сплавом (литники, брак) взамен све-
жих металлов позволяет резко сократить стоимость
сплавов и, следовательно, стоимость отлнвок