Технология стального литья - Василевский П.Ф.

Author: Василевский П.Ф.
Tags: технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления машиностроение обработка металлов металлы литейное производство детали машин
Year: 1974
Similar
Технология цветного литья
Технология металлов и материаловедение
Центробежное литье
Технология литейной формы: Учебник для техникумов цветной металлургии
Text
                    П. Ф. ВАСИЛЕВСКИЙ
ТЕХНОЛОГИЯ
СТАЛЬНОГО
литья
Инженерные
ТО'онографии
ПО ЛИТЕЙНОМУ ПРОИЗВОДСТВУ
Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1974
6П4.1
В 12
УДК 621.74.04 : 669.14
Василевский П. Ф. Технология стального литья. М., «Ма-
шиностроение», 1974, 408 с.
В книге доложены современные методы проектирования
технологических процессов изготовления фасонных отливок из
углеродистой и легированной сталей, а также перспективы их
развития. Детально рассмотрены технологические процессы и
методы определения параметров этих процессов с учетом тре-
бований, предъявляемых к качеству отливок. Большое вни-
мание уделено технологическим процессам изготовления отли-
вок ответственного и особо ответственного назначения, ана-
лизу причин образования дефектов, разработке технологиче-
ских мероприятий по улучшению качества литья. Отражены
последние достижения производства стальных отливок на за-
водах тяжелого машиностроения.
Книга предназначена для научных и инженерно-техниче-
ских работников литейного производства. Табл. 70. Ил. 206.
Список лит. 101 назв.
Рецензент инж. И. М. Леоненко
31204-040
В —------------40-74
038(01)-74
© Издательство «Машиностроение», 1974 г.
Павел Фаддеевич Василевский
. ТЕХНОЛОГИЯ СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ
Редактор издательства Г. Н. Соболева
Технические редакторы Л. А. Макарова и А. И. Захарова. Корректоры О. Е. Мишина и 3. В. Снимщикова
Переплет художнике Е. В. Бекетова
Сдано в набор 3D/XI 1973 г. Подписано к печати 8/Y 1974 г. Т-07299. Формат 70 X ЮО’Лв. Бумага N° J.
Усл. печ. л. 33,15 Уч.-изд. Л. 32,0 Тираж 8000 экз. Заказ 1440 Цена 3 р. 55 к.
Издательство «Машиностроение», 107885, Москва, Б-78,
1-й Басманный лер., 3.
Экспериментальная типография ВНИИ полиграфии
Государственного комитета Совета Министров СССР
ло делам издательств, полиграфии и книжной торговли
Москва, К-51, Цветной бульвар! 30
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................5
Глава I.	Разработка	схемы технологического процесса.......................7
1.	Требования к технологическому процессу изготовления отливок .	7
2.	Способ изготовления литейных форм.................................7
3.	Положение	отливки в литейной форме..............................9
4.	Поверхность разъема формы......................................
5.	Вид формовки...................................................
Глава II. Основные размеры знаков моделей и стержней.....................
1.	Выбор границ стержней..........................................
2.	Требования, предъявляемые к конструкции знаков стержней
3.	Перемещение стержня относительно знака формы...................
4.	Контрольные знаки..........................................
5.	Изготовление стержней..........................................
6.	Поверхность разъема и плоскость иабнвки стержней...............
7.	Основные размеры знаков горизонтальных стержней ....
8.	Основные размеры знаков вертикальных стержней..................
9.	Уклоны знаковых чвстей.........................................
Глава III. Получение отливок требуемых размеров и формы .	.
I.	Усадка.........................................
2.	Припуски на механическую обработку отливок.....................
3.	Допускаемые отклонения на размеры и массу отливок..............
4.	Формовочные уклоны.............................................
5.	Размеры литых отверстий, уступов, пазов........................
6.	Технологические пополнения.....................................
7.	Размеры припусков в местах расположения прибылей...............
Глава IV. Размеры и геометрическая форма прибылей........................
I.	Прибыли и их назначение........................................
2.	Баланс расхода жидкой стали на прибыли.........................
3.	Условия получения отливок без усадочных раковин................
4.	Места расположения и число прибылей............................
5.	Основные размеры прибылей......................................
6.	Методы расчета прибылей........................................
7.	Прибыли, действующие под атмосферным давлением.................
8.	Легкоотделяемые прибыли........................................
9.	Прибыли, действующие под давлением газов.......................
10.	Обогрев прибылей экзотермическими смесями......................
II.	Теплоизоляция прибылей.........................................
Глава V. Литниковые системы и режимы эвливки литейных форм ....
I.	Терминология и принятые обозначения............................
2.	Применение стопорных ковшей и процессы, протекающие при эвливке
литейиык форы......................................................
3.	Конструирование и расчет одноярусных литниковых систем . . .
Уй § §	S £282232 2 88ЙЙ$Й8«В! й S5S
4.	Конструирование и применение вертикально-щелевых Литвиновых систем 154
5.	Конструирование и расчет многоярусных литниковых систем	. 159
6.	Температурные режимы заливки	форм.............................169
7.	Литейные ковши................................................178
Глава VI. Регулирование процесса охлаждения отливки в форме	. 182
1.	Внутренние холодильники .	...............................182
2.	Наружные холодильники.........................................200
3.	Охлаждение отлнвок в литейных	формах..........................207
Глава VII. Пороки стальных отливок.......................................217
1.	Классификация и терминология пороков...........................217
2.	Литейные пороки и меры их предупреждения......................226
3.	Организационно-технические мероприятия........................272
Глава VIII. Технология машинной формовки.................................275
1.	Развитие машинной формовки в условиях единичного н мелкосерийного
производства.......................................................275
2.	Быстросменная модельная оснастка..............................276
3.	Формы с фигурной поверхностью разъема.........................282
4.	Машинная формовка крупных отливок.............................284
5.	Особенности технологии машинной формовки......................285
6.	Расширение области применения машинной	формовки...............287
7.	Пескометная формовка..........................................289
Глава IX. Технология формовки крупных отливок................... . . 291
1.	Производство крупных отлнвок...................................291
2.	Совершенствование технологических процессов формовки крупных
отливок............................................................292
3.	Конструкция литейных кессонов.................................294
4.	Формовка в литейных кессониах.................................295
5.	Совершенствование методов изготовления крупных литейных форм . 298
6.	Крепление элементов формы.....................................305
7.	Уход за крупной формой........................................312
Глава X. Оформление технологического процесса............................314
1.	Размеченниый чертеж............................................314
2.	Технологические карты.........................................325
3.	Рабочий чертеж заготовки......................................328
4.	Схемы расположения............................................329
5.	Маршрутная технология.........................................332
6.	Технологические указания по обработке отлнвок в термообрубном цехе
(отделении) ...................................................... 333
7.	Изменение и аннулирование технологической документации	. 336
Глава XI. Технология изготовления различных отливок.........................337
1.	Условия получения годных отлнвок.................................337
2.	Отливки нз углеродистой стали .	.	.....................339
3.	Отливки нз легированной стали ........... 376
Приложение I.......................................................392
Приложение II......................................................396
Приложение III.....................................................402
Список литературы ...................................................... 403
ВВЕДЕНИЕ
Создание новых видов различного оборудования для кузнечно-
прессового и энергетического машиностроения, металлургической, гор-
нодобывающей и других отраслей промышленности вызывает необхо-
димость изготовления разнообразных стальных отливок, в том числе
массой до 100—150 т. Стальные литые детали используют в трудней-
ших условиях эксплуатации (при ударных и знакопеременных нагруз-
ках, под давлением пара, при высокой температуре, в разных агрес-
сивных средах и т. п.). Надежность применения литых деталей прове-
рена в течение многих лет эксплуатации различных машин и
оборудования.
Для освоения и усовершенствования технологических процессов
производства отливок из сталей разных марок заводы и научно-иссле-
довательские организации проводят работы в области изучения про-
цессов, протекающих при изготовлении отливок.
Широкое применение в промышленности получили отливки, изго-
товляемые из легированной и высоколегированной сталей разных
марок. Легирующие элементы, особенно хром, титан, алюминий и молиб-
ден, оказывают отрицательное влияние на литейные свойства стали,
поэтому при разработке технологических процессов необходимо исполь-
зовать все имеющиеся результаты научных исследований в этой
области.
Наглядным примером успешного использования результатов
научных исследований процессов, протекающих при изготовлении отли-
вок из высоколегированных сталей 20Х13НЛ, 0Х12НДЛ, является
освоение на заводах тяжелого машиностроения промышленного произ-
водства крупных литых детален лопастей массой до 25 т, цельнолитых
рабочих колес гидравлических турбин при расходе на отлнвку 85 т
стали [45]. Комплекс этих исследований выполнен в ЦНИИТМАШе под
руководством д-ра техн, наук проф. И. Р. Кряннна.
Технический прогресс в машиностроении вызвал повышение тре-
бований к качеству литых деталей. Многие литые детали ответствен-
ного назначения в связи с этим подвергают просвечиванию рентгенов-
скими или гамма-лучамн, проверяют ультразвуком, магнитной дефекто-
скопией или другими специальными методами контроля. Эти методы
постоянно совершенствуются на базе развития физических наук.
Наибольшие трудности в удовлетворении повышенных требований
технических условий возникают при производстве крупных стальных
отливок, особенно если их изготовляют нз легированной стали. Это
6
ВВЕДЕНИЕ
объясняется особенностями условий затвердевания стали в массивных
сечениях, неравномерностью температурных перепадов, возникающих
по толщине стенок и между разными частями отливки, когда сущест-
венно влияет масштабный фактор. Кроме того, крупные отливки чаще
всего изготовляют в единичном исполнении или же малыми партия-
ми [11]
При техническом прогрессе понятие «годная отливка» непрерывно
претерпевает изменения. В условиях изготовления литых деталей особо
ответственного назначения, например для паровых и газовых турбин,
которые в течение многих лет должны непрерывно работать под воз-
действием высокой температуры и давления пара, основное значение
имеют требования, предъявляемые к обеспечению эксплуатационной
надежности этих изделий. Простои оборудования, вызываемые недо-
статочным сроком службы литых деталей, приводят часто к убыткам,
5 намного превышающим стоимость данных деталей. Поэтому эксплуа-
: тационная надежность литых деталей является одним из важнейших
критериев эффективности технологических мероприятий, проводимых
с целью снижения стоимости отлявок.
Изложенные в книге теоретические основы литейных процессов и
методов определения параметров технологических процессов приведены
на основании исследований, выполненных в ЦНИИТМАШе. Освещаемые
результаты исследований даны в том объеме, который необходим для
t обоснования правильности предлагаемых методов определения пара-
! метров технологических процессов н для творческого подхода к реше-
. нию вопросов, возникающих при разработке новых технологических
процессов
Разработанная в ЦНИИТМАШе классификация и терминология
пороков отливок применительно к условиям заводов тяжелого машино-
строения может облегчить проведение профилактической работы по
анализу причин брака и осуществлению соответствующих технологиче-
ских мероприятий.
Рекомендации, приведенные в книге, даны применительно к усло-
виям только единичного и серийного (преимущественно мелкосерий-
ного) производства.
ГЛАВА I
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
f. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК
Технологический процесс изготовления отливки должен отвечать
определенным техническим и технико-экономическим требованиям.
Технические требования регламентируются чертежом детали, техни-
ческими условиями, государственными стандартами, в которых уста-
новлены требования к химическому составу и механическим свойствам
стали, к геометрической форме и размерам отливки, к состоянию
поверхности стенок отливки, к строению литой стали, к способам
выявления и исправления поверхностных и внутренних литейных
пороков.
Технологический процесс должен отвечать и технико-экономиче-
ским требованиям: снижению затрат труда, средств и материалов на
изготовление отливки в условиях данного конкретного производства,
сокращению потерь, вызываемых неудовлетворительным качеством
отливок.
Одновременно с этим ставится задача получить годную литую
деталь с минимальными размерами припусков на механическую обра-
ботку, особенно путем назначения отрицательных допусков на размеры
отливки
Использование средств механизации и автоматизации производ-
ственных процессов, предусматриваемых при разработке технологии,
должно сочетаться с техническими решениями, полностью отвечаю-
щими требованиям изготовления отливок высокого качества.
2.	СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Выбор основных положений нового технологического процесса
существенно зависит от способа изготовления литейных форм. Поэто-
му разработка технологического процесса изготовления стальной
отливки начинается с выбора способа изготовления литейных форм.
Прежде всего нужно определить возможность применения наиболее
совершенных средств механизации производственных процессов с уче-
том размера изготовляемой партии литых деталей каждого наимено-
вания. Повышение уровня механизации производственных процессе
способствует созданию лучших условий для обеспечения стабильности
качества отливок. В связи с этим наибольшие преимущества имеет
способ машинной формовки, при котором основные технологические
операции выполняются соответствующими механизмами. Но даже при
машинной формовке уровень механизации производственных процессов
8  РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
различен. Например, при машинном способе изготовления крупных
литейных форм не всегда используют механизмы для поворота стола
и выемки модели из формы.
Разновидности способов изготовления литейных форм общеизвест-
ны. В условиях производства фасонных отливок из углеродистой и
легированной стали, выпускаемых в единичном исполнении, небольши-
ми партиями, а также сериями, при разнообразии их геометрической
формы, размеров и массы, наибольшее применение имеют следующие
способы изготовления литейных форм:
1)	машинная формовка в парных опоках;
2)	ручная формовка в парных опоках;
3)	формовка в почве;
4)	формовка в жакетах;
5)	с применением металлических литейных форм в комбинации
с составными неметаллическими частями.
Область применения ручной формовки непрерывно сокращается,
и в настоящее время общий объем производства отливок этим спосо-
бом имеет второстепенное значение. Однако во многих цехах ручную
формовку еще вынуждены применять, что следует учитывать при раз-
работке технологических процессов производства отлнвок.
Основное значение имеет машинная формовка, т. е. формовка на
специальных поточных линиях, где вместо формовочных машин общего
назначения можно применять группу различных агрегатов узкого
назначения, в том числе и при изготовлении форм из жидких смесей.
Формовка в почве преобладает при производстве крупных отли-
вок, которые из-за больших размеров невозможно изготовить в обычных
формах. Почвенные формы изготовляют в водонепроницаемых кессо-
нах методами ручной формовки. Частичное использование пескометов
для уплотнения части формы или жидких самотвердеющих смесей не
вносит принципиальных изменений в способ изготовления почвенных
форм. Поверхность разъема этих форм обычно совмещается с верхней
плоскостью контура кессона. Верхнюю полуформу набивают в опоке
или же заменяют ее стержиями-перекрышами. В отдельных случаях
почвенную форму собирают из стержней, знаки которых базируются
на стенкн кессона. Механизированные кессоны имеют передвижные
боковые стенки, путем перемещения которых можно менять размеры
кессона. Формовка в жакетах, внутренние поверхности которых являют-
ся знаками формы, целесообразна при изготовлении относительно
малых партий крупных отливок. В этих случаях представляется
возможным изготовлять составные части форм (стержни) механизиро-
ванным способом и с применением жидких самотвердеющих смесей.
Металлические литейные формы используют главным образом
при изготовлении отливок простейшей геометрической формы. В связи
с высокой стоимостью эти формы применяют только при производстве
крупных партий отливок. Наибольшие преимущества применения ме-
таллических форм достигаются прн изготовлении отливок из высоко-
легированной стали, когда повышается эффективность от снижения
расхода стали на прибыли, особенно если при этом возрастают
эксплуатационные свойства литых деталей.
В$1бор способа изготовления литейных форм в значительной мере
определяется геометрической характеристикой литой детали (конфи-
гурацией, размерами, массой) и размерами партии изготовляемых
отлнвок. Учитываются также условия производства в данном цехе, т. е.
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ______________________________. 9
принятый способ изготовления форм для аналогичных отливок, нали-
чие требуемой литейной оснастки, грузоподъемность кранов и т. п.
В условиях специализированного производства отливок широко
используют типовые технологические процессы с учетом изыскания
возможности дальнейшего их совершенствования. Каждый новый
технологический процесс должен содержать и новые технические
решения, возможные на основе накопленного производственного опы-
та, использования результатов научных исследований и повышения
уровня механизации производственных процессов. Но учитывая, что
для реализации новых технических решений может потребоваться
длительная технологическая подготовка производства, следует исхо-
дить из требований текущего производства с учетом перспективы на
будущее
При изготовлении единичных отливок по текущим заказам необ-
ходимо прежде всего выбрать способ формовки для удовлетворения
требований текущего момента. Перспективное решение в этом случае
может быть принято не по отдельной детали, а по определенной группе
деталей.
При изготовлении отливок серийного производства в каждом
случае изыскивают возможность применения совершенных средств
механизации производственных процессов и специальной литейной
оснастки
3.	ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ
Проектирование технологического процесса изготовления отливки
начинают с выбора положения отливки в литейной форме, при котором
после заливки последней происходят процессы кристаллизации стали,
обеспечивающие получение плотного строения стенок литой детали.
Одновременно предусматривают и варианты устройства литниковой
системы, расположения прибылей, улучшения условий направленного
затвердевания стали. Эти технические решения схематически офор-
мляют на чертеже литой детали, но окончательные размеры и построе-
ние литниковых каналов, прибылей н других элементов технологическо-
го процесса уточняют в дальнейшем.
Положение литейной формы при ее заливке обычно сохраняется
неизменным в течение затвердевания стали и последующего охлажде-
ния отливки до выбивки из литейной формы. Иногда для улучшения
условий заполнения формы сталью и создания лучшей направленности
затвердевания стенок отливки изменяют положение залитой формы
(заливка формы под наклоном или методом поворота формы). В связи
с этим, независимо от положения формы при заливке сталью, по-
строение прибылей, литниковых каналов и всех составных >^астей
литейной формы принято выполнять на чертеже в том виде, в каком
отливка будет располагаться в литейной форме при затвердевании
залитой в ее полость стали.
Таким образом, выбор положения отливки в форме имеет прин-
ципиальное значение. Положение отливки в форме, отвечающее усло-
виям направленности затвердевания стали, обусловливает контур
отливки, размеры припусков на механическую обработку, возможные
размеры опок, массу полуформ, а следовательно, и оборудование для
изготовления форм.
10
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 1. Различные варианты положения отливки плоской плиты
в литейной форме
Современные методы изготовления отлнвок с регулируемым
охлаждением в литейной форме позволяют получать высококачествен-
ные литые изделия не только прн одном, но даже и при нескольких
вариантах положения литой детали в форме. Например, при сравни-
тельно малом отношении ширины нлн длины стенкн плоской отливкн
типа плиты (рис. 1) можно получить достаточно плотною отливку дан-
ного типа при ее затвердевании в наклонном под углом 20—30°, вер-
тикальном и даже в горизонтальном положениях.
Тем не менее ни один из перечисленных вариантов не обладает
решающими преимуществами. В первом и втором случаях (рис. 1,а, б),
по-видимому, потребовалось бы организовать сифонную заливку форм.
Но при этом разогревающее действие сифонных питателей окажет
отрицательное влияние на условия питания отливок жидкой сталью нз
прибылей. В третьем случае (рис. 1,в) для получения плотной отливки
недос£аточно только одной прибыли, как в двух предыдущих случаях.
Но если залить данную форму в положении, показанном на рис. 1,г.
и после заливки повернуть ее в положение, изображенное на рис. 1,0.
то условия получения плотной отливки улучшатся.
Следовательно, при определении наиболее рационального поло-
жения отливки во время формирования ее стенок необходимо сопо-
ставить преимущества и недостатки каждого из возможных вариантов.
Поэтому предлагается руководствоваться не одним, а одновременно
несколькими основными условиями правильности выбора положения
отливки в литейной форме.
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ
и
Первое условие. Наиболее предпочтительно такое положе-
ние отливки в форме, при котором достигается последовательность
затвердевания всех ее частей в направлении расположения прибылей.
Для примера рассмотрим изготовление отливки кремальерной
шестерни (рис. 2). При вертикальном расположении отливки в литей-
ной форме наблюдается последовательное утолщение стенок детали
по направлению снизу вверх. Выступающая часть фланца детали не-
посредственно соединена со стенкой наибольшей толщины, над которой
расположена прибыль прямого питания. При таком сочетании толщин
стенок отливки быстрее затвердевают тонкие стенки нижнего пояса и
фланца, получая надлежащее питание из смежных стенок. В аналогич-
ной последовательности затвердевают и вышележащие части отливки,
находящиеся в контакте с массивом жидкого металла, сосредоточен-
ного в прибыли.
Однако не во всех случаях можно применять только прибыли
прямого питания, не прибегая к использованию прибылей бокового
питания и к искусственным приемам создания направленности затвер-
девания стенок отливки. При большом числе местных утолщений, изо-
лированных друг от друга более тонкими стенками, возникает необхо-
димость использования действия внешних и внутренних холодильников,
а иногда н прибылей бокового питания.
Одни из вариантов выбранного положения в форме отливки
картера показан на рнс. 3. С точки зрения создания надежных условий
питания утолщенных частей 1, 2 детали, по-видимому, следовало бы
повернуть форму на 90° для перемещения утолщенных частей отливки
вверх и расположить на последней прибыли прямого питания Однако
из-за других недостатков такого варианта формовки ограничились
первым вариантом (рис. 3). В этом случае были применены прибыли
бокового питания 3 значительно большего объема по сравнению
с прибылями прямого питания.
Первому условию выбора положения отливки в форме часто мо-
жет удовлетворять не одно, а несколько положений отливки, например
горизонтальное и вертикальное, когда в равной мере могут быть полу-
чены отливки без усадочных раковин. Наиболее предпочтительный
вариант может быть выбран на основании анализа следующих данных:
2
Рис. 2. Схема формовки кремальер-
ной шестерни
Рис. 3. Схема формовки отливки картера
|2 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
расхода жидкой стали на одну отливку, трудоемкости формовки,
стоимости изготовления модели, возможности использования имею-
щейся оснастки, трудовых затрат на обработку отливки на всех стадиях
производства детали.
Обоснование технико-экономических преимуществ возможных
вариантов особенно важно в условиях серийного и массового производ-
ства литых деталей. В таких случаях предпочтительный вариант дол-
жен также отличаться -возможностью получения более стабильного
качества литых деталей.
Каждый из двух вариантов расположения в литейной форме
отливки корпуса вертлюга имеет преимущества и недостатки
(рис. 4). При первом варианте (рис. 4, а) почти весь контур отливки
выполняется в нижней полуформе, что позволяет избежать отклонений
от заданных размеров отливки вследствие возможного сдвига верхней
полуформы. Преимуществом первого варианта является также приме-
нение прибылей прямого питания для всех частей отливки, но для этого
потребовалось изменить контур кольцевых приливов 1, 2, т. е. ввести
дополнительные припуски на механическую обработку приливов.
Второй вариант положения отливки (рис. 4, б) не имеет послед-
него недостатка. Его главные преимущества заключаются в создании
лучших условий питания ответственных, наиболее нагруженных частей
отливки, расположенных снизу по заливке, благодаря введению
неудаляемых технологических приливов 3 и в применении более эко-
номичной центральной закрытой прибыли вместо двух открытых
прибылей.
Второе условие. Наибольшими преимуществами обладает
такой вариант положения отливки в форме, который полностью
согласуется с условиями выбора рациональной поверхности разъема
формы и не вызывает необходимости в коренном изменении положения
собранной формы перед заливкой сталью.
А-А
Рис. 4. Два варианта положения в литейной форме отлнвки корпуса вертлюга
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ 13
Рис. 5. Возможные варианты положения в форме и разъема формы отливки
траверсы
Возможные варианты выбора положения отливки в форме и поверх-
ности разъема формы рассмотрим на примере изготовления отливки
траверсы (рис. 5).
Варианты, изображенные на рис. 5, а, б, отвечают требованию
создания направленного затвердевания отливки в сторону прибылей
прямого питания, не требуя для этой цели изменения положения
собранной формы перед заливкой сталью. С точки зрения выбора
поверхности разъема формы лучшим является первый вариант
(рис. 5, о), так как почти весь контур отливки выполняется нижней
полуформой.
Третье условие. Повороты собранной формы при ее подго-
товке к заливке сталью нежелательны. Они допустимы лишь в случаях
благоприятного сочетания преимуществ выбранной поверхности
разъема формы и условий заливки сталью или питания отливки при
ином положении формы.
В соответствии с данным условием разработаны, например,
технологические процессы изготовления отливок (рис. 2, 4, 5).
Повороты собранной формы также нежелательны из-за возмож-
ности перемещения стержней, сдвига полуформ в плоскости их разъема,
повреждения выступающих кромок форм, так как форму поворачивают
чаще всего без применения специальных кантователей. Тем не менее
при изготовлении отливок, к плотности стенок которых предъявляются
повышенные требования, не всегда можно изыскать вариант техноло-
гии, полностью отвечающий третьему условию выбора положения
отливки.
Например, литейные формы многих отливок типа тел вращения,
имеющих значительную длину в сравнении с их диаметром (валки,
ролики), проще всего изготовлять в горизонтальном положении с сов-
мещением плоскости разъема модели с продольной осью детали. Но
для обеспечения лучших условий питания отливки иногда необходимо
изменить положение собранной формы, чтобы отливка во время кри-
сталлизации стали находилась в вертикальном положении. Полезным
оказался, например, поворот собранной формы перед заливкой при
изготовлении отливок ролика из жаростойкой стали, содержащей
25% Ст (рис. 6).
Благодаря сочетанию преимуществ выбранной поверхности
разъема формы и заливки последней только через прибыль при сифон-
ном подводе металла в прибыль стало возможным получать годные
отливки.
14 _____________:______________________РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Четвертое ус-
ловие. Наиболее бла-
гоприятные возможнос-
ти по уменьшению раз-
меров припусков на
механическую обработ-
ку достигаются, если
основные обрабатывае-
мые поверхности сте-
нок отливки располага-
ются снизу по заливке
формы, а при отсутст-
вии такой возможнос-
ти — вертикально или
иаклоиио.
При этом учитыва-
ется, что такие литей-
ные пороки, как песоч-
ные и газовые ракови-
ны, ужимииы, спаи, ча-
ще всего образуются на верхних по заливке поверхностях отливки.
Совершенно недопустимо появление вышеупомянутых пороков
иа поверхностях треиия, например на окончательно обработанных
поверхностях зубьев шестерен. Этим объясняется стремление литей-
щиков заливать конические шестерни зубьями вниз (рис. 7).
Если деталь обрабатывается не с одной, а с нескольких сторон,
то лучше располагать сверху по заливке поверхности, имеющие наи-
меньшую площадь и менее ответственные с точки зрения допустимости
литейных пороков. Руководствуясь этим, например, рационально зали-
вать крановые барабаны в вертикальном положении (рис. 8,6), а ие
в горизонтальном (рис. 8, а).
В случаях, когда основные обрабатываемые поверхности прихо-
дится располагать сверху по заливке, несколько увеличивают припуски
иа механическую обработку и осуществляют другие профилактические
мероприятия по предупреждению образования перечисленных выше
литейных пороков.
Пятое условие. Наиболее предпочтительно при заливке
формы вертикальное расположение развитых плоских поверхностей
отливки, ие подвергаемых механической обработке.
Рнс. 7. Положение зубьев при отливке конических шестерен:
а — правильное; б — неправильное
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ 15
Дефекты поверхности
отливок в виде уж и мин,
открытых песочных рако-
вин, окисных плен, даже
когда они проникают в те-
ло отливки на относитель-
но малую глубину и не
оказывают существенного
влияния на прочность де-
тали, нарушают товарный
вид изделия. Поэтому на-
ряду с наименьшими при-
пусками на механическую
обработку необходимо
обеспечить и достаточную
степень чистоты механи-
Рис. 8. Положение кранового барабана при заливке:
а — нерациональное; б — рациональное
чески необрабатываемых поверхностей отливок, полностью отвечающую
требованиям приемки готовых изделий. В решении этого вопроса боль-
шое значение имеет выбор соответствующих формовочных материалов
н смесей, способов и приемов изготовления литейных форм, режима за-
ливки последних Но и при всех этих условиях многое зависит от выбо
ра положения отлнвки в литейной форме.
При вертикальном расположении механически обрабатываемых
поверхностей увеличиваются припуски на обработку путем введения
формовочных уклонов, и тем существеннее, чем выше оказывается дан-
ная стенка отливки. Формовочные уклоны со стороны вертикальных
механически необрабатываемых поверхностей следует предусматривать
при согласовании чертежа с конструктором. Толщину вертикальных
стенок, которые требуется выполнять по модели с формовочным
уклоном с внешней стороны, можно ие увеличивать. Для этого доста-
точно предусмотреть в стержневом ящике сохранение параллельности
внешней и внутренней поверхностей стенки отливкн. Если же отливка
не имеет внутренней полости, выполняемой стержнями, то для сохра-
нения массы детали уклон вертикальной стенки делается с учетом
сохранения заданной толщины тела отливки на уровне ‘/г высоты
данной стенки.
Шестое условие. Тонкостенные части крупногабаритных
отливок лучше всего располагать в нижних горизонтах заливаемой
формы, по возможности вертикально или наклонно.
При изготовлении тонкостенных отливок, особенно когда тонкие
стенки сочетаются с массивными частями крупногабаритной литой
детали, возникает опасность образования недоливов, спаев н волнистой
поверхности с местными утонениями тела, вызванными главным обра-
зом медленным заполнением именно этих частей отливкн. Недоливы
возникают также при недостаточной жидкотекучести стали в выбран-
ном температурном интервале залнвки формы, случайных утонениях
тела отливки вследствие, например, искажения контура формы или
смещения стержней, возможного при установке их в форму нли при
заливке формы сталью.
Размещение плоской стеики небольшой толщины отливки кар-
тера в нижнем горизонте литейной формы (рис. 9, а) имеет сле-
дующие преимущества по сравнению с верхним расположением
(рис. 9, б):
16
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 9. Положение картера при заливке формы
а)	сокращается путь продвижения потока жидкой стали к гори-
зонтальной стенке толщиной 8 мм, расположенной на малом расстоя-
нии от нижнего края отливки, благодаря чему сталь, заполняющая
тонкую стенку, меньше охлаждается во время заливки формы;
б)	в течение более длительного времени горизонтальная тонкая
стенка «промывается» жидкой сталью, что позволяет получить более
гладкую поверхность этой стенки отливки.
Седьмое условие. Выбранное положение отливки в миого-
стержневой литейной форме должно обеспечивать возможность про-
верки толщин тела при сборке формы, а также надежное удержание
стержней на их месте.
При установке стержней в форму допускаются некоторые откло-
нения от заданного положения, ограничиваемые допусками на толщи-
ну стенок отливки, на припуски на механическую обработку и на раз-
меры, задаваемые от базовых поверхностей детали. Положение
стержней в форме определяется их знаками.
Наиболее сложно собирать формы крупногабаритных отливок.
внутренние полости кото-
рых выполняются с при-
менением большого чис-
ла стержней, устанав-
ливаемых в несколько ря-
дов. В подобных случаях
затрудняется возмож-
ность проверки толщин
тела, образуемого смеж-
ными стержнями, а также
удержания всех стержней
в заданном положении.
По указанным причинам,
например, подвижные ще-
ки 1 дробилок отливают
в горизонтальном поло-
жении (рис. 10, разрез
ЛЛ), хотя для получения
чистой поверхности ци-
линдрического отверстия
2 б злее надежно верти-
Рис. 10. Положение отливки подвижной щеки при
заливке формы
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ________________________________________
Рис. 11. Деформация стержня после
заливки формы сталью
кальное положение формы при сбор-
ке ее и заливке (рис. 10, разрез ББ).
Во время заливки формы и после-
дующего пребывания стержней в жид-
ком металле каждый из них восприни-
мает дополнительную нагрузку под
действием статического напора жид-
кой стали. Стержни, находящиеся в
жидкой стали (рис. 10 и 11), стремят-
ся всплыть. Если жидкий металл про-
никает под нижние знаки — опоры
стержня, то сила всплывания еще уве-
личивается. В таких случаях может
всплыть даже центральный цилиндрический стержень, образующий от-
верстие 2 (рис. 10), если ои не закреплен дополнительно сверху. При
недостаточной жесткости цилиндрического стержня, покоящегося на
двух опорах (рис. И), возможен прогиб стержня (показано штриховой
линией). Это приведет к разностенности отливки (размеры a, ai, аг), а
при недостаточной прочности стержня — даже к его поломке.
Таким образом, при выборе положения отливки в литейной форме
следует думать и об удержании стержней иа месте, учитывая возмож-
ную их прочность, обусловленную геометрической формой, о прочности
и расположении знаков, необходимости применения жеребеек, жестких
каркасов.
Восьмое условие. Техннко-экоиомические преимущества
нового технологического процесса изготовления отливки, обусловлен-
ного выбором ее положения в литейной форме, в конечном итоге оце-
ниваются сравнимой себестоимостью готового изделия, отвечающего
требованиям технических условий.
Выбором положения отливки в литейной форме определяется
трудоемкость изготовления модели, формовочных и стержневых работ,
возможность использования имеющейся оснастки и в некоторой степени
затраты труда на операции очистки, обрубки и механической обработки
отливки.
Снижение затрат на формовку достигается путем изготовления
отливки по модели либо вообще без стержней, либо с минимально
возможным числом и объемом стержней. При изготовлении небольших
партий отливок может оказаться экономически выгодным использо-
вание универсальной оснастки вместо проектирования специальной
оснастки. Например, изготовление специальных опок может быть эко-
номически целесообразно только при значительном объеме производ-
ства отливок в этих опоках.
Рассмотренные условия выбора положения отливки в литейной
форме отвечают требованиям изготовления отливок различного
назначения независимо от нх размеров и массы. Однако при выборе
положения отливки могут быть приведены и другие важные доводы
за то или иное положение отливки в форме и при заливке последней.
При сопоставлении каждого из условий применительно к конкретной
отливке могут возникнуть и определенные трудности в выборе луч-
шего варианта. В таких случаях наиболее предпочтителен тот вариант,
который больше отвечает требованиям получения высококачественных
отливок.
18
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
4.	ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА ФОРМЫ
Назначением поверхности разъема формы обусловливаются такие
факторы технологического процесса, как построение и разъемы моде-
ли, необходимость применения стержней, величины формовочных
уклонов и т. д. Неправильное назначение поверхности разъема может
быть причиной отклонений от заданных размеров отливки, а также
оказывать влияние на образование других литейных пороков, приво-
дить к непроизводительным затратам средств вследствие необосно-
ванного усложнения технологии формовки или неправильной ориента-
ции на имеющиеся типоразмеры литейной оснастки.
На основе анализа вариантов выбора поверхности разъема
литейной формы, их достоинств и недостатков ниже изложены важней-
шие условия правильности выбора поверхности разъема.
Первое условие. Наиболее желательным является вариант
выбора поверхности разъема формы, позволяющий уменьшить число
применяемых стержней.
Введением каждого дополнительного стержня создается вероят-
Рис. 12. Выбор поверхности разъема формы
опорного кольца
ность искажения контура отливки, утонения или утолщения ее стенок
из-за возможного смещения стержня при сборке или заливке формы,
изменения конфигурации самого стержня в процессе его изготовления
и т. д. С применением дополнительных стержней увеличивается стои-
мость модельной оснастки, трудоемкость изготовления литейной
формы и, соответственно, себестоимость отливок.
При изготовлении отливок желательно выполнение по модели не
только внешних, но и внутренних поверхностей отливки, чтобы избе-
жать изготовления дополнительных стержней.
На рис. 12 показаны варианты устройства литейной формы тонко-
стенной отливки 1 с плоской
(рис. 12, а, б) и фигурной (рис.
12, в, г) поверхностью разъема
формы опорного кольца. При-
менение бесстержневой фор-
мовки (рис. 12, в, г) зависит не
только от геометрической фор-
мы литых деталей, но и от сте-
пени оснащенности производ-
ства. Если при малой толщине
стенки 60 произойдет заметное
смещение верхней полуформы
относительно нижней, то полу-
ченная разностеиность обода
может оказаться недопустимой.
Устройство болвана 2 (рис.
12, г) несколько усложнило
профиль поверхности разъема
формы, однако наклонные вер-
тикальные стенки его надеж-
но фиксируют положение вер-
хней полуформы.
Пример возможности
уменьшения числа стержней
благодаря выбору более раци-
ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА ФОРМЫ
19
овальной поверхности разъема
формы и модели, а также внесе-
нию некоторых изменений в кон-
струкцию литого кронштейна
приведен на рис. 13. В первом
случае (рис. 13, а) обе внутрен-
ние полости кронштейна оформ-
лены стержнями Ст. 1—3. По од-
ной общей модели формовалось
одновременно две отливки с об-
щим стержнем Ст. i. Вторая, т. е.
правая его часть, не показанная
на схеме формовки, представля-
ла собой зеркальное изображе-
ние левой части.
При проработке чертежа с
конструктором изделия оказалось
возможным упразднить кольце-
вой бурт /, спрямить закругление
2 и наметить поверхность разъе-
ма формы по плоскости I—I с со-
ответствующим изменением рас-
положения прибыли 3. Как видно
из рис. 13, б, в данном случае пол-
ностью упразднен бывший стер-
жень Ст. /.
Второе условие. Неже-
лательно пересечение поверхно-
стью разъема формы тех частей
отливки, взаимное смещение ко-
торых ограничивается требовани-
ями приемки данных деталей.
Второму условию выбора по-
верхности разъема формы более
всего удовлетворяют технологи-
ческие процессы изготовления от-
ливок, верхний контур которых
совмещается с плоскостью разъе-
ма формы (рис. 12, а, б), когда
Рис. 13. Схема формовки отливки крон-
штейна:
а — до изменения конструкции; 6 — после
изменения конструкции

вся отливка размещена только в нижней полуформе.
.Многие части литых деталей должны иметь строгую параллель-
ность стенок, соосность цилиндрических поверхностей и минимальные
смещения стенок. К деталям, на которые распространяются эти требо-
вания, относятся, например, двухрядные звездочки с литыми зубьями
(рис. 14). При изготовлении таких отливок недопустимо выполнение
поверхности разъема формы, показанное на рис. 14, а. В этом случае
любое смещение верхней полуформы относительно нижней нарушит
соосность расположения литых зубьев на нижнем и верхнем дис-
ках. Отмеченный недостаток принятого расположения поверхности
разъема формы полностью устраняется в случае, приведенном на
рис. 14, б.
Аналогично рассмотренному примеру нужно стремиться, чтобы
фланцы различных подшипников и картеров, в которых будут про-
20
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 14. Два варианта поверхности разъема формы отливки двухрядной
звездочки:
а — неправильный; 6 — правильный
сверлены отверстия, а также отдельные местные приливы, располага-
лись в той части формы, где помещена основная часть детали,
принимаемая за базу прн разметке.
Третье условие. Наиболее целесообразным является вариант
разъема формы, допускающий установку стержней только в нижнюю
полуформу.
Недостатки установки стержней в верхнюю полуформу следую-
щие: необходимость специального крепления стержней к стенкам
полуформы во избежание выпадения нли смещения их; трудность
проверки правильности их положения в собранной форме, что легче
ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА ФОРМЫ
21
достигается при расположении всех стержней в иижнеи полуформе;
возможность повреждения околознаковы.х частей формы при креплении
стержней, что способствует искажению контура отливки и часто
является причиной местных обвалов стенок формы. Данное условие
имеет наибольшее значение в случаях крепления крупных стержней
к верхней полуформе.
Четвертое условие. При формовке в парных опоках
основную поверхность разъема формы желательно располагать на
равном расстоянии от верхнего и нижнего уровней опок минимально
возможной суммарной высоты.
Данным условием преследуется цель использования опок наимень-
шей высоты, а также снижения расхода формовочных материалов,
трудоемкости формовочных работ и себестоимости отливок. Это особен-
но важно, когда при выборе положения отливки в форме и поверхности
разъема формы оказывается, что высота имеющихся опок недостаточна
для изготовления одной из двух полуформ.
При устройстве открытых прибылей поверхность разъема формы
следует назначать с учетом совмещения верхних уровней прибыли
и опоки. Этим предупреждается возможность искусственного увеличе-
ния высоты открытых прибылей, а также необходимость наращивания
данных прибылей.
При изготовлении отливки кулачковой звездочки оказалось
возможным выполнить плоскую поверхность разъема формы
(рис. 15, а). В этом случае минимально допустимая высота верхней
опоки должна быть равной 450 мм. Но так как высоту опок обычно
принимают кратной 100 мм, то требовалось использовать опоки высо-
той 500 мм. Если же поверхность
разъема формы выполнить ступен-
чатой (рис. 15, б), то высоту верх-
ней опоки можно уменьшить до
400 мм.
Показательным также является
пример изготовления методом ма-
шинной формовки единичных отли-
вок ходовых колес, когда потребо-
валось вынужденное применение
стержня 3 (рис. 16). В связи с не-
достаточной высотой верхней опоки
поверхность разъема формы была
принята ниже плоскости АА стер-
жня 3, хотя лучше было бы совме-
стить эту плоскость с поверхностью
разъема формы.
Пятое условие. При фор-
мовке в почве или отсутствии пар-
ных опок выбираемую поверхность
разъема формы либо совмещают с
верхним контуром отливки, либо
назначают выше этого уровня.
Данное условие выбора поверх-
ности разъема формы относится к
изготовлению крупногабаритных от-
ливок единичного производства.
Рис. 15. Два варианта поверхности разъ-
ема формы отлнвки кулачковой звез-
дочки
22 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 16. Схема формовки отливки ходового колеса
Согласно рассмотренному выше примеру, пятому условию выбора
поверхности разъема крупной литейной формы в большей степени
отвечает вариант, показанный на рнс 10 (см. разрез ББ). Не вдаваясь
в тонкости процесса установки стержней в данную форму, рассмотрим
основные преимущества этого варианта.
1)	В отличие от варианта, показанного на рнс 10 (см. разрез ЛЛ),
в данном случае нижняя плоскость формы вместе с отъемным знаком
цилиндрического стержня может быть набита еще до установки модели
в форму, что упраздняет необходимость выполнения тяжелой операции
подбивки труднодоступных частей формы и повышает качество гото-
вой формы.
2)	При плоской поверхности разъема формы, совмещенной
с верхним контуром отливки, горизонтальное смещение верхней полу-
формы не влияет на размеры отливки.
3)	Применение открытой кольцевой прибыли позволяет прове-
рить правильность установки верхней полуформы по совмещению кон-
туров прибыли и цилиндрической части отливки.
Отмеченные выше недостатки данного варианта выбора поверх-
ности разъема формы можно частично преодолеть введением допол-
нительных технологических отверстий для устройства опорных знаков
стержней, согласованием с конструктором размеров и расположения
отверстий, допустимости сохранения их в готовом изделии или при-
менения заглушек для последующего закрытия технологических отвер-
стий. Таким образом, выбор поверхности разъема формы зависит от
принимаемого способа изготовления литейной формы.
Одним из известных приемов локализации возможных отклонений
от заданных размеров крупных отливок является применение стержней-
перекрыш, заменяющих верхнюю полуформу, особенно если невоз-
можно осуществить формовку в парных опоках.
Шестое условие. Наиболее предпочтительной является плос-
кая поверхность разъема формы.
Применение фигурной поверхности разъема формы позволяет
получить преимущества в снижении объема стержневых работ, в умень-
шении возможности сдвига стержней, в сокращении количества и
протяженности стыков стержней, ухудшающих внешний вид отливки
вид формовки 23
Рис. 17. Поверхность разъема футеровочных плит:
а — фигурная; б — плоская
и вызывающих дополнительные работы по обрубке и отделке поверх-
ности отливок. Эти преимущества особенно эффективны при серийном
и массовом производстве отливок. Случаи применения фигурной
поверхности разъема формы были показаны иа примерах изготовления
отливок кулачковой звездочки (рис. 15, б) и опорного кольца
(рис. 12, в, г).
Однако выполнение фигурной поверхности разъема формы значи-
тельно усложняет изготовление модельной оснастки. Модельные плиты
с фигурной поверхностью разъема формы ие могут быть использованы
без переделки для установки других моделей. В противоположность
этому плоские модельные плиты, являющиеся одним нз видов оснастки
универсального назначения, можно использовать при формовке отливок
разнообразной конфигурации. Плоская поверхность разъема формы
имеет еще и то преимущество перед фигурной, что во всех случаях она
является базовой поверхностью, от которой легче проверить правиль-
ность установки стержней в форму. Изготовление моделей с плоской
поверхностью разъема значительно проще и дешевле.
Преимущества применения плоской поверхности разъема по
сравнению с фигурной видны из примера изготовления отлнвок футе-
ровочных плит (рис. 17). Первоначально поверхность разъема формы
этой отливки выполняли по верхнему фигурному контуру модели
(рис. 17, а). Для прочности модели поверхность разъема формы была
перенесена на 10 мм ниже вогнутой поверхности верхней части модели
(рис. 17, б). Незначительное изменение контура боковых граней
отливки позволило значительно упростить процесс изготовления и мон-
тажа модели на плоские плиты. Таким образом, даже в условиях
серийного производства отливок устройство плоской поверхности
разъема формы является желательным.
Следует отметить, что выбор наиболее выгодного разъема
определяется, прежде всего, в зависимости от партии изготовляемых
отливок. Так, например, при малой партии изготовления отливок
применение дополнительных стержней может оказаться целесообразнее
устройства фигурной поверхности разъема формы. Таким образом, при
сопоставлении преимуществ и недостатков того или иного варианта
окончательное решение должно быть принято с учетом конкретных
условий производства.
5.	вид ФОРМОВКИ
Под видом формовки подразумевается состояние литейной формы,
в котором она допускается к сборке и заливке металлом. Различают
два вида формовки — по-сырому и по-сухому.
24 ____-_________________________ РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Методы изготовления форм по-сырому и по-сухому строго разгра-
ничены. Независимо от глубины просушенного слоя формы в Совет-
ском Союзе считают формы, прошедшие тепловую сушку, в том числе
поверхностную, изготовленными по-сухому. Методы изготовления
литейных форм из самотвердеющих формовочных смесей можно сопо-
ставлять, например, при определении размеров знаков стержней, за-
зоров по контуру этих знаков только со способом формовки по-сухому,
поскольку им не присущи основные недостатки формовки по-сырому,
вызванные повышенной влажностью и меньшей механической проч-
ностью стенок формы.
Имеется общая тенденция к преимущественному применению
самотвердеющих формовочных смесей. Методом формовки по-сухому
изготовляют крупные и толстостенные отливки, а также отливки,
к качеству которых предъявляются повышенные требования. Машинная
формовка по-сырому еще сохраняет свое значение, особенно при
серийном и массовом производстве стальных отливок. К преимуще-
ствам применения формовки по-сырому относятся: пластичность стенок,
в связи с чем достигается плотное прилегание знаков стержней к по-
верхности формы, хорошая податливость, легкая выбиваемость,
меньшая стоимость форм по сравнению с формами, изготовляемыми
методом формовки по-сухому.
ГЛАВА II
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ
МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
1.	ВЫБОР ГРАНИЦ СТЕРЖНЕЙ
Зная положение отливки в литейной форме, поверхность разъема
последней и способ изготовления формы, можно приступить к детальной
разработке технологического процесса. Разработка начинается с нане-
сения внешнего контура стержней и границ между ними. Эту работу
обычно выполняют в два этапа. Сначала делают принципиальные
наметки по определению внешних очертаний стержней, которые при
выбранном способе изготовления литейной формы потребуются для
оформления внутреннего и внешнего контуров отлнвки. При этом
предпринимают все возможное, чтобы избежать неоправданного при-
менения стержней, если соответствующие части стенок отлнвки можно
получить по модели. Затем уточняют контур каждого стержня в отдель-
ности, исходя из следующих технологических требований: создания
простейшей конструкции стержневого ящика, удобства набивки стер-
жня, минимального проведения работ по отделке стержней, получения
плоской опорной поверхности, чтобы не искажать контур стержня во
время сушкн, и т. д. Кроме того, по некоторым технологическим сообра-
жениям может потребоваться введение дополнительных стержней,
например, для изготовления моделей прибылей без применения
отъемных частей, для выполнения тонких болванов, которые в равной
мере можно получить по модели, и т. д.
Рассмотрим для примера некоторые варианты выбора границ
стержней при изготовлении отливки двухднскового зубчатого колеса
(рис. 18, а).
Поскольку в данном случае не касаемся всех вопросов разработки
технологического процесса, отметим только, что отливка изготовляется
с четырьмя закрытыми прибылями (рис. 18,6). Поверхность разъема
модели и формы совмещена с плоскостью расположения внутренней
стороны диска колеса. Судя по геометрической форме отливки, ее
внешний контур можно получить без применения стержней.
Прежде чем определить общее число потребных стержней и их
контур, а также границы между смежными стержнями и стенками
литейной формы, нужно наметить внешние очертания стержней. В дан-
ном случае сразу же может быть определен окончательный контур
Центрального стержня, образующего отверстие в ступнце колеса
(рис. 18,6). Этот относительно невысокий стержень имеет широкую
опорную поверхность знака и поэтому будет достаточно устойчивым.
Кольцевая полость отливки может быть выполнена при помощи
Цельного (рис. 18, в) или состоящего из двух половин (рис. 18, а) коль-
26
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
Рис. 18. Границы стержней при изготовлении отливки зубчатого
колеса:
а — отливка; б — схема расположения прибылей и контур центрального
стержня; в, г, д — варианты границы кольцевого стержня-, е — оптималь-
ный вариант; ж — собранная форма
цевого стержня, но для удержания его в форме требуется и прочная
опора. Местные небольшие круглые отверстия, проходящие сквозь
стенки дисков колеса, могут быть выполнены по модели (рис. 18. в, г)
или же с применением отдельных цилиндрических стержней (рис. 18, д).
В верхней полуформе, по-видимому, можно избежать применения
цилиндрических стержней. Если же их объединить с кольцевым стерж-
нем, то, изготовляя его из двух половин (рис. 18, д), потребуется до-
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ ЗНАКОВ СТЕРЖНЕЙ—---------27
полннтельно решать задачу правильной ориентации положения
выступающих частей, образующих отверстия в диске колеса.
По-видимому, наиболее целесообразным будет вариант, показан-
ный на рис. 18, е. В данном случае приводится окончательное обозна-
чение стержней: Ст.!, Ст.2, Ст.З и Ст.4. Стержни 2 и 3 необходимо
соединить склейкой, чтобы избежать заливов металла по их разъему.
Выступающие стержни 1 являются надежными опорами кольцевого
стержня, а верхние болваны формы, образующие отверстия в диске
колеса, лишь воспринимают силу всплывания кольцевых стержней.
В дальнейшем для организации сифонной заливки литейной формы
вводят дополнительно стержень 5 (рис. 18, ж).
В случаях изготовления крупных отливок более сложной геомет-
рической формы число возможных вариантов выбора границ стержней
возрастает. Каждый стержень, оформляющий контур отдельной поло-
сти или части поверхности отливки, может быть разделен определен-
ными плоскостями на несколько частей. В результате этого предпо-
лагаемый стержень станет состоящим из группы более мелких
стержней, изготовляемых порознь, а затем соединяемых склейкой
в одно целое.
Итак, наиболее важной частью установления границ стержней
является выбор окончательного варианта с учетом преимуществ н не-
достатков каждого из них. Эта часть работы состоит из назначения
контура и размеров знаков стержней, выбора направления набивки
стержней, назначения зазоров по контуру знаков стержней.
2.	ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ ЗНАКОВ СТЕРЖНЕЙ
Положение стержня в форме фиксируется его знаками, т. е.
опорными выступающими частями стержня, не омываемыми жидким
металлом. От геометрической формы знаков, расположения и размеров
зависит возможность обеспечения конструктивной прочности стержней,
удержания последних в заданном положении и вывода газов из них
непосредственно после заливки формы, когда стенки отливки не успели
еще затвердеть. Помимо этого предпринимают соответствующие меры
предупреждения деформации знаков в процессе изготовления стержней
и после выемки их из стержневого ящика.
Наибольшие возможности по удовлетворению указанных требо-
ваний открываются при использовании химически твердеющих стерж-
невых смесей, когда стержень приобретает высокую прочность стенок
еще в период пребывания в стержневом ящике. При этом полностью
устраняется опасность деформации сырого стержня после извлечения
его из стержневого ящика.
Размеры и конфигурация знаков должны быть такими, чтобы еще
в сыром состоянии получить необходимую прочность знаковых частей.
Прн этом знаковые части стержня должны выдерживать усилие от
собственной массы стержня, а после установки его в форму и давление,
возникающее от сил, стремящихся поднять стержень при заливке
формы сталью и последующем пребывании стержня в форме. Размеры
знаков стержней зависят от нагрузки, воспринимаемой каждым зна-
ком, и от прочностных свойств стенок формы и стержня.
Конструкция и размеры знаков должны обеспечить возможность
вывода газов через знаки, т. е. иметь необходимое поперечное сечение
и длину для устройства газоотводящих каналов.
28
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
3.	ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СТЕРЖНЯ
ОТНОСИТЕЛЬНО ЗНАКА ФОРМЫ
Каждый стержень имеет следующие направления перемещений
в форме: перпендикулярно основной оси знака; вдоль оси, угловое.
Разрабатывая технологический процесс, важно знать возможные
перемещения стержня в знаках, чтобы предотвратить их и связанные
с этим нарушения размеров и формы отливки. Будем считать в даль-
нейшем, что у знаков стержней, имеющих форму тела вращения,
основная ось совпадает с геометрической осью. У знаков, имеющих
иную геометрическую форму, под основной осью понимается та, кото-
рая проходит перпендикулярно поперечному сечению знака, пересекая
его центр тяжести.
Рассмотрим подробнее случаи перечисленных выше направлений
перемещения стержней в знаках.
Перемещение стержня в направлении, перпендикулярном основной
оси. Первый случай. Перемещение выступающей части вертикаль-
ного цилиндрического стержня с одной опорой (рис. 19). Основная
ось ЛЛ этого стержня проходит перпендикулярно основанию знака.
По контуру знака стержня выполняется зазор s, позволяющий стержню
переместиться в положение, показанное тонкой линией. По мере
увеличения зазора s перемещение стержня возрастает. Наибольшее
отклонение наблюдается в его верхней выступающей части.
Ниже рассмотрены способы предотвращения перемещений верти-
кальных стержней.
1.	Уменьшение зазора s. Тонкие высокие стержни, устанавливае-
мые в сырые формы, рекомендуется делать без зазора s, а при формов-
ке по-сухому такие стержни могут быть плотно установлены в знаки
до сушки форм, если принятый режим сушки форм допустим для дан-
ных стержней. С точки зрения возможности выполнения минимального
зазора s предпочтительным является изготовление стержней из хими-
Рис. 19. Возможное переме-
щение вертикального
стержня
стержня
Рис. 20. Возможные перемещения литникового
стержня
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СТЕРЖНЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗНАКА ФОРМЫ 29
чески твердеющих смесей, когда упрочнение стержня происходит
в стержневом ящике.
2.	Увеличение высоты знака. Смещение х можно уменьшить уве-
личением высоты знака. Если высота знака I = 0,5 L, то боковое сме-
щение выступающей части стержня не должно превышать суммарной
величины зазоров s, приходящихся на обе стороны, т. е. 2s.
Однако условие /	0,5 L не всегда выполняется, в таких случаях
приходится прибегать к другим мерам.
3.	Увеличение ширины знака. В случае, изображенном на рис. 19,
верхний контур знака совмещен с плоскостью основания выступаю-
щей части стержня. Расширение основания знака сверх принятого
в данном случае делает стержень более устойчивым. При этом условии
облегчается также проверка правильности положения стержня
в форме, так как верхняя плоскость его выступающей части должна
совмещаться с поверхностью формы.
4.	Крепление верхней части стержня жеребейками. Следует учиты-
вать, что под действием теплоты жидкой стали жеребейки могут еще
до завершения процесса заливки формы потерять жесткость. Поэтому
необходимо подбирать соответствующие размеры столбиков жеребеек
и не допускать возможности прямого воздействия направленных пото-
ков жидкой стали на жеребейки.
5.	Создание второй опоры стержня. Это особенно относится
к удлиненным крупным цилиндрическим стержням относительно мало-
го диаметра в сравнении с длиной L, когда отверстие, выполняемое
данным стержнем, можно делать сквозным (см. рис. 10, разрез ББ).
Верхнюю часть таких стержней удлиняют и крепят при помощи груза,
располагаемого над стержнем.
Второй случай. Общий случай возможных горизонтальных
перемещений стержня показан на рис. 20 Данный стержень имеет
некоторую свободу перемещения в пределах зазора s и катета с. Эти
перемещения возможны при установке стержня в знак формы. После
перекрытия стержня верхней полуформой последняя должна войти
в соприкосновение с плоской поверхностью стержня, чтобы исключить
возможность перемещения его в дальнейшем под напором жидкой
стали, протекающей через питатель /. Однако во избежание отдавов
кромок стержня часто технолог стремится выполнить незначительный
зазор со стороны верхней плоскости стержня, ожидая, что он компен-
сируется некоторыми неровностями верхней поверхности. Но под дей-
ствием напора жидкого металла, проходящего по знаку стержня,
становится возможным перемещение последнего в глубь полости фор-
мы, т. е. в сторону стенок отливки.
Если при исходном положении стержня сохранить зазор по его
внешним границам, равным s, то наибольшее перемещение стержня,
вызванное действием напора жидкой стали, составит с = —-—, кото-
sin а
рое при а = 30° равно 2х и при а = 45° — соответственно 1,41 s. Ha такие
же величины может произойти уменьшение толщины тела отливки,
показанное на рис. 20 тонкой линией.
Уменьшение перемещений подобных стержней может быть достиг-
нуто следующими путями:
1)	максимально возможным уменьшением зазора s на участках
АВ и CD (рис. 20); при формовке по-сырому этот зазор можно назна-
чать равным нулю;
30
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ и СТЕРЖНЕЙ
2)	введением пополнения тела отливки на участке стержня АС,
которое компенсировало бы уменьшение толщины тела отлнвки; вели-
чину пополнения можно принимать равной 1—1,5 s;
3)	устройством местных фиксаторов — контрольных знаков 2, 3,
которые выступают над нижней поверхностью стержня; контрольные
знаки, ограничивающие перемещение стержня в определенных направ-
лениях, могут иметь и другую конструкцию.
Перемещение стержня в продольном иаправленнн основной оси
знака. Первый случай. Перемещение стержня с вертикальным зна-
ком под действием силы всплывания.
Стержень с вертикальным знаком (рис. 21, а), находящийся
в жидком металле, может всплыть. Во избежание всплывания стерж-
ней прибегают к различным способам крепления их к стенкам формы.
В данном случае применены жеребейки. В других случаях стремятся
создать дополнительные верхние опоры — знаки.
Для определения размеров потребных верхних опор стержня,
способного всплыть, необходимо определить силу всплывания стержня
Р, которая передается на верхние опоры стержня.
Известно, что сила всплывания стержня, окруженного жидким
металлом, равна
P = G—g,
где G — вес жидкого металла, объем которого вытеснен стержнем,
кгс; g — вес стержня, кгс.
В случае вертикального знака без выступа (рис. 21, а) сила
всплывания зависит не от всего объема жидкого металла, вытеснен-
ного стержнем. В данном случае из указанного объема нужно вычесть
ту часть, которая эквивалентна объему столба жидкого металла
высотой h, возвышающегося над основанием нижнего знака, т. е.
будем иметь
P = hy(Ft—F2)—g,
где у— удельный вес жидкой стали, кгс/см3;
Рис. 21. Два варианта конструкции вертикального знака стержня:
а — без выступа; б — с выступом
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СТЕРЖНЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗНАКА ФОРМЫ________________________-_________3 1
Размеры стержня (в данном простейшем случае его диаметры и
высота Л) принимают в сантиметрах.
На рис. 21,6 показана конструкция знака, устойчивого против
всплывания стержня, так как выступающая часть знака будет удер-
живаться в форме давлением столба жидкого металла, равным
P = HyF3,
где F3 — площадь выступающей горизонтальной части знака;
F3 =---------.
Силы всплывания данного стержня
Р = hy(Fi—F2)—HyF3—g.
Размеры знака, устойчивого против всплывания стержня, могут
быть определены нз неравенства
HyF3>hy(F^F2).
Если принять di = D, то F3 = Ft — F2 и, следовательно, получим
отрицательное значение силы всплывания Р, т. е. при этом условии
гарантируется стабильность положения стержня в литейной форме.
Если стержень и его знак не имеют выступающих частей
{см. рнс. 19), то он не должен всплыть.
Во избежание всплывания стержней с вертикальным знаком
(рнс. 21, а) используют жеребейки. Высоту жеребейки принимают рав-
ной толщине тела отливки. При толщине стенок отливки до 40—50 мм
потребное число жеребеек определяют, руководствуясь лишь допусти-
мым давлением пластин жеребеек на стенку формы, оказываемым
силой всплывания стержня Р. Если стержень, удерживаемый сверху
жеребейками, имеет, кроме того, верхние знаки с общей площадью
опоры на стенку формы Ев.э, то требуемое число жеребеек п можно
определить исходя из следующих условий:
при формовке по-сырому
—=--~г;. < 0,25 КГС/СМ2,
при формовке по-сухому
р
-F—iW<2,5 кгс/см2,
где f—площадь поверхности пластины жеребейки, сопрягаемой со
стенкой формы.
Приведенные условия удержания стержня жеребейками основаны
на предположении, что при малой толщине стенок отлнвки жеребейки
успевают выполнить свою основную функцию удержания стержня
еще до полного прогрева их металлом, залитым в полость формы.
С увеличением толщины стенок отливки необходимо соответственно
увеличивать н диаметр стоек жеребейки. Во избежание продольного
изгиба стоек жеребейки их диаметр принимают равным '/s — Ve тол-
щины стенкн отливки. Однако при этом нужно иметь в виду, что стойки
жеребейки могут не полностью свариться с телом отливки.
32
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
В условиях изготовления толстостенных отливок процесс затвер-
девания стали в месте расположения жеребеек, а также продолжитель-
ность заливки формы увеличиваются. За время затвердевания стенки
отливки жеребейка прогревается сталью, залитой в форму, и становится
менее способной выдерживать давление всплывающего стержня.
Поэтому не допускается крепления стержней, способных всплыть,
одними жеребейками. В подобных случаях жеребейки не могут заме-
нить и нижние опоры стержня. Поэтому стержни, окруженные жидким
металлом, должны иметь соответствующие знаки. Если же опорная
поверхность этих знаков будет недостаточной, прибегают к специаль-
ным методам крепления стержней к стенкам формы. Но если отливка
не имеет отверстий, которые можно было бы использовать для устрой-
ства знаков, илн эти отверстия недостаточны для удержания стержня
в форме, такая конструкция литой детали должна быть переработана
с учетом требований удержания стержня в форме.
Второй случай. Перемещение стержня на величину зазоров
между торцами его знаков.
Такие перемещения возможны при наличии двух или большего
числа опор, преимущественно горизонтальных. Эти перемещеиня
имеют наименьшее значение, когда все опоры стержня размещаются
лишь в одной полуформе. В таких случаях, даже при некоторой сво-
боде перемещения стержня вдоль оси знаков, правильность его поло-
жения можно проверить шаблоном.
Но многие стержни, например горизонтальные цилиндрические,
имеют торцовые поверхности знаков одновременно в нижней н верхней
полуформах. Зазоры между торцовыми поверхностями знаков стержня
и формы принимают в зависимости от положения знака в форме.
В нижней полуформе принимают минимальный зазор, чтобы правильно
фиксировать положение стержня, а в верхней полуформе зазор увели-
чивают, чтобы избежать поломки его знаков при сборке полуформ. Но
стержни, состоящие из двух половин и имеющие общую с формой
поверхность разъема, в ряде случаев ставят в форму по отдельности,
т. е. без соединения их склейкой. В этих условиях верхняя полуформа,
накрываемая по направляющим штырям, может сместить выступаю-
щую часть стержня на величину повышенного торцового зазора.
Во избежание подобных смещений положение выступающей части
стержня должно фиксироваться знаками ннжней полуформы.
Угловые перемещения стержня относительно его основной оси.
Стержень, знаки которого имеют цилиндрическую форму, может полу-
чить угловое перемещение относительно его основной оси. Если это
перемещение может привести к нарушению формы отливки, знаку
стержня придают отличные от круга очертания, с учетом которых стер-
жень может быть зафиксирован в знаке формы только в одном опре-
деленном положении. Для этой цели на знаках, имеющих форму тел
вращения, выполняют местные плоские срезы, впадины или выступы,
т. е. так называемые фиксаторы или контрольные знаки, устройство
которых рассмотрено ниже.
4.	КОНТРОЛЬНЫЕ ЗНАКИ
Контрольные знаки, применяемые с целью сохранения в форме
заданного положения стержня, называют также фиксаторами. Учиты-
вая, что последний термин имеет универсальное назначение, приме-
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗНАКИ
33
няемое и к другим видам изделий, по мнению автора книги, термин
«контрольный знак» в большей мере отражает специфику своего
назначения.
Контрольные знаки горизонтальных стержней. Наиболее распро-
страненные типы контрольных знаков горизонтальных стержней
с двумя опорами приведены на рис. 22. По назначению их подразделяют
на две группы:
1) знаки, ограничивающие угловое перемещение стержня относи-
тельно его основной оси (типы I—VI);
2) знаки, ограничивающие одновременно угловое и продольное
перемещения стержня (типы VII—IX).
Контрольный знак типа / применим для стержней, имеющих диа-
метр более 60—70 мм. Размер плоского среза, т. е. хорду круга, назна-
чают обычно в пределах S = (1.0 4- 1.41)/?, где R — радиус круга,
а — угол, равный 60—90°.
При определении возможного углового перемещения знака стержня
относительно его основной оси следует учитывать, что между знаками
стержня и формы всегда имеется зазор, увеличение которого так же,
как и уменьшение центрального угла а, способствует большему угло-
вому перемещению стержня. Это перемещение стержня особенно
опасно при малых диаметрах знака, так как боковой зазор умень-
шается не пропорционально диаметру знака. Прн D < 60 мм условия
предупреждения углового смещения знака стержня весьма неблаго-
приятные. Увеличение угла а более 90° может недопустимо ослабить
сечение знака стержня. Для сохранения необходимой прочности знака
стержня при D 70 мм угловое перемещение знака стержня
типа 1 можно предупредить увеличением его диаметра. Контрольный
Рис. 22. Основные типы контрольных знаков горизонтальных стержней
с двумя опорами:
а, б — круглые с нижним срезом; в — круглый с верхним срезом; г, д — устойчи-
вые против перемещений — углового я вдоль осн знака
34 ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
знак этого типа в связи с простотой его исполнения широко применяют
при изготовлении стержней различных размеров при D eg 70 мм,
особенно в условиях единичного производства.
Контрольные знаки типов II—IV более надежно определяют поло-
жение стержня в знаке формы, так как имеют большую площадь по-
верхностей, ограничивающих угловое перемещение стержня. Но при
этом возрастает трудоемкость изготовления модели и стержневых
ящиков.
Контрольные знаки типов V—VI позволяют полностью избежать
угловые перемещения стержня, если после установки его в знак формы
плоский срез окажется в одной плоскости с поверхностью разъема
формы. При установке стержня типа VI могут потребоваться переста-
новки его до совпадения линии среза с разъемом формы, что нежела-
тельно, особенно при формовке по-сырому.
Контрольные знаки с фиксаторами 1 ограничивают одновременно
угловое и продольное перемещение стержня относительно его основной
оси. Знак типа VII фиксирует положение стержня независимо от ве-
личины торцовых зазоров s]t s?. В данном случае зазоры s(, s2 можно
увеличить по сравнению с обычно принимаемыми для горизонтальных
стержней.
Рассмотренные типы контрольных знаков выполняют только на
одном нз знаков стержня, имеющего наибольший диаметр. Следует
отметить, что знаки, имеющие фиксаторы 1, приемлемы и для гори-
зонтальных стержней с одной опорой. В этих случаях длину знака /
назначают с таким расчетом, чтобы еще до перекрытия ннжней формы
выступающая часть стержня не могла бы самопроизвольно переместить-
ся вниз.
Ограничение перемещений стержня вдоль оси знаков достигается
назначением минимально допустимых зазоров S| между торцами 'зна-
ков стержня и нижней полуформы (рис. 22). Зазор s2 по торцу верхней
части знака во избежание сдвига стержня, возможного во время уста-
новки верхней полуформы, назначают большим, чем зазор $i. С этой
же целью уклон торцовой стенки стержня, расположенной выше
поверхности разъема формы, принимают большим, чем в нижней
полуформе.
Конструкцию контрольного знака выбирают, руководствуясь воз-
можными перемещениями стержня, поперечными размерами знака,
размером партии стержней (единичные стержни, крупная партия, серий-
ное производство) и способом формовки (по-сырому, по-сухому).
Таблица 1
Основные типы контрольных знаков горизонтальных стержней
Диаметр знака, мм	Тип контрольного знака (рнс. 22)			
	с учетом продольного перемещения стержня		без учета продольного перемещения стержня	I	
	при единичном производстве	при серийном производстве	при единичном производстве	при серийном производстве
60—70	IX	VII, IX	//. Ill	II—IV
70—250	VIII, IX	VII, IX	I, II	I. II, IV
250—600	VIII, IX	VIII, IX	1, V, VI	II, IV
Свыше 600	VIII, IX	VIII, IX	1. VI	II, IV
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗНАКИ 35
Области преимущественного применения рассмотренных типов
контрольных знаков приведены в табл. 1. Пользуясь таблицей, рекомен-
дуется учитывать, что при формовке по-сырому лучше избегать при-
менения знаков типов / (при D < 70 мм). V—VII, так как в этих
случаях не всегда возможно правильно установить стержень без после-
дующего изменения его положения.
Контрольные знак» вертикальных стержней. Для правильной фик-
сации положения вертикального стержня наилучшие условия дости-
гаются, когда внешний контур контрольного знака остается видимым
во время установки стержня в форму. Это особенно относится к крупным
стержням, при установке которых в форму легко сломать невидимые
сверху выступающие части контрольного знака.
Основные типы контрольных знаков вертикальных стержней изо-
бражены на рис. 23. Конструкцию контрольного знака выбирают
в зависимости от поперечных размеров знака, возможности дополни-
тельного крепления стержня сверху и размера партии изготовляемых
стержней данного наименования.
Контрольный знак типа I наиболее прост в исполнении, его при-
меняют при диаметре знака D > 60 мм, а при D < 60 мм можно увели-
чивать диаметр знака (тип IV), особенно когда возможно смещение
верхней выступающей части стержня относительно вертикальной осн.
Знаки типа / применяют главным образом при наличии верхней опоры
стержня, однако в этом случае не исключена возможность образования
в верхней плоскости среза трудноудал и мо го залива металла. Знак ти-
па // лишен последнего недостатка, но он менее точно фиксирует
положение стержня. Более предпочтительным является знак типа III,
который можно применять вместо знаков типов I и II.
Контрольные знаки типов V—VIII ограничивают угловое переме-
щение стержня. Знаки типов VII, VIII имеют наибольшие преимущества
при возможности перемещения верхней выступающей части стержня
Рис. 23. Основные типы контрольных знаков вертикальных стерж-
ней
36 ---------------------------- ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
с одной нижней опорой относительно вертикальной оси. Контрольный
срез / прямоугольной части знака выполняют для того, чтобы отличить
несколько стержней с одной формой знака, но имеющих разное назна-
чение. Это в равной мере относится и ко всем другим типам знаков
прямоугольной формы.
Контрольные знаки типов IX—XII применимы для кольцевых
стержней больших диаметров (500—1200 мм) вместо типа IV, При
выборе предпочтительного типа контрольного знака из числа четырех
последних (IX—XI!) необходимо учитывать, что в процессе длитель-
ного хранения, как и при транспортировке стержней, их выступающие
части легко ломаются.
Таким образом, основные требования к конструкции контрольных
знаков стержней сводятся к следующему:
а)	предупреждение возможности смещения стержня относительно
заданного положения сверх отклонений, ограничиваемых допусками на
размеры отливки;
б)	сохранение прочности знака, а также выступающих частей
стержня и формы;
в)	расположение фиксатора в таком месте, которое можно видеть
во время установки стержня в знак формы.
Области применения контрольных знаков рассмотренных типов
(кроме IX—XII) приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные типы контрольных знаков вертикальных стержней
Диаметр D или наиболь- ший попереч- ный размер стержня, мм	Тип контрольного знака (рис. 23)			
	Серийное производство		Единичное производство	
	при наличии нижней и верхней опор стержня	при наличии только нижней опоры	при наличии нижней и верхней опор стержня	при наличии только нижней опоры
До 60 60—350 Свыше 350 Прим ннченно.	///, IV III, V, VI III. V, VI, (VII, VIII) е ч а и и е В скобка?	IV, III III, V, V/—VIII с увеличенной высотой знака III, V—VIII с увеличенной высотой знака приведены типы xof	I, IV, /// /—///, VII, VIII II, III <трольных знаков.	IV, III I, HI, V -VHI с увеличенной высотой знака II, III, V, VI (VII, VIII) с уве- личенной высотой знака рименяемые огра-
5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ
Для выбора способа изготовления стержней необходимо знать их
размеры, конфигурацию, размеры партии изготовляемых стержней,
принятые составы стержневых смесей и конкретные условия произ-
водства.
По размерам стержни можно различать:
а)	мелкие — объемом до 8—10 дм3, изготовляемые машинным
способом или вручную по стержневым ящикам, размеры и масса кото-
рых допускают возможность выполнения вручную операций кантовки
и снятия стержневого ящика;
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ.
37
б)	средние — объемом до 100 дм3, изготовляемые машинным спо-
собом или вручную, преимущественно по стержневым ящикам,
с механической кантовкой последних вместе со стержнем;
в)	крупные — объемом свыше 100 дм3; эти стержни можно изго-
товлять вручную, машинными способами, по шаблону, по месту
(съемные болваны) и пр.; характерной особенностью крупных стерж-
ней является то, что их изготовляют преимущественно в рабочем
положении без последующей кантовки.
По конфигурации стержни подразделяют на цилиндрические и
призматические, имеющие в поперечном сеченин форму круга, овала
или многоугольника правильной и неправильной геометрической фор-
мы, и фигурные, представляющие собой сочетание различных фигур
правильной и неправильной геометрической формы. Фигурные стержни
подразделяются на простые, средней сложности и сложные.
С точки зрения требований, предъявляемых к прочности стержней,
определяемой выбором соответствующих стержневых смесей, принята
следующая классификация стержней по их конфигурации (рис. 24),
предложенная И. Б. Куманиным и А. М. Ляссом.
I класс. Стержни сложной конфигурации, очень тонкие, имеющие
узкие знаки, образующие в ответственных отливках развитые внутрен-
ние полости, не подвергаемые последующей механической обработке.
II класс. Стержни, имеющие наряду с компактной или даже мас-
сивной частью очень тонкие выступы, ребра или перемычки, обладаю-
щие более развитыми знаками, чем стержни I класса, и образующие
полностью или частично необрабатываемые поверхности.
III	класс. Различные центровые стержни, образующие внутренние
необрабатываемые поверхности, имеющие конфигурацию средней слож-
Рис 24. Типичные представители стержней разных классов
(/-Ю
38
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
ности, требующие наряду со средней прочностью в сыром и сухом
состояниях высоких поверхностных качеств.
IV	класс. Стержни несложной конфигурации, образующие внут-
ренние необрабатываемые полости в отливках или внешние габаритные
стержни средней и малой сложности.
V	класс. Массивные стержни, образующие большие внутренние
полости в крупных отливках.
Стержни 1 класса, характерные для отливок с толщиной стенок
до ~8—12 мм, мало применяются в сталелитейном производстве. По-
этому стержни II класса обычно относятся к числу стержней наиболее
сложных в изготовлении.
Наибольшее применение получили следующие способы изготовле-
ния стержней: по стержневым ящикам; методом шаблонной формовки;
комбинированные — по стержневому ящику и шаблону; по модели, без
применения стержневых ящиков, в виде так называемых съемных
болванов или кусков.
В первом случае стержни можно изготовлять различными спосо-
бами машинной формовки с уплотнением смеси встряхиванием, прес-
сованием, встряхиванием с подпрессовкой, пескометом, пескодувным,
пескострельным способами, заполнением полости стержневого ящика
жидкой самотвердеющей смесью, а также набивкой вручную.
Не касаясь состава жидких самотвердеющих смесей, следует от-
метить, что их применение открыло широкие возможности для меха-
низации процесса изготовления стержней в единичном и мелкосерий-
ном производстве отливок. В данном случае операция уплотнения
смеси в стержневом ящике заменяется заполнением смесью полости
стержневого ящика и последующей выдержкой стержня в этом ящике.
Это позволяет организовывать поточные линии изготовления стержней,
перемещая по потоку заполненные стержневые ящики до завершения
процесса твердения смеси. На такой поточной линии одновременно
могут находиться металлические и деревянные стержневые ящики
различных размеров, что имеет особенно большие преимущества в усло-
виях изготовления малых партий и единичных стержней.
Три остальных способа изготовления стержней, в отличие от
набнвки по стержневому ящику, относятся к группе универсальных
способов, применяемых в условиях единичного производства главным
образом с целью снижения затрат на изготовление моделей и стержне-
вых ящиков. В то же время в условиях изготовления единичных отли-
вок очень сложной геометрической формы, например крупных корпус-
ных деталей морских судов, даже модельщики высокой квалификации
затрудняются точно увязать внешний и внутренний контуры изделия,
изготовляя модель и стержневой ящик. В таких случаях литейную
форму изготовляют по модели Те же части формы, которые требова-
лось бы выполнить при помощи стержней, набивают не по стержневым
ящикам, а по модели в виде съемных болванов и частей, знаки которых
намечают сами формовщики, руководствуясь общими положениями
выбора границ стержней
Мелкие стержни и стержни средних размеров наиболее рацио-
нально изготовлять с применением стержневых ящиков, особенно на
пескострельных машинах, которые позволяют использовать стержне-
вые ящики универсального назначения.
Другие типы стержневых машин можно рационально использовать,
если затраты на изготовление стержневых ящиков для них окупаются
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ.
39
достигнутой экономичес-
кой эффективностью ма-
шинной формовки. При
единовременной потреб-
ности не менее 10—25
стержней отдельных наи-
менований может быть
применен способ машин-
ной формовки стержней с
использованием постоян-
ных жакетов, закреп-
ленных на машине. В жа-
кеты можно вставлять
вкладыши разъемных
стержневых ящиков,
внешние размеры которых
соответствуют внутрен-
нему контуру жакетов.
Способ изготовления
стержней по шаблону все
меньше применяют лаже
в единичном производ-
Рис. 25. Формовка концевой части спирали насоса по
скелетной модели:
I —- IV — последовагельностъ выполнения технологических
операций
стве.
Тем не менее крупногабаритные единичные стержни экономически
целесообразно изготовлять по шаблону и комбинированно — по
стержневому ящику и сгребку или шаблону, если работу выполняют
стерженщики высокой квалификации. Например, по шаблону можно
изготовлять центровые стержни .хобота завалочной машины мартенов-
ских печей, роликов прокатных станов и других подобных деталей.
Крупные стержни единнчиых отливок, имеющие форму тел вра-
щения, можно изготовлять по шаблону или комбинированно — по
ящнку и сгребку. Мелкие фасонные части таких стержней могут быть
выполнены по стержневому яшикх или путем расстановки по шабло-
нам отъемных частей, представляющих собой фасонную фигуру
соответствующей части отливки.
К числу комбинированных способов относится изготовление стерж-
ней при формовке по скелетной модели. Последняя представляет собой
деревянный каркас, части которого образуют поперечные и продольные
сечения стенок отливки, расположенные в разных плоскостях. По ске-
летным моделям изготовляют крупные стержни отливок сложной
конфигурацнн с равномерной или закономерно изменяющейся толщи-
ной тела.
Пример формовки концевой части спирали насоса, имеющей
переменное поперечное сеченне по длине трубы, но равномерную
толщину стеики б0, приведен на рис. 25. Форму и стержень набивают
по скелетной .модели 1. Контур нижней полуформы получен по шаб-
лону 2 (положение /). Далее в знак формы 3 укладывают отъемную
часть модели знака 4, а остальную поверхность полуформы покрывают
отформованными пластинами 5, образующими ложное тело толщиной
6о- После этого полость, образованную внутренним контуром скелетной
модели /, используют как стержневой ящик для набивки нижней
половины стержня 6. Прн набивке стержня укладывают металличе-
ский каркас (на рисунке условно не показан). Контур верхней полови-
40
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
ны стержня оформляют шаблоном 7. По внешнему контуру модели
знака 4 срезают излишек формовочной смеси сгребком <8. На открытой
поверхности стержня 6 затем создают ложное тело толщиной 6о из
мерных пластин 9, которые в совокупности со знаком 4 образуют кон-
тур модели, используемой для набивки верхней полуформы 10. После
снятия верхней полуформы стержень вынимают из формы для оконча-
тельной отделки, покраски и сушки.
Рассмотренный способ изготовления стержня и формы позволяет
получить равномерную толщину стенки по всему контуру отливки, что
не всегда достигается при использовании модели и стержневого ящика.
Крупные фасонные стержни сложных тонкостенных единичных
отливок, к которым предъявляются жесткие требования по размерам
и массе, рационально (для получения заданных толщин стенок отливки,
криволинейные поверхности которых пересекаются в разных плоско-
стях) изготовлять в форме по модели в виде съемных болванов. На-
бивка наружных стержней по модели в виде съемных болванов не-
сколько усложняет формовку, но значительно сокращает трудоемкость
изготовления модели.
При изготовлении крупногабаритных отливок, особенно методом
формовки в почве, часто форму собирают из большогй числа крупных
стержней. При этом следует назначать такие внешние контуры
стержней, при которых можно было бы либо сократить номенклатуру
стержневых ящиков, либо по общему стержневому ящику изготовлять
несколько разных стержней, применяя в ящике набор сменных вкла-
дышей. Особенно это относится к стержням одинаковых размеров,
имеющим зеркальную геометрическую форму.
При изготовлении крупных стержней единичных отливок стре-
мятся уменьшить трудовые затраты на производство стержневых
ящиков. В условиях же изготовления крупных партий отливок данный
фактор имеет второстепенное значение, так как затраты на изготов-
ление стержневых ящиков окупятся при стержневых работах.
Для серийного производства отливок выбирают наиболее произ-
водительный способ изготовления стержней с учетом применения
капитальной оснастки. Но и при этом технолог должен стремиться
изыскать способ изготовления литейной формы без применения стерж-
ней или хотя бы с уменьшением их числа и объема.
При использовании жидких самотвердеющих смесей желательно
объединять стержни меньших размеров в более крупные. Поэтому
в каждом конкретном случае выбирают такой способ производства
стержней, который позволяет получать годные отливки, не прибегая
к неоправданному усложнению технологического процесса.
6. ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА И ПЛОСКОСТЬ НАБИВКИ СТЕРЖНЕЙ
Для уменьшения числа технологических операций, облегчения
сборки формы и получения отливки более точных размеров нужно
избегать разделения стержня на отдельные части. Однако в некоторых
случаях такое разделение оказывается целесообразным, особенно если
это позволяет механизировать стержневые работы.
Разделение стержня на части можно выполнять с учетом после-
дующей вклейки их в основной стержень или же установки в соответ-
ствующие знаки без вклейки. Склейка сухих стержней из отдельных
частей широко практикуется в серийном производстве. До проведения
ПОВЕРХНОСТЬ РАЗЪЕМА И ПЛОСКОСТЬ НАБИВКИ СТЕРЖНЕЙ 41
склейки составные части стержня проверяют в специальных кондук-
торах или по шаблонам и при необходимости подвергают обработке
но плоскостям разъема. В условиях же единичного производства
склейку сухих стержней применяют мало. При разделении стержня на
части, а также при выборе плоскости иабивки указанных составных
частей стержня можно руководствоваться следующим:
1.	Стержень должен иметь открытую часть возможно больших
размеров, со стороны которой удобна установка внутренних холодиль-
ников, каркаса, набивка смесью всех частей стержня или же заливка
полости стержневого ящика жидкой смесью.
2.	Поверхность, на которой будет сушиться или выдерживаться
стержень, должна быть наиболее простой, предпочтительно плоской.
3.	Стержневой ящик должен иметь наименьшее число отъемных
частей.
4.	Стержень должен иметь достаточную прочность после разде-
ления его на составные части. В связи с этим нижняя часть крупного
стержня должна иметь не менее двух местных опор, достаточных
размеров, исключающих возможность смешения стержня во время
сборки и последующей заливки формы.
5.	При разделении стержней, окружаемых жидким металлом, осо-
бое внимание должно уделяться обеспечению надежного вывода газов
из стержня, не считаясь с усложнением конструкции знаков или вве-
дением дополнительных стержней.
Например, в случае, показанном на рис. 26, а, трудно надеяться
на успешный вывод газов из стержней 1—5 через боковые каналы,
так как в эти каналы может проникнуть жидкий металл. Условия вы-
вода газов через вертикальные каналы также могут быть нарушены,
42
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
если газоотводы, выполненные в стенках формы, не совместятся
с боковыми каналами или же образуются заливы металла. Путем
углубления нижнего знака предупреждается возможность проникнове-
ния металла к нижнему основанию знака (рис. 26,6). Введением
дополнительных стержней 6 и 7 с вытяжными знаками (рис. 26, в) со-
здаются еще более надежные условия, так как каждую пару смежных
стержней можно рассматривать как одно целое. Стрелками показано
возможное направление потока газов из стержня 2, если по каким-
либо причинам нарушатся условия отвода газов через остальные кана-
лы этого стержня.
6.	Каждая отдельная часть стержня должна иметь надежную
опору, позволяющую избежать недопустимые смещения положения
стержня при установке в форму и во время заливки последней. Если
данное требование не обеспечивается, а по условиям изготовления
стержня ои все-таки должен быть разделен на части, разделение мож-
но допустить лишь при вклейке этих частей в целый стержень.
Пои изготовлении мелких и средних стержней в большинстве
случаев плоскость набивки стержня служит и плоскостью опоры при
транспортировке и сушке стержня. Перед укладкой стержня на су-
шильную плиту его вместе со стержневым ящиком и плитой перево-
рачивают на 180°. Крупные стержни в большинстве случаев изготовля-
ют в рабочем положении, чтобы избежать кантовки их вместе со
стержневым ящиком. Это относится также к условиям изготовления
стержней из жидких смесей.
Для кантовки крупных стержневых ящиков необходимо примене-
ние специальных механизмов, но в конкретных условиях производства
их может не быть. Исходя из этого, при выборе плоскости набивки
крупного стержня в каждом отдельном случае нужно определить, что
является более целесообразным — изготовление стержня с последую-
щей кантовкой его в рабочее положение или же набивка стержня
в рабочем положении. Эти вопросы решают, руководствуясь следую-
щими основными положениями:
1.	Наиболее предпочтительной является набивка и сушка стерж-
ня в его рабочем положении, т. е. в положении стержня в литейной
форме. Для выполнения этого условия целесообразно применение само-
твердеющнх стержневых смесей.
2.	Стержни, подвергаемые тепловой сушке в рабочем положении,
должны иметь достаточно широкую опорную поверхность, чтобы избе-
жать недопустимых деформаций под действием их массы.
3.	Если нижине части стержня не могут служить опорами при
сушке, то проверяют возможность использования боковых знаков в ка-
честве опор. Боковыми опорами крупных стержней могут быть кар-
касы, специально выводимые за пределы контура знаков стержня.
4.	Набивку стержня с нижней или боковых сторон, считая по
положению в форме, можно выполнять, если имеется возможность бе-
зопасного проведения кантовки стержневого ящика или самого
стержня.
7.	ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ
Знаки горизонтальных стержней подразделяют на односторонние
закрепленные и двусторонние закрепленные (рис. 27). При разработке
технологических процессов производства отливок размеры знаков при-
нимают согласно данным табл. 3 и 4.
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ.
43
Рнс. 27. Знаки горизонтальных стержней:
а — двусторонние; б — д — односторонние
Длину знака стержня при известном размере его диаметра
определяют в зависимости от допустимого давления на поверхность
знака формы. Допустимое давление на знак формы зависит от массы
стержня, а также от объема окружаемой металлом части стержня,
влияющего на усилие всплывания, передаваемое на знаки формы. При
проверке соответствия принятых размеров знаков требованиям, отве-
чающим допустимому давлению на знак формы, последнее принимают
равным:
а)	для сырой формы — до 0,25 кгс/см2 от силы тяжести и до
0.50 кгс/см2 от усилия всплывания;
Таблица 3
Длина горизонтальных знаков стержней при формовке
по-сырому по ГОСТ 3606—57 (мм)
—г— яли () 2	Длина знака 1 (не более) при длине стержня L								
	До 50	50—150	150-300 |	300—500 |	500-750 |	750— КХю| 1000—1500		1500—2000	2000—2500
До 25	15	25	40	—.				—		.	—	—
25—50	20	30	45	60	—-	—	—	—	—
50—100	25	35	50	70	90	но	—•	—	—-
100—200	30	40	55	80	100	120	140	160	-—
200—300	—	50	60	90	ПО	130	150	180	200
300—400	—	—	80	100	120	140	160	200	220
400—500		.—-	100	120	130	150	180	230	250
500—750	—	—.	—.	140	150	170	200	250	280
750—1000	—-	—	—.	—	180	200	230	280	300
1000—1250	.—-	—-	—	—.	200	230	250	300	330
1250—1500	—	—	—	—	—	250	280	330	350
44
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
Таблица 4
Длина горизонтальных знаков стержней прн формовке по-сухому
по ГОСТ 3606—57 (мм)
Исполнение] ИсполнениеII
В-В
А-гЬ
----- или D
2
До 50
Длина знака I (не более) прн длине стержня L
50—150 150-300
300—500
•500—750
До 50
50—100
100—200
200—300
300—400
400—500
500—750
750—1000
1000—1250
1250—1500
1500—2000
2000—2500
2500—3000
Свыше 3000
15
20
20
30
45
50
30
40
50
60
70
80
40
50
60
70
80
90
100
60
70
80
90
100
ПО
130
70
80
90
100
110
120
140
150
750—
1000
1000— 1500	1500— 2003	2000- 2500	2500— 3000	Свыше 3000
			.					—
—	.—	—		.	—
100	но	—	—	—
по	120	130	140	150
120	130	140	150	160
130	140	150	160	170
140	150	160	170	180
150	160	170	180	190
160	170	180	190	200
180	190	200	210	220
200	210	220	230	240
220	230	240	250	260
—-	250	260	270	280
		280	290	300
б)	для сухих форм—-до 2,5 кгс/см2 при диаметре их до 1000 мм
и длине до 2000 мм и до 5 кгс/см2 при больших размерах стержней.
Учитывая незначительное усилие всплывания горизонтальных
стержней, диаметр знака которых не превышает 100 мм, размеры знаков
таких стержней принимают исходя из условий получения надежных
опор стержня, при которых исключалась бы возможность его смещения.
В этих случаях давление на знак стержня получается меньше
допустимого.
Выбирая по таблице длину знаков стержней, необходимо учиты-
вать возможность прогиба последних под действием усилия всплывания.
В результате прогиба стержней, расстояние между знаками которых
значительно превышает их диаметр, часто утоняются верхние части
тонкостенных литых деталей и даже образуются недоливы стенок. Уто-
нение стенок, вызванное прогибом удлиненных стержней, особенно
опасно при изготовлении литых деталей, которые в процессе службы
подвергаются действию больших давлений жидкостей или пара. В этих
случаях необходимо тщательно проверять толщину стенок отливок
в труднодоступных местах. Для предупреждения прогиба стержня наи-
более эффективно применение достаточно жесткого каркаса стержня и
создание дополнительных опор в средней части стержня. В последнем
случае целесообразно в стенках детали предусматривать литые окна,
в том числе только временные, перекрываемые в дальнейшем другими
деталями или завариваемые.
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ 45
Фигурные стержни, в отличие от цилиндрических и призматиче-
ских, имеют поперечное сеченне, не совпадающее с сечением знака.
Зная поперечное сечение знаков, определямое размерами и конфигура-
цией отверстий, выполняемых в отливке, можно в зависимости от
усилия всплывания Р (в кгс), а также допустимого иа поверхность
знака формы давления ру от усилия всплывания рассчитать длину
знаков фигурного стержня.
Прн расчете примем приближенно, что усилие всплывания стержня,
имеющего две опоры, передается равномерно на каждую из них. Тогда,
исходя из равных реакций опор на оба знака, а также разных их диа-
метров О| и D2 (в см) или ширины В обоих знаков и условия полного
погружения в металл той части стержня, которая расположена между
его знаками,получим
о1/1 = ад>4—•
Отсюда длину каждого знака можно определить по неравенству
2pyD
Принимая соответственно значения ру равными 2,5 и 0,5 кгс/см2
для случаев установки стержней в форму, изготовленную по-сухому и
по-сырому, получим следующие формулы для определения длин знаков
фигурных стержней:
при формовке по-сухому
при формовке по-сырому
При этом обозначают усилие всплывания стержня через Р, длину
знака — Z, диаметр или ширину — D(B). Длины знаков, определенные
по этим формулам, в зависимости от D (мм) принимают, руководству-
ясь отношениями:
1:0=0,25 4-1,0
1:0 = 0,25 4-0,75
1:0 = 0,20 4-0,50
1:0 = 0,154-0,30
при D < 200;
при D = 200 -ь 400;
при D = 400 -5- 1000;
при D > 1000.
Если отношение I: D окажется менее рекомендуемого, то следует
соответственно увеличить расчетную длину знака I. При значительном
превышении отношения /: D против рекомендуемого нужно увеличить
диаметр (ширину) знака стержня.
Усилие всплывания Стержня определяют по формуле
Р ~ ^1Тнет ^Тст»
где I7! — объем стержня за вычетом объема знаков, дм3; Г — полный
объем стержня, включая знаки, дм3; умет — удельный вес жидкой стали,
кгс/дм3; уст — удельный вес сухого стержня, кгс/дм3.
При расчете можно принимать умет = 7,2 кгс/дм3 и уст =
= 1,9 кгс/дм3.
Для определения усилия всплывания горизонтальных цилиндриче-
ских стержней, размеры знаков которых приведены в табл. 4, можно
использовать готовые расчетные данные, сведенные в табл. 5.
46
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
Таблица 5
Усилия всплывания горизонтальных цилиндрических стержней
Длина стержня (между знаками}, мм	Р. кгс, при диаметре знака стержня, мм									
	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
100	3,1	8	22.6														
200	6,8	20	55,2	95	138	—-	—	—	—	—-
300	11,3	32,6	91	155	240	322	—	—-	—	—.
400	14,5	44	126	216	333	463	630	-—-	—	—
500	18,2	56	161	278	430	603	820	1010	-—-	—
600	21,8	67,5	194	340	528	738	1010	1330	I 630	2 000
800	30,2	91,5	251	462	716	1010	1380	1850	2 240	2 770
1000	54	116	360	489	917	1310	1790	2280	2 880	3 570
1250		145	425	729	1150	1630	2230	2920	3 760	4 550
1500	.—	176	515	895	1410	2010	2750	3530	4 460	5480
2000	—.	237	691	1250	1880	2660	3620	4800	6 080	7 500
2500	—	—	880	1530	2390	3410	4660	6050	7 650	9 400
3000	—-	—	—	1830	2880	4110	5600	7350	9 280	11 400
4000	—	—	—	2470	3870	5500	7500	9800	12 500	13 400
Отношение объема знаков lz2, построенных по данным табл. 3 и 4,
к полному объему стержня V так же, как и отношение объема стержня
Vi без учета знаков к объему V существенно зависит от длины стержня
L. Отношение V2: Vb уменьшаясь с возрастанием L, колеблется в ши-
роких пределах. Например, по выборочным данным оно составляет
0,30—0,50 при L С 300 мм; 0,17—0,33 при L = 300 4- 800 мм; 0,12—0,30
при L = 800н- 1500 мм и 0,08—0,25 при L 1500 мм. В связи с этим
Таблица 6
Усилия всплывания горизонтальных стержней
1'., дм3	Р, кгс. при отношении 1’2: V								
	0,1	0,10—0.15	0,15—9,20	0,20—0.25	0,25—0,30	0.30—0.35	0,35-0,40	0.40—0,45	0.45—0.50
1	4,9	4,82	4,67	4.53	4,37	4.17	3.95	3.69	3.37
2	9,8	9,64	9.34	9,06	8.74	8.34	7,90	7,38	6,74
3	14,7	14.46	14.01	13,53	13.11	12,51	11,75	11,07	10.11
4	19,6	19.28	18.64	18.12	17,48	16,68	15,8	14.76	13,48
' 6	29,4	28,92	28,02	27,06	26,22	25,02	23,0	22,14	20,32
8	39,2	38,56	37.28	36,24	34,96	33,36	31,6	29,52	26.96
10	49	48,2	46,7	45,3	43.7	41.7	39,5	36,9	33,7
20	98	96,4	93,4	90,6	87,4	83,4	79	73,8	67,4
40	196	193	186	181	175	167	158	148	135
60	294	289	280	271	262	250	230	221	202
80	392	386	373	362	350	334	316	295	270
100	490	482	467	453	437	417	395	369	337
200	980	964	934	906	874	834	790	738	674
400	1 960	1 930	1860	I 810	1 750	1 670	1 580	1 480	1 350
600	2 940	2 890	2 800	2710	2 620	2 500	2 300	2210	2 020
800	3 920	3 860	3 730	3 620	3 500	3 340	3 160	2 950	2 700
1000	4 900	4 820	4 670	4 530	4 370	4 170	3 950	3 690	3 370
2000	9 800	9 640	9 340	9 060	8 740	8340	7 900	7 380	6 740
3000	14 700	14 500	14 000	13 500	13 000	12 500	11 750	И 000	10 000
4000	19 600	19 300	18 600	18000	17 500	16 700	15 800	14 800	13 500
5000	24 500	24 000	23 000	22 500	22 000	21 000	20000	18 500	17 000
п	рн меч а	ине- V|	— объем стержня без		учета знаков.; V—полный объем стержня.				
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ 47
в табл. 6, приводимой для приближенного определения усилия всплы-
вания горизонтальных стержней, отличающихся по геометрической
форме от цилиндрических, учтены одновременно составляющие суммы
объемов V = Vi + Vs-
Описанный способ определения размеров знаков стержней с двумя
опорами может быть использован и в более сложных случаях, когда
стержень имеет больше двух опор.
Зная размеры знаков стержней, можно определить и размеры
знаков модели, которые должны различаться иа величину зазоров,
принимаемых по контуру сопрягаемых частей стержня и формы. Опре-
деление этих зазоров представляет наибольшую трудность для техно-
лога в связи с влиянием многих факторов иа размеры стержней
и формы.
При определении зазоров по контуру знаков модели и стержней
нужно учитывать, что принимаемые зазоры могут в дальнейшем суще-
ствено отличаться от тех зазоров, которые получатся между знаками
стержня н формы. К упомянутым факторам относятся отклонения от
принятых размеров знаков, особенно вызываемые деформацией деревян-
ных модельных комплектов, деформация стенок формы и стержней,
допускаемая в процессе формовки и во время сушки, деформация
опорных частей под действием массы стержня и т. д. Неправильное наз-
начение зазоров во многих случаях вызывает усложнение формовочно-
сборочных работ и может быть одной из причин брака отливок.
Зазоры, принимаемые в разных случаях формовки по-сырому и
по-сухому, приведены в табл. 7.
В заключение остановимся на вопросе определения основных раз-
меров односторонних закрепленных горизонтальных стержней, типовые
схемы которых представлены на рис. 27, б—д. Односторонние закреп-
ленные стержни допускается применять в случаях, когда свешивающая-
ся часть стержня L не превосходит 1,2 диаметра D или высоты Н стер-
жня. При большем отношении L : D или L : Н должна быть изыскана
дополнительная опора для выступающей части стержня.
Знаки односторонних закрепленных стержней должны иметь такие
размерь), при которых исключалось бы опрокидывание стержня при
установке в форму и перемещение его из-за усилия всплывания во
время заливки формы. Знаки односторонних закрепленных стержней
по конфигурации подразделяются иа два основных вида: когда форма
сечения знака соответствует конфигурации выходного сечения отливки
(рнс. 27,6) и когда это соответствие ие сохраняется (рнс. 27, в, г, д).
Ширину знаков этих стержней обычно принимают соответствую-
щей ширине выходного отверстия отливки, выполняемого данным
стержнем. Высоту данных знаков принимают в зависимости от высоты
стержня Н или его диаметра, а длину—исходя из условия устойчи-
вости стержня в форме.
С учетом этого высоту h и длину I знаков односторонних закреплен-
ных стержней выбирают в следующих пределах:
для мелких стержней, имеющих D или Н 150 мм (рис. 27),
h = D = Н; I = 1,25 Л;
для стержней, имеющих D или Н > 150 мм, h = (1,5-4- 1,8)£>,
L.
Зазоры по контуру вертикальных стенок знаков односторонних
закрепленных стержней определяют, руководствуясь данными табл. 7
48
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ и СТЕРЖНЕЙ
Таблица 7
Зазоры между знаком формы и стержнем (на сторону) прн формовке по-сухому
по ГОСТ 3606—57 (мм)
]_ вариант

А~А # вариант
«f? L

Si (наибольший) при длине стержня L или диаметре D
h или hi
(наибольшая)
150— 300—
300	500
750—
1000
1000—
1500
1500— 2000—
2000 2500
2500— Свыше
3000	3000
До 25	0.5	0,5
25—50	0,5	0,5
50—100	1,0	1,0
100-200	1,5	1.5
200-300	1,5	1,5
300—500 2,0 2,0
500 -750	—	—
750-1000	—	—
1000-1250	—	—
1250—1500	-	—
1500-2000	—	—
2000-2500	—	—
2500 -3000	—	—
Свыше 3000 —	—
0.5
1,0
1,5
1,5
1,5
2,0
2,5
1,5
1,5
2,0
2,0
2,5
2,5
3,0
3,5
3,5
4,0
1,5
2,0
2,5
2.5
3,0
3.0
3,5
3,5
4,0
4,5
5,0
6,0
6,5
2,0
2 5
3,0
3,0
3,5
3,5
4 О
4 0
4,5
5,0
5,5
6,5
7 5
3,0
3,5
3,5
4,0
4,0
4,5
4.5
5,0
5.5
6,0
7,0
8,0
3.5
4,0
4,0
4.5
4,5
5,0
5,0
5,5
6,0
6,5
7.5
8,5
4,0
4,5
4.5
5,0
5,0
5,5
5,5
6,0
6,5
7.0
8,0
9.0
5.0
5.0
5,5
5,5
6,0
6 0
6,5
7,0
7.5
8,5
9.5
5,5
5,5
6.0
6,0
6,5
6,5
7,0
7,5
8,0
9.0
10,0
1,5—3,0
1,5-6,0
2,5-7,5
3,0-8,0
3,5-8,5
4,0-9,0
4,5-9,5
5,0-10,0
5,5-10,5
6.0-11,0
7,5-12.0
9,0-13,5
9,5-13,8
Зазор s2
0,25] 0,5
1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5.0 | 5.5 I 6,0
6,5 | 7,0
Примечание. Прн формовке по-сырому зазоры $lt sa н $3 определяют по данной таб-
лице с поправочным коэффициентом 0.5—0.6.
в зависимости от конфигурации знака и его высоты. Зазор Sj, опреде-
ляющий устойчивость одностороннего стержня в вертикальном направ-
лении, необходимо принимать меньше приводимого в этой таблице
в зависимости от возможностей своего производства.
Зазоры (рис. 28), образуемые между поверхностями смежных
стержней, зависят от высоты и длины знака (в данном случае hi
и В), они должны быть на 20—30% больше приведенных в табл. 7.
При назначении зазора s4 нужно иметь в виду, что при установке в фор-
му секторных стержней незначительное расхождение между назначае-
мым и фактически получаемым зазором $4 может иметь большое значе-
ние при сборке формы. В этих случаях ошибка, допущенная в опре-
делении зазора s4, суммируется по мере установки очередного стержня
и при числе таких стержней, доходящем до 12 при диаметре 1500 мм,
может составить 6—10 мм. При большем диаметре стержня эта вели-
чина может увеличиваться. Такой суммарный зазор между первым и
последним по ходу сборки стержнями недопустим.
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ
49
А-В~С-Д~Е
Рис. 28. Знаки секторных стержней
В местах расположения стыков стержней, имеющих наибольшие
зазоры, чаще всего образуются на отливке трещины. В связи с этим
при назначении зазоров s4 следует учитывать влияние принятых спо-
собов изготовления и сушки стержней. Например, если стержни, изго-
товляемые из самотвердеющих формовочных смесей, проходят опера-
цию сушки до выемки их из стержневого ящика, то зазор $4 можно
принять не более, чем рекомендуемый табл. 7.
При разработке технологии производства крупной партии отливок
предусматривают изготовление контурного шаблона по периметру
сектора, который строят таким образом, чтобы он надевался на стер-
жень с зазорами 1—2 мм на сторону. Имея такой шаблон, можно
установить фактическую деформацию стержней и на основе этого от-
корректировать размеры стержневых ящиков применительно к приня-
тым условиям производства стержней.
При изготовлении отливок канатных блоков иногда направление
набивки секторных стержней принимают по стрелке М (рис. 28,6).
Со стороны набивки стержневого ящика предусматривают плоскую
стенку знака стержня, чтобы избежать применения драйеров. Из-за
своеобразной деформации этих стержней зазор s4 назначают большим
со стороны набивки стержня с постепенным уменьшением к противо-
положной стороне стержня до s'.
Для сравнения размеров этих зазоров, выявленных в процессе
сборки форм, приведем два примера изготовления отливок блоков,
имеющих диаметр по ручью 900 и 1800 мм. В первом случае в форму
устанавливали шесть секторных стержней, имеющих размеры L =
= 520 мм и b = 120 мм (рис. 28,6), во втором случае— 12 стержней
при L = 550 мм и b = 170 мм. Для обеспечения нормальных условий
сборки формы потребовалось принять зазоры: в первом случае s4 =
= 1 мм, s4 = 2 мм и во втором случае = 0; s4 = 2 мм.
50-
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
0. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ
Знаки вертикальных стержней так же, как и горизонтальных,
подразделяют на двусторонние закрепленные (рис. 29, а — в) и од-
носторонние закрепленные (рис. 29, г, д). Высоту нижних и верхних
двусторонних вертикальных знаков принимают, руководствуясь дан-
ными табл. 8 и 9. Ширина вертикальных знаков обусловливается раз-
мерами выходных отверстий отливки. Обычно эти отверстия относи-
тельно большие и давление, оказываемое собственным весом стержня
на знаки формы, невелико. Исключение могут составить лишь отдель-
ные случаи выполнения стержнями замкнутых внутренних полостей
отливки, когда для придания изделию большей конструктивной
прочности выходные отверстия делают минимальными. Например,
в случаях, приведенных на рис. 26, на знаки формы может передавать-
ся повышенное давление, в том числе на нижние знаки от массы
стержней, а на верхние —- вследствие усилий всплывания стержней.
Действие усилия всплывания продолжается лишь до затопления
жидким металлом верхних горизонтальных плоскостей стержней 1—5.
Несмотря на кратковременность процесса заливки формы, именно
в этот период возможен подъем или боковой сдвиг стержней типа,
изображенного на рис. 26. В связи с этим, если размеры верхних
знаков достаточны, но их центральная ось значительно отклонена от
оси, проходящей через центр тяжести стержня, необходимо изыскать
способ надежного удержания этого стержня, например путем создания
новых верхних опор.
При разработке технологических процессов может выявиться необ-
ходимость устройства удлиненных знаков одиостороиних закрепленных
стержней. Это особенно относится к случаю (рис. 29, г), когда при
малой ширине знака и наличии боковых зазоров не исключена вероят-
ность бокового смещения верхних выступающих частей стержня
("м. рис. 19). Если стержень сместится во время соединения нижней
Рис. 29. Знаки вертикальных стержней:
а — в — двусторонние; г, д — односторонние (а, б — разрезы АА показаны без стержней)
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТЕРЖНЕЙ.
51
Таблица &
Высота нижних вертикальных знаков по ГОСТ 3606—57 (мм)
Л (не более) при длине стержня L
а + Ь —— или а 2	До 50	50—150	150-300	300—500	500—/оО	750-1000	1000—1500	1500—2000	Свыше 2000
До 25	20	25	—	—.				—	—-	—	—
25-50	20	40	60	70	—	—	—	—	—
50-100	25	35	50	70	100	120	—	—	—
100—200	30	30	40	60	90	НО	160	200	——
200—300	35	35	40	50	80	too	150	190	200
300-400	40	40	40	50	70	90	140	180	190
400—500	40	40	40	50	60	80	130	170	180
500—750	50	50	50	50	60	70	120	160	170
750—1000	50	50	50	50	50	60	ПО	150	160
1000—1250		60	60	60	60	60	100	140	150
1250—1500	—	70	70	70	70	70	80	130	140
1500-2000	—	90	90	90	90	90	90	120	130
2000—2500	—	100	100	100	100	100	100	по	120
Свыше 2500	—	НО	110	НО	ПО	ПО	ПО	ПО	110
Таблица 9
Максимальная высота вертикальных знаков (ннжнего ft, верхнего ft,)
по ГОСТ 3606—57 (мм)
52 ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗНАКОВ МОДЕЛЕЙ И СТЕРЖНЕЙ
полуформы с верхней, то последствие этого смещения уже нельзя
предотвратить применением жеребеек или другими технологическими
мерами, например увеличением ширины знака, как показано на рис. 21.
Знак стержня, имеющего только ннжнюю опору, часто удлиняют,
чтобы предупредить проникновение жидкого металла под основание
знака, когда, например, к боковым стенкам последнего примыкает
литниковая система (рнс. 14). Прохождение металла под знак стержня
тем вероятнее, чем ближе к его основанию подведена литниковая
система и чем больше зазоры по контуру знаков модели и стержня.
При таком подводе металла к отливке расстояние от основания знака
до литникового канала, проходящего по знаку стержня, должно быть не
менее 25 мм, а зазоры минимальными. Для обеспечения этого условия
стержни данного типа изготовляют, например, с применением сушки
непосредственно в стержневом ящике.
Иногда можно даже использовать укороченные знаки (но не более
чем на 50% по сравнению с принимаемыми по табл. 8 и 9), так как
положение этих стержней фиксируется ие только по высоте, но н по
высоте выступающей части стержня (рис. 29, б, в).
Размеры удлиненных или укороченных знаков определяют исходя
из условий фиксации положения стержней в знаках. Эти условия
зависят от принятого отношения высоты выступающей части стержня Н
к диаметру знака D или к полусумме его поперечных размеров b и I.
Ориентировочно можно считать, что для стержней, имеющих одну
опору, допускается:
D < 250 мм при H:D^3,0;
О = 250-Е-400 мм при H:D-<2,5;
D — 400-г-650 мм при H:D^2,0.
При большей величине D необходимость применения удлиненных
знаков уменьшается, так как при этом повышается устойчивость
стержня. Если отношение Н: D превышает приведенные предельные
значения, то длина нижнего вертикального знака должна быть
увеличена.
Зазоры по контуру нижних Si н верхних s3 вертикальных знаков
принимают по табл. 7. При удлиненных высотах знаков зазор Sj не-
сколько увеличивают, но не более чем на 30—40% по сравнению
с принимаемыми по таблице.
Следует отметить, что если модель имеет несколько вертикальных
знаков, незначительно различающихся по своим поперечным размерам,
и нет необходимости в применении удлиненных знаков, то целесообразно
принять общую высоту знаков для всех стержней.
9. УКЛОНЫ ЗНАКОВЫХ ЧАСТЕЙ
Формовочные уклоны знаковых частей моделей принимают с уче-
том возможности проведения сборки формы без повреждения послед-
ней. Уклоны знаковых частей в зависимости от высоты принимают
разными для нижних и верхних знаков (табл. 10). Несмотря на раз-
личие приводимых уклонов, работники модельных цехов стремятся
сократить номенклатуру инструмента и шаблонов, применяемых при
изготовлении модельных комплектов.
При изготовлении деревянных моделей, особенно крупных в усло-
виях единичного и мелкосерийного производства, чаще принимают
УКЛОНЫ ЗНАКОВЫХ ЧАСТЕЙ.
53
Таблица 10
Уклон знаков модели и стержневых ящиков по ГОСТ 3606—57
h или Я,, мм	Уклон знака для стержней					Допуски на уклоны знаков			
	вертикальных		горизонтальных			металлических		деревянных	
	Ниж- ний	Верхний	Ннжннй		i Верхний	Модель	Стерж- невой ЯЩИК	Модель	Стерж- невой нщнк
	а	а	а	а.	р				
До 20	10°	15°	10“	3°	15“	+ 15'	-15'	+30'	—30'
20 50	7°	10“	7°	1°30'	10“	+ 15'	—15'	+30'	—30'
50-100	6°	8“	6“	1°	8“	+ 10'	—10'	+25'	—25'
100-200	5°	6°	5“	0°45'	6“	+ 10'	— 10'	+25'	-25'
200—300	—	.—	5°	0“45'	6“	+ 10'	—10'	+20'	—20'
300-500	•—	—.	4“	0“30'	5“	+5'	—5'	+20'	—20'
500—800	—.	.—	3“	0°30'	3“30'	+5'	—5'	+ 15' + 15'	—15'
Свыше 800	—	—	2“30'	0“30'	3“	+3'	—3'		—15'
единые уклоны для всех нижннх знаков равными 1 : 10 или 5°42'37" н
для всех верхних знаков 1 :5 илн Н°18'36". Такая унификация уклонов
при изготовлении деревянных моделей не только упрощает работу
модельщика, но и облегчает литейщикам проверку совпадения уклонов
модели и стержневых ящиков.
ГЛАВА III
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК
ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
1. УСАДКА
Линейная усадка является одним из важнейших физических свойств
стали, учитываемых при разработке технологических процессов произ-
водства ^..ливок, Технолога-литейщика обычно интересует конечная усад-
ка отливки в процентах, т. е. так называемая литейная усадка, которую
можно учесть при изготовлении модели, чтобы размеры отливки не вы-
ходили за пределы заданных допусков.
Действительную линейную усадку отливки находят по уравнению
Ед = ^св (Гм.Т 4- Ст.т),
где есв — свободная усадка стали; ем.т—остаточная деформация отлив-
ки из-за механического торможения, %; етт — остаточная деформация
отливки из-за термического торможения, %. Свободная линейная усадка
является физическим свойством сплавов. Исследованиями по теории ли-
нейной усадки металлов и сплавов [5—8 и др.] показано, что усадка спла-
вов, кристаллизующихся в интервале температур, зависит от вида диаг-
раммы состояния сплава. Поскольку для построения модели необходимо
знать конечную усадку отливки, в данной главе рассмотрены лишь зна-
чения полной свободной (линейной) усадки стали еЛ1п1.
Связь между свободной усадкой стали и диаграммой состояния сис-
темы железо—углерод характеризуется кривой 1 (рис. 30) ]83]. Как вид-
но, максимальная свободная усадка егв ~ 2,45% наиболее заметно
Таблица И
Свободная усадка сталей
Сталь	Полная усадка при отливке в песчаиую форму. %	Источник
Углеродистые с содержанием углерода, %: 0,15—0,20	 0,25—0,80 	 1.0 	 Низколегированные ЗОХМЛ; ЗОХГСЛ; ЗОГСЛ Жаропрочные 15Х1М1ФЛ; 20ХМФЛ	 Коррозиоиностойкие 10Х18Н9ТЛ, 0Х18НЗГЗД2Л То же. 20Х13НЛ; 20Х13Л	 Жаростойкие 40Х25Н19С2Л; 40Х17Н19Г7СТЛ То же. 40Х18Н35С2Л 	 Высокомарганцевая 110Г13Л		2,20-2,45 2,20—2,25 2,1 2,2—2,3 2,1-2,2 2,7—2,8 2,2—2,3 2,5—2,6 2,7 2,6—2,7	[83] [83] [83] [50] Данные автора [50] [50] Данные автора То же [50]
УСАДИ* ________________________________________: tj
уменьшается лишь по мере увеличения
содержания углерода до 0.2%. Далее
при содержании 0,2—0,8% С свободная
усадка углеродистой стали практичес-
ки сохраняется на одном среднем уров-
не около 2,2%. Некоторые данные по
свободной усадке стали разного соста-
ва приведены в табл. 11.
Влияние механических торможе-
ний свободной усадки отливки, т. е.
степени податливости литейной фор-
мы, на остаточную деформациюотлив-
ки иллюстрируется кривыми 2 и 3
(рис. 30). При слабом механическом
торможении усадки направление кри-
вой 2 сохраняется еще близким к кри-
вой 1. При сильном же торможении ос-
таточные деформации получаются
большими в отливках из низкоуглеро-
дистой стали, когда в области высоких
температур эта сталь по сравнению с
высокоуглеролистой обладает меньши-
ми прочностными свойствами, но боль-
шей пластичностью.
Многие легированные стали, в от-
личие ох углеродистых, обладают зна-
чительно большими прочностными
свойствами при переходе в твердое со-
стояние и последующем пребывании в
области высоких температур. В таких
случаях, но при равной степени подат-
ливости литейной формы также умень-
Рис. 30. Влияние содержания угле-
рода на свободную и затрудненную
усадку стали:
С — температура заливки; Q — темпе-
ратура начала свободной линейной усач-
кн
шается влияние механического торможения усадки на остаточную де-
формацию отливки. А так как при этом уменьшается абсолютная вели-
чина т в уравнении для определения ед, то и действительная усадка
стали будет несколько меньше отличаться от свободной усадки, чем ес-
ли бы сталь имела меньшие прочностные свойства в указанном опасном
интервале температур.
Влияние термического торможения трудно представить в виде опре-
деленной графической зависимости, так как оно зависит от неравномер-
ности охлаждения разных частей отливки, в результате чего местные,
быстрее охладившиеся участки отливки, препятствуют общей усадке де-
тали.
На размеры отливки, кроме того, оказывают влияние и технологи-
ческие факторы, которые нужно учитывать при выборе величины усадки,
задаваемой при изготовлении модели. Действительную линейную усад-
ку в процентах можно определить из выражения
ед = -^—- 100%,
*2
где li, 1г — линейные размеры отливки соответственно в момент заливки
формы и после полного охлаждения стали.
56
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
Величина /j зависит от размеров литейной формы и поэтому может
изменяться в зависимости от плотности набивки формы, способа выемки
модели из формы, условий покраски и сушки формы, способа крепления
полуформ, способности применяемых формовочных смесей к объемным
изменениям во время нагрева их жидким металлом, залитым в форму,
и других факторов.	з
Несоответствия в размерах модели и формы могут также вызываться
смещением стержней от заданного положения, явлениями распора фор-
мы, вследствие которого отливка, не успевшая затвердеть, увеличивается
в размерах. При изготовлении толстостенных отливок с развитыми пло-
скими поверхностями наблюдаются случаи утонения стенок отливки, не
успевших затвердеть, вызванные расширением формовочных материа-
лов [46].
Более постоянны размеры модели. Колебания размеров деревянной
модели можно свести к минимуму путем изготовления моделей из до-
статочно просушенных материалов, надлежащей организации хранения,
периодической проверки состояния и размеров моделей и т. д.
При разработке литейной технологии усадку стали принимают в про-
центах по отношению к теоретическому размеру модели, а размеры от-
ливки— по чертежу. Размеры модели задают путем умножения разме-
ров отливки, принятых по чертежу детали, на величину литейной усадки
е.т. При этом условии общую литейную усадку стали можно определить
из выражения
ел = ./мод-'о™ .. 10Qo/o|
^отл
где /мод — размер модели по чертежу; /отл— размер отливки по чертежу.
Для получения размеров отливки в соответствии с чертежом прини-
маемая литейная усадка ел должна учитывать объективные факторы,
влияющие на размеры изготовляемой формы и отливки.
Средняя величина литейной усадки 1,5%, которую технологи ча-
сто принимают без учета конструктивных особенностей отливки, нередко
вызывает существенные отклонения фактических размеров отливки от
заданных по чертежу. Особенно это относится к крупногабаритным от-
ливкам. Отступления от размеров отливок из-за ошибки при выборе
усадки отражаются не только на линейных размерах отдельных элемен-
тов отливки, но и вызывают смещения этих частей отливки от своего
нормального положения, предусмотренного чертежом детали, как, на-
пример, приливов. Ошибка в выборе усадки приведет также к смеще-
нию этих приливов от их номинального положения и к разностенности
после расточки отверстий. При изготовлении отливок серийного произ-
водства всегда можно откорректировать размеры модели по данным раз-
метки опытных отливок.
В условиях единичного производства отливок нельзя рассчитывать
на корректировку размеров модели по результатам разметки первой от-
ливки. Каждое грубое отступление может серьезно повлиять на стои-
мость и сроки изготовления отливки и даже узла или машины в целом.
В целях облегчения определения литейной усадки в каждом кон-
'кретиом случае за основу следует брать диаграмму (рис. 31), построен-
ную по данным разметки самых разнообразных литых деталей.
При построении диаграммы (рис. 31) рассматриваемые отливки бы-
ли разделены на следующие четыре группы в зависимости от толщины
стенок: б0 30 мм; б0 = 30 -н 60 мм; б() = 60 -е- 100 мм; б0 100 мм.
УСАДКА
57
Рис. 31. Диаграмма литейной усадки от-
ливок из углеродистой (0,20—0,50% С)
и низколегированной сталей
Такая классификация отли-
вок позволила упростить построе-
ние диаграммы, отвечающей ши-
рокой номенклатуре отливок. За
основу были приняты данные по
усадке отливок из углеродистой
стали.
Согласно диаграмме (рис.
31), литейная усадка отливок из
углеродистой стали принимается
в зависимости от толщин стенок
ЙО в пределах 0,8—2,0%. Исклю-
чение могут составить случаи на-
значения меньшей усадки по ос-
новным размерам крупногабарит-
ных отливок с целью компенса-
ции явлений коробления или
сдвигов стержней.
Литейная усадка отливки из
определенной стали принимается
в зависимости от геометрической
формы литой детали, ее габарит-
ных размеров, толщин стенок, а
также сопротивления стенок фор-
мы действию сил сжатия, разви-
вающихся при усадке стали.
Все отливки можно подразделить на два основных типа конструк-
ций — открытую свободную и закрытую связанную [60].
К деталям открытой свободной конструкции относятся шаботы, про-
катные валки, кузнечные бойки и штампы, плоские плиты и балки и им
подобные отливки, усадка которых происходит сравнительно свободно
без заметного торможения со стороны литейной формы.
К деталям закрытой связанной конструкции относится большинство
фасонных отливок, имеющих выступающие части, развитые внутренние
полости и неравномерную толщину стенок. В то же время детали закры-
той связанной конструкции с одинаковыми габаритными размерами мо-
гут иметь неодинаковую усадку. Поэтому более правильно классифи-
цировать отливки по трем основным видам усадки: свободной, слегка
затрудненной и сильно затрудненной. Такую классификацию можно при-
нять за основу при разработке заводских нормалей или типовых техно-
логических решений применительно к определенным, часто повторяемым
в производстве группам литых деталей.
Следовательно, при использовании диаграммы (рис. 31) иногда тре-
буется учитывать специфические особенности конструкции некоторых ли-
тых деталей, которые должны вызвать отклонения от усадки, принима-
емой для других деталей аналогичных размеров. Такие примеры рас-
смотрены ниже при определении литейной усадки отливок задней и пе-
редней стенок ковша экскаватора.
Принятый ступенчатый переход литейной усадки ел обусловлен тем
обстоятельством, что при анализе данных разметки отливки подразде-
ляли на определенные группы и по длине. Для каждой из этих групп
принимали среднюю усадку, кратную 0,1%.
58
получение отливок тгевуемых елзмееов и формы
При определении средних значений литейной усадки ел по диаграм-
ме (рис. 31) необходимо учитывать следующее:
1)	при длине отливок открытой свободной конструкции до 3000—
3500 мм следует принимать ел = 1,8%, если толщина стенок бо > 100 мм,
и с.-, = 1,6%, если толщина стенок б„ «С 100 мм;
2)	значения, принимаемые по диаграмме, соответствуют условиям
изготовления отливок закрытой связанной конструкции при формовке их
ио-сухому; в зависимости от размеров отливки усадку определяют от
дельно для каждого измерения (длины, ширины, высоты),
3)	если при изготовлении отливок длиной более 2000 мм предвидит-
ся затрудненная усадка, то допускается принимать ел на 10—20% мень-
ше установленной по диаграмме;
4)	при формовке по-сырому принимают ел больше на 20% (п. 2)
для каждого измерения в отдельности;
5)	при определении >садки для крупногабаритных деталей, напри-
мер опок, формуемых по-сырому, необходимо учитывать особенности их
конструкции, вызывающие повышенное торможение усадки если внеш
ние размеры опок не превышают 4000 мм, ел принимают по диаграмме
без поправок; прн длине 4000—6000 мм ел уменьшают соответственно
на 20—40%; при длине более 6000 мм принимают ел = 0,3%;
6)	при изготовлении отливок в металлических формах ел. установ
тенную по диаграмме, умножают на коэффициент 1,25;
7)	при изготовлении отливок из высоколегированных сталей ел ус-
танавливают по диаграмме и в зависимости от состава стали и соответ-
ственно класса стали по структуре умножают на поправочный коэффи-
циент. руководствуясь габл. 12.
Таблица 12
Поправочные коэффициенты, учитываемые прн определенны
литейной усадки по диаграмме (рис. 31)
Класс стали по структуре	Марка стали	Поправочный коэффициент
Ферритный, полу^ррнт- ный 	 •Мартепситно-ферритпый Мартенситный 	 Аустенитно-мартсисптный Аус те н итно-фе ррп тный Аустенитный ...	0.Х25Ю5 2ОХ13Л; 10Х13Л; 40Х9С2Л 20X1 ЗИЛ 50Х14Н7.ЧЛ; 10Х18Н4Г4Л 10Х20Н12ТЛ 10XI8H9T; 110Г13Л	1,25 1.1 1.1 1 .2-1,3 1,3 1.3-1,4
Для получения удовлетворительных результатов по определению ли-
тейной усадки необходимо \чнтывать, что диаграмма (рис 31) составле
на без учета явлений коробления отлнвок, вследствие которых нередко
отдельные размеры отливок получаются большими, чем даже размеры
модели. Кроме того, приходится учитывать влияние линейной усадки
стали на положение каждого участка отливки в отдельности.
Литейную усадку, принимаемую при изготовлении оттивки, опреде-
тяют следующим образом.
По чертежу детали устанавливают преобладающую толщину стенок
отливки с учетом принятых припусков на механическую обработку. За-
тем, зная наибольшие размеры отливки (длину, ширину, высоту), опре-
деляют по диаграмме (рис. 31) величину ел для каждого из трех основ-
УСАДКА.
59
них направлений. При изготовлении формы по-сырому, а также для от-
ливок из высоколегированных сталей устанавливают соответствующий
поправочный коэффициент к величине ел. Величину е.ч, определенную с
учетом принятых поправочных коэффициентов, вносят в технологический
процесс.
Для упрощения оформления технологической документации и ис-
ключения различного толкования указаний относительно самостоятель-
ной усадки разных частей отливки желательно назначать общую усадку
для всех частей отливкн. Во избежание грубых отклонений от заданных
размеров в этих случаях практикуется введение технологических попра-
вок к размерам, чтобы модельщик выполнил указанные размеры с со-
ответствующей поправкой.
Ниже приведены назначения ел для различных отливок.
Пример первый. Отливка гусеничной рамы экскаватора (рис. 32). Эта крупногаба-
ритная деталь из стали 35Л характеризуется наличием внутренней полости, проходящей
по всей длине, ограниченной торцовыми стенками, а также пересекаемой в отдельных
местах поперечными внутренними перегородками, имеющими местные сквозные окна.
Толщина стенок отливки равна 35—40 мм, а толщина фланцев — 70 мм.
Учитывая значительную длину отливки и большое механическое торможение
усадки стержнями, расположенными между перегородками, а также то, что стержни
изготовлены из податливой смеси с древесными опилками, технолог вначале принял
ел = 1.25%. Чтобы создать условия для равномерного охлаждения отливки, а следо-
вательно, н для равномерной усадки отливки, было предусмотрено равномерное рас-
пределение питателей по всей ее длине.
Считая преобладающую толщину стенки отливкн равной 40 мм, следует принять
литейную усадку ел по диаграмме (рис. 31): на размер 5450 мм—промежуточное
значение между 1 % и 0,9% или около 0,95% и на размер 1150 мм — 1,4%.
На основании данных разметки отливок установлено, что прн изготовлении мо-
дели с ея = 1,75% отливка имела увеличенную длину на 16 мм на участке, ограничен-
ном размером 4400 мм Таким образом действительная усадка отливки на длине
4400 мм составила:
ед= 1.25-
16-100
4400
0,89%,
что в равной мере относится ко всей длине отливкн. Как видим, значение ел, уста-
новленное по диаграмме, мало отличается от действительной усадки отливки.
54 41)
Рис. 32. Отливка гусеничной рамы экскаватора
60
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И «ЕОРМЫ
Рис. 33. Отливка чаши большого конуса доменной печн
Пример второй. Отливка чаши большого конуса доменной печн (рнс. 33). Деталь
отливается составной из двух половин, соединяемых стяжками 1 по всей высоте флан-
цев Это потребовалось для создания условий равномерной усадки отливки в направ-
лении ее внутренней осн, чтобы исключить коробление каждой получаши. Диаметр от
ливки 5700 мм. высота 4500 мм, преобладающая толщина стенок 55 мм.
Mania формуется по шаблону с применением двух шпинделей, расстояние меж-
ду осями которых принято равным 200 мм (рнс. 33). На это расстояние соответственно
смещены центры полуокружностей чашн. Расстояние между литыми поверхностями
соединительных фланцев составило 200 мм—2а, где а — припуск на механическую
обработку.
Литейная усадка ел по наибольшему размеру данной отлнвкн соответствует 0,9%
(рис. 31). Разметка показала, что действительная усадка по диаметру отливки оказа-
лась равной около 1%.
В связи с большими габаритными размерами термическую и механическую обра-
ботки данной отливки, а также транспортировку можно выполнять только в виде по-
лучаш. Во избежание коробления получаш в них вваривают по две распорки 2 из
швеллера № 20 на разной высоте и только после этого разрезают литые стяжки. Рас-
порки удаляют после соединения болтами механически обработанных половин чаши.
Приведенный пример иллюстрирует также способ предупреждения деформации
крупногабаритной отливки, возможной под действием напряжений, возникающих во
время охлаждения отливки в литейной форме.
Пример третий. I. Отливка задней стенки ковша экскаватора (рис 34) Габарит-
ные размеры отлнвкн 1950 X 1260 X 1085 мм; преобладающая толщина стенок 55 мм
Деталь имеет выступающие широкие боковые стенки, между которыми в литейной фор-
ме расположен массивный выступающий болван, оказывающий тормозящее действие
иа усадку отливки.
УСАДКА,
61
А-А
Рис. 34. Отливка задней стенки ковша экскаватора
Рис, 35. Ковш экскаватора:
1 — задняя стенка; 2 — передняя стенка; 3 — зуб ковша
В подобных случаях обычно нарушается параллельность выступающих боковых
стенок из-за неравномерной усадки разных частей отливки. На основании данных,
полученных при разметке отливок, усадку приняли переменной по ширине отливки от
вЛг = 1,5% в верхнем уровне до еЛг = 0 в нижнем уровне. По диаграмме (рис. 31)
усадка данной отливки ел ~ 1,4%. т. с. для верхней части отливки опа ближе к дей-
62
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
Рис. 36. Основные виды броней конусных дробилок:
а — неподвижные; 6 — подвижные
ствнтельной. Следовательно, если при изготовлении подобных отливок нежесткой кон-
струкции не могут быть созданы условия для равномерной усадки всех частей отливки
(введением стяжек, ложных стенок, ребер жесткости н т. д.), то по диаграмме (рис. 31)
усадка может быть определена не для всех частей отливки.
II. Отливка передней стенки ковша. На рис. 35 показан ковш экскаватора. Пе-
редняя стенка ковша 2 жестко соединяется с задней стеикой / в замок с применением
заклепок. С внешней стороны передней стенки ковша заклепки привариваются к ней.
Габаритные размеры отливки 1900 X 2020 X 910 мм, преобладающая толщина стенок
35 —50 мм. Отливка изготовляется из стали 110Г13Л. Сверху по заливке располагается
выпуклая средняя сторона данной детали. Из-за трудной обрабатываемости стали
110Г13Л переднюю стенку ковша принято изготовлять без механической обработки.
Поэтому заданное расстояние между внутренними (прнвалочными) поверхностями
стенки ковша и их параллельность должны быть получены в литье.
В данном случае имеются те же условия нарушения параллельности привалочных
поверхностей отливки, как и при изготовлении отливки задней стенки ковша (рис. 34).
В подобных случаях принимается разная литейная усадка по ширине отливки — мень-
шая между концевыми частями консолей и большая между опорными частями этих
консолей.
Модель отливки передней стенки ковша изготовляют с усадкой 1,8%, принимае-
мой для верхнего пояса отлнвки. Размер между концевыми частями консольных стенок
необходимо выполнять с меньшей усадкой и, учитывая высокие требования к парал-
лельности и расстоянию между прнвалочными поверхностями, окончательно уточнять
по результатам разметки отливки. Литениая усадка на остальные размеры отливки
может быть определена по диаграмме (рис. 31) и уточнена по данным табл. 12.
Обращаясь к диаграмме (рнс. 31), находим, что прн длине отливки около 2000 мм
и при толщине стенок 35—50 мм литейная усадка равна промежуточной величине
между 1.4% и 1,5%. т. е. в среднем 1,45%. Учитывая, что отливка изготовляется из
стали 110Г13Л. примем поправочный коэффициент к полученной величине равным 1,3,
тогда получим ел ~ 1,9%.
Пример четвертый. Отлнвки броней конусных дробилок. Эти детали типа полых
усеченных конусов (рис. 36) отливают из стали 1 ЮГ 13Л. По конструкции различают
неподвижные и подвижные брони. Для приведенных наибольших размеров отливок
диаграммой предусматривается ел = 1,4%. С учетом особенностей конструкции данных
деталей (замкнутое кольцо, равномерная толщина стенок) примем по табл. 12 верхнее
значение поправочного коэффициента иа усадку стали 110Г13Л, т. е. 1,4. Тогда иско-
мая литейная усадка составит не 1.4%, а 1,96%, или ~2%.
ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ОТЛИВОК____________________— 63
2.	ПРИПУСКИ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ОТЛИВОК
Припуски на механическую обработку задаются при разработке тех-
нологического процесса изготовления отливки, руководствуясь стандар-
тами, нормалями или техническими условиями, определяющими допу-
стимые размеры припусков.
Учитывая, что в процессе механической обработки стальных отли-
вок единичного производства срезается в виде стружки до 20%. а иногда
и до 25% металла, то в общем объеме производства отливок даже не-
значительное уменьшение расхода металла на припуски имеет большое
народнохозяйственное значение.
Задаваемые и фактически получаемые припуски не всегда совпада-
ют. Нормально расхождения в припусках, как и расхождения в
расчетной и фактической массе отливки, не должны превышать отклоне-
ний на размеры, допускаемых стандартом, техническими условиями или
нормалями.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров отливок, отно-
сящихся в равной мере к размерам припусков, должны приниматься во
внимание при разработке технологических процессов на механическую
обработку отливок.
Принятыми нормами на размеры припусков на механическую обра-
ботку не учитываются только технологические припуски, компенсирую-
щие коробление отливки, а также применяемые с целью создания усло-
вий направленного затвердевания стали. Сведения о заданных размерах
и расположении указанных компенсирующих припусков необходимо со-
общать специалистам, разрабатывающим технологию механической об-
работки отливок.
При некоторых объективных условиях, ограничивающих возмож-
ность назначения припусков в соответствии со стандартом, нормалями
или техническими условиями, вводят, в виде исключения, в соответствую-
щих частях отливки компенсирующие припуски на механическую обра-
ботку.
Размеры и масса фасонных отливок из углеродистой стали регла-
ментируются ГОСТ 2009—55. Стандартом установлено три класса точ-
ности отливок, считая высшим I класс, которые принимаются в зави-
симости от назначения отливок и степени совершенства производствен-
ного процесса.
При выборе класса точности отливок принято считать, что в услови-
ях производства отливок в обычных песчаных формах I и П классы точ-
ности распространяются на отливки массового и серийного производст-
ва, а III класс—на отливки единичного производства. В условиях ма-
шинной формовки” деталей единичного производства в отдельных случаях
их размеры могут не выходить за пределы II класса точности. Однако в
связи с применением деревянных моделей приходится и в этих случаях
пользоваться данными, относящимися к III классу точности.
При использовании данных, приведенных в ГОСТ 2009—55, необ-
ходимо учитывать следующее. Припуски приведены отдельно для низа и
верха. Припуски на боковых поверхностях принимаются такими же, как
и для низа, но с учетом формовочных уклонов. Номинальный размер от-
ливки представляет собой наибольшее расстояние между противополож-
ными обрабатываемыми поверхностями или расстояние от базисной по-
верхности или оси (указанной в чертеже отливки или детали) до обра-
батываемой поверхности. Припуски не являются минимальными, в про-
цессе доводки технологии их можно уменьшать.
64
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
3.	ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ НА РАЗМЕРЫ И МАССУ ОТЛИВОК
Допускаемые отклонения определяют по ГОСТ 2009—55 отдельно
на общие размеры отливок, в которые включаются и припуски на меха-
ническую обработку, на толщины необрабатываемых стенок н ребер, а
также по массе. Наибольшие допускаемые отклонения по массе устанав-
ливают от номинальной массы их, определенной расчетным путем или
взвешиванием эталона.
Создание условий для получения массы отливок в пределах задан-
ных допусков следует предусматривать при разработке и исполнении
технологического процесса изготовления отливки.
В случаях приемки отливок по массе часто оказывается недостаточ-
ным получить толщины стенок в пределах заданных допусков Наилуч-
шие результаты достигаются, когда толщины стенок соответствуют номи-
нальным чертежным размерам. Получению толщин стенок именно в этих
пределах способствует изготовление моделей по минусовым допускам на
размеры. Но, учитывая, что в процессе формовки, сборки и заливки ли-
тейных форм возможны отклонения от размеров, принятых при изготов-
лении модели, готовые отливки могут оказаться с недопустимыми уто-
нениями стенок.
Чтобы избежать указанных утонений, следует при изготовлении мо-
дели и стержневых ящиков толщину необрабатываемой стенки отливки
уменьшать в среднем на половину отрицательного допуска, приведен-
ного в ГОСТ 2009—55, соответственно для каждого класса точности от-
ливки. Данная рекомендация не распространяется на фланцы, приливы
и другие части, служащие для соединения деталей. Стенки отливок, под-
вергаемые односторонней механической обработке, лучше выполнять по
номинальным размерам.
Необрабатываемые стенки отливки можно выполнять на модели с
минимальными припусками с учетом конструктивных особенностей фа-
сонной отливки, положения стенкн в литейной форме, вероятности изме-
нения заданной толщины вследствие распора формы, смещения стерж-
ней в определенных направлениях, утонения стенок при нанесении про-
тивопригарного покрытия, материала, из которого изготовляют модели,
и т. д. Этому благоприятствуют условия массового и крупносерийного
производства, прн которых доводка размеров отливки ведется после не-
однократной корректировки модели. Полезной является также выбороч-
ная проверка массы отливок, проводимая систематически через опреде-
ленные сроки, чтобы избежать влияния случайно изменившихся техно-
логических факторов на массу отливки.
4.	ФОРМОВОЧНЫЕ УКЛОНЫ
Формовочными называют такие уклоны, которые придаются рабо-
чим поверхностям литейной модели для обеспечения легкого извле-
чения моделей из форм илн освобождения стержневых ящиков от стерж-
ней без нарушения целости форм и стержней в том случае, если в от-
ливках нет конструктивных уклонов.
Формовочные уклоны боковых поверхностей модели (отливки), за-
даваемые в направлении извлечения модели из формы, назначают, как
правило, при разработке технологического процесса изготовления от-
ливки. В рабочем чертеже заготовки формовочные уклоны не указыва-
ют, кроме случаев, когда принимаемые формовочные уклоны вызывают
ФОРМОВОЧНЫЕ УКЛОНЫ
65
утолщения стенок отливки сверх допускаемых. Подобные случаи согла-
совывают с конструктором или с технологом механообрабатывающего
производства, если излишний припуск потребует дополнительной обра-
ботки детали.
В связи с тем, что формовочные уклоны могут влиять на работу ли-
гой детали, желательно, чтобы конструктор задавал формовочные укло-
ны в чертеже. На многих заводах введен порядок согласования черте-
жей литых деталей с технологом-литейщиком. В этих случаях необходи-
мо обращать внимание на формовочные уклоны как на один из элемен-
тов технологичности конструкции литой детали.
Формовочные уклоны регламентированы ГОСТ 3212—57 для наруж-
ных и внутренних поверхностей моделей (табл. 13 и 14). В целях облег-
чения пользования данными т'аблиц в примечаниях приведены основные
технологические указания по выбору уклонов.
При назначении формовочного уклона нужно стремиться избежать
чрезмерного утолщения стенки отливки путем введения уклона, но не
допускать значительного утонения этих стенок, опасного с точки зрения
снижения прочности литой детали, а также образования недоливов.
Следует отметить, что уклоны, принятые по табл. 14, могут оказать-
ся недостаточными при малых расстояниях между высокими стенками,
выполняемыми деревянной моделью, особенно когда образующиеся меж-
ду этими стенками болваны размещены в верхней полуформе. Если в по-
добных случаях увеличение формовочного уклона оказывается недопу-
стимым, указанные болваны заменяют стержнями. Если увеличенный
формовочный уклон требуется выполнить с одной стороны вертикальной
стенки отливки, то его влияние на увеличение массы отлнвки может быть
Таблица 13
Формовочные уклоны наружных поверхностей моделей по ГОСТ 3212—57
Тип Т
Тип ш
Тип И
h, мм	Уклон 0 (не более) для моделей		h, мм	Уклон Р (не более) для моделей	
	мета л л н ческнх	деревянных		металлических	деревянных
До 20	Г30'	3°	500-800	0°20'	0°30'
20—50	1°	1 °30'	800-1180	—	0°20'
50—100	0’45'	г	1180-1600	—-	0’20'
100-200	0°30'	0’45'	1600-2000	—	0°20'
200—300	0°30'	0°30'	2000-2500	—	0°15'
300—500	0°20'	0’30'	Свыше 2500	—	0°15'
моделях в зависимости от требований, предъ-
Примечание. Формовочные уклоны на
являемых к поверхностям отливкн. выполняют:
а) на обрабатываемых поверхностях — сверх припуска на механическую обработку (тип 1):
б) на необрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями,
путем одновременного увеличения н уменьшения размеров отлнвки (тип II);
в) на необрабатываемых поверхностях, которые сопрягаются с другими деталями, умень-
шением, увеличением или одновременным увеличением н уменьшением размеров отливкн
(типы 1, 11, III).
66
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
Таблица 14
Формовочные уклоны внутренних поверхностен моделей по ГОСТ 3212—57
					
кй. мм	d Уклон 3 при -г— >1 h6 (не более) для моделей		мм	d Уклон Б при -г—>1 *6 (не более) для моделей	
	металлических	деревянных		металлических	деревянных
До 20	3°	3°	200—300	0°45'	1°
20—50	2°	2°30'	300—500	0°30'	0°45'
50-100	1°	1°30'	500—800	0°30'	0°45'
100—200	0°45'	1°	Свыше 800	—	0°30'
П рнмечанне. Величину формовочных уклонов модели в местах, образующих высту-
пающие части формы, устанавливают в зависимости от высоты соответствующей вертикаль-
ной части модели hx и соотношения —т~ (где d — диаметр или наименьшая ширина высту
6	h6
лающей части формы). При——<1 внутренние поверхности отлнвкн могут быть получены
*6
при помощи стержней.
компенсировано применением стержней. Эти стержни должны иметь ко-
нусность, соответствующую формовочному уклону наружной поверхности
стенки отливки, выполняемой по модели, чтобы получить равномерную
толщину данной стенки (см. рис. 29, г, разрез А—Д). Строгое соблюдение
параллельности внешней и внутренней сторон стенок особенно важно в
условиях серийного производства отливок, когда увеличение затрат на
изготовление модельной оснастки окупается уменьшением расхода ме-
талла на отливки, как, например, в случаях применения протяжных мо-
делей. В условиях единичного производства получению равномерных по
высоте толщин стенок отливки придается меньшее значение.
5.	РАЗМЕРЫ ЛИТЫХ ОТВЕРСТИЙ, УСТУПОВ, ПАЗОВ
Круглые отверстия. Возможность выполнения отверстий малых
диаметров зависит от термостойкости и других технологических свойств
формовочных смесей и покрытий, применяемых при изготовлении формы
и стержней, которые в совокупности удовлетворяли бы условиям полу-
чения отверстий без пригара и легкой выбиваемости этих стержней. В
промышленности успешно применяют такие высокотермостойкие формо-
вочные материалы, как хромомагнезит, хромит, противопригарные по-
крытия иа основе циркона, которые позволяют получать чистую без при-
гара поверхность толстостенных отливок.
Однако при решении вопроса о выполнении литых отверстий мини-
мальных размеров указанные материалы либо совсем непригодны из-за
ГАЗМЕГЫ ЛИТЫХ ОТВЕРСТИЯ, УСТУПОВ. ПАЗОВ
67
трудной выбиваемости стержней, либо пригодны только для стержней,
образующих большие отверстия. Приведенные ниже рекомендации о раз-
мерах литых отверстий рассчитаны на условия использования широко
применяемых на заводах формовочных материалов.
При малоотличающнхся термофизических свойствах применяемых
формовочных материалов и смесей возможность спекания смеси и обра-
зования трудиоудалимого пригара с поверхности отверстия зависит от
многих технологических факторов, к которым относятся: длительность
теплового воздействия на стенки стержия в области высоких темпера-
тур, обусловливаемого размерами отверстия и толщиной слоя металла,
окружающего стержень; температура заливаемой стали и ее химический
состав; способ заливки формы и гидростатический напор, действующий
на стержень после окончания заливки формы, способ отвода теплоты от
стенок стержия (естественное или принудительное охлаждение).
Минимально допустимый диаметр литого отверстия, поверхность
которого будет отвечать требоваииям, предъявляемым при приемке от-
ливки, определяют, руководствуясь опытными данными. На основании
обработки таких данных составлена табл. 15, которая может быть полез-
ной техиологу и конструктору.
В ряде случаев может потребоваться выполнение в отливках отвер-
стий меньших диаметров, чем указаны в табл. 15. Это особенно отно-
сится к технологическим отверстиям, необходимым для удержания стер-
жней, уменьшения тепловых узлов отливки и т. д. С этой целью изыски-
вают специальные технологические методы применения стержиен, чтобы
избежать больших трудностей при выбивке, очистке или механической
обработке отверстий. Необходимо учитывать, что в таблице приведены
размеры сквозных отверстий. Если отверстие делается не сквозиым, то
для надежного одностороннего крепления стержня в форме и удобства
очистки отверстия его диаметр рекомендуется увеличить иа 20%.
Таблица 15
Ориентировочные данные по определению наименьших диаметров
круглых литых отверстий (мм)
Толщина стенки отливки В в месте о расположения отверстия	Наименьшие диаметры отверстий прн протяженности отверстий, мм									
	До 100		100—200		200—400		400—600		600—1000	
	после расточки	8 ЛИТОМ состоя- нии	после расточки	0 ЛИТОМ состоя- нии	после расточки	о и сих	после расточки	I £ « х в V X	после расточки	В литом состоя- нии
До 25 25-50 50—75 75—100 J 00-150 150—200 200—300 Свыше 300	80 80 90 100 120 140 160 180	60 60 70 80 100 120 140 160	80 90 100 110 140 160 180 210	60 70 80 90 120 140 160 190	105 115 125 135 165 195 215 255	80 90 100 НО 140 170 190 230	125 135 145 165 195 225 255 295	100 по 120 140 170 200 230 270	150 160 180 200 230 260 300 340	120 130 150 170 200 230 270 310
На условия службы центрового стержня большое влияние оказывает
прибыль, если она расположена над отверстием. Если ширина прибыли,
расположенной непосредствеиио над горизонтальным или наклонным от-
верстием, больше диаметра отверстия, то этот размер прибыли нужно
68 ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
включать в толщину б слоя металла, окружающего отверстие. При ис-
пользовании сквозной кольцевой прибыли, расположенной концентрич-
но вокруг рассматриваемого вертикального или наклонного отверстия,
толщину б слоя металла, окружающего отверстие, принимают равной
толщине стенки прибыли.
Фигурные отверстия. Наименьшие размеры квадратных, прямо-
угольных и фигурных литых отверстий определяют также по табл. 15.
Несмотря на то, что прямоугольный стержень имеет большую площадь
поперечного сечения по сравнению с окружностью, вписанной в это се-
чение, его прямые выступающие углы, соприкасаясь с металлом, зали-
тым в форму, находятся в тяжелых температурных условиях, поэтому их
значительно труднее выбивать из отливки, чем остальные части. При ис-
пользовании данных табл. 15 за диаметр стержней с прямоугольным и
фигурным поперечным сечением принимают наименьший размер сечения.
При расположении прибылей непосредственно над этими отверстия-
ми наименьший размер данных отверстий, допускаемый к выполнению
в литом виде, определяют так же, как для круглых отверстий.
Особые случаи выполнения в отливке отверстий ма-
лых размеров. При изготовлении отливок из труднообрабатываемой
стали, а также по технологическим соображениям может потребоваться
выполнить значительно меньшие отверстия, чем указано в табл. 15. На-
пример, в панцирных плитах, отливаемых из стали 110Г13Л для стерж-
невых мельниц мелкого помола цемента и других материалов, выполня-
ют в литье тонкие плоские отверстия, аналогичные по геометрической
Рис. 37. Схема формовки плиты-решетки из стали 110Г13Л:
1 — питатель; 2 — контур знака стержня
РАЗМЕРЫ ЛИТЫХ ОТВЕРСТИЙ, УСТУПОВ. ПАЗОВ
69
форме отверстиям, изображен-
ным на рис. 37. В данном слу-
чае отверстия наименьшего
размера 20 мм выполняют в
стенке отливкн толщиной
80 мм. Группа наименований
отливок из стали 110Г13Л по-
добной геометрической формы
изготовляется также с отвер-
стиями меньших размеров.
На рис. 37 видно также,
что смежные стержни, образу-
ющие сетку отверстий, объеди-
нены в общий стержень 1 для
лучшей устойчивости их. Для
устойчивости стержня в литей-
ной форме его знак располо-
жили в нижней полуформе.
Известны примеры массового
2
Рис. 38. Металлический кожух для выпол-
нения отверстия в массивной отливке
производства гусеничных
звеньев из стали 110Г13Л с литыми отверстиями диаметром до 12 мм,
отливки щелевых отверстий с наименьшей шириной 8—12 мм, проходя-
щих через стенку толщиной до 80—100 мм, и т. д. Такие стержни изго-
товляют из легковыбиваемых стержневых смесей, обладающих повы-
шенной прочностью в сыром состоянии.
Однако приведенные примеры рассмотрены как специфические, яв-
ляющиеся исключением из общих типовых случаев выполнения литых
отверстий. В этих примерах получение литых отверстий облегчалось тем,
что отверстия отличались малой высотой и непосредственно иад ними
не было прибылей.
Применение металлических кожухов. При изготовлении
массивных стальных отливок на поверхности литых отверстий возможно
образование металлизированного пригара, особенно когда непосредст-
венно над литым отверстием относительно небольших размеров по срав-
нению с толщинами стенок расположена массивная прибыль 2 (рис.38).
Кожухи изготовляют из цельнотянутых или свальцованных и сваренных
стальных труб с толщиной стенок 2—6 мм (рис. 38).
Внутреннюю часть кожуха / забивают стержневой смесью, приготов-
ленной с крепителями, обеспечивающими хорошую выбиваемость смеси,
просушивают, и после этого стержень, защищенный кожухом, может
быть установлен в форму. После заливки формы кожух остается в теле
отливки.
Толщину стенок кожуха, его контур, за исключением знаковых ча-
стей, заносят в рабочий чертеж заготовки для руководства при приемке
отливки и разработке технологии механической обработки.
При определении размеров кожуха и его изготовлении необходимо
учитывать следующее. Кожух, пока он не прогреется до высокой темпе-
ратуры, оказывает сопротивление усадке отливки и может способство-
вать образованию трещин в отливке. Чтобы избежать образования тре-
щин, толщина кожуха должна быть минимальной. Кроме того, при не-
достаточной плотности набивки стержневой смеси, неудовлетворитель-
ной просушке стержня, использовании некондиционных формовочных
песков может образоваться пригар непосредственно на поверхности ко-
70
ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ОЮРМЫ
жуха. Припуски на механическую обработку принимают не менее тех,
которые назначали бы при отсутствии кожуха.
Благодаря имеющейся возможности использования высокотермо-
стойких облицовочных формовочных смесей, приготовленных, например,
на основе хромомагнезита, область применения металлических кожухов
ограничивается. Наиболее целесообразно применять кожухи для высту-
пающих цилиндрических частей относительно небольшого диаметра, осо-
бенно когда эти части служат опорами массивного стержня и воспри-
нимают повышенное давление. Применение металлических кожухов де-
лает их более прочными и предохраняет от повреждений при сборке и
загрузке формы.
Условия'отливки уступов и пазов. При решении вопроса о целесо-
образности и практической возможности выполнения в отливке уступов
и пазов по контуру, намеченному чертежом, чаще всего возникают за-
труднения из-за малых размеров этих уступов и пазов. Трудность выпол-
нения в литье узких пазов обусловлена возможностью образования по-
вышенного пригара при значительной толщине стенок отливки. Наряду
с этим при малых размерах пазов, не подвергаемых механической обра-
ботке, иногда трудно сохранить литые пазы в заданном положении, ког-
да незначительное их смещение вызовет необходимость непредусмотрен-
ной чертежом механической обработки части поверхности паза. Послед-
нее относится и к условиям выполнения уступов. Кроме того, для выпол-
нения уступов и пазов могут потребоваться дополнительные стержни или
отъемные части модели, что не всегда желательно.
Ниже приведены рекомендации по выполнению в литье уступов и па-
зов малых размеров.
Уступы, показанные на рис. 39, а, б, относятся к бегункам, тормоз-
ным шкивам и другим телам вращения, имеющим кольцевую выточку.
Выполнение последней с припуском по ее контуру рационально, если
b 25 мм. Ширину выточки а, выполняемой в литье, можно ориентиро-
вочно определять по данным табл. 15, считая, что она соответствует диа-
Рис. 39. Условия отливки уступов и пазов:
а — ж — различные виды уступов; з, и — виды пазов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОПОЛНЕНИЯ
71
метру наименьшего отверстия для данных толщин стенок. Учитывая, что
после заливки формы кольцевой выступ стержня находится в более бла-
гоприятных тепловых условиях, чем цилиндрический стержень, ширину а
можно принимать по табл. 15 несколько меньшей, чем диаметр отвер-
стия.
Местные кольцевые выступы к телам вращения выполняют с при-
пуском по контуру (рис. 39,в) снизу по заливке при 5^5 мм, сверху
по заливке при 6^10 мм. Если над этим выступом расположены мест-
ные прибыли, то выполнение припуска по верхнему контуру выступа
целесообразно при b 20 мм н a 50 мм. В этих случаях необ-
ходимо провести газовую обрезку местных прибылей по контуру тех ча-
стей отливки, над которыми прибыли не располагаются. Однако, учиты-
вая трудности проведения механической обработки внешней поверхно-
сти, над которой расположены прибыли, целесообразность выполнения
припуска по контуру верхней по заливке кольцевой поверхности лучше
согласовать с технологом-механиком.
До решения вопроса о выполнении припусков на механическую об-
работку по контуру уступов и выточек к ступицам зубчатых н ходовых
колес, бегунков, маховиков и других подобных деталей требуется уста-
новить принципиальную возможность отлнвки центрового отверстия де-
тали (рис. 39,г, д, е, ж). Если диаметр отверстия D более допускаемого
для отливки, то уступы и выточки выполняют исходя из следующих со-
ображений: кольцевую выточку отливают только снизу по заливке по
одному нз двух вариантов (рис. 39, г; левая и правая половины отлив-
ки); кольцевую выточку отливают при b 10 мм и при а 100 мм (рис.
39, д, е, ж).
Наиболее распространенные виды пазов показаны на рис. 39,з, и.
Условия выполнения пазов в отливке определяют из следующего. Если
диаметр окружности, вписанной в узкое сечение паза, с учетом припуска
на механическую обработку меньше допускаемого по табл. 15 диаметра
литого отверстия, то такие пазы не отливают, чтобы избежать образо-
вания повышенного пригара. Не отливают также пазы, находящиеся не-
посредственно у мест расположения прибылей.
6.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОПОЛНЕНИЯ
Различные утолщения стенок отливки, вводимые в технологическую
документацию на изготовление’модели и отливки, называют технологи-
ческими пополнениями. Последние предусматривают, чтобы компенсиро-
вать возможные отклонения положения разных частей стенок отливки,
вызванные смещениями стержней, искажениями их контура, несоответ-
ствием заданной литейной и действительной усадки и другими причи-
нами. Технологические пополнения не тождественны припуску на меха-
ническую обработку. Их вводят в технологическую документацию, чтобы
получить размеры отливки соответствующими чертежу детали и нормам,
регламентирующим припуски на механическую обработку.
Наиболее часто технологические пополнения назначают по толщи-
не и внешнему контуру механически необрабатываемой поверхности
фланцев. Если отливка имеет фланцы, расположенные с двух противо-
положных сторон на значительном расстоянии, то нередко вследствие
несоответствия принятой и действительной усадки отлнвки толщина
фланцев оказывается недостаточной или излишней. Во избежание этого
72 ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
Рис. 40. Технологические пополнения е, вводимые на фланцах
при разработке технологических процессов предусматривают утолщение
фланцев с необрабатываемых сторон (рис. 40).
Рекомендуемые размеры технологических пополнений, назначаемых
по толщине фланцев в зависимости от расстояния между фланцами L
или наибольшего размера, ограничивающего положение фланца на от-
ливке, приведены в табл. 16. Пополнения можно принимать несколько
меньшей величины, если известны фактические данные о действительной
линейной усадке отливок аналогичных размеров и конфигурации, а так-
же при условиях, исключающих возможность грубых искажений конту-
ра формы, смещений по разъему, смещений стержней и пр.
Таблица 16
Технологические пополнения е (рис. 40), назначаемые
по толщине фланцев в зависимости от расстояния L
L, мм	е, мм	L, мм	е, мм	L, мм	е, мм
До 100 100—160 160—250 250-650	1—1,5 1.5 1,5—2,0 2,0-3,0	650—1500 1500—2500 2500—4000	3—5 7-9	4000—6500 6500-9000 9000—12000	9—12 12—15 15—18
При увеличении технологических пополнений сверх приведенных в
табл. 16 возможно утолщение фланцев сверх допускаемого чертежом
детали, для чего потребуется дополнительная механическая обработка
по толщине фланцев.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОПОЛНЕНИЯ 73
В табл. 16 приведено пополнение е на одну сторону толщины флан-
ца (рис. 40,а, б). В некоторых случаях (рис. 40,в и г) пополнение наз-
начают с необрабатываемой стороны каждого фланца по данным таб-
лицы.
Рассмотренные примеры назначения технологических пополнений в
равной мере относятся и к другим поверхностям отливок. Например, от-
клонения от принятой литейной усадки отливки могут привести также
к отступлениям от диаметров D и D, (см. узел / рис. 40, г), которые вы-
зовут соответствующее отклонение от чертежных размеров а и at. В це-
лях сохранения достаточной ширины фланца и обеспечения сопряжения
головок крепежных болтов с поверхностью отлнвки, ограниченной раз-
мером Qi, в таких случаях модель изготовляют с пополнениями е1 по ди-
аметру D и е2 по размеру й|. По отношению к диаметру £>i пополнение
е2 является отрицательным, так как на эту величину утоняется верти-
кальная стенка отливки. Если величина е2 превысит допуск на толщину
вертикальной стенки, то во избежание ее утонения следует ввести по
диаметру DB пополнение е3, принимая е3 е2.
Возможность уменьшения или увеличения толщин вертикальных сте-
нок, обрабатываемых с внешних сторон, сохраняется при изготовлении
отливок зубчатых колес, зубчатых венцов и других тел вращения (рис.
40,й). В этих случаях непредусмотренное увеличение внутреннего диа-
метра отливки £>о на величину ei = е3 (табл. 16) в зависимости от Do =
= L может вызвать утонение вертикальных стенок, обнаруживаемое пос-
ле проведения механической обработки. Такое же неблагоприятное вли-
яние иа размеры отдельных частей отливки могут оказать и получаемые
отклонения от других основных размеров. Например, если отступление
от размера В (рис. 40, а) окажется больше высоты прилива h, то при ме-
ханической обработке торца этого прилива последний будет полностью
срезан и потребуется дополнительно обработать всю поверхность N, к
которой примыкает прилив, вместо того, чтобы обработать только поверх-
ность прилива. В данном случае целесообразно выполнять отрицатель-
ное пополнение по размеру ft, аналогично тому, как сделано и по отно-
шению к размеру йь Указанные отклонения можно определять по
табл. 16, принимая вместо расстояния L соответствующий диаметр D или
размер В.
Необходимым также является назначение технологических попол-
нений по контуру местных приливов и других опорных частей, использу-
емых для болтового соединения смежных деталей. Во избежание мест-
ных утонений стенок приливов после того, как будут просверлены в них
отверстия под болты, рекомендуется принимать следующие технологи-
ческие пополнения (мм) по контуру приливов:
е = 1,0 -s- 1,5 при радиусе по чертежу до 25 мм;
е = 1,5-г- 3,0 при радиусе по чертежу 25—50 мм.
При большем радиусе, т. е. при диаметре более 100 мм, пополнения
по наружному контуру назначают, пользуясь табл. 16.
Итак, данные, приведенные в табл. 16, можно широко использовать
для введения технологических пополнений на необрабатываемые поверх-
ности отливок. Однако эти пополнения нужно определять дифференци-
рованно в зависимости от конструкции литой детали, принятой поверх-
ности разъема литейной формы, влияния смещений полуформ или стерж-
ней на положение местных приливов в готовой отливке, чтобы не выз-
вать необоснованного увеличения массы литой детали.
74
.ПОЛУЧЕНИЕ ОТЛИВОК ТРЕБУЕМЫХ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ
7 РАЗМЕРЫ ПРИПУСКОВ В МЕСТАХ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРИБЫЛЕЙ
На рабочем чертеже заготовки должны быть указаны размеры ос-
I атков от прибылей, которые сохраняются на отлнвке. Эти размеры не-
обходимы для работников, проводящих газовую обрезку прибылей, а
также технологов-механиков, учитывающих данные припуски при раз-
работке технологии механической обработки литых деталей.
Прибыли обычно отделяют от отливок газовой резкой. Этот способ
применим для отливок из углеродистой, низколегированной и ряда ма-
рок легированной стали. При газовой резке прибылей из легирован-
ной стали в местах реза часто образуются трещины. Это относится и к
случаям обрезкн массивных прибылей из среднеуглеродистой стали, ког-
да в их центральной подприбыльной части содержание углерода повы-
шается до 0,6—0,7% вследствие ликвации. Поэтому иногда практикует-
ся сохранение повышенных припусков на механическую обработку под-
прибыльных участков, чтобы трещины можно было полностью удалить
вместе с припуском на обработку.
При газовой резке прибылей линия реза обычно проходит несколько
выше основания прибыли. Высота остающегося на отливке возвышения
(остатка прибыли) зависит от поперечного сечения обрезаемого прилива,
от конфигурации отливки, обусловливающей удобства проведения резки,
а также от наличия пригара на поверхности реза.
Наибольшие остатки прибылей, возвышающихся над необрабатыва-
емой поверхностью отливки, можно определять, руководствуясь табл. 17,
составленной для отливок из углеродистой стали применительно к усло-
виям газовой резки без применения специальных копировальных уст-
ройств. В последнем случае припуски получают меньше в результате со-
хранения более ровной плоскости реза.
Таблица 17
Наибольшие остатки прибылен (в местах газовой резки)
в зависимости от ширины прибыли (мм)
/) нли 5	ь	D или S	ь	D или 5	ь	D нли S	ь
До 50	4	125 -160	9	315-400	16	800-1000	32
50-63	5	160-200	10	400 -500	18	1000-1250	36
63-80	6	200—230	12	500-630	20	Свыше 1250	40
80—125	7,	230—315	14	630 - 800	26		
Примечание, е — обычный припуск на механическую обработку; Ъ — остаток прибы-
ли; О и S — наименьшее поперечное сечение прибыли в ее основании.
РАЗМЕРЫ ПРИПУСКОВ В МЕСТАХ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРИБЫЛЕЙ___._____________ 75
Фактический припуск на механическую обработку подприбыльиых
частей отливкн равен сумме размеров е и Ь. В отдельных случаях при-
пуски b могут быть уменьшены путем дополнительной подрезки остатков
прибылей либо зачистки их наждаком.
Если прибыль, технологические приливы в виде стяжек, пробных
планок, ребер или элементы литниковой системы, подлежащие обрезке,
расположены на необрабатываемой поверхности, то их следует обрезать,
сохраняя остатки такой высоты, чтобы они не мешали использованию
литой детали по назначению (без дополнительной обработки). По согла-
сованию с конструктором на необрабатываемых поверхностях литых де-
талей могут быть допущены остатки после обрезки прибылей или не-
ровности следующей высоты (глубины):
±3 мм при S и D до 200 мм;
± 5 мм при S и D 200—500 мм;
±8 мм прн S н D свыше 500 мм.
Эти остатки должны быть зачищены наждаком или обработаны на стан-
ках с тем, чтобы не было грубых выступов и углублений после газовой
резки. Отливкн должны быть проверены на наличие трещин.
На чертеже, по которому производится приемка отливки, должны
быть нанесены штриховыми линиями контуры прибылей и остатков, вы-
ступающих над основной поверхностью детали. Высота остатков фикси-
руется размерными линиями н соответствующий размер b задается с
плюсовым допуском, равным 0, и минусовым допуском, равным Ь, на-
пример 7+“ , 122|°2 и т. д.
Питатели, усадочные ребра, не оговоренные в чертеже, и другие
местные технологические приливы удаляют заподлицо с основной по-
верхностью отливки. По согласованию с конструктором, отдельные уса-
дочные ребра, особенно во внутренних, труднодоступных местах, могут
быть оставлены на отливке.
ГЛАВА IV
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ
ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
1.	ПРИБЫЛИ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Прибылью называют специальный, не предусмотренный чертежом
литой детали, технологический прилив к поверхности отливки, затверде-
вающий позднее стенок отливки. Прибыль располагают так, чтобы ме-
талл, сохраняющийся в прибыли в жидком состоянии, мог непрерывно
поступать в затвердевающие части отливки для компенсации уменьше-
ния их объема, вызванного усадкой стали. Процесс восполнения объем-
ной усадки стали жидким металлом, поступающим из прибыли, называ-
ют питанием отливки.
Наряду с основной функцией питания затвердевающей отливки при-
быль служит также выпором и резервуаром, в который могут всплывать
продукты разрушения стенок литейной формы, засоры, случайно попав-
шие в форму, и продукты реакций, происходящих в жидкой стали, за-
литой в полость литейной формы. Основная цель применения прибылей—
получить отливку без усадочных раковин и пористости.
Затвердевание отливки начинается с поверхности ее стенок. В тече-
ние весьма короткого времени, считая с момента заливки литейной фор-
мы, жидкая сталь, соприкасающаяся со стенками формы, охлаждается
ниже температуры ликвидуса. Образующаяся с поверхности отливки ко-
рочка затвердевшей стали определяет внешний контур отливки. Даль-
нейшее уменьшение объема жидкой стали, сохранившейся внутри ука-
занной твердой оболочки, опережает объемную усадку затвердевшей
стали. Таким образом, усадочная раковина в отливке образуется вслед-
ствие того, что объемная усадка стали внутри затвердевающей от-
ливки больше, чем усадка самой отливки в этот же период затверде-
вания.
Ю. А. Нехендзи и Н. Г. Гиршовичем предложена следующая фор-
мула для определения объема усадочной раковины [29, 60]:
Vp = аж( Тх. с — Т3) 4- е3 — 1,5ат(Т3 — Гтс),
где аж — коэффициент объемной усадки жидкого сплава; Гж.с — средняя
температура жидкого сплава в начальный момент затвердевания отлив-
ки; Тэ — температура затвердевания сплава; е3— объемная усадка спла-
ва при затвердевании; ат — коэффициент усадки твердого сплава; Гт.с—
средняя температура твердого сплава в период затвердевания.
Из формулы вытекает, что к моменту окончания процесса затверде-
вания отливки относительный объем усадочной раковины равен разности
следующих величин:
ПРИБЫЛИ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ 77
суммарной объемной усадки сплава в ж'йдком состоянии и в период
затвердевания
ЯжГж,с + е3+ 1,5ат7’тс
и объемной усадки отливки в целом и твердого сплава
ижТ3 + 1,5ат7",..
Коэффициенты объемной усадки, объемная усадка сплава при зат-
вердевании и температура затвердевания характеризуют физические
свойства сплава, которые изменяются в зависимости от его состава. При
разработке технологического процесса изготовления отливки технолог
может лишь учитывать эти свойства. В соответствии с приведенной фор-
мулой на изменение относительного объема усадочной раковииы суще-
ственно влияет температура стали, залитой в форму, и средняя темпе-
ратура отлнвки в начальный момент затвердевания."
Относительный объем усадочных раковин и пор, образующихся при
затвердевании стали, изменяется в зависимости от химического состава
стали. Ниже приведены значения е, полученные экспериментально с при-
менением специальной технологической пробы при перегреве заливаемой
стали на 50—70° С сверх температуры ликвидуса для следующих ста-
лей [24]:
20Л, 25Л, ЗОЛ, 35Л, 10Х18Н9ТЛ	0,041
20ХИЛ, ЗОХМЛ, 35ХМЛ, ЗОХГСЛ, 35ХГСЛ	0,045
45Л, 55Л, 10Х13Л, 20Х13Л, 40Г2Л, 15Х1М1ФЛ	0,049
70ХЛ	0,054
Х25Н2Л	0,057
И0Г13Л	0,067
Расчетный относительный объем усадочных раковин, образующихся
при затвердевании отливки в песчаной форме, составляет 0,034 [67], т. е.
меньше полученного экспериментально.
Как видно из приведенных данных, наибольшей склонностью к об-
разованию усадочных раковин обладает высокомарганцевая сталь
110Г13Л, что не всегда учитывают литейщики при разработке техноло-
гических процессов производства отливок.
При изготовлении стальных фасонных отливок применяют прибыли
различных типов. Важнейшим признаком прибыли, определяющим усло-
вия питания отливки, является расположение в литейной форме питаю-
щего сечения прибыли относительно питаемых частей затвердевающей
отливки. По этому признаку различают прибыли прямого питания, когда
питающее сечение их расположено непосредственно над питаемыми
стенками или узлами отливки, и прибыли бокового питания, когда оии
расположены в непосредственной близости от питаемой части отливкн
и своим питающим сечением соединяются с боковой поверхностью стен-
ки затвердевающей отливки.
В случае применения метода поворота залитой формы рассматрива-
емый признак принимают во внимание лишь в период, соответствующий
положению формы при затвердевании отливки.
По размещению в литейной форме различают прибыли открытые
и закрытые. По геометрической форме прибыли подразделяют на
шаровые, полушаровые и конические (рис. 41). Последние, в свою
78 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
ООП
' г
Рис. 41 Прибыли различной геометрической
формы:
/ — шаровая; 2 — полушаровая; 3 — кониче-
ская
очередь, подразделяют на прибыли без перешейка и с пере-
шейком.
Основанию полушаровых прибылей придается круглая нли оваль-
ная форма. Эта же форма основания целесообразна и для конических
прибылей.
В зависимости от условий охлаждения в форме прибыли подразде-
ляются на следующие три вида:
1)	обычные, когда стенки формы, образующие контуры отливки, и
прибыли практически не различаются по своей теплоаккумулирующей
способности;
2)	теплоизолированные, когда для стенок формы, окружающих при-
были, применяют низкотеплопроводные материалы;
3)	обогреваемые, например электродугой, экзотермическими смеся-
ми или другими способами.
Кроме того, различают прибыли, действующие под газовым или ат-
мосферным давлением, создаваемым в целях получения сосредоточен-
ной усадочной раковины. Прибыли всех перечисленных видов подразде-
ляют по способу отделения их от стенки отливки на отрезаемые и от-
биваемые.
При производстве стальных отливок малых и средних размеров наи-
большее применение находят прибыли прямого питания, преимущест-
венно закрытые. В этих случаях наиболее экономичны прибыли, обогре-
ваемые экзотермическими смесями. Для крупных отливок применяют
открытые прибыли прямого питания, в целях улучшения действия кото-
рых практикуется доливка их сверху, в том числе многократная долив-
ка массивных прибылей, проводимая по мере снижения в них уровня
жидкого металла.
Условиями питания затвердевающей отливки обусловливается воз-
можность получения плотных ее стенок и минимальной иеоднородиости
механических свойств в разных частях отливки, наиболее заметно про-
являемой при изготовлении крупногабаритных литых деталей. Исследо-
вания условий питания отливок и разработка способов применения при-
былей, определения их размеров, равно как и методов улучшения дей-
ствия прибылей, основаны на изучении процессов затвердевания спла-
вов. Изучению процессов затвердевания и питания стальных отливок по-
священы работы Ю. А. Нехендзи [60], Б, Б. Гуляева [34, 35], А. А. Ры-
жиксва [74], И. Б. Куманина [47], А. А. Горшкова [30], П. Н. Бидули [8],
й. Пржибыла [69] и многих других исследователей. Вопросам улучше-
ния условий питания отливок, в частности путем создания атмосферно-
го, газового или воздушного давления в прибылях, примеиеиня экзотер-
мического обогрева, тепловой изоляции прибылей также посвящены мно-
гие исследования, в том числе А. А. Рыжикова и А. Д. Попова, Ю. А.
Нехендзи и Ф. Д. Оболеицева [61], М. А. Кремера, П. И. Ямшанова [95],
В. П. Десницкого [37], А. Н. Цибрика [90].
БАЛАНС РАСХОДА ЖИДКОЙ СТАЛИ НА ПРИБЫЛИ__________________ ______79
2.	БАЛАНС РАСХОДА ЖИДКОЙ СТАЛИ НА ПРИБЫЛИ
Относительный показатель расхода стали на отливку определяют
по выходу годного в зависимости от количества жидкого металла, по
ступившего на участок заливки форм, или от количества стали, израс-
ходованной непосредственно при заливке данной формы, без учета по-
терь металла на сплески, сливы из ковша, происходящие при прогреве
стопорного стакана, и неизбежного остатка в ковше, сохраняющегося по
еле заливки последней формы.
Перечисленные потери металла могут быть учтены путем использо
вания усредненных показателей, определенных применительно к соот-
ветствующим условиям производства и номенклатуре изготовляемых от-
ливок, по статистическим данным. В качестве объективного показателя
расхода стали на отливку, определяющего степень совершенства техно-
логических процессов производства стальных отливок, принято считать
технологический выход годного (ТВГ), т. е. отношение массы отливки
к массе жидкой стали, израсходованной на одну отливку, умноженное
на 100. Массу жидкой стали принимают при этом без учета перечислен-
ных потерь металла и брака отливок.
На ряде заводов единичного и мелкосерийного производства разра-
ботаны и используются рекомендации по показателям выхода годного
стального литья в зависимости от конфигурации, размеров, назначения
и объема механической обработки отливок. Например, в рекомендациях,
разработанных на НКМЗ им. В. И. Ленина [1], можно видеть тенденцию
повышения ТВГ прн изготовлении литых деталей с малым объемом ме-
ханической обработки. Наоборот, при большом объеме механической об-
работки, когда могут быть вскрыты пороки сплошности в осевых зонах
стенок, отливкн изготовляют с большим расходом стали на прибыли. Ти-
пичными представителями таких деталей являются зубчатые колеса, при
массе которых 1—3 т ТВГ принимают в пределах 59—63%. При этой же
массе отливок корпусов и крышек редуктора приводного рольганга ТВГ
по тем же данным принимают равным 72—83%.
Баланс расхода жидкой углеродистой стали, поступившей в ковше
на участок заливки литейных форм в условиях изготовления различной
номенклатуры отливок на заводах тяжелого машиностроения с исполь-
зованием обычных методов питания, представлен в табл. 18.
Как видно, из общего количества жидкого металла, содержащегося
в ковше емкостью 5—6 т, расходуется непосредственно на отливки вме-
сте с прибылями и литниковой системой всего лишь 89,0—92,0%. Ос-
тальные 8,0—11,0% приходятся на потери, которые могут быть несколь-
ко уменьшены путем рационального подбора литейных форм по их ме-
таллоемкости и по преобладающим толщинам стенок литых деталей,
чтобы можно было первыми заливать формы максимальной металло-
емкости, не опасаясь образования спаев и недоливов, а последними —
формы малой металлоемкости.
С увеличением металлоемкости литейных форм абсолютный расход
стали на указанные потери возрастает, ио их доля, отнесенная к общей
массе металла, содержащегося в ковше, уменьшается, если соблюдаются
указанные условия подбора форм к заливке. Однако при заливке круп-
ных литейных форм нз ковшей емкостью 15 т и более заведомо преду-
сматривают сохранение некоторого избытка металла в ковше, необхо-
димого для компенсации непредвиденных потерь, имея в виду, что рас-
80
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Таблица 18
Баланс расхода жидкой стали
Расход. %	Емкость ковша, т	j		
	5—6	|	6—12	15—40
	Мета.	моем кость фор	м, кг	|
	До 600	|	600—2000 |	Более 2000
1. Из ковша	 в том числе: 1	иа отливки с прибылями и литниковой	100,0	100,0	100,0
системой 	 и а силески (включая брызги и скардо- вины), сливы металла при прогреве сто-	89,0-92,0	92.0-95,0	94,0—97,0
порного стакана ковша 		8,0-5,0	5,0-3,0	3,0—1,5 3,0-1,5
осталось в ковше		3.0	3,0-2,0	
Итого 		100,0	100,0	100,0
II. На заливку форм	 в том числе: на собственно отливки (технологнче-	100,0	100,0	100,0
ский выход годного)		45,0—65,0	50,0—70,0	55,0-70,0
па прибыли и литники 		55.0-35,0	50,0-30,0	45,0—30,0
Итого 	 На собственно отливки по отношению к массе металла, залитого в ковш (общий вы-	100,0	100,0	100,0
ход, годного)	»		40,0-59,6	46,0—66,5	51,7—67,9
четные данные по массе металла, потребного на отливку, не всегда со-
ответствуют фактическому расходу.
В рассматриваемой таблице, касающейся условий применения обыч-
ных прибылей, выход годного принят в значительных пределах. При этом
нижние показатели ТВГ отнесены к группе наиболее ответственных ли-
тых деталей, преимущественно сложной пространственной конструкции.
Наибольшие значения ТВГ относятся к тем деталям, которые могут быть
использованы по прямому назначению при наличии осевой усадочной
пористости, не вскрываемой во время механической обработки отливок.
Но ТВГ можно получать значительно большим, если обычные прибыли
заменить обогреваемыми или теплоизолированными.
В общем масштабе производства стальных фасонных отливок каж-
дая из рассмотренных потерь жидкого металла имеет большое значение.
Поэтому весьма важно проводить систематическую работу по улучше-
нию использования выплавленной стали в цехе путем организационно-
техиическнх мероприятий, а также усовершенствовании технологии про-
изводства н методов питания отливок.
3.	УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК БЕЗ УСАДОЧНЫХ РАКОВИН
Приступая к разработке технологического процесса изготовления
отливки, литейщик из чертежа литой детали получает общее представ-
ление о размерах отливки, наличии и расположении тепловых узлов,
протяженности развитых стенок и особенностях конструкции детали.
Иногда в чертеже детали или в технических условиях приводятся осо-
бые требования, предъявляемые к плотности стенок литой детали в це-
УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК БЕЗ УСАДОЧНЫХ РАКОВИН 81
лом или ее отдельных частей. В каждом случае может возникнуть не-
сколько вариантов выбора мест расположения и необходимого числа
прибылей, при которых полностью обеспечиваются условия получения
отливок без усадочных раковин.
При определении этих условий руководствуются предполагаемым
направлением процесса затвердевания всех частей отливки, а также учи-
тывают влияние различных технологических факторов на направлен-
ность данного процесса.
При определении размеров и мест расположения прибылей за осно-
ву принимают следующие условия получения отливок без усадочных ра-
ковин, образно сформулированные В. Е. Грум-Гржимайло [32]: «Выше-
лежащая часть отливки должна служить прибылью нижележащей ча-
сти»; «Прибыль должна стыть последней».
Как было отмечено, объем усадочных раковин и пор, даже для стали
110Г13Л, не превышает 7,0%. Но для того, чтобы заполнить этот объем
жидким металлом из прибыли, объем самой прибыли принимают во мно-
го раз большим по сравнению с усадочной раковиной. Первое условие
В. Е. Грум-Гржимайло одновременно отвечает двум требованиям обес-
печения непременной направленности процесса затвердевания стенок от-
ливки и получения минимального расхода жидкой стали на прибыли,
если при выбранном положении заливки формы утолщенные части ока-
жутся вверху и по мере затвердевания остальных частей будут служить
прибылями, питающими иижние части.
Для иллюстрации значения условий В. Е. Грум-Гржимайло рас-
смотрим случай формирования отливки типа полого цилиндра с одним
массивным фланцем, непосредственно над которым находится прибыль.
Такие отливки обычно располагают в форме в вертикальном положении,
фланцем вверх. Если толщина стенок этой отливки будет постепенно или
ступенчато увеличиваться в сторону массивного фланца, то сначала за-
твердеют самые тонкие, т. е. нижние по заливке, части стенок отливки,
питаясь жидким металлом, сосредоточенным в верхних, т. е. располо-
женных над ними, частях отливки, включая прибыль.
В подобных случаях к принятой при разработке технологии высоте
прибыли Н„ прибавляется еще высота незатвердевшей части отливки йо,
которая по мере продвижения нижнего фронта кристаллизации стали
вверх будет соответственно уменьшаться. Таким образом, из первого ус-
ловия В. Е. Грум-Гржимайло вытекает, что эффективная высота, а сле-
довательно, и эффективный объем прибыли, питающей затвердевающие
части отливки, являются переменными величинами. Эффективная высо-
та прибыли Н„ + й0 и соответственно эффективный объем~прйбыли мо-
гут быть увеличены путем изменения положения отливки в форме, при-
дания отливке рациональной геометрической формы, применения регу-
лируемого или направленного охлаждения разных частей и т. д. Учиты-
вая второе условие, что «прибыль должна стыть последней», представля-
ется возможным улучшить питание отливки при уменьшенном расходе
металла на прибыль, если будут предприняты соответствующие техноло-
гические меры для получения в прибыли сосредоточенной усадочной ра-
ковины.
Эффективный напор Нп + йо, при котором происходит затвердева-
ние стенок отливки, может изменяться в широких пределах. При изго-
товлении стальных отливок, особенно с применением открытых прибы-
лей, часто стремятся увеличить Нп, чтобы под действием возросшего
гидростатического напора улучшить условия питания отливки.
82
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
При минимально возможной высоте прибыли можно улучшить усло-
вия формирования отливки, если в период затвердевания ее стенок со-
хранить контакт между жидким металлом, находящимся в прибыли, и
атмосферой воздуха. Благодаря этому к гидростатическому напору си-
стемы «отливка—прибыль» прибавится еще давление одной атмосферы,
равноценное действию столба жидкой стали высотой ~ 1500 мм. Сохра-
нение контакта между жидким металлом в прибыли и атмосферой воз-
духа достигается путем засыпки открытой поверхности прибыли тепло-
изолирующими материалами, последующим разрушением верхней короч-
ки затвердевшей стали и доливкой стали в прибыль. Та же цель пресле-
дуется при использовании прибылей, действующих под атмосферным
давлением.
Неправильное использование атмосферного давления может приво-
дить и к отрицательным результатам. Это относится к случаям примене-
ния нескольких прибылей для питания общей стенки отливки. Если при
этом одна из прибылей скорее затвердеет с внешней поверхности, чем
остальные, то с момента образования цельной твердой корочки, изоли-
рующей жидкий металл от внешней атмосферы, эта прибыль сможет
питать отливку как обычная закрытая прибыль. Однако до тех пор, пока
смежные открытые прибыли сообщаются с внешней атмосферой, при-
быль, ставшая закрытой, сама будет питаться из открытых прибылей
через неуспевшее полностью затвердеть сечение смежной стенки отлив-
ки. Аналогичная картина наблюдается в тех случаях, когда не все смеж-
ные прибыли делаются только открытыми или только закрытыми. Даже
после случайного механического повреждения твердой корочки одной
из закрытых прибылей последняя под действием атмосферного давления,
передаваемого на незатвердевшую еще сталь внутри твердой корочки,
станет выполнять роль открытой прибыли, сообшающейся с закрытыми
прибылями через смежную стенку отливки. Поэтому прибыль, сохраня-
ющая контакт с внешней атмосферой в процессе пребывания в жидком
состоянии, формируется с необычно большой усадочной раковиной
в сравнении со смежной прибылью, затвердевающей как закрытая.
В отличие от рассмотренного примера питания отливки типа полого
цилиндра на практике повседневно встречаются ботее сложные случаи,
когда, например, не все стенки отливки располагаются в литейной форме
в вертикальном положении. Многие детали имеют настолько сложную
геометрическую форму, что при выборе положения их при заливке при-
ходится сопоставлять преимущества и недостатки разных вариантов тех-
нологии, чтобы выбрать наилучший.
В общем случае отливку можно считать состоящей из нескольких
соединенных в одно целое систем, для питания каждой из которых при-
меняются свои прибыли.
4 МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ
Места расположения прибылей предусматривают ориентировочно
при выборе положения отливки в литейной форме. Число прибылей за-
висит от положения детали в литейной форме, от мест расположения
утолщенных частей отливки и от возможности искусственного воздейст-
вия на условия затвердевания этих частей, например путем применения
наружных или внутренних холодильников, и от радиуса действия прибы-
ли. Применением искусственных методов охлаждения местных тепловых
узлов можно создать условия направленного затвердевания отливки, да-
МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ §3
же начиная от теплового узла, если его толщина мало отличается от
толщины смежной стенки отливки. В этом случае питание утолщенной
части отливки происходит через смежные с ней стенки, соединенные
с прибылями.
При разработке технологического процесса изготовления отливки
приходится в зависимости от многих факторов одновременно определять
места расположения и число прибылей, выбирать их геометрическую
форму, изыскивать методы улучшения действия прибылей, рассчитывать
их размеры и массу.
При выборе мест расположения и определении числа прибылей не-
обходимо учитывать следующие основные положения:
1)	усадочные раковины образуются в местах отливки, затвердеваю-
щих последними, и стремятся занять наивысшее положение в отливке;
2)	к местам отливки, затвердевающим последними, относятся наи-
более массивные ее части, местные утолщения, узлы сочленения смеж-
ных стенок, а также те части, от которых затруднен отвод теплоты;
3)	в процессе заливки литейной формы потоки жидкого металла,
выходящие из литниковых каналов с большой скоростью, часто размыва-
ют стенки формы, вынося в полость формы засоры и продукты разру-
шения ее стенок, которые всплывают в районе мест подвода металла;
4)	прибыли прямого питания помимо своей основной функции слу-
жат сборниками всплывающих засоров и неметаллических включений;
5)	открытые прибыли, располагаемые над самыми верхними частя-
ми отливки, выполняют также и роль выпоров; применение закрытых
прибылей не исключает необходимость устройства выпоров;
6)	прибыли способствуют увеличению стесненной усадки отливки и
тем значительнее, чем больше прибылей применяется;
7)	расположение прибылей над массивными частями отливки еще
более замедляет скорость охлаждения последних, способствуя развитию
литейных напряжений в отливке; в таких случаях питание отливки це-
лесообразно сочетать с условиями применения холодильников;
8)	расположение прибылей в местах заведомо стесненной усадки от-
ливки способствует образованию горячих трещин, особенно в зонах соч-
ленения прибылей со стенками отливки:
9)	расположение прибылей на необрабатываемых поверхностях от-
ливки приводит к увеличению затрат иа механическую обработку от-
ливки;
10)	в подприбыльных частях отливки, над которыми расположены
массивные прибыли, получает значительное развитие ликвация углерода,
серы, фосфора; технологические мероприятия по уменьшению размеров
тепловых узлов, по интенсификации процесса охлаждения массивных ча-
стей отливки позволяют не только уменьшить ликвацию, ио и сократить
расход металла на прибыли;
11)	расстояние между смежными прибылями, расположенными вод-
ной горизонтальной плоскости, определяется в зависимости от радиусов
действия каждой прибыли, а расстояние от прибыли до края отливки —
соответственно суммой радиусов действия прибыли гп и края отливки гк
(25, 76, 77, 99, 100].
Радиус действия прибыли при горизонтальном расположении сте-
нок отливки. Для полости литейной формы, ограниченной двумя парал-
лельными стенками, определяющими толщину тела отливки 60 и имею-
щими одинаковую теплоаккумулирующую способность в любой их ча-
сти, при двух основных вариантах расположения прибыли определенных
84
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
02SA
Рис. 43. Схема расположения прибыли и под-
вода металла к отливкам типа плиты (а) и
бруса (б)
Рис. 42. Схема расположения
усадочной пористости в отлив-
ке типа плиты при односторон-
нем (а) и центральном (б)
расположениях прибылей
размеров (рис. 42) можно различить по длине отливки Lb L2 три зоны
разной сплошности ее стенок:
1)	зона плотного строения, протяженность которой, считая от кром-
ки прибыли /1, зависит от радиуса действия прибыли гп, т. е. отношения
h-
2)	зона расположения осевой усадочной пористости /2;
3)	зона плотного строения, протяженность которой зависит от ра-
диуса действия края отливки гЕ, т. е. отношения /з  д<>.
При определении общей протяженности зоны плотного строения стен-
ки отливки Ln, представляющей собой сумму радиусов действия прибы-
ли га и края отливки гЕ, необходимы сведения о влиянии условий охлаж-
дения стали в литейной форме иа изменение гп  г|;. Отмеченные условия
зависят от химического состава стали и от особённостей изменения тем-
пературного поля отливки в направлении к прибыльным частям. Если
от химического состава стали зависит температурный интервал затвер-
девания, то от особенностей процесса охлаждения отливки в форме —
возможность образования достаточного положительного температурно-
го градиента в направлении питания стенок отливки. Влияние отмечен-
ных факторов на условия питания отливок рассмотрим на примерах экс-
периментального исследования процессов затвердевания отливок типа
плиты и бруса !.
Условия формирования и питания отлнвки оависят от масштабного
фактора. При выборе размеров экспериментальных отливок учитывали,
что неравномерность температурного поля отливки, ее сплошности стро-
ения, а также предельные значения гп и и легче всего выявить при тол-
щине стенок отливок 100—150 мм.
Исследования условий питания рассматрнва ,-мых отливок типа плиты и бруса про-
ведены инженерами Н. Г. Любимовой А. П. Смирновым под руководством
автора.
МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ
85
Опытные плиты и брусья разной длины толщиной соответственно
100 и 150 мм отливали из стали 35Л с применением общей прибыли
(рис. 43) и подвода металла через прибыль. Длину плит и брусьев, ис-
числяемую от края прибыли, принимали кратной 4, 5 и 6 толщинам сте-
нок отливки до- Температуру заливки форм принимали с перегревом на
50—70° С сверх линии ликвидуса. В каждой форме располагали термо-
пары для определения направленности температурного поля по длине и
толщине стенок отливок.
Специальные условия охлаждения отливок создавали применением
хромомагнезита в качестве основного материала облицовочной смеси 1,
а также расположением в форме наружных холодильников 2, 3 и 4 пере-
менной толщины (рис. 44).
В определенных случаях верхнюю часть прибыли искусственно обо-
гащали серой, вводимой в заключительной стадии процесса заливки фор-
мы в количестве,’ достаточном для увеличения содержания серы в при-
были до 0,2%.
Условия питания отливок оценивали по результатам проверки сплош-
ности строения, механических свойств и неоднородности состава стали,
используя для этой цели темплеты, вырезанные из стенок отливок в на-
правлении продольной оси последней.
На рис. 45 показан для примера серный отпечаток, снятый с про-
дольного темплета отливки бруса, полученной при обогащении прибыли
серой. По геометрической форме и размерам темных, обогащенных се-
рой участков темплета, сосредоточенных в осевой зоне стенки отливки,
можно судить о траектории движения потоков металла, расходуемого из
прибыли на питание отливки, а также о предельном расстоянии, на ко-
торое они могли проникнуть в тело отливки в заключительной стадии
Рис. 44. Схема применения хромомагнезита, наружных холодильни-
ков и расположения термопар при изготовлении опытных отливок
плит
86
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Рис. 45. .i-^иый отпечаток отливки бруса сечением 150 X 150 мм, изготовленной с вве-
дением порошка FeS в прибыль, расположенную с левой стороны отливкн (см. рнс. 43)
процесса затвердевания стали. Судя по траектории движения питающих
потоков жидкой фазы, последние несколько смещены к верхней стороне
стенки отливки, особенно непосредственно у прибыли.
Содержание серы в зоне потемневших участков серного отпечатка
(рис. 45) последовательно изменялось от 0,16% У прибыли и до 0,03%
в концевой зоне. Но сера понижает температуру плавления стали. В свя-
зи с этим последовательное уменьшение содержания серы эквивалентно
созданию дополнительного температурного градиента по направлению
к прибыли.
Расстояние, на которое, судя по серным отпечаткам, проникали пи-
тающие потоки жидкой фазы, условно назовем теоретическим радиусом
действия прибыли гт, так как последний превышает радиус эффектив-
ного действия прибыли гп.
При разработке технологических процессов изготовления отливок
важно знать возможные пределы значений гп и гк. В то же время, сог-
ласно результатам выполненных исследований (табл. 19), величины гк и
гт не являются постоянными.
Полученное различие в величинах гп и гт позволяет считать, что су-
ществуют условия, при которых общую протяженность плотной части
отливки £п можно получить близкой к сумме радиусов действия гт и гк.
Проанализируем условия, способствовавшие более глубокому проникно-
вению в тело отливкн масс металла, обогащенного серой, принимая за
основу изменение температурного градиента по длине отливки.
Температурный градиент может быть создан либо путем последо-
вательного по направлению к прибыли утолщения стенок отливки, либо
изменением условий отбора теплоты от стенок затвердевающей отлив-
ки. Последний метод более технологичен. Эффективность воздействия
этого метода подтверждена экспериментальными данными (рис. 46 и 47)
исследования процесса охлаждения отливки плиты, изготовленной соот-
ветственно в обычной песчаной форме и с применением наружных хо-
лодильников по схеме, приведенной на рис. 44 (табл. 19). Содержание
твердой фазы на рис. 46, 47 показано в местах расположения термопар.
Таблица 19
Опытные данные исследования отлнвок типа плиты и бруса
Наименова- ние отливкН	Услопия охлаждении j ат вер делающей итлипкн	Размеры и главки (толщина, длина), мм	Протяженность зоны плитного металла, мм			Радиус действия		
			<‘о стороны прибыли	со стироны края отливкн	обща я	прибыли		кран отливкн
						практический	теоретический	
		100x400	60—100	280	340—380	(0,6-1,0) бо	—	2,86(,
	Обычные в песчаной форме	100 x 500	80—100	280	360—380	(0,8 -1,0)бо	—	2,86„
		100 X 600	100	300	400	1б0	—	36О
Плита	С применением слоя	100x000	100 —ПО	370	470—490	(1-1.1)6.,		(4,7—4,9) 6О
	хромомагнезита 1 (рис. 44)							
	С применением наруж- ных ХОЛОДИЛЬНИКОВ 2, <?, 4 (рис. 44)	100 x 600	ПО	450	560	1. 1бо	—	4.56О
		150X150X600	100—150	300—350	450	(0,7-1,0) бо	2.76О	(2,0—2,3) бо
Брус	Обычные в песчаной форме	150x150x 750	100—150	310—360	460	(0,7—1,0) бо	3,4бо	(2,1—2,4) бо
		150x150x900	100—150	300—450	550	(0,7—1,0) 6О	4бо	(2,0—3,0) бо
АРЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ.
88
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Рис. 46. Изменения температуры стенок отливки плиты толщиной 100 мм и со-
держания твердой фазы (номера кривых соответствуют номерам термопар
иа схеме):
а — в продольном направлении; б — по толщине стенки
Сопоставление полученных данных по оценке сплошности темпле-
тов, вырезанных из опытных плоских отливок толщиной 100 и 150 мм,
с кривыми охлаждения позволило определить минимальный темпера-
турный градиент по длине отливки, равный к концу затвердевания не
менее 10° С на 100 мм длины отливки, при котором могут быть обеспе-
чены нормальные условия питания отливки. При этом условии содержа-
ние жидкой фазы в затвердевающей стали типа 35Л изменяется по мере
продольного перемещения фронта кристаллизации по направлению
к прибыли от 0% в каждой крайней точке до 10—15% в точке, отстоящей
на 100 мм. Из этого, однако, не следует, что на расстоянии, равном, на-
Рис. 47. Изменения температуры и содержания
твердой фазы отливки плнты толщиной 100 мм,
изготовленной с применением наружных холо-
дильников (номера кривых соответствуют номе-
рам термопар на схеме)
пример, 1000 мм от сравни-
мой точки, нужно иметь тем-
пературный градиент в 10
раз больше, т. е. 100—150°.
Важно только создать после-
довательное перемещение к
прибыли температурного
градиента методами регули-
руемого охлаждения отлив-
ки, как, например, получено
в случае, показанном на
рис. 47. Достигнутое этим
путем увеличение общей
протяженности зоны плот-
ного строения стали (см.
табл. 19) может быть приня-
то за основу при разработке
технологических процессов.
Температурные кривые,
приведенные на рис. 46, сви-
МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ 89
детельствуют также о недостаточном температурном градиенте в зоне,
расположенной в промежутке между расстояниями, соответствующими
значениям гп и 6;- Дополнительное увеличение температурного градиен-
та в данной части отливки может быть достигнуто применением техно-
логических методов уменьшения теплопроводящей способности верхней
стенки формы, начиная от края прибыли и далее на расстояние, равное
1 —1,5 б0, или равноценным ему последовательным утолщением стенки
последней. Именно на этом расстоянии наблюдается неблагоприятное
расположение траектории движения питающих потоков жидкой стали,
так как последние, проходя близко от поверхности верхней стенки фор-
мы (см. рис. 45), могут охлаждаться интенсивнее, чем если бы были
совмещены с осевой зоной тела отливки.
Результаты исследований, относящиеся к толщинам стенок отлнвок
100 и 150 мм, могут быть распространены на более широкие пределы
толщин. При толщинах стенок отливок типа плит до 50 мм можно
использовать данные по определению протяженности плотной зо-
ны, соответствующей сумме радиусов действия гп и гк (табл. 20) [100].
Табл. 19 составлена на основании опытных данных изготовления отли-
вок из углеродистой стали с содержанием 0,20—0,30% С с применением
открытых прибылей достаточных размеров. При этом плотность отливок
оценивали согласно требованиям l-го класса американского стандарта
ASTM, разработанного для метода рентгеновского контроля.
Понятие «плотная часть отливки», по которой определяли значения
гп и гк, является условным. При чувствительности метода I —1,5% про-
свечивание отливок с толщиной стенок 10—12 мм позволяло считать
плотными отливки, имеющие усадочные поры размерами не более 0,2 мм,
а при толщине отливок 50 мм — соответственно не более 0,75 мм. Дан-
ные, приведенные в табл. 19, получены автором книги по результатам
просвечивания темплетов толщиной 10—12 мм, а не отливок. Поэтому
они отвечают более жестким требованиям, чем это вытекает из условий
рентгеновского контроля отлнвок, и могут быть использованы в приме-
нении к отливкам ответственного назначения.
Следовательно, при уменьшении чувствительности метода контроля
или в случаях допустимости использования отливок, имеющих осевую
усадочную пористость больших размеров, чем это укладывается в отме-
ченные 1 —1,5%, величины га и гк соответственно возрастут. Расстоя-
ние Ln можно увеличить, если в промежутке между прибылями распо-
ложить наружный холодильник 4 (см. табл. 20) или поместить в этой же
части отливки внутренние холодильники. При достаточных размерах на-
ружного холодильника расстояние между смежными прибылями может
быть принято равным 2гп + 2до.
Применение наружных холодильников в торцовых частях стенок от-
ливки позволяет увеличить зону плотного строения стали, т. е. радиус
действия края отливки на расстояние, равное половине толщины стенки
отливки д„.
Для отливок типа бруса экспериментально установлена оптималь-
ная длина плотной части отливки по обе стороны прибыли, т. е. г„ +
+ гк = 30 И до, принимая до в мм (рис. 48) [100]. В этом случае по тем
же данным в зависимости от толщины стенки отливки типа бруса до при-
няты следующие значения:
гп « 1,2ЙО; rK а: 1,8бо; La а Зд0 приво=100мм;
гп » 0,6во; гк х 3,7ЙО; Ln х 4,36О прндо=200 мм.
90 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Таблица 20
Протяженность зоны плотной части стенок плит, отливаемых в горизонтальном
положении
Схема расположения прибылей*			Форма плиты	«О- мм	°п В ДОЛЯХ 6о	Ln	
						мм	доли от 6О
д			Пол> кр} глая	12 12 25 25 38 50 50	125О «о 4бо 6б0 4бо Зб„ 4б0	100 100 125 125 170 225 225	85О 86О 56О 5бо 4,7бо 4.5бо 4.5бо
	7гЦ*						
	2 %		Круглая	25 25 25 50 50	Збо 4б0 6б0 Збо 3,85О	125 100 125 200 206	5бо 46О 56О 4бо 4,1бо
V							
	' i						
	. ж	JZSL	Прямоуготьиая шириной В. мм: 250 200 150 100	50 50 50 50	Збо 36О 36О Збо	238 225 238 312	4,86О 4,5б0 4,8бо 6,5бо
ы	1		=Е=^					
/	2	3 1							
	Г | J		Прямоугольная шириной 200 мм при подводе металла: под прибыли	50	Збо	100	2бо
	U	LL	7 1					
1	2		3 1					
-е							
							
гТ.			в промежуток между прибылями	50	Збо	100	2бо
гь	1 IL						
							
	VJ--4						
							
3^							
МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ.
91
Продолжение табл. 20
Схема расположения прибылей*	Форма плиты	6О- мм	;'п В долях 6о		
				мм	ДОЛИ от бо
1	2 3 ' i!i 	ill	SET	под прибыли с установкой наружного холодильника в промежутке между прибылями	50	36О	250	5бо
* Позиции на эскизах; /—отливка; 2 — прибыль; 3—питатель; 4 — наружный холо-
дильник.
Влияние наружных холодильников на протяженность зоны L„ при
расположении их в промежутке между прибылями и с торцовых сторон
стенок отлнвок типа бруса показано на рис. 48, б, в.
Данные, приведенные в табл. 19, получены при подводе металла под
прибыль, который способствует созданию направленного температурного
градиента. Результаты исследований условий питания отлнвок типа плит
толщиной 60 мм и бруса толщиной 100 мм, изготовляемых из стали 45Л
[1, 76], показали, что при подводе металла под прибыль в сравнении
с концевым подводом общая протяженность зоны плотного строения,
равная сумме величин гп и гк, увеличилась соответственно с 4бо до 56О
и с 22 до 44
На протяженность плотной зоны отливки влияет и температура ста-
ли при заливке, особенно при горизонтальном расположении стенок в
Рис. 48. Общая протяженность зоны плотного строения стали при отливке бру-
са толщиной 100 мм с открытыми прибылями при затвердевании стали:
а — в песчаной форме; б. в — в песчаной форме с применением наружных холодиль-
ников: 1 — отливка; 2 — прибыль; 3 — холодильник
92
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Рис. 49. Рентгенограммы темплетов, вырезанных из разных участков по длине плос-
кой отливки толщиной 75 мм
литейной форме. Это влияние наиболее важно учитывать прн изготов-
лении отливок с широким интервалом кристаллизации стали. Например,
при увеличении температуры заливки стали 45Л с 1550 до 1600°С про-
тяженность плотной части отливки бруса толщиной 100 мм возросла [25]:
с 44 Кбо до 57 Vf>o при подводе металла под прибыль; с 22 J б0 до
28 Рбо при подводе металла с противоположной стороны. Эксперимен-
тальные данные, полученные для стали 45Л, не совпадают с данными,
приведенными выше (рис. 48), в них величина £л больше, если металл
подводится под прибыль.
При использовании приведенных рекомендаций необходимо учиты-
вать, что если протяженность питаемой части плоской стенки отливки
значительно превышает сумму радиусов действия г„ и гк, то отливка по-
ражается усадочной пористостью и рыхлостью. На рис. 49 представлены
рентгенограммы, характеризующие сплошность металла отливок плит в
случаях, когда сумма размеров /|, I? и /3 плоской отливки превышает
сумму радиусов действия гп и гк. Рентгенограмма, полученная с участка
темплета, вырезанного из места сочленения тела отливки / с прибылью 2,
показана на рис. 49, а. Расстояние от края прибыли 2 до границы уса-
дочной пористости оказалось даже меньше половины толщины стенки
отливки (рис. 49, б).
На основании полученных результатов исследований и обобщения
литературных данных по радиусам действия гп и гк можно при определе-
нии расстояния от края отливки до прибыли и между смежными прибы-
лями ориентировочно использовать данные, приведенные в табл. 21, 22,
которые относятся к случаям обычного перегрева заливаемой стали
в среднем на 50° С
Если в стенках литых деталей может быть допущена техническими
условиями осевая усадочная пористость, то значения гп и г„ принимают
в 1,5—2,0 раза более приведенных в таблицах, но проводя одновремен-
но технологические мероприятия по улучшению направленности затвер-
девания стенок отливки, а при изготовлении отливок из стали 110Г13Л,
используя ускоренное охлаждение последних в литейной форме.
Радиус действия прибыли при вертикальном расположении стенок
отливки. При формировании стенки отливки в вертикальном положе-
места расположения и число прибылей
93
Таблица 21
Результирующие данные по протяженности зоны сплошности
стенок деталей, отливаемых из углеродистой стали
в горизонтальном положении
Схема расположения прибылей1				при подводе питателей	
				под прибыль	с противоположной стороны прибыли
		Отлн		екн типа плит Ь„ = (4,5 ч-6,5) 6О 2г„= (4 ч- 6) бС1	£п = (4 ч- 4,5) 6О 2гп = (3,5 ч-4,5)6О
\ 5 Г~-				£.„= (4,0 ч-5,0) 6О бп= (4,5 ч-6,5) 6О вки типа бруса и принимая 6О в мм бп=« ve; 2г„ <2,86С1	£п ~ (Зч- 4) 6О £п — (4 ч-4,5)6О £.„ = 28 /6“ 2гп < 26О
'		*^Т1		Т 1 О тли 6О =		
(при В: 7 2 ,	'2г„	 2„					
1 Позиции на эскизах: / — ренний холодильник.		тлнвка; 2		£„=30^5; — прибыль; 3 — наружны	й холодильник; 4 — виут-
нии созданию положительного температурного градиента по направле-
нию снизу вверх, т. е. от периферийных частей к прибыли, способствует
протекание естественных процессов конвекции, когда в полости литейной
формы, залитой металлом, возникают конвекционные потоки. Влияние
конвекционных потоков на затвердевание фасонных отливок еще мало
изучено. В применении к условиям заливки слитков отмечается, напри-
мер, что даже первоначальная отрицательная направленность кристал-
лизации, наблюдаемая при сифонной заливке металла, может стать пос-
ле конвекции положительной [27]. Естественно, что перемещение конвек-
ционных потоков в литейной форме может получить развитие, если про-
должительность процесса кристаллизации стали будет большой.
94 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Таблица 22
Радиусы действия прибыли и края отливки из стали 110Г13Л (36]
Тип отливки	«о мм	Положение ОТЛНВКИ в литейной форме	Радиус действия		'п
			прибыли	края отливки	
Плита » У> Брчс	20 50 100 150 70	Горизонталь- ное » Вертикальное » Горизонталь- ное	(2,2 -- 2,8)6О (1,1ч- 1,35)б0 Усадочная раковина углубилась в тело отливки (0,6-0,7)д0	(2,5 —2,6)6О (2,4-е-2,5)б0 (1,0-е-1,15)6О 0,76с (1.4- 1 5)6О	(4,7 —5,0) 60 (3,5 - 3,85)60 (2,0 —2,2) б0
При вертикальном расположении стенок отливки часто выполняют
формовочный уклон, при котором толщина стенки получается расширя-
ющейся к прибыли Благодаря этому незначительному расширению стен-
ки отливки увеличивается радиус действия прибыли. Для определения
числовых характеристик радиуса действия прибыли были исследованы
условия затвердевания вертикальных стенок отлнвок толщиной 40, 60 и
80 мм из стали 20Л и 45Л [76, 77]. Опытные отливки плит имели толщи-
ну 60 мм, ширину 600 мм, Но = 300 мм. Указанные размеры были при-
няты с таким расчетом, чтобы в наиболее благоприятном случае можно
было получить общую протяженность зоны плотного металла Ln = п6о’
ио высоте отливки Ln = (Но : д0)30 = (300 : 60)	= 5бо; в горизонталь-
ном направлении Ln = (400:60)бо = 6,76О (где 400 — расстояние от
края отливкн до прибыли)
Металл подводили в четырех вариантах (рис. 50): I — снизу под
прибыль; 11— снизу в противоположную по отношению к прибыли часть
отливки; 111— сверху под прибыль и IV— сверху в противоположную
часть отливки. Основание прибыли принимали круглым, диаметром
200 мм; при этом торец отливки примыкал к плоскому основанию при-
были, а выступающие части последней располагались над поверхностью
разъема формы.
Прибыли применяли закрытые полушаровые и открытые коничес-
кие : закрытые— диаметром и высотой, равными 198 мм, а открытые —
с основанием 250 X 196 мм и высотой 276 мм. Выход годного соответст
венно составлял в первом случае —65% и во втором случае —53%-При
осмотре и разрезке готовых отлнвок выявлено, что непосредственно под
Рис. 50. Схема расположения при-
были и подвода металла к отлив-
ке плиты:
/ — отливка; 2 — прибыль; 3 — пи-
татель; I — IV — варианты подвода
металла
мест* РАСПОЛОЖЕНИЯ И ЧИСЛО ПРИБЫЛЕЙ
95
прибылью стенка каждой отливки имеет
местное утонение. Последнее объясняет-
ся объемным расширением верхних углов
стенок формы, изготовленной из жидко-
стекольной смеси (см. заштрихованные
участки на рис. 50), которые при нагреве
их металлом, залитым в полость формы,
выпучивались, сужая питающее сечение
отливки и нарушая условия питания.
В последующих опытах подприбыль-
ную часть стенки отливки выполняли с
местным расширением (рис. 51), чтобы
компенсировать указанные явления объ-
емных изменений стенок формы [77]. Кро-
ме того, по высоте отливки принимали
Рис. 51. Схема расположения при-
были и подвода металла к отлив-
ке плиты
формовочный уклон от 0,6 : 100 до 1 : 100.
При этом условии во всех случаях, когда На : 60	7, усадочной порис-
тости в стенках отливки не обнаружено (табл. 23). При Но : 60 = 8 и 9
выявлена усадочная пористость, расположенная на расстоянии ~80мм
от основания прибыли и на 140—160 мм от нижнего контура отливки.
Таким образом, указанные исследования позволили определить протя-
женность зоны эффективного действия прибылей в вертикальном на-
правлении, если стенкам отливки придается формовочный уклон 1 : 100.
Таблица 23
Основные данные исследования опытных отливок (рис. 51)
№ опыта	Размеры отливки, мм							Отношение "о «о	Расстояние ОТ ОТЛИВКИ до границы усадочной раковины в прибыли, мм	Оценка качества ОТЛИВКН
		В	><о	Dn	«п	ь	d			
1	40	200	80	104	110		20	2	20	Годная
2	40	200	120	104	110	—	20	3	12	»
3	40	200	160	104	по	—	20	4	18	>
4	40	200	200	104	но	1	40	5	15	>
Г)	40	200	200	104	по	1	40	5	19	>
6	40	200	240	192	192	8	40	6	60	>
7	40	200	283	192	192	8	40	7	65	»
8	40	200	320	192	192	6	40	8	90	Осевая пористость
9	40	200	360	192	192	6	40	9	85	То же
10	80	400	240	210	220	-—	40	3	78	Годная
11	80	400	320	210	220	8	40	4	55	»
12	80	400	400	210	220	8	40	5	—	Осевая пористость
Но вертикальная стенка отливки может иметь значительно большую
протяженность, т. е. отношение НО:ЬО>7. Учитывая, что верхние стен-
ки отливки, пока они не затвердели, являются вместе с прибылью пи-
тающими частями затвердевающих нижних стенок отливки, их питаю-
щее действие можно усилить увеличением толщины по сравнению с ни-
жележащими частями отливки, увеличением формовочного уклона или
применением метода регулируемого охлаждения разных участков сте-
нок отливки. При этом необходимо также учитывать и эффективность
действия прибыли в горизонтальном направлении.
95 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
В табл. 24 приведены результирующие данные по протяженности
зоны сплошности вертикальных стенок отливок из углеродистой стали,
которые ориентировочно можно использовать при определении расстоя-
ния между прибылями, а также расстояния от края отливки до ближай-
шей прибыли В целях более экономного расхода стали на прибыли их
нужно располагать, отступая от края отливки на расстояние, равное сум-
ме радиусов действия гп и гк.
Таблица 24
Результирующие данные по протяженности зоны сплошности стенок деталей типа
плнты, отливаемых из углеродистой стали в вертикальном положении
Схема расположения прибылей1	Отношение Ио в0	Протяженность зоны плотного металла прн подводе питателей		
		под	прибыль	с противоположной стороны прибыли
2				
	2—7	2гп	<36О	2гл<2,5бо
	1—2	2гп	<2,5бо	2гп«26э
Формовочный уклона VW0				
2				
	2-7	L„	<5бо	Lp 4,5бо
К cfe J Ж1	1	1—2	ьп	<4,5бо	1п<4,06о
				
2 — прибыль;
3 — технологическое пополнение, хом-
1 Позиции на эскизах: I — отливка;
пенсирующее объемнее расширение стенки формы; 4 — наружный холодильник.
При изготовлении отливок из высоколегированных сталей, напри-
мер аустенитного класса, необходимо учитывать, что вследствие особен-
ностей литейных свойств, а также специфики процесса кристаллизации
этих сталей условия питания стенок отливок ухудшаются, заметно
уменьшается радиус действия прибылей, особенно в горизонтальном на-
правлении. Поэтому при выборе расстояния между прибылями необхо-
димо располагать сведениями о радиусе их действия.
Приведенные рекомендации по определению расстояний и 2гк
относятся к простейшим случаям разработки технологических процессов
изготовления отливок. Эти расстояния приходится определять, когда ре-
альные отливки имеют сочленения вертикальных стенок с горизонталь-
ными и местные тепловые узлы расположены на разных расстояниях от
прибылей. Применяя методы искусственного охлаждения тепловых
узлов, можно преградить доступ питания в нижележащие, еще не успев-
шие затвердеть части отливки.
Поэтому интересными являются результаты исследований условий
питания тепловых узлов, образующихся в сочленении вертикальной стен-
ки толщиной 40 мм с горизонтальным ребром, имеющим ширину 90 мм,
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ПРИБЫЛЕЙ
97
толщину 20 мм, т. е. 0,5до
(рис. 52) [77]. При исследо-
вании принимали Dn равным
104 н 120 мм, а высоту Нв
равной соответственно НО и
120 мм. Установлено, что
при расположении горизон-
тальной стенки на расстоя-
нии I = (0,25 -г- 1,5) до от
нижней кромки отливки, т. е.
меньшем, чем радиус дейст-
вия края отливки гк, усадоч-
ные пороки в тепловом узле
отсутствуют. Но если приня-
тая прибыль не обеспечивает
Рис. 52. Схема расположения прибыли и подвода
металла к отливке плиты, имеющей тепловой узел
в нижией части
нормального питания верти-
кальной стенки и в послед-
ней образуется усадочная
пористость, то вблизи тепло-
вого узла формируется сосредоточенная усадочная раковина или порис-
тость.
Приведенный пример может быть учтен при изготовлении отлнвок
двухдисковых зубчатых колес. Прн указанном соотношении в толщинах
обода и расположении нижнего по залнвке диска на расстоянии (0,25 ч-
4- 1,5) до, считая от основания обода, отливку можно получить без уса-
дочных раковин в нижнем тепловом узле, не применяя специальных мер
по охлаждению этого узла.
5. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ПРИБЫЛЕЙ
Создание надежных методов определения размеров прибылей, осно-
ванных на теории затвердевания стали в литейной форме, и других па-
раметров литейной технологии имеет большое теоретическое н практи-
ческое значение [27, 34, 54, 69 и др.].
В перспективе это позволит использовать при разработке техноло-
гических процессов электронно-вычислительные машины, а следователь-
но, получать объективные решения всех вопросов.
По условиям расчета размеры прибыли должны удовлетворять тре-
бованию сосредоточения в прибыли всей усадочной раковины, в том чис-
ле высота прибыли — требованию сохранения между нею и телом отлив-
ки некоторого слоя плотной стали, достаточного для компенсации воз-
можных изменений глубины залегания этой раковины и получения не-
обходимого технологического припуска у основания прибыли. Кроме то-
го, учитывается, что в подприбыльной зоне отливки и ниже крайней гра-
ницы расположения усадочной раковины наблюдается зона пористости,
обогащенная ликвирующими элементами. Толщина указанного слоя
плотного металла принимается в зависимости от поперечных размеров
прибыли.
На условия питания отливки и формирования усадочной раковины
в прибыли влияют температура стали прн залнвке формы, способ залив-
ки формы, геометрическая форма стенок отливкн и прибыли, теплофи-
зические свойства стенок литейной формы, которые, в свою очередь, за-
висят от свойств исходных материалов. Если также учесть, что каждая
98
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
вновь изготовляемая отливка всегда отличается от других размерами и
особенностями конструкции, то расчет продолжительности затвердева-
ния стенок отливки и всех прибылей, на основе которого принимают раз-
меры последних, будет приближенным. Поэтому совершенствование из-
вестных методов расчета прибылей рассматривается с точки зрения по-
лучения более надежных расчетных данных, отвечающих требованиям
нормального питания отливок. Разумеется, что при искусственном воз-
действии на условия питания отливок путем, например, теплоизоляции
или обогрева прибылей потребуется внесение соответствующих корректи-
вов в методы расчета обычных прибылен.
При определении размеров прибылей прежде всего учитывается осо-
бенность конструкции литой детали, так как фасонная отливка представ-
ляет собой комплекс узлов разнообразных форм и размеров. Рассмат-
ривая каждый из узлов в отдельности, можно привести их к типовым.
При таком подходе к созданию технологического процесса изготовления
отливки в целом следует основные положения разработки технологии
применить к каждому узлу в отдельности, учитывая их взаимное распо-
ложение.
Таким образом, выбор мест расположения и определение размеров
прибылей необходимо начинать с выделения отдельных узлов отливки.
Эти узлы можно рассматривать как тела простейшей геометрической
формы, а лучше приводить к какому-нибудь типовому случаю.
Любой из практических случаев питания отливки прибылями мож-
но привести к двум типовым схемам питания, рассматриваемым с точки
зрения расположения стенок отливки в литейной форме и размещения
прибылей. Первая из этих схем представлена на рис. 53, где также изоб-
ражены различные узлы отливки, к которым могут быть применены ос-
новные положения для условий данной схемы питания. Вторая схема
(рис. 54) принципиально отличается от первой тем, что продольная стен-
ка отливки расположена при заливке формы и последующем охлажде-
нии не в горизонтальном, а в вертикальном положении. Другие вариан-
Рис. 53. Первая типовая схема питания отливок и примеры
расположения прибылей
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ПРИБЫЛЕЙ  99
Цилиндр	Зубчатый Венец
Ступица
Рис 54. Вторая типовая схема питания отливок и примеры расположения при
былей
ты расположения отливки в форме и, следовательно, пространственного
положения питаемых узлов, например с большим или меньшим уклоном
к горизонту, могут быть приведены к одной из типовых схем питания
стенки отливки.
О направленности затвердевания стенок отливки и прибыли можно
судить по сопоставлению расчетной продолжительности затвердевания т.
При выполнении технических расчетов по определению размеров при-
былей, принимаемых с некоторым превышением расчетных данных, мож-
но использовать уравнение
(О
где ^„—приведенная толщина стенки отливки, т. е. отношение объема
к площади охлаждаемой поверхности, см; k — коэффициент, см/мин
k = 0,75 -к 0,98 см/мин' .
Приведенные толщины стенок отливки и прибыли (Ro и /?п) харак-
теризуют относительную продолжительность их затвердевания. Поэтому
размеры прибылей практически можно определять, используя отношения
Rn:R0, при которых согласно экспериментальным данным достигаются
нормальные условия питания отливки. При этом необходимо учитывать,
что разные значения Ro только приближенно характеризуют соотноше-
ния в продолжительности затвердевания сравниваемых стенок отливки.
Точность определения расчетных величин т„ и полученных экспери-
ментально больше всего различается, если сравниваются условия зат-
вердевания таких тел, как например, шара и куба или куба и плиты. Но
составные элементы конструкции большинства литых деталей имеют
обычно простейшую геометрическую форму, приближающуюся к плос-
кой стенке. В то же время прибыли всегда имеют отличную от плоской
стенки геометрическую форму, чаще всего цилиндра, и, следовательно,
если даже по расчету прибыль и смежная с ней стенка отливки типа пли-
ты, бруса или даже куба будут иметь одинаковые приведенные толщины,
100__________________________________________РАЗМЕРЫ и ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
то согласно экспериментальным данным такая прибыль всегда затвер-
деет позднее. Отсюда следует, что благодаря заранее принятому разли-
чию в геометрической форме стенок отливки и прибыли достаточно при-
нять несколько большую приведенную толщину прибыли Дп по сравне-
нию с подприбыльной частью отливки Ro, чтобы создать надежный ре-
зерв питания отливки.
Так же экспериментально подтверждено, что при незначительном
различии в геометрической форме разных частей стенок отливки можно
создавать условия для направленного затвердевания всей отливки путем
последовательного увеличения расчетных приведенных толщин этих сте-
нок по направлению к прибылям. Эти положения и приняты за основу
при разработке инженерных методов расчета прибылей.
6. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ
Рассмотрим два .метода расчета прибылей. Первый метод является
предельно упрощенным и в то же время позволяет избегать грубых оши-
бок при определении размеров прибылей, так как принятые при этом
обобщенные расчетные данные были получены на основании статисти-
ческой обработки большого числа технологических разработок [11]. Кро-
ме того, эти данные выборочно проверяли сопоставлением расчетной
продолжительности затвердевания прибылей и стенок отливок.
Второй метод расчета является более трудоемким, но позволяет
дифференцированно учитывать условия затвердевания разных частей
отливки. На основании принятого сопоставления продолжительности
затвердевания узлов отливки и прибылей, питающих эти узлы, можно
определять по этому методу не только размеры обычных прибылей, но
и прибылей, обогреваемых экзотермическими смесями, или, например,
теплоизолированных.
По каждому из методов сначала определяют размеры прибылей,
питающих соответствующие тепловые узлы. Число прибылей, необходи-
мых для питания всей отливки, определяют в обоих случаях, руководст-
вуясь предельными значениями радиусов действия гп и г,„ а также по
соответствию объема прибылей требованиям нормального питания от-
ливки в процессе затвердевания стали. Это соответствие проверяют
в первом случае ио уровню технологического выхода годного, а во вто-
ром — по коэффициенту полезного использования объема каждой при-
были.
Первый метод расчета
Размеры прибылей, предусматриваемых для питания разных частей
отливки, определяют согласно соотношениям параметров отливки и при-
были (табл. 25 и 26). Далее находят получаемый при этом технологиче-
ский выход годного и сравнивают его с ориентировочными показателями
ТВГ (табл. 27). Показатели ТВГ учитывают особенности питания от-
ливок разной ' геометрической формы, предопределяемые соотношением
их массы и преобладающих толщин стенок, а также технологические
требования, предъявляемые к качеству литых деталей. При составле-
нии табл. 27 принимали, что расход металла на литники, считая от
общей массы жидкого металла, составляет 3—6%, в том числе ~6%
ппи массе отливок до 500—600 кг и ~3% при массе 25 т и более.
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ.
101
Таблица 25
Ориентировочные соотношения основных параметров отливкн и прибыли (см. рис. 53)
«о мм	^'n:®onpH отношенни			Прибыли	Доливка прибыли через каналы доп ол и и тел ьн о й литниковой системы
	1	1,2-1,25	1.5		
50—120	2,4—2,6	2,3-2,5	2,2—2,3	Закрытые	—
120—200	2,2—2,5	2,1—2,4	2,0-2,3	Закрытые	Необходима
				Открытые	»
200—500	2,1—2,3	2,0-2,3	1.9-2,2	Открытые	•
Примечания: I. Приведенные соотношения можно применять только для отлнвок, изготовляемых кз углеродистой к низколегированной сталей. 2. Нижние и промежуточные значения &п  относятся к случаям применения прибылей с отношением размеров Ln:Dn 2. а также если прибыли доливаются сверху, 3, При устройстве прибылей шаровой формы принимают Hn:^n — 1-					
В табл. 25—27 наибольшие значения отношений —— приняты для при-
бр
былей, сужающихся кверху. Размер h (табл. 26) соответствует радиусам
действия прибыли и края отливки, принимаемым в вертикальном на-
правлении. Для улучшения условий питания отливки часть ее стенки,
расположенную выше уровня h, желательно по согласованию с кон-
структором выполнять ступенчато расширяющейся кверху.
Основные размеры прибылей (табл. 25 и 26) определяют в следую-
щей последовательности. Отливку условно делят на самостоятельные
узлы, подлежащие питанию от индивидуальных прибылей. Каждый из
указанных узлов или отливку в целом приводят к одной из двух типо-
вых схем питания. Затем определяют поперечный размер питаемой
стенки 60 или диаметр окружности, вписанной в питаемый узел, а при
второй типовой схеме питания подсчитывают также отношение —-. На
бо
основании этих данных выбирают по таблицам для близких значений
6О и соответствующие отношения и —9-, а также относительную
бо	бо б0
протяженность прибылей.
После этого отношения переводят в конкретные размеры, строят
контур прибылей и вычисляют технологический выход годного. Полу-
ченный ТВГ сравнивают с данными табл. 34, относящимися к отливкам,
близким по конфигурации, назначению и массе В случае несоответствия
полученного ТВГ табличным данным вносят изменения в размеры при-
былей.
Ниже изложены общие положения по определению относительной
протяженности и выбору геометрической формы прибылей.
Выбор относительной протяженности прибы-
лей. Выбор основан на определении радиусов действия прибыли и
края отливки. Имеющиеся экспериментальные данные относятся лишь
к определенной группе толщин стенок отливок (табл. 25 и 26). Для
102-
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Т абяица 26
Ориентировочные соотношения основных параметров отливки и прибыли (см. рнс. 54)
«о-	«о	Рп «о		Нп Dn		а	ь, не менее	1	л. не более
мм	во	Исполне- ние I	Исполне- ние и	Исполне- ние I	Исполне- ние И			мм	
60	3	1,3—1,8	1,6—2,1	1.2—1,3	1,1 —1,2	4	4	50	Но—50
	5	1,4—1,9	1,7—2,2	1.2—1,4	1,1—1.3	5	5	50	Но—50
	8	1,5-2,0	1,8—2,3	1.2—1,5	1.2—1,5	10	10	Но-6до	6до
100	3	1,2—1.6	1,5—2,0	1,2—1,3	1.1 —1,2	5	5	60	Но—60
	э	1.3—1,7	1,6—2,1	1,2—1,4	1,1—1,3	5	5	60	но-60
	8	1,4—1.8	1,8—2,3	1.2-1,5	1,2—1,5	15	15	Но-6в0	6до
	3	1.2-1,4	1,4—1,9	1,1 —1.3	1,0-1,2	5	5	60	Но-60
200	5	1,3-1,4	1,5-2,0	1.2-1,5	1.1 —1,4	О	5	60	Но—60
	8	1,3—1,5	—	—	—	—	—	—	6до
300	3	1.2—1,4	1.4—1,8	1,2-1,4	1,1 —1,5	6	6	60	7/о-60
	э	1.2—1,5	.—	—	—	—-	6	—	Но-60
	8	1.2-1,5	—	—	—	—	15	—	66О
Примечания: I. Приведенные соотношения можно применять только для отлнвок,
изготовляемых нз углеродистой и низколегированной сталей.
2. Нижние пределы отношений /?п:бо относятся к случаям доливок металла в прибыль
после окончания заливки формы.
3. Приливы I (см. эскиз) выполняют только в подприбыльной части модели (размер 5),
причем сверх формовочного уклона. Онн предназначены для компенсирования возможных
утонений тела отливкн в подлрибыльной части, происходящих в результате объемного расши-
рения выступающих углов стенок формы после нагрева их жидким металлом. Размер 6 при-
нимают в дополнение к формовочному уклону.
4. Относительную протяженность прибылей определяют по радиусам действия прибыли и
края отливкн (см. табл. 21 и 24).
отливок, имеющих большие толщины стенок б0,.в этих таблицах приве-
дены минимальные значения относительной протяженности прибылей.
В зависимости от принятого значения Dn и протяженности питае-
мого узла определяют второе измерение основания прибыли В, которое
принимают В = (1 -г 2)DU. Полученная по двум измерениям длина ос-
нования прибыли считается суммарной для рассматриваемой части
отливки.
В зависимости от протяженности питаемого узла, радиусов дейст-
вия гп и гк, а также учитывая возможность размещения прибыли меж-
ду ребрами опоки и устройства надлежащей литниковой системы, нахо-
М Е ТО Д Ы РА С Ч О Л П РИБЫЛ Е Й | Q3
Таблица 27
Ориентировочный технологический выход годного для отливок,
изготовляемых из углеродистых и низколегированных сталей
Номер группы	Нам менона кне	Масса отлнвкн, кг	Преобладаю- щая толщина стенок 1 отлнвки б0. мч	Технологический выход годного, %	
				прибыли открытые	прибыли закрытые пол у шаровые
I	Мелкие отливки: ответственного на- значения особо ответственно- го назначения	До 100	До 20 20—50 Свыше 50	54—62 53—60 52-58	59—67 58—65 57—63
		До 100	До 20 20—50 Свыше 50	52—58 51—57 50—56	57—63 56—62 55—61
II	Средние отливки: ответственного на- значения особо ответственно- го назначения	100—500	До 30 30—60 Свыше 60	56—64 54—62 52—60	61-69 59-67 57—65
		100—500	До 30 30-60 Свыше 60	54—62 53—60 50—58	59—67 58—65 55—63
III	Крупные отлнвки: ответственного на- значения особо ответственно- го назначения	500—5000	До 50 50—100 Свыше 100	57—65 55—63 53—61	62—70 60—68 58-66
		500—5000	До 50 50—100 свыше 100	55—63 53-61 51—59	60-68 58—66 56—64
IV	Очень крупные отлив- ки: ответственного наз- начения особо ответственно- го назначения	Свыше 5000	До 50 50—100 Свыше 100	58—66 56—64 54—62	62—70 60—68 58-66
		Свыше 5000	До 50 50-100 свыше 100	57-65 55—63 53—61	61—69 59—67 57—65
V	Зубчатые колеса	До 100 100 -500 Свыше 500		54—58 55—59	55—60 58-62 59—63
VI	Зубчатые венцы	До 1000 Свыше 1000			56-60 58—62	59—63 61—65
VII i вы со ИОСТГ мето; лени 2 без п 3 при	Цилиндры, плунжеры с механически обрабаты- ваемыми	наружными или внутренними поверх- ностями риысчания: 1. К отливка <ве требования по сплошности ст , приемка по результатам гях ;ов дефектоскопии. В этих сл им методами сварки. Приведенные данные относят рнмеиеиия наружных холодиль Более точные данные по вых о определении размеров прибылей	Свыше [ООО * особо ответст емок, чем к от.’ ронспытакий учаях возмож» ся к случаям, инков по ободу ду годного дл по второму ме	венного назиач ивкам ответств или с прш/еиеь ы ограннченн когда отлнвки отливок эубч тоду расчета.	61—67 ення предъявл енного назиаче нем других я по допускаем групп V н VI атых колес уст	я юте я более имя, в част- пециальнык им исправ- изготовляют анавливают
104
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
дят требуемое для питания рассматриваемой части отливки число при-
былен.
Выбор геометрической формы и определение
высоты прибылей. Наиболее экономичными являются шаровые
прибыли. Шаровая прибыль диаметром Dn соединяется с телом отливки
через цилиндрический перешеек, оптимальный диаметр (толщина) ко-
торого равен 0,8£>п- Высоту прибыли Нп принимают равной диаметру
шара Dn. Учитывая, что для устройства подприбыльного перешейка
приходится вводить промежуточный стержень, а следовательно, увели-
чивать трудоемкость изготовления модельной оснастки, стержневых и
формовочно-сборочных работ, шаровые прибыли целесообразно приме-
нять в серийном производстве отливок при использовании полистиро-
ловых моделей, выгораемых во время заливки формы, а также при из-
готовлении отливок из высоколегированных сплавов.
Удельный расход стали на прибыли перечисленных геометрических
форм должен возрастать с увеличением поверхности прибыли. С целью
выявления зависимости расхода стали на прибыли от геометрической
формы последних были проведены исследования [25, 76, 77]. При ис-
следованиях опытные отлнвки плит размерами 250 X 190 X 80 мм, мас-
сой 30 кг изготовляли из стали 45Л в вертикальном положении с при-
менением прибылей разной геометрической формы и объема (рис. 48).
В результате проведения серии опытов был найден объем прибыли
каждой геометрической формы, достаточный для получения отливки
без усадочных раковин.
При исследовании действия полушаровых прибылей принимали от-
ношение высоты Нп к диаметру Dn кратным 1; 1,5; 2,0. В рассматривае-
мых случаях наиболее рациональным оказалось отношение Нп : Dn = 1.
Далее были установлены соотношения эффективных объемов за-
крытых прибылей разной геометрической формы с круглым основани-
ем, при которых достигались идентичные условия питания отливки
(табл. 28). Данные табл. 28 можно использовать при уточнении ранее
принятых размеров прибылей. Если, например, отливка, изготовляемая
с конической прибылью объемом 10 л, получается без усадочных рако-
вин, то вместо этой прибыли можно применять полушаровую или ша-
ровую прибыль меньшего объема. Объем наиболее экономичной шаро-
вой прибыли достаточно принять в этом случае равным lzn = 10-0,8 =
= 8 л (табл. 28), но при условии сохранения равных диаметров
основания обеих прибылей. Если по первому методу расчета получен
Таблица 28
Соотношение эффективных объемов закрытых прибылей
разной геометрической формы
Исходная форма прибыли	Отношение объемов прибыли принимаемой формы к исходной, если принимаемая форма прибыли		
	шаровая	полушаровая	кон и ческа я
Шаровая . . . . .	1,0	1.11	1,25
Полушаровая с от- ношением Н„:ОП = 1	0,90	1.0	1,12
Коническая....	0,80	0,90	1,0
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ	105
объем прибыли, равный 10 л, то этот объем относится к прибыли полу-
шаровой формы.
При тех же исследованиях установлено, что при повышении темпе-
ратуры заливки формы с 1550 до 1600° С для обеспечения нормальных
условий питания отливки необходимо объем прибыли увеличить на 5%.
Учитывая, однако, что не во всех случаях строго выдерживается узкий
интервал температуры заливки форм, размеры прибылей принимают
с некоторым избытком объема, чтобы не вводить поправок на отклоне-
ния от режима заливки форм.
Применением закрытых прибылей можно не только уменьшить
площадь их поверхности, но н принимать высоту по расчету, не опаса-
ясь недолива или перелива их. При необходимости в доливке этих
прибылей сверху в верхней полуформе устраивают отдельную литнико-
вую систему, соединяемую с дополнительным стояком.
Отношение Нп: £>п — 1, являющееся оптимальным с точки зрения
сохранения минимальной внешней поверхности прибыли, не всегда
оказывается достаточным. При исследовании темплетов, вырезанных из
мест сочленения этих прибылей с телом отливки, во многих случаях об-
наружена микро- и макроусадочная пористость, углубляющаяся в под-
прибыльную часть отливки. Это обстоятельство учтено при составлении
табл. 25 н 26.
Пользуясь данными табл. 25, 26, можно определить высоту прибы-
ли, задавшись отношением Нл : Dn- Установив высоту прибыли и зная
размеры ее основания, можно с учетом принятой геометрической фор-
мы определить общий объем каждой прибыли и массу расходуемого на
них металла.
Уменьшения отношений : D„ допускаются при построении за-
крытых прибылей, располагаемых над ступицами зубчатых колес, бло-
ков, шкивов, когда прибылью полностью перекрывается центровой
стержень. При этом высо-
ту прибыли можно полу-
чить по условию выкаты-
вания шара (вписанной
окружности) из питаемо-
го узла (рис. 55). Для
примера на рис. 55 пока-
зано и построение прибы-
ли на ободе колеса, поль-
зуясь методом вписанных
окружностей, но придер-
живаясь рекомендуемых
отношений Нл: Dc.
При определении
массы прибылей по нх
объему плотность стали
принимают равной 7,2
кг/дм3.
Показатели ТВГ, при-
веденные в табл. 27, явля-
ются ориентировочными,
позволяющими избежать
Рис. 55. Построение закрытых прибылей на отливке
зубчатого колеса
грубых ошибок прн опре-
делении размеров прибы-
Юб РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
лей, а также корректировать размеры прибылей, определяемые по пер-
вом)' методу. Если, например, выход годного, полученный при разработ-
ке технологии, окажется менее рекомендуемого для аналогичной группы
отливок, то размеры обычных прибылей нужно соответственно умень-
шить. Это следует осуществлять приданием прибылям сфероидальной
формы, некоторого ограничения наибольшего размера их основания, но
не снижением высоты, определяемой отношением Нп : Dn. Наибольший
размер основания прибыли допускается уменьшать, не выходя за пре-
делы рекомендуемых отношений Dn : б0.
В условиях серийного производства окончательные размеры при-
былей следует принимать после разрезки или рентгенодефектоскопии
прибылей и отливки, проводимой для проверки расположения усадоч-
ной раковины в прибыли и сплошности стенок отливки. При изготовле-
нии небольших партий отлнвок с той же целью применяют методы не-
разрушающего контроля сплошности металла.
Второй метод расчета
Общие положения расчета. Места расположения и рациональную
геометрическую форму прибылей определяют согласно тем же положе-
ниям, которые приняты при первом методе расчета. Расстояния между
прибылями принимают, используя приведенные выше рекомендации по
радиусам эффективного действия прибыли г„ и края отливки гь-
Размеры прибылей определяют, принимая для разных условий ох-
лаждения отливки и прибылей соответствующие отношения Rn: Ro,
т. е. приведенных толщин стенок прибыли и отливки. Эксперименталь-
но установлено, что приведенные толщины Ro и Rn не с абсолютной точ-
ностью характеризуют соотношения продолжительности полного за-
твердевания стенок отливки т0 и прибыли тп- Но если принять отношение
Rn : Ro с некоторым резервом, то отмеченное несоответствие значений
тп и т0 будет компенсировано. Установлено, что для обеспечения нор-
мальных условий питания отливки, затвердевающей в тех же условиях,
что и прибыль, достаточно принять отношение Rn : Ro = 1,1 4- 1,2, со-
ответствующее отношению тп : То = 1,21 4- 1,44, определяемому по фор-
муле (1).
При расчете учитывают коэффициент полезного использования
объема прибыли т). Этот коэффициент характеризует относительный
объем усадочных раковин и пор, которые должны образоваться в при-
были при определенных условиях охлаждения ее в процессе затверде-
вания жидкой стали. Коэффициент т) тем больше при прочих равных
условиях, чем длительнее по сравнению с отливкой продолжается про-
цесс затвердевания прибыли. Коэффициент т) определяют от исходного
объема прибыли с тем, чтобы можно было учесть расход жидкого ме-
талла на восполнение объемной усадки отливки не только по объему
усадочной раковины, но и по изменению уровня металла в прибыли,
если, например, она открытая.
Необходимым условием получения отливки без усадочных раковин
является
или
(Уо + Уп)е<Упт),
(2)
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИ6ЫЛ ЕЙ.
107
где Vp и е — абсолютный и относительный объемы усадочных ра-
ковин и пор, которые могут образоваться при усадке стали в объеме
металла, залитого в форму; Уп — объем прибыли; То — объем
отлнвки.
Значения 1/п и |/о определяют без учета усадки, задаваемой для
изготовления модели, т. е. по размерам, которые должны быть получе-
ны после полного охлаждения отливки.
Значения в, определенные экспериментально для группы марок
стали, чаще всего используемых в машиностроении, можно принимать
по данным, приведенным на с. 77, если заливаемая сталь перегрета
сверх температуры ликвидуса иа 50—70° С.
Коэффициент т] принимает наибольшее значение, т. е. i]TeOp, если
левую часть уравнения (2) приравнять правой. На рис. 56 приведена
графическая зависимость т]7еор от отношения Кп ; Ко при постоянном
остаточном перегреве стали, поступившей в полость формы. Прн изго-
товлении промышленных отливок остаточный перегрев изменяется в за-
висимости от их геометрической формы и размеров. Экспериментально
установлено, что при разном остаточном перегреве стали относитель-
ный объем усадочных раковин и пор уменьшается от енсх = 0,041, при-
нятого выше (с. 77), до е = 0,034-4-0,038 илн увеличивается до е' =
= 0,043 -и 0,046. В соответствии с этим стало возможным определять
ожидаемый относительный объем усадочных раковин и пор в прибыли
—путем умножения найденного по номограмме (рис. 56) цтеор на по-
правочный коэффициент представляющий собой отношение е': еИсх-
Числовые значения этого коэффициента определяются в зависимости от
относительной плотности отливки
k =	—	6°
" ^габ LOBUH„ ’
где 0о — масса отливки, т (кг); Е„, Во, Но — длина, ширина, высота
отливки, м (дм).
Рассмотренную номограмму используют при проверке соответствия
размеров прибылей, определенных любыми методами, требованиям нор-
мального питания стенок отливки. Номограмма разработана для усло-
вий полного сосредоточения в прибыли усадочных раковин и пористости
при разных отношениях Тп ' Ео. Точками 1 зафиксированы значения
Лтсор, при которых соответствующие нм отношения Кп  К» определяют
минимальные Ёп (при = 0,041 -ъ 0,049), достаточные для сосредото-
чения усадочных раковин и пористости в обычных прибылях рациональ-
ной геометрической формы. В связи с этим участки кривых т]ТСОр, распо-
ложенные выше точек 1, относятся к условиям применения обычных
прибылей, а ннжиие части данных кривых — к применению прибылей,
скорость охлаждения которых замедляется специальными методами.
Если прибыли принятых размеров отвечают требованиям нормаль-
ного питания отливки, т. е. когда значение г,ттр не превышает предель-
но допускаемое, а отношение Ер: Г’п известно, то по номограмме можно
определить ТВГ. При этом необходимо учитывать, что в случаях приме-
нения доливок стали в прибыли фактическое значение ТВГ должно быть
меньше, чем значение без учета доливок стали. Для этого при определе-
нии ТВГследует уменьшить отношение Ер : V,,.
Построенная номограмма имеет универсальное значение. Ею мож-
но пользоваться ие только при обычных условиях питания отливок, но
108-
размеры И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ 109
и в случаях применения обогрева или теплоизоляции прибылей. Для
этого необходимо по экспериментальным данным определить для дан-
ных случаев предельные значения т]теор и отношения Vp : Vn аналогично
принятому для обычных прибылей.
Методика выполнения расчета. 1) Рассчитать приведенную толщи-
ну питаемой стенки отливки
Г.
Если применяется не одна, а несколько прибылей, то определяют Ro
каждой части отливки, соответствующей зоне действия прибыли, для
чего нужно рассчитать объем этой части Го и площадь охлаждаемой
поверхности Fo. Так как прибыли располагают над самыми массивны-
ми частями отливки, то при неравномерных толщинах питаемых стенок
расчетную величину /?п определяют по приведенной толщине подпри-
быльной части отливки. Также необходимо знать приведенные толщины
смежных частей стенок отливки, чтобы по их соотношению судить о на-
правленности процесса затвердевания стали
Величина Fn представляет собой сумму следующих площадей: по-
верхности стеиок прибыли, соприкасающейся со стенками формы; поверх-
ности открытой части прибыли независимо от методов защиты ее от
потерь теплоты; половины основания прибыли, перекрывающего тело
отливки. Последняя составляющая принимается с тем, чтобы учесть
потери теплоты прибыли, отбираемой стенками отливки, имеющей мень-
шую температуру.
Охлаждаемой поверхностью отливки считаются все поверхности,
соприкасающиеся со стенками формы. Поверхность, перекрываемая
прибылью, не учитывается. Также ие учитывается площадь мест сопри-
косновения смежных стенок отливки, если определяется F ие отливки
в целом, а ее отдельной части.
2)	Зная расчетные приведенные толщины стенок, над которыми
располагаются прибыли, и принимая за основу, что нормальные усло-
вия питания отливки обычными прибылями достигаются при отноше-
нии Rn:Ro = (1,1 -г-1,2); Rn = (1,1 ч- 1,2)7?О, определить значения Ra
каждой прибыли.
3)	В зависимости от принятой геометрической формы прибыли оп-
ределить размеры последней. Диаметр или ширину основания закрытых
полушаровых прибылей и открытых конусных прибылей, расчетное зна-
чение Rn которых известно, можно определять по табл. 29 и 30, а также
пользуясь рис. 57 и 58.
При определении высоты закрытых прибылей, расположенных над
смежными стенками отливки, необходимо учитывать, что лучшие усло-
вия питания достигаются, когда верхние границы высоты прибылей
располагаются на одном уровне.
4)	Определить объем прибылей Vn, пользуясь данными табл. 29
или 30 и отношением
Vo
5)	Определить для принятой стали значение еИсх (см. с. 77).
6)	По номограмме (рис. 56) найти т)теор (см. штриховые линии со
стрелками). Если ни одна из кривых т]1еор не соответствует принятому
значению е11С);, то можно определить искомую геометрическую точку по
масштабу между близкими по значению е кривыми т]теор.
Горизонтальная линия, проводимая мысленно от принятой по оси
ординат величины Vn : Vo, должна пересечь соответствующую кривую
т]теоР выше точки /, которой ограничена область применения обычных
по
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Таблица 29
Формулы для определения объема Ип> площади охлаждаемой поверхности Еп
и приведенной толщины Rn закрытых полушаровых прибылей (рис. 57)
нл	£п	'n	fn	«n	/?п при условии охлаждения стенками формы п % площади нижней торцовой поверхности прибыли			
					л-20 |	л=30	n=40	rt-=50
	D„	0.654D*	3.533D*	0,185D„	0,177Dn	0,173Dn	0,1700„	0.166On
	1.5Dn	I.IOOD*	5,0700*	0.217On	0,2070п	0,202Dn	0,1980,,	0,l93On
Dn	2.0О„	1,547D*	6.6I0D*	0,234O„	0 222Оп	0,217Dn	0,211On	0,2070„
	2.5Оп	2,000*	8,1430*	0,246On	0,233Оп	0,227On	0,22ID„	0.217On
	ЗО„	2,4400*	9,6730*	0.2520,,	0,238Оп	0,232Dn	0,226Dn	0,220Dn
	оп	0,8100*	4,163D*	0,195D„	0,188Оп	O,I84D„	0,l80Dn	0,l77On
	1.5Оп	I.357D*	5.427D*	0,2500n	0.2390,,	0,233D„	0,228D„	0.224D„
1,2ОЛ	2О„	1,900D*	7.167D*	0,265Or	0,253Оп	0,247On	0,24lDn	0,236Dn
	2.5D„	2.460D*	8.900D*	0,277Dn	0,263D„	0,257D„	0,250D„	0,244D„
	3Dn	3,000*	10.630D*	0,282D„	0,268Оп	0,262O„	0,256Dn	0,249Dn
	On	1,047D*	5.I03D*	0,205Dn	0,199Dn	0,196D„	O,I93D„	0,1900„
	1,5Dn	I.743D*	6,3500*	0,275D„	0,264Оп	0,2600n	0,255Dn	0,250D„
l,5Dn	2Dn	2,4400*	8.390D*	0,292On	0.279О„	0,274On	0,2689n	0,263Dn
	2,5Dn	3,1400*	10.433D*	0,301 O„	0.2880л	0,282Dn	0.277Dn	0.272Dn
	3D„	3.830D*	12.453D*	0,3060n	0.294Оп	0,288Dn	0.282Dn	0.276On
	Dn	0,7350*	3,8500*	0,l91On	0,183Dn	0,180D„	0, !77Dn	0,l73On
1.1Оп	l,5Dn	1,2280*	5.485D*	0,224On	0,214О„	0,2090„	0,2050„	0.20IDn
	2Dn	1,7280*	6 8700*	0,252D„	0,237D„	0,233O„	0 228Dn	0.223Dn
	On	0.890D*	4.483D*	O,I98D„	0,1940,,	0,191On	0,188Dn	0.185On
1,3Dn	1 «	1,4850*	6.318D*	0,235O„	0,223Ол	0,221 On	0,218On	0.214On
	2Dn	2.083D*	8.I53D*	0,256O„	0,245О„	0,240Dn	0,235On	0,230Dn
	Dn	0.97ID*	4.798D*	0,202Dn	0,1970г,	0,l94On	0,l90D„	0,187 On
1.4Оп	l,5O„	1,6170*	6.733D*	0,241On	0,231О„	0,227On	0,223O„	0,219O„
	2On	2.264D*	8.668D*	0,262On	0,250Dn	0,246Dn	0,242Dn	0,237Dn
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ—___________________________________________________ __| J I
Таблица 30
Формулы для определения объема Vn» площади охлаждаемой поверхности Fn
и приведенной толщины /?п открытых конусных прибылей (рис. 58)
"и		Vn	Fn		/?п при условии охлаждения стейка мн формы л % площади нижней торцовой поверхности прибыли			
					п-20	n-30	Л=40	n=50
			Прибыли без перешейка					
		0,856O’	4,5630’	0,1900,,	O.186Dn	0,l85Dn	0,183D„	0,182D„
	I j	1.39ID’	6.365D’	0,219Оп	O.2I3D„	0,210Dn	0,207Dn	0,205Dn
	2ОП	1.9I6D’	8,1680’	0,235D„	0,227D„	0,223Dn	0,220Dn	0,2l7Dn
	2,5D„	2.44 ID’	9,3780’	0,261 О„	0,2500,,	0.246Dn	0,241Dn	0,237Dn
	ЗОп	2,9660’	10,7730’	0,274Оп	0,264Dn	0,258Dn	0.253Dn	0,247Dn
	D„	1.06ID’	5,386D’	0,197О„	I95£)n	0.193Dn	0,192Dn	0,190Dn
	1.5D„	1,6970’	7,4000’	0,229О„	0,224D„	0,221Dn	0.218D„	0,216D„
1.2D„	2ОП	2,3340’	9.4160’	0,248Оп	0,241Dn	0,237D„	0,233Dn	0,230Dn
	2,5Оп	2,5660’	II.431D’	0,259Dn	0,251D„	0,247D„	0,243Dn	0.240Dn
	30п	3.600D’	I3.446D’	0,268Dn	0,259D„	0.254Dn	0,250D„	0.246Dn
	On	I.360D’	6,5030’	0,209Dn	0,206D„	0,205Dn	0,204Dn	0,203Dn
	1 >5Dn	2.I76D’	8.832D’	0,245О„	0,24ID„	0,2387„	0,236Dn	0,234Dn
1.5О„	2, Оп	2.972D’	11.I60D’	0,266Dn	0,259D„	0,256Dn	0,253Dn	0,250Dn
	2,5Dn	3.780D’	13.490D’	0,28Юп	0,280Dn	0,276Dn	0,272D„	0,268Dn
	3Dn	4.585D’	15,8200’	0,290D„	0,281 D„	0,277Dn	0,273D„	0,269Dn
			Прибыли с перешейком					
		0.799D’	4.4I5D’	0,181 Dn		He учитывается		
	2Dn	1,8040’	7.959D’	0.227Dn		To	же	
1.25Dn	D„ 2D„	1,0300’ 2.318D’	5,3150’ 9.379D’	0,194Dn 0,247Dn		To	же	
Примечание. Диаметр основания перешейка принимают равным (0,85-J-0, а длину основания L —кратной £>п.								90) Dn.
Рис. 57. Номограмма для определе-
ния размеров полушаровых прибылей
ю
№ линии номограммы	"в	Ч.	.V- линии номограммы	"в	‘-В
/ 2 3 4 5 а	".1 1 •1 1 «'Ч 1 	"в	И	'.2 0,,	1.5О„
				1.1 О„	2"«
			13	1.3/2,,	
			14	'.40,,	
7	Dn	‘•зо„	15	1.2//,,	
			16	1.5О„	1  5Оп
S	1				
			П	1.2О„	2.1О„
9	°.,				
			18		
	'-Зо„				
			19	1 .5Р н	2"..
10	1.Ю.,	1.5D и			
			20		2.50,,
fl	‘•5«„				
			21		3ZJ II
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Рнс. 58. Номограмма для определения
размерив На и Ьп и зависимости от при-
веденной ТОЛЩИНЫ Ап открытой прибыли
,Vt линии номограммы	"п	La	№ линки номограммы	"n	Ln
1	L>„	”п	J? 10	1.5ОП	2.5РП
2	1.5ЙП				3"n
3		l.5D„	и	1.2П„	
4		2«n	12		2.5J) ii
И	I.SO,,	 .5П,,	13		2"„
6	"п	2..W„	14	‘.2D,,	 .SD,,
7	‘.5Вп	2'>n	15		£>u
&		3"„	16		
.МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ | J J
114
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
прибылей. Если линия, проведенная мысленно, пересечет кривую т]т{.Ор
ниже точки 1, то отношение Vn : Ео должно быть изменено путем уве-
личения объема прибыли.
7)	Определить приближенно относительный объем усадочных ра-
ковин в прибыли Ер: Еп, для чего qTeop умножить на поправочный коэф-
фициент, принимаемый согласно указаниям, приведенным на рис. 56.
8)	Определить ТВГ, для чего нужно продлить мысленно по гори-
зонтали линию от точки, соответствующей окончательно принятому
значению Еп: Ео, до пересечения с кривыми ТВГ. На этой линии найти
по масштабу место, соответствующее ранее определенному отношению
Ер: Еп, и далее опустить вниз по вертикали эту линию до пересечения
со шкалой ТВГ (см. штриховые линии со стрелками). Если отливка пи-
тается не нз одной, а из нескольких прибылей, то при определении ТВГ
следует принимать значение Еп: Ео, относящееся к отливке в целом,
а отношение Ер: Еп — либо по среднему значению для нескольких при-
былей, либо по минимальному значению, если оно не отличается резко
от среднего значения.
Рассмотрим примеры использования номограммы.
Пример 1. Отливка корпуса размерами 1500 X 1500 X 700 мм, массой 2050 кг
изготовляется из стали 35Л. По расчету Vn : Уо = 0,52.
Принимая е = 0,041, находим по номограмме (см. штриховые линии со стрелками)
Чтеор = 0,121. При этом значении Щеор нормальные условия питания отливки дости-
гаются при использовании обычных прибылей, так как штриховая линия пересекает
2.05
кривею птеов выше точки 1. При относительной плотности отливки Av = —-—---=
1I,3-0,7
= 1,3 т/мэ принимаем k, = 0,87, тогда Vp : Vn = А(; i]TeoP = 0,87-0,121 ~ 0.106. Точка,
соответствующая отношению Гр : Гц = 0,106, расположенная между кривыми, постро-
енными для значений Vp: Vo, равных 0,1 и 0,2, принята на номограмме по масштабу
(см. точки пересечения штриховых линий). Вертикальная штриховая линия, исходящая
из точки, соответствующей значению Гр:	= 0,106, принятому при отношении
I'ii :	— 0,52, пересекает шкалу ТВГ в точке, фиксирующей искомый ТВГ. равный
65.1%.
Пример 2. Отливка массой 900 кг, габаритными размерами 1800 X 800 х 400 мм
изготовляется из стали 40Г2Л. Температура заливки 1560—1580° С. По разработанному
Vn
варианту технологии получили > Ro и---- = 0,425.
Vo
Принимая е = 0.049, по номограмме находим, что птсор — 0,167. При kv =
0,9
_	0 4 = 2'34 т,,м3 можно принять й, = 0,38, т. е. равным средней величине
значений 0,86—0,90. Тогда получим Ур : Уо = 0,88-0.167 = 0,147. В этом случае по но-
мограмме ТВГ равен 69,8%. Но так как горизонтальная линия, соответствующая значе-
нию Гп : Уо = 0,425, пересекает кривую 1]теор ниже точки /, применение обычных при-
былей не может быть рекомендовано. В этом случае необходимо либо изыскать тех-
нологические меры улучшения действия прибыли, например искусственно замедлить
процесс охлаждения ее, пли интенсифицировать процесс охлаждения стенок отливки,
либо увеличить объем прибыли и соответственно отношение Vn : Vo, определяемое
выше точки 1, соответствующей кривой номограммы.
Особенности расчета прибылей, обогреваемых экзотермическими
смесями. Применение экзотермических смесей для облицовки поверх-
ности прибылей позволит сохранить нормальные условия питания от-
ливки при меньшем отношении Rn:Ro по сравнению с принимаемым
для обычных прибылей. Соотношение продолжительности затвердева-
ния прибыли и отливки, которое может быть принято при расчете при-
былей, зависит от теплофизических свойств применяемых экзотермиче-
ских смесей.
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИБЫЛЕЙ
115
На заводах применяют разные составы экзотермических смесей,
теплофизические свойства которых не одинаковые. Рассмотрим прин-
ципиальную схему проведения расчета обогреваемых прибылей. При-
мем условно, что применяемая экзотермическая смесь позволяет
вдвое увеличить общую продолжительность затвердевания сравнимой
прибыли, которая ранее рассчитана для условий охлаждения в обычной
песчаной форме, при /?п.о = 1,2/?0. Данное условие может быть записа-
но в виде
тп.э = 2тп.о, или
/?П.Э X - _ 2 f Rn °\2
~т~) ~ X. k" ),
где тп.о, тп.э—продолжительность затвердевания стали соответственно
в обычной прибыли и прибыли, обогреваемой экзотермической смесью.
При сохранении равенства приведенных толщин RB.a = RB.O, по-
лучим
Тогда одинаковая продолжительность затвердевания стали в обыч-
ной и обогреваемой прибылях может быть достигнута в общем случае
при условии
/Дк.о\2иг|и («д.,\2	/
\ k' )	\ k" J \ к' )	\V2k' )	J ’
т. е. при /?п.э ~ 0,85 Ro.
Аналогично можно вывести расчетные формулы, принимая за ос-
нову другие отношения тп.3: тп.о, в зависимости от фактического влия-
ния экзотермической смеси принятого состава на продолжительность
затвердевания прибыли. Такие данные требуется получить эксперимен-
тально. В связи с тем, что длительность горения экзотермической сме-
си, окружающей прибыль, невелика (до ~10 мин), применение этих
смесей для обогрева прибылей наиболее эффективно при диа-
метре прибыли 80—350 мм. Размеры этих прибылей также можно
определять по номограмме (рнс. 56), считая нижнюю предельную гра-
ницу области применения прибылей соответствующей отношению
К„: Ко = 0,2. В зависимости от теплофизпческих свойств этих смесей
данная предельная граница может соответствовать и другому мини-
мальному значению отношения Кп: Ко, определяемому эксперимен-
тально. Судя по номограмме в принятом предельном случае, т. е. когда
Кп: Ко = 0,2, теоретический коэффициент полезного использования
объема прибыли составит 0,28 при е= 0,041 и 0,435 при е = 0,067.
Аналогично решаются задачи по определению размеров теплоизо-
лированных прибылей, если допускаемое отношение Кр: Кп известно по
экспериментальным данным.
Относительный объем усадочных раковии и пор, образующихся
в прибыли, будет несколько меньше значения Кр : Кп, определяемого по
номограмме. Это объясняется частичным восполнением объемной усад-
ки стали, расходуемой на отливку и прибыль, жидким металлом, по-
ступающим в процессе заливки формы через каналы литниковой сис-
темы.
1 15 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
7.	ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД АТМОСФЕРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
Метод использования атмосферного давления в закрытых прибы-
лях предложен Дж. Вильямсом в 1938 г.
Создание атмосферного давления в полости прибыли предусмот-
рено путем введения в нее специально изготовленного цилиндрического
газопроницаемого стержня. Ю. А. Не.хендзи и Ф. Д. Оболенцев пришли
к выводу, что положительное действие этих прибылей вызвано развити-
ем процесса выделения газов из стержня, помещаемого в прибыль [61].
Различают прибыли прямого и бокового питания (рис. 59). Особен-
но эффективным оказалось действие атмосферного давления прн под-
воде металла в полость формы непосредственно через эти прибыли
(рис. 59, б). Например, при изготовлении деталей арматуры ответст-
венного назначения применение данных прибылей бокового питания,
примыкающих к фланцам, позволило при подводе металла получать
плотные отливки, в том числе отливки, плотные в местах, расположен-
ных выше питаемого сечения.
Целесообразность применения прибылей бокового питания можно
проиллюстрировать на следующем примере. В цилиндрической отливке
корпуса, имеющего кольцевой Т-образный тепловой узел с диаметром
вписанной окружности Do = 45 мм, образовывались вторичные усадоч-
ные раковины. В дополнение к расположенной сверху открытой прибы-
ли прямого питания были применены еще две боковые прибыли со
стержнями атмосферного давления.
В первом случае (рис. 60, а) вместо цилиндрических стержней ат-
мосферного давления применили с внешней стороны конические высту-
пающие части стенок формы. Эффект оказался отрицательным. Приме-
нение цилиндрических стержней, изготовленных из песчано-масляной
смеси, позволило получить плотные стенки питаемых частей отливки
(рис. 60, б), а усадочную раковину сферической формы — с гладкой по-
верхностью. В подобных случаях, когда отливка питается еще металлом
из верхней прибыли, боковая прибыль предназначена для восполнения
питания теплового узла отливки после прекращения доступа жидкого
Рис. 59. Схема устройства прибылей прямого (а) и бокового (б)
питания с верхним расположением стержня атмосферного дав-
ления:
/ — отливка; 2 — прибыль; 5 — стержень; < — питатель
ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД АТМОСФЕРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ	| )7
Рис. 60. Темп-теты отлив-
ки, изготовленной с приме-
нением закрытых прибы-
лей бокового питания и с
гори з онта льны м	р а слоя о -
жением стержней атмосфер-
ного давления
металла сверху. Давление, развиваемое в нижних прибылях, не долж-
но превышать давления, под действием которого затвердевает металл
в верхней прибыли. Получение в боковых прибылях усадочных раковин
сравнительно малого объема свидетельствует о вторичном их образо-
вании после прекращения доступа жидкого металла из верхней при-
были.
Шейка прибыли бокового питания (рис. 59, б) может быть распо-
ложена по разъему формы, ниже или выше разъема с тем, чтобы она
примыкала непосредственно к части отливки, имеющей наибольшее по-
перечное сечение и затвердевающей позднее смежных с ней стенок.
Стержень должен быть установлен в прибыли в вертикальном положе-
нии, а в знаке формы выполнен сквозной вентиляционный канал.
В зависимости от диаметра Dn
размеры стержней принимают по дан-
ным табл. 31.
Построение и определение разме-
ров закрытых прибылей прямого пита-
ния производят по методам, принятым
для обычных прибылей. Учитывая, что
действие атмосферного давления спо-
собствует получению более сосредото-
ченной усадочной раковины, при этом
высоту прибылей можно принимать
минимально допустимой для обычных
прибылей.
Таблица 31
Размеры стержней для прибылей,
действующих под атмосферным
давлением
£>п. мм	Диаметр стержня, мм	Длина стержня, мм	
		общая	знака
100—120	12	70	45
120—200	15	90	50
118
.РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
При построении закрытых прибылей бокового питания сначала оп-
ределяют диаметр окружности Do, вписанной в питаемый узел. В зави-
симости от Do н протяженности питаемого узла наименьшие размеры
перешейка прибыли / и диаметра прибыли у основания Du можно при-
нимать
/ = (1,3 = 1,7)DO; D„ = (2,0-2,5)Dn.
Поперечное сечение перешейка прибыли лучше делать овальным.
Толщину перешейка принимают равной /, а его ширину в зависимости
от протяженности питаемого узла — равной от 1,2/ до 1,5/. Для созда-
ния условий, при которых смежные прибыли и прибыли, расположенные
на разных уровнях, могли действовать преимущественно в пределах
своих зон питания, применяют методы ускоренного охлаждения стенок
отливки, расположенных между смежными прибылями (см. нижнюю
схему табл. 24). Во избежание усадочных раковин в стенках отливки,
расположенных выше уровня перешейка прибыли бокового питания или
выше основания прибыли прямого питания, вершина прибыли должна
возвышаться над самой верхней точкой отливки не менее чем на поло-
вину высоты Яп.
8.	ЛЕГКООТДЕЛЯЕМЫЕ ПРИБЫЛИ
Идея применения легкоотделяемых прибылей принадлежит
П. А. Иванову, который еще в 1910—1912 гг. применил в прибыльной
части стальных слитков специальный пережим [68]. Для оформления
этого пережима использованы огнеупорные перегородки (рис. 61), ко-
fl
Ряс. 61. Прибыльные
надставки:
а, в — с вставными пе-
регородками а: б ~
цельной а б ивмые
торые впоследствии получили название раздели-
тельных стержней-пластин или стержней-диа-
фрагм легкоотделяемых прибылей.
Методы изготовления фасонных отливок с
легкоотделяе.мыми прибылями впервые разрабо-
таны А. А. Рыжиковым и А. Д. Поповым и в
дальнейшем получили широкое применение в Со-
ветском Союзе и за рубежом. Эти исследователи
также показали возможность изготовления
разделительных пластин из песчано-масляной
смеси.
Применяют легкоотделяемые прибыли пря-
мого и бокового питания (рис. 62), в последнем
случае формы заливают через каждую прибыль.
Действие легкоотделяемых прибылен основа-
но на следующем. Стержень-диафрагма, имея
малую толщину, в течение короткого времени
настолько прогревается теплом стали, залитой в
форму, что в дальнейшем не оказывает сущест-
венного влияния на охлаждение стали в прибыли
и в ее питающем отверстии. По данным В. Н. По-
лисадова, при диаметре закрытой прибыли, рав-
ном 100 мм, керамическая разделительная плас-
тина прогревается, например, до наибольшей тем-
пературы 1460 и 1365°С соответственно через
2,5 мин при подводе металла непосредственно в
/1 ЕГКООТДЕЛЯЕМЬ'Е ПРИБЫЛИ
-119
Рис. 62. Схема устройства легкоотделяемых прибылей:
о, б — прямого питания со стержнем-диафрагмой I, 2; в — бокового питания со ступенчатым
стержнем-диафрагмой 3
прибыль и через 3 мин при подводе металла под основание упомянутой
пластины [68]
Разделительная пластина, нагреваясь, отбирает от прибыли часть
теплоты и тем самым оказывает отрицательное влияние на условия пи-
тания отливки. Поэтому в сравнимых условиях применения обычных и
легкоотделяемых прибылей размеры последних принимают несколько
большими. Преимущественная область применения легкоотделяемых
прибылей распространяется на отливки с малым объемом механичес-
кой обработки, к которым не предъявляются специальные требования
по сплошности стенок
Соотношения размеров s и е, принятые в зависимости от диаметра
прибыли D„, приведены в табл. 32. Конфигурацию питающих отверстий
назначают круглой или прямоугольной с учетом облегчения отламыва-
ния прибыли. Предусматривается два варианта способов изготовления
стержней-пластин — из стержневых смесей, приготовляемых с приме-
нением растительного масла или его замедляющих крепителей, и из
огнеупорных матерпатов. В последнем случае можно применять стерж-
ни-пластины меньшей толщины. Размеры разделительных пластин
(табл. 33), изготовляемых из огнеупорных материалов, приняты в ос-
новном по данным В. Н. Полисадова [68]. По тем же данным в табл 33
приведены составы смесей для огнеупорных стержней-пластин.
При изготовлении указанных смесей особое внимание следует об-
ращать на недопустимость загрязнения исходных составляющих други-
ми материалами, снижающими огнеупорность смеси, а также на тща-
тельность перемещения исходных материалов, особенно до введения
глины в бегуны. Пластины плотно спрессовывают в металлических
пресс-формах, затем медленно высушивают (при 15—25° С в течение
3—4 суток или при 35- 50еС в течение 1—2 суток). После укладки
в стопки по 8—12 шт. высушенные пластины обжигают в печи по режи-
му: нагрев до 1250—1300°С в течение 6—8 ч; выдержка при этой тем-
пературе в течение 3—4 ч и охлаждение с печью в течение 6—8 ч. Пе-
ред укладкой в стопки пластины пересыпают тонким слоем песка или
графита.
120
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
Таблица 32
Размеры (мм) стержней—разделительных пластин (диафрагм) 1 легкоотделяемых
прибылей 2
Исполнение Ц
При изготовлении иа стержневых	Прн изготовлении из огнеупорных
смесей (исполкецме I и II)	материалов (исполнение III)
D„	Диаметр или		Толщина		Размеры		Диаметр или наименьший		Толщина	а ь
	наименьший		разделитель-		знаков		размер		разделительной	
	размер отверстия		ной пластины				отверстия		пластины	л — Cl т
	е		5	S,	1	1,	г	?!	S	1
80	25	29	7	15	12	16	25	29	5	7
100	30	34	8	17	12	18	30	34	6	7
130	35	41	9	17	14	20	30	34	7	8
160	40	46	10	20	16	22	35	41	8	9
180	40	46	II	22	16	24	35	41	10	10
200	40	46	12	25	18	25	40	46	12	12
220	45	53	14	28	18	26	40	46	14	13
240	45	55	17	30	20	27	45	53	17	13
260	50	60	18	32	22	28	50	60	17	15
280	55	67	20	35	24	30	00	67	17	17
300	60	70	20	35	26	30	60	70	17	19
	Триме*,	а и и е.	При устройстве прибыли бокового литания (исполнение 11) размеры							
енс, следует увеличивать на 20%.
Таблица 33
Составы смесей для огнеупорных стержней-пластин (диафрагм)
Смесь	Состав, об. %				
	Шамотн ый порошок	Глина • огнеупор- ная	Хромито- вая руда	Магне- зитовый порошок	Графит
Шамотно-глиннстая		60-70	30-40					—
Шамотно-глинисто-хромнтовая . . .	40—50	25-30	25 30	—	—
Хромо-магнезито-глииистая ....	—	25-30	25-30	40-50	—
Шамотио-графито-глниистая		25-45	35—45	—	—	20—35
Пластины, изготовленные из масляных или им подобных стержне-
вых смесей сушат по режиму, принятому для стержней соответствую-
щих размеров Технологические требования к этим смесям: предел
ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВ 121
прочности на сжатие в сухом состоянии о = 8 -и 10 кгс/см2; малая гиг-
роскопичность. Стержни, установленные в форму, не должны иметь
признаков увлажнения знаковых частей через 2—3 ч, а увлажнения
частей, соприкасающихся с металлом, через 6—8 ч.
Перечисленные требования относятся также к стержням атмосфер-
ного давления.
Готовые стержни-диафрагмы крепят крючками или гвоздями
к знаковым частям формы непосредственно перед финишной операцией
сборки формы, т. е. перед установкой верхней полуформы.
В отдельных случаях применяют легкортделяемые прибыли, раз-
меры которых значительно больше размеров, приведенных в табл. 36,
например, при изготовлении массивных отливок, когда способ газовой
резки прибылей либо не может быть применен, либо вызывает трудно-
сти. Один из примеров изготовления подобных отливок с легкоотделяе-
мой прибылью приведен на рис. 152.
9.	ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВ
Приоритет изготовления отливок с прибылями, действующими под
давлением газов, выделяющихся в определенное время из помещаемых
в прибыли газотвориых веществ, принадлежит советским исследовате-
лям П. И. Ямшанову, А. А. Рыжикову, А. Д. Попову и др., впервые
начавшим свои работы- в этой области. Теоретические разработки и на-
учные исследования, положившие основу для широкого применения
этих прибылей в промышленности, были впервые выполнены П. И. Ям-
шановым [95].
В результате диссоциации газообразующего вещества, введенного
в прибыль, создаются условия, при которых по мере затвердевания от-
ливки давление в прибыли не уменьшается, как обычно, а возрастает.
Под действием давления газов раковина получается широкой, сосредо-
точенной в верхней части прибыли.
В качестве источника газов обычно применяют карбонат кальция
(мел) [10, 45, 65J. Образование газов в результате диссоциации СаСО3
и последующего окисления элементов, входящих в состав стали, проис-
ходит по реакциям:
СаСО3 = СаО + СО2—42 470 кал;	(3)
2СО2 + Si = SiO2 + 2СО + 69000 кал;	(4)
СО2 + Мп = МпО + СО + 28 000 кал.	(5)
Но если в состав газообразующего вещества ввести дополнительно
углерод в виде угля или кокса, то углекислый газ начнет взаимодей-
ствовать с углеродом с образованием окиси углерода
СО2 + С = 2СО—41 130 кал.	(6)
Суммируя реакции (3) и (6), получим
СаСО3 + С = СаО + 2СО—83 600 кал.	(7)
Учитывая, что на 100 г СаСО3 требуется лишь 12 г углерода, увели-
чение массы газообразующего вещества на 12% [реакция (7)] позво-
ляет получить в 2 раза больший объем газов при затрате теплоты на
одну грамм-молекулу газа 41 800 кал вместо 42 470 кал по реакции (3).
Реакция (6) с повышением температуры идет вправо. Уже при темпера-
122	РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
туре ~ 1000° С равновесию реакции (6) при давлении 1 кгс/см2 соот-
ветствует 100% содержания СО.
Газообразующее вещество, именуемое в дальнейшем зарядом 1
(рис. 63), помещается внутрь специального стержня-оболочки 2 и
перекрывается стержнем-пробкой 3 [95]. Толщина оболочки принята
исходя из условия прогрева заряда 1 теплотой залитой стали до темпе-
ратуры ~ 1000° С. Для удержания в полости прибыли стержня газового
давления в стержень-оболочку 2 заформовывают гвозди 4.
Заряд 2 (рис. 60) приготовляют из смеси следующего состава:
89,3% мела, 10,7% кокса, 20,0—22,0% воды. После уплотнения заряд
просушивают при 110° С в течение 1 ч до полного удаления влаги.
Стержень-оболочку 2 и пробку 3 изготовляют из смеси 70% мелко-
зернистого кварцевого песка, 30% огнеупорной глины и 8—9% воды
сверх указанных 100%- Смесь набивают в специальную пресс-форму
или в металлический стержневой ящик. Стержни-оболочки далее за-
гружают в специальную печь на слой песка толщиной 80—100 мм, пол-
ностью погружая в песок выступающие части гвоздей, и прокаливают
вместе с пробками по режиму: нагрев до 1100°С по мощности печи, вы-
держка при этой температуре в течение 4 ч и охлаждение на воздухе.
Собранные стержни должны храниться в сухом месте и при хране-
нии более 15 суток подвергаться повторной сушке по режиму, приня-
тому для зарядов.
Стержень газового давления устанавливают в форму непосредст-
венно перед сборкой последней на расстоянии, равном 50—80 мм от ос-
нования прибыли, и укрепляют гвоздями, располагая их в одной верти-
кальной плоскости. При этом условии газы, выходящие из стержня,
поднимаясь вверх, препятствуют образованию в прибыли промежуточ-
ных мостов, а сам стержень остается ниже усадочной раковины.
Выделение газов должно начинаться только после образования на
поверхностях стенок отливки и прибыли достаточной корочки затвер-
девшей стали. Под действием развиваемого давления газов может про-
ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВ J 23
Рис. 64. Диаграмма продолжительности
затвердевания стали в прибыли
Рис. 65. Диаграмма продолжительности
затзердеваиия стали в прибыли
рваться корочка недостаточной толщины, особенно в местах сочленения
питателей с отливкой. Во избежание этого толщину устья питателей
принимают равной 8—20 мм в зависимости от толщины стенок отливки.
Чтобы не вызвать смещения или даже всплывания стержня газового
давления, питатели нельзя направлять в прибыль.
Необходимый типоразмер стержня газового давления выбирают по
диаграммам продолжительности затвердевания стали в прибыли тп
(рис. 64, 65) и по данным табл. 34 [95].
Таблица 34
Характеристика и размеры стержней газового давления
МКН
Размеры, мм (рис. 63, с. 6}
ЗБ2,5
5Б2,5
5Б5
8Б5
10Б10
12Б10
15Б10
20БЗО
25Б30
30Б50
4
8
10
10
15
20
25
30
0,5
1,0
1.5
2,0
3,0
4,0
6,0
8,0
15,0
2-3
3-6
6-8
8—12
12-20
20—30
30-60
60-120
120-180
3
3
3
3
4
6
8
10
10
10
19
23
26
32
13
13
16
16
39
43
49
70
80
94
19
19
19
30
30
34
19
23
26
32
13
13
16
16
44
50
70
80
94
10
12
15
20
25
30
20
20
20
30
30
34
60
60
60
80
90
110
125
150
200
200
0,015
0,022
0,030
0,055
0,095
0,120
0.190
0,540
0,800
1,300
1 Первая цифра условного обозначения стержня означает толщину оболочки (мм), а по-
следняя — массу заряда (г).
Определение давления газов в прибыли. Зная
состав и вес газообразующего вещества, можно приближенно опреде-
лить наибольшее давление в прибыли, получаемое при разложении
этого вещества. Определение давления, развиваемого в полости усадоч-
ной раковины, можно произвести по формуле Клапейрона:
Р<Уп __ Pivi
Т.
124
РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
где Vo—первоначальный объем СО, полученного при разложении га-
зообразующего вещества, состоящего из 89,3% СаСО3 и 10,7% С (при
0сС и 1 кгс/см2), л; ро— давление данной массы газа при 0°С, кгс/см2;
То—первоначальная абсолютная температура газа, равная при нор-
мальных условиях То = 273 К; V] — объем газа при температуре нагре-
ва, л; pi — давление газа при температуре нагрева, кгс/см2; Т[ — абсо-
лютная температура газа после нагрева, К, Л = 273 + t.
При нормальных условиях одна грамм-молекула СаСО3 (100 г) вы-
деляет 22,4 л СО2. При наличии свободного углерода из 112 г газооб-
разующего вещества (100% СаСО3 + 12% С) выделится удвоенный
объем газа (2 СО), т. е. 44,8 л. Следовательно, из 100 г заряда выде-
.. о 100 ,п
лится газа 44,8 ---= 40 л.
112
Если принять массу заряда равной х (в г), то первоначальный объ-
ем газа СО составит
При нормальных условиях pQ = 1 кгс/см2 и То = 273 К.
В рассматриваемом случае Vi представляет собой объем усадочной
раковины Vp. Расчетное значение Vi можно принять равным 4% общего
объема металла, израсходованного на отливку. Принимая плотность
твердой стали у = 7,8 кг/дм3, получим
V, = — • — = 0,04 — = 0,005136,
100 т	7.8
где G — масса жидкого металла, израсходованного на отливку, кг.
Температуру газа, заполнившего полость прибыли, примем 1200° С,
тогда
Т{ = То +1 = 273 + 1200 = 1473 К.
Подставив в формулу (8) указанные данные, получим
р, = —421х.
G
Данной формулой предусматривается полная диссоциация газооб-
разующего вещества. Если учесть, что диссоциирует т] % вещества
СаСО3 + С, то получим окончательно
Р1=-;г4-21т1х-	(9)
О
Если в качестве газообразующего вещества принять только мел, то
в формулу (9) необходимо ввести поправочный коэффициент, равный
отношению 22,4:40 = 0,561, с учетом которого новая формула примет
вид
Р<сасо,“2.37п*-	(Ю)
Степень диссоциации т] % можно определить по графику (рис. 66),
построенному по удельным потерям массы гаЗообразующих веществ
при разной температуре [27].
ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВ
125
Рис. 66. Зависимость количест-
ва выделяющихся газов от
продолжительности пребывания
стержня газового давления в
прибыли:
5 — толщина оболочки стержня
Рис. 67. Расположение и раз-
меры прибыли на отливке дис-
ка барабана
Способ определения размеров и условия применения прибылей,
действующих под давлением газов, рассмотрим на примерах. При этом
с учетом положительного влияния газового давления в прибыли на
сосредоточение в ней компактной усадочной раковины будем считать
отношение : 14, допустимым в следующих пределах: 0,10—0,12 при
е = 0,041; 0,11—0,13 при е = 0,045 и 0,12—0,14 при е = 0,049. Нижние
у
пределы значений —- принимают в случаях необходимости создания
К,
наиболее надежного резерва питания отливки, например, когда общая
стенка питается металлом из нескольких прибылей или когда к сплош-
ности стенок отливки предъявляются особые требования.
Пример первый. Отливка ступицы барабана (рис. 67) массой 570 кг. габаритными
размерами 1000 X 1000 X 275 мм, изготовляемая из стали 35Л.
Конструкция дайной детали отвечает требованиям иаправлеииого затвердевания
отливки. Если рассматривать ступицу как прибыль прямого питания диска, имеющего
центральное отверстие, то наибольшее расстояние £п может быть принято для анало-
гичного случая (табл. 20) равным 7.п = 4,1бо = 225 мм. Периферийные части диска
имеют ступенчато уменьшающуюся толщину стеиок и охлаждаются быстрее централь-
ной части. Фактическая протяженность зоны питания стеиок толщиной 60 и 55 мм со-
ставит
870— 360	„	255
Ч =-----7,---= 255 мм или i-i — “77“ — ’ •640о
и непосредственно стенки толщиной 55 мм
870—360—120
ьг= 2
= 195 мм, т. е. < 225 мм.
ее диаметру.
Таким образом, прн условии подвода питателя / под прибыль, т. е. в ступенча-
тую часть отлнвки, можно ограничиться применением одной лишь центральной при-
были, имеющей полушаровую форму. Высоту прибыли примем равной
Кп 27,5
В этом случае получим-г;— = ——— = 0,38 и соответственно дтеор = 0,152. Относи-
тельный объем усадочных раковин составит : Vn — 0,86 0,152 = 0,131, в то время
126-
размеры И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ Ч>ОРЛ\А ПРИБЫЛЕЙ
как допускается ^0,130. По-видимому, при созданных условиях питания рассматри-
ваемой отливки стОль незначительное отклонение от допускаемого значения отношения
можно не учитывать. Тогда, согласно номограмме (рис. 56), получим ТВГ равным
71,6%.
Продолжительность затвердевания стенки отливки толщиной 55 мм составит
то ~ 7.8 мин (см. рис. 68). а средняя линейная скорость продвижения фронта кри-
:5
сталлизации и' = '^	~ 3,5
ММ/.МИН.
Соответственно для прибыли (рис. 64) получим
Тп = 56 мин. w —
350
Z- оо
мм/мин. В связи с малой толщиной стенок отлнвки опре-
деляющим условием выбора стержня газового давления должна быть продолжитель-
ность затвердевания этой стенки т„ = 7.8 мни. Если при этом принять стержень 10Б10,
начинающий действовать через 2 мин (табл. 34), то к данному моменту в прибыли
образуется корочка затвердевшего металла толщиной 2щп ~ 2-3.1 = 6,2 мм.
К концу затвердевания стенок отлнвки продолжительностью 7,8 мин продиссоци-
ирует ~47% вещества газового заряда (рис. 66) и давление газов в прибыли составит
р, = — -4.21= —— .4,21-4710 = 2.47 кгс/см2.
G 1	800
Пример второй. Отливка клинодержателя (рис. 69) массой 6500 кг, габаритными
размерами 1548 X 1548 X 950 мм, наибольшей толщиной стенок 290 мм, сталь 35Л.
Отливка имеет четыре самостоятельных тепловых узла /. Для обеспечения нор-
мальных условий питания отливки применили центральную прибыль 2, соединенную
с телом отливки перемычками 3. Эти перемычки впоследствии удаляли газовой резкой.
Расход жидкого металла на отливку составил 8160 кг. В прибыли расположили один
стержень газового давления 4 типа ЗОБ5О. действие которого, согласно данным
табл. 34. начинается через 15 мин после соприкосновения с жидким металлом. За такое
время уровень жидкого металла, сосредоточенного в верхней части прибыли, может
отделиться от затвердевшей корочки, когда ее толщина не достигнет требуемых 30 мм.
В целях ускорения процесса формирования корочкн твердого металла в верхней
части прибыли применили наружный холодильник 5, имеющий четыре отверстия 6, над
которыми поместили выпор 7, необходимый для полного удаления газов из прибыли
в период заливки формы. Холодильник 5 имеет выступающую цилиндрическую часть
диаметром 30 мм, которая способствует быстрому затвердеванию выпора.
Согласно расчету, продолжительность затвердевания подприбыльных частей от-
Рис. 68. Диаграмма затвердевания плоской стенки отлнвкн толщи-
НОЙ 6 о
ПРИБЫЛИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ГОД ДАВЛЕНИЕМ ГАЗОВ,
127
Рис, 69. Схема технологии отливки клииодержателя
ливки составит ~80 мин, К этому времени лродиссоциирует не менее 90% вещества
газового заряда и давление газов в прибыли составит
р, = — .4,21>]х =----------4,21 -90-50 = 2,32 кгс/см2.
С	8160
Объем усадочной раковины в прибыли, определенный по ее размерам, составил
около 3,1% от общего объема металла, залитого в форму, и 16,8% объема прибыли.
Особенности условий питания отливки не-
сколькими прибылями, действующими под давле-
л е н и е м газов.
Во многих случаях отливки изготовляют не с одной, а с нескольки-
ми прибылями. Если даже и все прибыли имеют одинаковые размеры,
то в зависимости от способа заливки формы и некоторых других техно-
логических факторов скорость нагрева стержней газового давления,
расположенных в разных прибылях, может быть не одинаковой. По-
этому в одной из прибылен процесс выделения газов начнется раньше,
чем в остальных, и под действием избыточного газового давления дан-
ная прибыль станет питать жидким металлом другие прибыли, пока не
прекратится доступ жидкого металла к ним через смежные стенки от-
ливки. Рассмотренное отрицательное явление можно предупредить при-
менением методов ускоренного охлаждения местных участков стенок
отливки, расположенных между смежными прибылями.
О выпорах прибылей, действующих под давле-
нием газов. Поперечное сечение вентиляционных каналов, располо-
женных в верхней части (табл. 34), должно быть таким, чтобы проник-
ший в них металл мог затвердеть до начала действия стержня газового
давления. Вместо отверстий, выполняемых наколами душника, можно
делать щелевые выпоры. Например, одним щелевым выпором сечением
8 X 80 мм можно заменить 12 каналов диаметром по 8 мм.
При устройстве прибылей большого поперечного сечения может
оказаться целесообразным применение центрального выпора, внутрь
которого после заливки формы помещается металлический холодиль-
ник, ускоряющий затвердевание металла в выпоре.
Для облегчения подсчета массы применяемых прибылей ниже (см.
приложение I) приведены справочные данные расчетной массы прибы-
лей основных типоразмеров разной геометрической формы.
128 РАЗМЕРЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРИБЫЛЕЙ
10. ОБОГРЕВ ПРИБЫЛЕЙ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ СМЕСЯМИ
Экзотермические смеси применяют для облицовки поверхности от-
х дельных частей литейной формы, например прибыльных или подпри-
быльных. На рис. 70 приведены примеры применения фирмой «Foseco»
экзотермических вставок 1 и втулок 7 для обогрева соответственно под-
прибыльных частей отливки 2 и прибыли 6. На данном примере (рис.
70, а, б) показана возможность изготовления отливки зубчатого колеса
без технологических напусков, предусматриваемых обычно по контуру
окружностей 3, вписанных в питаемый узел
Каждая обогреваемая прибыль должна питать только определен-
ную часть отливки. Эта часть изолируется от смежных стенок отливки
путем применения наружных или внутренних холодильников, распола-
гаемых по границе зоны действия прибыли. Особенно необходимо раз-
граничение зон действия прибылей, когда последние расположены на
разных уровнях или имеют разные размеры.
Толщину вставок принимают равной 0,6 толщины стенки отливки
в данном месте. При расположении вставок с обеих сторон стенки от-
ливки толщину их принимают в 2 раза меньшей.
На рис. 70, б показано применение фасонной вставки 4, по внешне-
му контуру которой расположены вентиляционные каналы 5 для вывода
вверх газов, выделяющихся при горении экзотермической смеси.
Высоту открытых прибылей, обогреваемых экзотермическими сме-
сями, принимают больше диаметра. Это объясняется тем, что при мень-
шем объеме прибыли, принимаемом по сравнению с объемом обычных
прибылей, н частичном снижении уровня металла в узкой прибыли не-
обходимый резерв объема металла в ней, достаточный для восполнения
объемной усадки стали, залитой в форму, создается увеличением вы-
соты.
11. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ ПРИБЫЛЕЙ
Тепловая изоляция поверхности прибылей является одним из пер-
спективных направлений улучшения условий питания отливок, особен-
но крупных, когда действие экзотермических смесей становится несопо-
Рис. 70. Примеры применения фасонных экзотермических вставок для
обогрева подприбыльных частей отливкн н прибыли
ТЕЛЛСИЗОЛЯЦИЯ ПРИ БЫЛЕЙ—________________________________________129
ставимым с объемом прибыли. Использование теплоизоляционных ма-
териалов для облицовки прибылей позволяет по разным литературным
данным получать годные отливки ответственного назначения при ТВГ
до 70 %.
Применяемые в литейном производстве теплоизоляционные мате-
риалы еще не удовлетворяют предъявляемым к ним технологическим
требованиям. Например, перлит, рекомендуемый в ряде работ [90 и др.],
несмотря на удовлетворительные теплоизоляционные свойства, плавится
в залитой форме, отбирая от прибыли часть теплоты, выполняя в течение
некоторого времени роль холодильника. Одновременно с этим
происходит перемещение расплавленной части перлита с искажением
контура прибыли.
Таким образом, в целях широкого применения теплоизоляции при-
былей необходимо изыскание и производство термостойких формовоч-
ных материалов, обладающих достаточными теплоизоляционными
свойствами.
ГЛАВА V
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ
ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
1.	ТЕРМИНОЛОГИЯ И ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Литниковая система представляет собой систему резервуаров и
каналов, предназначенных для заполнения литейных форм жидким ме-
таллом по заданному режиму. Размерами, устройством и расположени-
ем элементов литниковой системы предопределяются такие важнейшие
факторы технологического процесса, как скорость заполнения формы,
направление потока жидкого металла в полости формы, разогрев мест-
ных участков литейной формы и отливки, направленность процесса за-
твердевания жидкой стали в форме. При заливке форм из стопорного
ковша последний служит одним из элементов литниковой системы, ха-
рактеризуемым диаметром стопорного отверстия и гидростатическим
напором, исчисляемым от устья стопорного стакана до уровня металла
в ковше.
Различают литниковые системы одноярусные и многоярусные.
Одноярусная литниковая система состоит из следующих основных эле-
ментов.
Литниковая воронка — металлоприемник, предназначенный для на-
правления потока жидкой стали в стояк.
Стояк — вертикальный литниковый канал, примыкающий к литни-
ковой воронке.
Зумпф — углубление под стояком, предназначенное для смягчения
удара струи металла в стейку формы, уменьшения возможности образо-
вания корольков в начале заливки формы и предохранения от попада-
ния в поток жидкого металла неметаллических составляющих со дна
стояка.
Литниковый ход — промежуточный распределительный канал, сое-
диняющий стояк с другими элементами литниковой системы.
Питатели — литниковые каналы, примыкающие непосредственно
к отливке.
Термин литники применяют в случае, когда необходимо отличить
литниковый канал литейной формы от элементов литниковой системы,
представляющих собой приливы к отливке.
Многоярусные литниковые системы, применяемые при производ-
стве крупных отливок, состоят из нескольких одноярусных литниковых
систем, расположенных на разных уровнях литейной формы. Каналы
этих одноярусных систем могут быть соединены с общим стояком или
же представлять собой несколько разобщенных систем литниковых ка-
налов, каждая из которых питается жидким металлом через свой стояк.
ТЕРМИНОЛОГИЯ И ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
131
Рис. 71. Схема устройства четырехъ ярусной литниковой
системы шабота массой 90 т:
/ — прямой стояк трехъярусной литниковой системы; 2 — об-
ратный стояк; 3 — литниковый ход; 4 — промежуточный канал;
5 — питатель; 6 — прямой стояк и питатель IV яруса литни-
ковой системы
Рис. 72. Упрошенная (а) и
усовершенствованная (б)
конструкции вертикально-
щелевой литниковой сис-
темы:
/ — литниковый ход; 2 — про-
межуточный стояк; 3, 4 — ниж-
ний п верхний промежуточные
каналы; 5 — вертикальный
распределительный канал; 6 —
щелевой питатель; 7 — от-
ливка
При устройстве многоярусных литниковых систем рационально по-
мимо основного стояка, называемого в этих случаях прямым стояком 1,
применять еще дополнительно обратный стояк 2 (рис. 71). Последний
представляет собой соединенный с прямым стояком вертикальный рас-
пределительный канал, через который жидкий металл поступает в верх-
ние ярусы системы снизу вверх. В данном случае обратный стояк объ-
единяет питатели трех ярусов литниковой системы. Последний, IV, ярус
литниковой системы имеет отдельный прямой стояк 6.
Кроме того, применяют вертикально-щелевые литниковые системы,
имеющие промежуточное значение между одноярусными и двухъярус-
ными системами [2, 3]. Вариант, изображенный на рис. 72, б, представ-
ляет собой усовершенствованную конструкцию данной литниковой сис-
темы, через канал 5 которой потоки жидкого металла движутся так же,
как в обратном стояке.
По способу выполнения литниковых каналов литниковые системы
подразделяют на получаемые в литейной форме по модели и с приме-
нением огнеупорных шамотных изделий (литниковых воронок, трубок
и звездочек), предусмотренных ГОСТ 11586—69 нли специально изго-
товляемых по чертежам технолога-литейщика. Размеры некоторых
огнеупорных изделий, применяемых при устройстве литниковых систем,
приведены в приложении И.
132----------------------ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
2.	ПРИМЕНЕНИЕ СТОПОРНЫХ КОВШЕЙ И ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ
ПРИ ЗАЛИВКЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Условия получения отливок высокого качества существенно зависят
от устройства литниковой системы. Поэтому при проектировании техно-
логических процессов и анализе причин образования литейных пороков
большое внимание уделяется влиянию литниковой системы и режима
заливки форм на получение годных отливок.
При конструировании литниковых систем предусматривают реше-
ние следующих основных задач:
а)	обеспечение условий заливки формы в течение определенного
времени, которое выбирают в зависимости от размеров, массы, толщин
стенок отливки и литейно-технологических свойств заливаемой стали;
б)	выбор рационального способа подвода металла к отливке;
в)	получение нужной последовательности поступления металла из
литниковых каналов в разные уровни формы, отвечающей также требо-
ваниям создания необходимой направленности затвердевания стали
в литейной форме;
г)	определение необходимых размеров и соотношений площадей
поперечных сечений литниковых каналов, стопорного отверстия и усло-
вий заливки форм из ковша, отвечающих требованиям получения вы-
сококачественных отливок при минимально возможном расходе стали
на литники.
При производстве отливок средних и крупных размеров, а в усло-
виях единичного и мелкосерийного производства даже при изготовле-
нии мелких отливок формы заливают ьиз стопорных ковшей.
Заливка форм из стопорных ковшей в отличие от заливки форм
через носок-ковша имеет следующие особенности: достигается нанлуч-
шее удержание шлака в ковше; скорость разливки стали ограничивает-
ся принятым диаметром отверстия стопорного стакана н напором стали
в ковше, снижающимся по мере заполнения формы; поток металла, вы-
текающего из ковша, свободно движется по воздуху до уровня запол-
ненной части стояка; поступление жидкой стали в полость стояка про-
исходит при высокой скорости потока; движение жидкой стали в литни-
ковых каналах носит турбулентный характер.
Диаметр стояка всегда принимают больше диаметра отверстия
стопорного стакана, чтобы создать условия заливкн форм без торможе-
ния струи стопорным механизмом ковша. Поэтому поток жидкости,
движущийся в полости стояка, не касается полностью стенок последнего
(рис. 73). По мере заполнения формы уровень затопленной части стоя-
ка непрерывно повышается.
Во время заливки литейной формы в ее полости протекают слож-
ные физико-химические процессы, которые следует учитывать при кон-
струировании литниковых систем. Эти процессы могут сопровождаться
значительным газовыделением, форсированным увеличением объема
газов, оказавшихся в полости формы, деформацией контура формы,
понижением жидкотекучести металла и частично кристаллизацией за-
ливаемого металла, начинающейся у стенок литейной формы, включая
ее литниковые каналы.
Отмеченные особенности движения жидкого металла в литниковых
каналах, интенсивное внедрение пузырьков воздуха в поток легких
жидкостей (воды, глицерина), наблюдаемое при моделировании про-
цесса заливки форм, а также случаи образования газовых раковин и
ПРИМЕНЕНИЕ СТОПОРНЫХ КОВШЕЙ И ПРОЦЕССЫ ПРИ ЗАЛИВКЕ ФОРМ
133
Рис. 73. Схема установки для определения давления воздуха в полости
стояка прн заливке формы:
а — холодными жидкостями; б — жидкой сталью
газоусадочной пористости в отливках позволили считать, что в условиях
заливки форм из стопорных ковшей происходит инжекция газов в по-
лость литейной формы, особенно при использовании расширяющихся
литниковых систем.
Исследованию возможности инжекции воздуха через заполненные
газопроницаемые литниковые каналы и разработке методик расчета
литниковых систем, предупреждающих инжекцию газов в полость фор-
мы, посвящено много работ [73, 89 и др.].
Значительно более сложной в этом отношении является система
последовательно расширяющихся каналов, принятая в условиях залив-
ки форм из стопорных ковшей. Некоторые представления о возможно-
сти инжекции воздуха в полость литейной формы, заливаемой из сто-
порного ковша, можно получить из рассмотренных ниже результатов
работ [15, 16]. Данный вопрос имеет принципиальное значение, посколь-
ку возможность инжекции должна быть учтена при конструировании
литниковой системы.
Работы выполняли методом моделирования, применяя воду и гли-
церин вместо жидкой стали, с использованием скоростной киносъемки
и с последующей проверкой полученных результатов в условиях залив-
ки опытных форм сталью *. В экспериментальной установке (рис. 73, а)
диаметр питателя d принимали равным 21 и 32 мм, а наибольший напор
1	Скоростные съемки проводили под руководством Ю. Ю. Головач. Экспериментальные
работы проводили с участием каид. техн, наук Л. Е. Плотинского н инж.
Ал. П. Смирнова.
434
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 74 Избыточное давление воздуха в полости стояка при заливке фор-
мы водой,-напорах в ковше Нк и диаметре питателя d (номера кривых со-
ответствуют номерам точек замеров)
жидкости в ковше Нк составлял 800 мм. В случае, показанном на
рис. 73, б, экспериментальную форму заливали из ковша емкостью 5 т,
имеющего стопорный стакан с отверстием диаметром 35 мм. На заливку
опытной формы, продолжавшуюся 40 с, израсходовано 1040 кг стали.
Рис. 75. Избыточное давление газов в
полости стояка при заливке формы
сталью
В пространстве стояка, че за-
полненном жидкостью, наблюдалось
избыточное давление газов р, кото-
рое автоматически измерялось в те-
чение процесса заливки формы в
точках 1, 2, 3, 4 (рис. 73, а) н 1, 2, 3,
4, 5 (рис. 73, б), соединенных с са-
мопишущим манометром. Результа-
ты замеров давления р приведены на
рис. 74, 75.
При моделировании рассматри-
ваемого процесса установлено, что
на пути свободного падения потока
легкой жидкости в полость стояка
уже возможно внедрение пузырьков
воздуха. Пузырьки наблюдались при
скорости потока воды 100 см/с и
полностью отсутствовали при ис-
пользовании глицерина вместо воды.
ПРИМЕНЕНИЕ СТОПОРНЫХ КОВШЕЙ И ПРОЦЕССЫ ПРИ ЗАЛИВКЕ ФОРМ
135
Возможность внедрения пузырьков воздуха в затопленную часть
стояка подтверждается кадрами скоростной киносъемки процесса ис-
течения струи воды / из стопорного стакана 2 и последующего входа
этой струи в покоящуюся жидкость (рис. 76). Потоки воздуха сначала
опережают передний фронт струи воды, вышедшей из стопорного от-
верстия ковша. Затем вокруг струи образуется и увеличивается в объе-
ме воздушный мешок (рис. 76, а, б), который быстро сужается (рис. 76,
в, г), разрывается в средней части (рис. 76, д), после чего процесс ста-
билизируется: в течение всего последнего периода заливки жидкости
струя в виде факела глубоко проникает в эту жидкость вместе с пу-
зырьками воздуха (рис. 76, е, ас). В случае применения глицерина
внедрение пузырьков воздуха происходит менее интенсивно.
Согласно экспериментальным данным (рис. 75), наибольшее избы-
точное давление газов 600 мм вод. ст., т. е. 90 мм столба жидкой стали
в полости стояка составило в точке 1 (рис. 73, б). В это время уровень
заполненной части стояка уже составлял ~ 105 мм, т. е. превышал
90 мм.
При изготовлении отливок небольшой массы, когда продолжитель-
ность заливки форм минимальна, а высота стояка принята меньшей, чем
в условиях проведения данного экспершмента, наибольшее избыточное
давление газов в полости стояка будет характеризоваться кривыми 2,
3, 4 (рис. 75). При изготовлении более крупных отливок уровень запол-
ненной части стояка возрастает еще быстрее. Таким образом, если
учесть, что для проникновения газов в полость формы через заполнен-
ную часть стояка они должны преодолеть еще поверхностное натяжение
жидкой стали, получаемое избыточное давление воздуха в полости стоя-
ка можно считать недостаточным для инжекции воздуха через литнико-
вые каналы.
Вторым важным условием, учитываемым при конструировании лит-
никовых систем, является возможность уменьшения живого сечения
литниковых каналов во время заливки форм вследствие развития про-
цесса кристаллизации стали у поверхности стенок этих каналов.
Рис. 76. Кадры скоростной киносъемки течения воды из стопорного
ковша
136-
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Возможность развития рассматриваемого процесса зависит от ли-
тейных свойств стали и технологических факторов, к которым относят-
ся: приведенная толщина стенки элемента литниковой системы, ско-
рость движения потока жидкой стали, температура перегрева стали над
линией ликвидуса, продолжительность течения металла через литнико-
вый канал.
Исследованиями установлена определенная зависимость динамики
процесса сужения сечения литниковых каналов от перечисленных тех-
нологических факторов [15, 16]. При проведении этих исследований жид-
кую сталь 35Л пропускали через экспериментальные литниковые каналы
при заданном напоре в промежуточном стопорном ковше. После слива
стали нз ковша стопорное отверстие не перекрывали и в незатвердев-
шую часть сечения литникового канала попадал шлак без перерыва
струи. Это позволило фиксировать толщину слоя металла, затвердев-
шего с поверхности литникового канала. В тех случаях, когда затвер-
девшая корочка отсутствовала, шлак заполнял все сечение канала.
По результатам исследований построены графики (рнс. 77, 78) из-
менения коэффициента сужения kc, т. е. отношения площади поперечно-
го сечения затвердевшей части литникового канала к первоначальной
общей площади поперечного сечения этого канала. Полученные данные
относятся к условиям течения углеродистой стали типа 35Л через кана-
лы, приведенную толщину стенок которых (отношение площади попе-
речного сечения к периметру) принимали равной 0,38—0,78 см, а исход-
ный коэффициент расхода литниковой системы ji — соответственно 0,48
и 0,61.
На практике заливка форм углеродистой сталью ведется в интер-
вале температур — 1540—1560° С, а линейная скорость течения стали
в выходных сечениях литниковых каналов составляет —95—330 см/с.
Следовательно, при указанных пределах приведенной толщины литни-
ков возможны явления намерзания стали с поверхности литниковых
каналов, особенно при малых напорах металла в ковше. Пользуясь дан-
ными графиками, можно определять условия намерзания стали в литни-
ковых каналах в зависимости от скорости движения потока и принятой
Рис. 77. Изменение коэффициента ke при исходном коэффициенте расхода
литниковой системы ц — 0,48
Рис. 78. Изменение коэффициента Лс при исходном коэффициенте расхода лит-
никовой системы g = 0,61
При определении продолжительности заливки формы и температур-
ного режима заливки форм учитывают литейио-технологические свой-
ства стали — это ее жидкотекучесть и склонность к образованию окис-
ных плеи, являющихся продуктами окисления элементов, входящих
в состав жидкой стали.
Во время заливки формы из стопорного ковша возникает возмож-
ность распора стеиок формы под действием усилий, аналогичных гид-
равлическому. удару. Условия, близкие к этим, создаются при заливке
относительно небольших форм, не имеющих открытых прибылей, осо-
бенно при формовке по-сырому. Выпоры в виде отверстий диаметром
6—10 мм оказываются недостаточными для полного предотвращения
распора формы. Вследствие возникающего в конце процесса заливки
резкого увеличения сопротивления входу жидкой стали создается, кро-
ме того, опасность перелива металла через края литниковой воронки,
что также нежелательно. Поэтому для предупреждения возможности
распора стенок формы необходимо применение хотя бы одной открытой
прибыли или увеличение размеров выпоров.
3.	КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
Технологические особенности поведения жидкой стали при заливке
литейных форм обусловливают требования к устройству литниковых
систем. Повышение температуры заливаемой стали сверх минимально
допустимой- способствует образованию пригара и горячих трещин на
отливках. Кроме того, с увеличением температуры возрастает объемная
усадка стали, вследствие чего создаются дополнительные трудности по
созданию нормальных условий питания затвердевающей отливки.
Поэтому чаще всего формы заливают сталью при минимально возмож-
ном перегреве ее выше температуры ликвидуса, достаточном лишь для
получения отливок без недоливов, спаев и неровностей поверхности
стенок. Это не относится к отливкам, изготовляемым из высоколегиро-
ванной стали, например высокохромистой, когда необходимо учитывать
возможность образования окисных плеи.
Согласно отмеченным технологическим особенностям, нецелесооб-
разно применение сложной чрезмерно разветвленной литнйковой сис-
темы. Учитывая также, что при заливке форм из стопорного ковша
шлак удерживается в ковше, основные требования, предъявляемые
138
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
к конструкции одноярусных литниковых систем стальных отливок, сво-
дятся к следующему:
а)	минимальная протяженность литниковых каналов;
б)	подвод питателей в направлении продольной оси простенка
формы;
в)	заливка формы через заполненные каналы литниковой системы;
г)	одностороннее направление потока жидкой стали в полости
литейной формы, создание условий для выноса в прибыли всплываю-
щих неметаллических частей (например, тангенциальным подводом
питателей);
д)	размещение питателей в отдалении от мест расположения холо-
дильников и жеребеек;
е)	преимущественное применение сифонного подвода металла,
а при отсутствии такой возможности обеспечение минимальной высоты
свободного падения;
ж)	рассредоточение мест подвода питателей к особо тонкостенным
частям отливки с обеспечением пренмуществеиной подачи металла
в подприбыльные части отливки;
з)	размещение литниковых каналов за пределами границ знаков
стержней на достаточном расстоянии от стенок отливки и опоки
(табл. 35, рнс. 79).
Таблица 35
Допустимые наименьшие расстояния (мм) между литниковыми каналами
и смежными частями формы (рнс. 79)
h, мм	Вид формы	Длина питателя 1 при массе отлиаки. кг				при массе отлнвки. кг				k2 при массе отлнаки, кг			
		До 50	50— 250	250— 500	Саыше 500	До 50	50— 250	250- 500	Свыше 500	До 50	50— 250	250— 500	Свыше 500
До 25	Сухая	40	50				.	30	35					30	35	—	—
	Сырая	55	60	—	—	50	60	—	—	30	35	•—•	—
	Сухая	45	55	60	70	40	40	45	50	40	40	45	50
Zi>	О U	Сырая	60	65	70	80	50	55	60	70	45	50	55	60
Свыше	Сухая	55	60	70	80	50	60	65	65	50	50	55	60
50	Сырая	60	70	80	90	60	65	70	80	60	60	65	70
Конструкцию литниковой системы намечают в зависимости от раз-
меров, массы, конфигурации и материала отливки, принятого положе-
ния отливки в литейной форме и способа формовки. В каждом случае
выбирают наиболее желательные точки подвода металла, исходя из
общих требований, предъявляемых к устройству литниковых систем, и
имеющихся возможностей размещения литниковых каналов в форме.
Расчеты литниковой системы, выполняемые в производственных
условиях, сводятся к определению оптимальной, продолжительности
заливки формы т и площади поперечного сечения всех.элементов этой
системы. Длину каждого канала принимают исходя из необходимого
Построения литниковой системы, не проводя специальных расчетов, хо-
тя известно, что от общей протяженности этих каналов зависит коэффи-
циент расхода литниковой системы р.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 139
Расчет продолжительности заливки формы. Продолжительность
заливки формы, отвечающую требованиям получения здоровой отлив-
ки, определяют в зависимости от размеров и особенностей конструкции
отливкн, литейно-техиологических свойств стали, из которой изготовля-
ют отливку, и теплоаккумулирующей способности стенок формы., К от-
меченным особенностям конструкции отливки относятся: преобладаю-
щая толщина стенок, их протяженность и взаимное расположение.
Пдтбки“жйдкой стали, движущейся в полости литейной формы,
при соприкосновении с поверхностью ее стенок теряют часть теплоты
перегрева по мере заполнения формы. Особенно нежелательно чрезмер-
ное охлаждение потоков стали, если отливка имеет развитые тонко-
стенные части. В этих случаях можно ожидать образования недоливов и
спаев. Кроме того, при сифонном подводе питателей происходит за-
полнение полости прибылей самыми холодными потоками жидкой ста-
ли, что оказывает неблагоприятное влияние на условия питания за-
твердевающей отливки.
Скорость охлаждения движущихся потоков стали зависит от удель-
ной поверхности стенок формы, с которыми соприкасается жидкая
сталь, от теплоаккумулирующей способности формы и от продолжитель-
ности процесса заливки. Первый из упомянутых факторов определяется
конструкцией литой детали. Теплоаккумулирующая способность стенок
формы зависит от способа формовки и применяемых формовочных ма-
териалов. Для определенных условий изготовления форм, например прн
формовке по-сырому, теплоаккумулирующую способность можно услов-
но считать постоянной.
Следовательно, прн заданной конструкции литой детали и приня-
том способе изготовления форм условиями охлаждения потоков жидко-
го металла в полости литейной формы можно управлять изменением
продолжительности, заливки формы, считая, что температура заливки
колеблется в ограниченных пределах.
Поэтому при изготовлении фасонных отливок придается большое
значение определению оптимальной продолжительности заливки
форм т.
Формы тонкостенных отливок, имеющих развитую поверхность сте-
нок, стремятся настолько быстро залить, чтобы ие допустить образова-
140
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
ния недоливов и спаев. При изготовлении же ^толстостенных отлнвок
опасность образования недоливов и спаев уменьшается. Но из-за увели-
чения общей продолжительности процесса залнвки форм и интенсивно-
го воздействия теплоты излучения жидкой стали на открытые поверх-
ности стенок формы в этих случаях возникает другая опасность — обра-
зование ужимин и засоров вследствие возрастающей возможности тер-
мического' разрушения поверхностных частей формы. Кроме того,
в районах расположения питателей возможны процессы эрозионного
разрушения формы потоками жидкой стали. Следовательно, и при из-
готовлении толстостенных отливок продолжительность процесса залив-
ки форм должна быть минимально возможной.
Это требование имеет7 еще большее значение при заливке форм
легированной сталью, когда необходимо учитывать и процессы вторич-
ного окисления легирующих элементов, содержащихся в жидкой стали,
кислородом воздуха (процессы пленообразования). Развитие данных
процессов также можно ограничивать в некоторой мере повышением
скорости заливки форм.
Таким образом, продолжительность заливки литейных форм сталью
т зависит от многих технологических факторов, которые трудно учесть
в каждом конкретном случае во всем их многообразии. В связи с этим
т определяют по эмпирическим формулам, в которых комплексное вли-
яние технологических факторов учитывается коэффициентами, прини-
маемыми по экспериментальным данным. Поэтому при использовании
расчетных данных нужно учитывать, что они ориентировочные и лишь
ограничивают возможность получения грубых отклонений от оптималь-
ных значений т.
Таблица 36
Основные признаки технологических групп отливок
Характеристика отливок	Технологическая группа при способе формовки	
	по сы рому	по-сухому*
Отливки типа плит, горизонтально расположенных в форме при заливке Отливки особо ответственного назначения, подвергаемые контролю ультразвуком, просвечиванием гамма- или рентге- новскими лучами, гидроиспытаиием прн высоком давлении Отливки, имеющие развитые горизонтальные поверхности, механически обрабатываемые с верхней стороны (по заливке)	I	I
Отливки зубчатых колес Отливки, имеющие развитые тонкостенные части	I	II
Отлнвки, имеющие развитые механически обрабатываемые поверхности, расположенные преимущественно с иижней стороны (по заливке)	II	111
Отливки, имеющие преимущественно вертикальное распо- ложение основных поверхностей, в том числе механически обрабатываемых	II	IV
* Включая случаи иэготовлевмя лптейиых форм из самотвердеющих смесей, ие емых тепловой сушке.		подвергав
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ_________________________141
Таблица 37
Коэффициент времени s. принимаемый при определении т
в зависимости от массы жидкой углеродистой стали G,
расходуемой на заливку форм до уровня ДЛ/П
Техноло- гические группы отливок	G» кг	Коэффициент s прн расчетной толщине стенки отлнвкн 6Q, мм						
		До 15	Св. 15 до 30	Св. 30 до	50	Св.	50 до 100	Св. 100
I	До 500 500— 1000 1 000— 5 000 5 000—15 000	1,0 1,05 1,15 1,25	0,90 1,0 1,05 1,10	0,80 0,90 0,95 1,0		0,75 0,80 0,85 0,90		0,75 0,80 0,85
II	До 500 500— 1003 1 000— 5 000 5000—15 000	1,10 1,20 1,30 1,40	1,0 1,10 1.20 1,30	0,90 1,0 1,05 1,15		0,85 0,95 1,0 1,05		0,90 0,95 1,0
ш	До 500 500— 1000 1 000— 5 000 5 000-15 000	1,25 1,30 1,45 1,55	1,10 1,20 1,30 1,40	1,0 1,10 1,15 1,25		0,95 1,05 1,10 1,15		1.0 1,05 1,10
IV	До 500 500— 1 000 1 000— 5 000 5 000-15 000	1,35 1,40 1,60 1.75	1,20 1,30 1,45 1,60	1,10 1,20 1,30 1,45			1,05 1,15 1,25 1,35	1.Ю 1,20 1,25
П р маемым а) и и 20 10 30 б) П] В) П|	м е ч а и н е. Коэф лри изготовлении о легированных стал 0Г13Л	 Х13Л	 Х18Н9ТЛ 	 К24Н12СЛ	 эн суммарном содер ж содержании в ста	фициент s д ТЛНВОК" ей (ГОСТ 21 . . 0,8 0,6 . . 0,55 . . 0,50 жаннн в стал ли AI от 2 д	элжен быть кр 76—57) н Сг, Мо и W о 5% соответст	атным следую ст I .8 до 2,5 ценно			ДИМ % .	величинам .... 0 ....	прннн- , 8—0,9 ,6— 0,4
Продолжительность заливки форм (в с) обычно определяют по
формуле, принятой в работах Г. М. Дубицкого:
t = s3/^G.	(И)
где $ — коэффициент времени, значения которого для соответствующих
групп отливок (табл. 36) приведены в табл. 37 [79]; 6„— расчетная
толщина стенки отливки, мм, определяемая по табл. 38 [17, 79]; 6 — мас-
са жидкой стали, кг, расходуемой на заливку' формы до уровня Д/7П,
при котором можно прервать заливку формы и перейти на доливку
металла в прибыль через отдельную литниковую систему или сверху;
G = Go + Gn + bGn,	(12)
где Go — масса отливки, кг; — масса жидкой стали, расходуемой на
литниковую систему, кг; Д6П — масса жидкой стали, расходуемой на
заполнение прибылей до уровня Д//п, кг.
В тех случаях, когда литниковая система является общей для
нескольких отливок, принимают удельные значения Сл и Дбп, прихо-
142-
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Таблица 38
Примеры определения расчетной толщины стенок отливки Со
Отливки	Схема				6О
Равиостеииые с раз- витой поверхностью стеиок	В				Со = а
	н			я	
					
Типа плит	1 РМ.Ф.	4			Со = а при — >4 а
		14-			
			1		
					
			—1			
Типа балки, бруса, бандажа			(г в	\т	а + Ь	Ь Со-	при <2 4	а
Типа втулок и цилинд- ров	pW *’ 1		1 й gW И® нН		Со = а при — > 4; а Ь Со = 0.75а при — = 2-ь4; а а + 6	Ь Со- . при <2 4	а
			▼ '		
Типа зубчатых колес	I / в1 (а			7в J ВМ.Ф.	При подводе питателей: 1) только в ступицу или обод — бо = а при отношении 6:а>8; Со = 1,25а при отно- шении Ь:а< 8; 2) в обод и ступицу — Со = = 1,25а при отношении 6:а>8; Со = 1 > 5а при отношении Ь: а<8
					
	ъ!		ЛЬ9	»'	
			$=&		
	• 1	1 "				
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ__________________________143
дящиеся только на одну отливку. Рекомендуемые значения Ол и Д//п
в зависимости от массы отливки 0о приведены в табл. 39.
Таблица 39
Исходные данные для определения расчетной массы G по формуле (12)
со. кг	ол. кг	iWn. ММ	Go. кг	°л- кг	д"п. ММ
До ю 10—100	0,2Go 0,1—0,15Go	1 1 1	5000—10 000 Свыше 10000	0,05Go 0,04Go	200
100—1000	0,08Go				
1000—5000		100			
Расчетные величины т можно также определить по номограммам
(рис. 80, 81), построенным прн условии s = 1. Если в этих случаях
коэффициент s будет отличным от единицы (см. табл. 37), то величину
т, определенную по номограмме, следует дополнительно умножить
на s.
Рйс. 80. Номограмма для определения продолжительности заливки
3 /--------------
форм т — s V 6„G прн s = 1
144
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 81. Номограмма для определения продолжительности заливки
з г-------------
форм т = s г 6„G при s = 1
При изготовлении более крупных отливок, когда Gq 15000 кг,
числовые значения т определяют по табл. 40. Эта таблица составлена
для случаев изготовления отливок из углеродистой стали, когда фор-
мовка ведется только по-сухому. Если вместо углеродистой стали
применяют легированные стали, то полученное значение т нужно умно-
жить на поправочный коэффициент (табл. 37).
При изготовлении крупных отливок массоТ 3—5 т и более с раз-
личной толщиной стенок могут встретиться трудности при выборе
Таблица 40
Расчетная продолжительность заливки форм крупных стальных отливок т
С, кг	Техноло- гические группы отлнвок	т(с) при расчетной толщине во (мм)				С, кг	Техноло- гические группы отлн вок	т(с) при расчетной толщине во (мм)			
		50	100	200	400 и более			50	100	200	400 и более
15000	1 и 11 111 и IV	100 125	115 145	130 165	145 180	40 000	1 и 11 III и IV	140 170	160 200	180 230	220 250
20 000	1 и II 111 и IV	ПО 135	125 160	140 180	160 200						
						50000	1 и 11 111 и IV	150 185	170 215	195 245	215 270
25 000	1 и 11 111 и IV	120 145	135 170	155 200	170 215						
						100 000	1 и 11 Ill и IV	—	215 270	245 290	270 300
30000	1 и 11 111 и IV	130 135	145 180	165 210	190 240						
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ_________________________145
расчетной толщины стенки. В этих случаях применяют косвенный метод
определения продолжительности заливки формы, используя опытные
данные по числовым значениям линейной скорости и подъема уровня
жидкого металла в полости формы (табл. 41) и принимая, что
т ЯО + АНП
о
где Но—высота отливки; ДНи — часть высоты прибыли, принимаемая
по табл. 39.
Таблица 41
Ориентировочные значении средней линейной скорости подъема
уровня жидкой углеродистой стали v в полости заливаемой формы
в , мм	V. мм/с (не менее), для технологических групп отливок				б . мм	V, мм/с (не менее), для технологических групп отливок			
	1	[I	III	IV	о	I	II	III	IV
До ю 10—40 П рнм значения v 30X24 10Х1 20X13 ПОГ!	20 16 ч а и и е принимав: Н12СЛ Н9ТЛ Л зл	16 12 При из т с по ирг 2 1. 1. I.	12 10 готовлен вечным в 25	10 8 ИИ ОТЛИ1 (Оэффнц	40—70 Свыше 70 )ОК ИЗ ВЫСОКОЛ нектон для ста	12 10 •гнрован» лей:	10 8 ой стали	8 6 прнведе	8 6 иные
Диаметр стопорного отверстия и необходимый
гидростатический напор в стопорном ковше. Ско-
рость истечения жидкой стали иэ стопорного ковша зависит от гидро-
статического напора Н и диаметра отверстия стопорного стакана do.
Величину Н принимают равной расстоянию от выходной кромки ниж-
него основания стопорного стакана до уровня жидкого металла в ков-
ше. Необходимую площадь поперечного сечения стопорного отверстия
Fo, а следовательно, и-диаметр d0 можно определять по формуле
(13)
где w — скорость истечения стдли из ковша (по массе), кг/с (табл. 42);
Рк — коэффициент расхода при истечении стали из стопорного отвер-
стия; уж — плотность жидкой стали, кг/см3; g — ускорение силы тяже-
сти, см/с2.
Каждый стопорный ковш, используемый при заливке форм, обычно
оснащают двумя стопорными стаканами, имеющими одинаковый
диаметр do. Поэтому при заливке форм, проводимой с полным откры-
тием стопорного отверстия ковша, расчетное значение w можно
получить только прн каком-то одном напоре Н. Но этот напор непре-
рывно уменьшается по мере опорожнения ковша. Если, например, при
заливке партии форм емкостью по 250—300 кг жидкой стали расчетная
величина т достигается при w = 15 кг/с, то согласно данным табл. 42
формы следовало бы заливать из ковша емкостью 10 т при напоре
Н = 600 мм, приняв d0 = 30 мм. Но так как заливка форм будет еще
продолжаться и при меньшем напоре металла, то уже при И = 400 мм
значение w уменьшится до 12,2 кг/с, или примерно на 23%. Еще боль-
146
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Таблица 42
Исходные данные прн определении диаметра стопорного отверстия
н предельных гидростатических напоров Н' — Н" в ковшах разной емкости
(приняты следующие постоянные величины р„ 1 0,89;	= 0,0071 кг/см3;
£ = 981 см/с2);
				w, кг/с (р =1) при d			ММ			Наибольший	
										напор в ковше.	
											
		30	35	40	45	50	55	60	70	прн ₽т==!,5. мм	
300	1*	10,7	14,5	18,9	24,0	29,6	35,8	42,7	58,1	700	
355	4*	11,6	15,7	20,6	26,0	32,1	38,7	46,3	62,7	800	
400	6—16»	12,2	16,7	21,8	27,6	34,2	41,3	49,3	67,1	900	
450	20—30*	13,0	17,6	23,2	29,4	36,2	43,7	52,1	71,0	1000	
500	40—90*	13,8	18,7	24.4	30,8	38,2	46,0	55,0	75,0	1120	
560	—	14,6	19,6	25,9	32,7	40,5	49,0	58,5	79,1	1250	
600	—	15,1	20,5	26,7	33,8	41,8	50,7	60,2	82,0	1350	
650	—	15,7	21,3	27,8	35,3	43,6	52,7	62,6	85,3	1500	
710	1**	16,4	22,3	29,1	36,8	45,3	55,0	65,5	89,5	1600	
750	—	16,8	22,8	30,0	37,8	46,8	56,5	67,2	91,7	1700	
800	—	17,5	23,5	30.9	39,1	48,3	58,3	69,6	94,8	1800	
850	—.	17,9	24,3	32 0	40,3	49,7	60,2	71,7	97,8	1900	
900	—»	18,4	25,1	32,8	41,5	51,2	62,0	73,7	100,3	2000	
950	——	18,9	25,8	33,7	42,6	52,8	63,8	75,7	103,2	2120	
1000	—	19,5	26,4	34,5	43,7	54,0	65,2	77,8	106,0	2300	
1060	—	20,2	27,3	36,0	45,3	55,7	67,3	80,5	109,2	2400	
1120	—	20,5	27,7	36,2	45,9	56,7	68,7	81,9	111,2	2500	
1150	—	20,9	28,3	37,1	46,9	57,9	70,2	83,4	113,5	2600	
1220	4**	21,5	29,2	38,2	48,5	60,0	72,1	86,5	117,5	2680	
1250	6**	21,8	29,6	38,6	48,9	60,4	73.1	87,0	118,3	2720	
1320	10»*	22,3	30,5	39,8	50,2	61,7	74,8	89,4	121,7	1	
1400	—	23,1	31,5	40,9	51,8	63,8	77,4	92,0	125 1		
1500	—	23,8	32,4	42,3	53,6	66,2	80,0	95,5	129,7		
1600	16»*	24,7	33,4	43,7	55,3	68,3	82,6	98,5	134,0		
1650	20**	25,1	34,2	44,7	56,6	69,8	84,5	100,5	137,0		
1700	—	25,4	34,4	45,2	57,0	70,5	85,2	101,3	138,0		
1800	—	26,2	34,5	46,3	58,7	72,5	87,7	104,3	141,8		
1900	30—35**	26,8	36,4	47,7	60,3	74.4	90,0	107,0	145,7		2800
2000	40**			48,8	61,4	75,5	92,4	110,0	149,6		
2050	—			50,0	63,2	78,2	94,5	112,0	153,0		
2120	—			50,5	64,1	78,6	95,6	115,1	154,3		
2300	50**			1 66,4		81,8	98,5	117,7	160,6		
2500	—					85.4	103,3	123,0	167,3		
2720	90**					93,5	113,0	126,8	'.83,2		
	• Гидростатический напор			В ковш<	указанной емкости в			конечный момент			заливки пос-
ледией формы.											
•	• Гидростатический напор			в полном ковше указанной емкости в					начальный момент за-		
ливки первой формы.											
шие отклонения от расчетного значения w получатся при заливке фор-
мы нз полного ковша, т. е. при Н = 1320 мм. Даже имея предписания
технолога о залнвке каждой формы при определенном напоре Н в ков-
ше, разливщику крайне трудно строго выполнить их, так как непре
рывное изменение уровня металла в ковше ие регистрируется.
В то же время при заливке форм имеются некоторые возможности
по регулированию скорости w путем торможения струн стопорным
механизмом ковша; изменение w, достигаемое при торможении струи,
принято учитывать коэффициентом торможения (5Т, который равен от-
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 147
ношению скорости w, принятой при свободном истечении
ковша через стопорное отверстие данного диаметра, к
уменьшившейся вследствие торможения струи.
Удовлетворительные условия разливки стали из
значительного разбрызгивания наблюдаются еще при рт
металла из
скорости w.
ковша без
1,8. С целью
сохранения сосредоточенной струи в течение всего периода разливки
стали крайнее значение рт — 1.8 желательно принимать лишь в тех
случаях, когда нз одного ковша заливается не более 1—2 форм.. При
заливке большего числа форм достаточно ограничиться предельным
значением рт = 1,5.
Одновременно с этим приходится учитывать возможность увеличе-
ния диаметра стопорного отверстия do вследствие эрозионного воз-
действия струи на стенки стопорного стакана. Наиболее существенно
диаметры стопорного отверстия увеличиваются при разливке высоко-
маргаицевой стали 110Г13Л через шамотные стопорные стаканы.
Такое явление приняло учитывать коэффициентом размывания стопор-
ного стакана рр, который равен отношению площади поперечного сече-
ния его отверстия в конце заливки к первоначальной Fo.
При определении Fu можно принимать среднюю величину напора
в ковше Нср, считая, что форма заливается без торможения струн при
изменении напоров от начального Н' до конечного Н".
Во время свободного истечения жидкой стали из стопорного ковша
емкостью менее 6 т жидкой стали, стенки которого имеют обычно
принятую конусность, средняя скорость заливки wcp сохранится, если
Нср=Н"+ Q,46(H'— И"). Прн большей емкости ковшей необходимо
иметь в виду, что их внутренний диаметр ступенчато изменяется по
высоте.
Эти особенности конструкции ковшей учтены при составлении
табл. 43, необходимой для решения многих практических задач.
Площадь поперечного сечения литниковых кана-
лов. Расчет площади поперечного сечения узкого места литниковых
каналов базируется на следующей формуле, выведенной исходя нз
условий неразрывности потока жидкости и сохранения постоянства
скорости истечения жидкого металла нз стопорного ковша и из
литниковых каналов:
р —р
' у —1 <
ц /ft
расхода литниковой системы; Л — гидростатиче-
под действием которого происходит заливка
н
h
(14)
где ц — коэффициент
скик напор (рнс. 83),
формы.
Для учета влияния размывания стопорного отверстия и торможе-
ния струи стопорным механизмом ковша в эту формулу вводят коэф-
фициенты размывания рр и торможения рт, т. е.
р = р ИкРр
у ° НРт
Методика определения величин, входящих в данные формулы,
н площади поперечного сечения каждого элемента литниковой систе-
мы разработана с учетом следующих основных положений.
1. В случаях применения шамотных стопорных стаканов без маг-
незитовых вкладышей максимальное значение коэффициента £р может
Расчетная масса столба жидкой стали в разных уровнях стопорных ковшей	Таблица 43
Расстояние 1 от устья стопорного стакана до нижнего и верхнего уровней толщины столба, мм	Масса столба жидкой стали толщиной 100 мм (кг) при Q (т)									
	1	4	6	10	16	20	30	40	50	90
300—400 400—500 500-600 600—700 700—800 800- 900 900-1000 1000—1100 1100—1200 1200—1300 1300—1400 1400—1500 1500—1600 1600—1700 1700—1800 1800—1900 1900-2000 2000-2100 2100—2200 2200—2300 2300—2400 2400—2500 2500—2600 2600—2700 2700 —2800 При столба в 2. В с 3. Вел	230 240(470) 250(720) 270(990) При "тах = = 710 мм EG = = 1020 кг	360 370(730) 385(1115) 405(1520) 425(1945) 445(2390) 465(2855) 485(3340) 510(3850) При "™к = == 1220 мм EG = = 3970 кг	570 595(1165) 615(1780) 640(2420) 665(3085) 690(3775) 810(4585) 840(5425) 865(6290)	825 850 (1 675) 880 (2 555) 940 (3 495) 970 (4 465) 1000 (5465) 1150 (6615) 1180 (7795) 1210 (9 005) 1240(10 245)	1090 1120 (2 210) 1150 (3 360) 1185 (4 545) 1220 (5765) 1250 (7 015) 1290 (8 305) 1320 (9 625) 1350(10 975) 1530(12 505) 1570(14 075) 1610(15685)	660* 1360 (2 020) 1400 (3 420) 1430 (4 850) 1470 (6 320) 15Ю (7 830) 1550 (9 380) 1580(10 960) 1620(12580) 1660(14 240) 1850(16090) 1890(17 980) 1930(19 910)	880* 1790 (2 670) 1830 (4 500) 1870 (6 370) 1900 (8270) 1960(10 230) 2000(12 230) 2050(14 280) 2090(16 370) 2120(18490) 2350(20 840) 2400(23 240) 2460(25 700) 2500(28 200) 2530(30 730)	2090 2140 (4 230) 2180 (6 410) 2220 (8630) 2260(10 890) 2300(13 190) 2350(15540) 2400(17940) 2450(20390) 2500(22 890) 2550(25440) 2780(28 220) 2830(31 050) 2880(33 930) 2940(36 870) 3000(39 870)	2140 2180 (4 320) 2220 (6 540) 2260 (8 800) 2310(11 НО) 2350(13460) 2400(15 860) 2450(18 310) 2900(21 210) 2950(24 160) 3000(27 160) 3060(30 220) 3120(33 340) 3180(36 520) 3240(39 760) 3300(43 060) 3440(46 500) 3500(50 000)	3200 3250 (6450) 3300 (9 750) 3350(13 100) 3400(16 500) 3460(19960) 3520(23 480) 3580(27060) 3640(30 700) 3700(34 400) 3760(38 160) 3820(41983) 3880(45860) 3930(49 790) 4480(54 270) 4540(58 810) 4600(63 410) 4660(68070) 4730(72 800) 4800(77 600) 4870(82470) 4940(87410)
			пРи"тах= = 1250 мм EG = = 5855 кг							
				ПРИ "тах = = 1320 мм EG = = 9255 кг						
						ПРИ "Дах = = 1650 мм ЕС = = 18 950 кг				
								ПРИ "max = = 2050 мм EG = = 38340 кг		
	и е ч а н и я. совше соответ лучаях, отме нчнны н' max	1. В скобках ствующей ем ченных звезд соответствуй	н а случаях, костн принята очкой*, толщн от начальным	ОТНОСЯЩИХСЯ к считан от нан на столба жид напорам И* в	Ч' , показана шах меньшего расст кой стали отсчи коашах данной	с нарастающи ляння 1. тывается от ра емкости Q.	м итогом обща сстояния 1 = 4Е	масса столба 0 мм.	жидкой стали	ПРИ "max = = 2720 мм EG = = 88450 кг ZG. Толщина
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
da*35MM 5	10	15	20	25	см*
111	1	—1	I.	I
do=b0KH S	10	15	20	25	JO	J5 CM*
1	1	1	1	1	I	I	I
dasOSMM	10	15	20	25	30	35	W CM*
,	i----------1---------1___________I_________
da=50 MM	10	20	30	00	SO	CM*
______i________I________l_______		
daB5S MM 10	20	30	00	SO	60	70 CM*
.	I------	1	।	-	।	'	'	
do“6OMM 10	20	30	00	SO	60	70	80 cm*
____1____i— ,	1 ,	I_____i____i_____I____i___I______
dB“70MM 20	30	00 SO 60	70	80	00	100	110 CM*
Рис. 82. Номограмма для определения площади поперечного сечения узкого места литниковой системы Fy:
I, U — начальный н конечный моменты заливки формы
150
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ДИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 83. Схема определения начального и конечного гидростатиче-
ских напоров в стопорном ковше Н', Н" и в литейной форме Л',
h" при изготовлении отливки балки:
/, П — начальный и конечный моменты заливки формы
составлять: ~1,15—1,25 при изготовлении отливок из углеродистой и
иизколегироваииой стали и емкости ковша <15 и >30 т соответствен-
но; ~ 1,3 при изготовлении отливок из стали 110Г13Л [51]. Но если
в стопорных стаканах применяют магнезитовые вкладыши, при расчете
можно принимать ₽р = 1-
Таблица 44
Средние значения коэффициентов расхода ц при одноярусной литниковой системе
Сопро* тавлекне ЛИТНИКО- ВОЙ системы	Характеристика литниковой системы	Вид прибылей	Коэффициент ц при подводе питателей			
			сифоном		сверху	
			по-сы- рому	по-су- хому	по-сы- рому	по-су- хому
Большое	Разветвленная система большой протяженности, когда на пути движе- ния металла в каналах литникового хода н питателей общее число ново- ротов потока под углом 90° и более составляет не менее четырех (см., на- пример, рис. 71)	Закры- тые	0,36	0,38	0,40	0,42
		Откры- тые	0,40	0,42	0,43	0,45
Малое	Компактная система малой протя- женности, когда питатели располо- жены в одной плоскости с лнтнико- вым ходом и нх число не превышает четырех (см., например, рнс. 13)	Закры- тые	0,42	0,44	0,45	0,47
		Откры- тые	0,44	0,46	0,47	0,49
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 151
2.	Средние значения коэффициента расхода литниковой системы
ц принимают по табл. 44, приведенные данные которой определяли
экспериментальным путем для случаев, когда заполненная часть стояка
не достигала основания литниковой воронки. Следует иметь в виду, что
значения ц, определенные для системы стопорный ковш — литниковые
каналы — литейная форма (табл. 44), отличаются от значений р. для
систем лнтннковые каналы — литейная форма. Коэффициент цк при-
нимают равным 0,89.
3.	Прн залнвке форм нз стопорных ковшей литниковые системы
должны быть расширяющимися, а площади поперечных сечений стояка
Fc, литникового хода Fx и питателей Fn должны удовлетворять нера-
венству Fc Fx FB, считая, что, Fx — Fy. В случаях, когда для
литниковых каналои использованы стандартные огнеупорные изделия,
допускается, определив Fy, принять Fc = Fx = FB Fy.
4.	Диаметр стояка достаточно принять dc = (1,15 ч- l,25)do. чтобы
обеспечить нормальные условия заливки формы, т. е. используя нор-
мальный ряд диаметров стопорного стакана и стояка, мм:
Стопорный стакан	30	35	40	45	50	55	60	70
Стояк	40	45	50	55	60	70	80	90—100
Если стояк имеет несколько ответвлений литникового хода, то под
величиной Fx понимается суммарная площадь поперечного сечения
всех ответвлений. Это относится также к питателям.
5.	В целях создания условий для спокойной заливки форм выход-
ное сечение питателей, а часто и общее нх сечение принимают сле-
дующими: при компактной литниковой системе и числе питателей до
четырех Fn = (1,2 ч- 1,5)ГХ; при разветвленной литниковой системе и
числе питателей больше четырех F„ = (1,4 ч- 1,8)FX.
6.	При малой протяженности литникового хода возможность суже-
ния канала в результате кристаллизации стали с его поверхности при
расчете не учитывают. Возможность сужения литниковых каналов (кро-
ме стояка) учитывают при устройстве разветвленной литниковой систе-
мы с большой протяженностью каналов, если приведенная толщина
последних /?п	0,5 см, а линейная скорость течения стали через них
о С 120 см/с. Скорость (см/с) подсчитывают по формуле
w	141ш
V =----- ИЛИ V =------,
^уУж	Fy
где w — скорость заливки (по массе) формы, кг/с.
7.	В случаях, когда расчетная скорость заливки формы w может
быть получена путем торможения струи в пределах р, 1,3 4-1,5,
прн расчете можно не учитывать величину рт, если по технологическим
соображениям повышенная скорость заливки не может вызвать распора
- формы, эрозионного разрушения поверхности каналов, образования
газовых раковин, смещения стержней и т. д.
8.	При выполнении расчета нужно иметь в виду, что наибольшие
значения Fy (при рт = 1) чаще всего соответствуют конечному моменту
заливки формы при напорах Н" и h".
152
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Для определения площади Fy построена номограмма (рис. 82),
пользуясь которой можно сократить время на проведение расчета,
а также определять наиболее рациональные условия заливки форм из
стопорного ковша, если размеры литниковых каналов известны. В этом
случае, задавшись коэффициентом расхода ц и приняв за основу
ную величину Fy, можно определить оптимальные отношения
извест-
но
Л' ’
а следовательно, и необходимые пределы напоров в ковше
Н'— Н", при которых заливку формы можно вести без торможения
струи.
Изложенные положения проиллюстрируем двумя примерами
расчета литниковых систем отливок по формулам и по номограмме.
В этих примерах Fy определяют при заливке из ковша первой и по-
следней форм, чтобы показать возможные пределы расчетных величин,
соответствующих начальному и конечному моментам процесса заливки
формы.
Пример 1. Расчет балки (рис. 83). Основные данные: масса отлнвки Оо = 25 кг;
число отливок в форме 4; общий расход жидкой стали на заливку одной формы
Ообч = 150 кг; формовка по-сухому; сталь 35Л, ГОСТ 977—65; заливка форм сифоном
из стопорного ковша емкостью 6 т.
1.	Определение продолжительности заливки формы т. Согласно табл. 39, прини-
маем расход металла на литниковую систему Ол = 0,12О„ = 3,0 кг и ДЯП =
= 0. Отливка относится ко II технологической группе (табл. 36). Расчетная толщина
стенки отлнвки б0 = о = 16 мм; s = 1 (табл. 37). По номограмме (левый верхний
угол, рис. 80) находим т = 7,5 с. При этом условии средняя скорость подъема уровня
металла в полости формы составит о = На : т = 130 : 7,5 = 17,3 мм/с, что является
допустимым (табл. 41).
2.	Определение диаметра стопорного отверстия do. Прн общем расходе жидкого
металла до уровня ДНП = 0, SG = G-4 — 28-4 = 112 кг скорость заливки каждой фор-
мы должна составить
ш = 26:т = 112:7,5= 14,9 кг/с.
Согласно данным табл. 42, принимаем d0 = 30 мм (напор Н = 600 мм). Заливка
формы допускается нз полного ковша емкостью 6 т в пределах напоров Н = 1250 +
+ 600 мм, так как при максимальном напоре Н' = 1250 мм коэффициент торможения
^тах	21,8
Рт =------°*	д'™ т- е- не превышает допустимого значения Рт 1,8.
3.	Определение площади поперечного сечения литниковых каналов.
а)	Определение Fy прн напоре И’ ~ Н" =• 1250 мм. Исходные данные (рис. 83):
h = Н' + 200 + 500 = 1250 + 200 + 500 = 1950 мм;
h" = h'—Но = 1950 — 120 = 1830 мм (изменением напора, происходящим во
время заливки одной формы, пренебрегаем).
Коэффициент расхода литниковой системы принимаем ц = 0,38 (табл. 44). С уче-
том определенного выше коэффициента торможения рт = 1,46 получим по форму-
ле (14):	____ ______________________
F' = FO-^-1Л-^- = 7,06 °’89	\[——11,3 /оТб42»9,2 см’;
у НРт У й 0,38-1,46 У 195
F* = F -=г-1/ — = 7,06-----——
у ° НРт У Л’ 0,38-1,46
——=11,3/0,683» 9,4 см».
б)	Определение Fy при напоре Н' — Н" = 600 мм, когда рт = 1 и ц = 0,38.
Исходные данные (рис. 83): h’ = Н’ + 200 + 500 = 600 + 200 + 500 = 1300 мм;
h" = Н' — Н„= 1300 — 120 = 1180 мм;
Н'	600
----=--------= 0,46;
Л'	1300
Н’ 600
h’ = 1180
= 0,508
КОНСТРУИГОВЛНИЕ И РАСЧЕТ ОДНОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 153
По номограмме (рис. 82) находим, что Fy = 11,5 см» и Fу = 11,75 см». Для ил-
люстрации способа использования номограммы на ней нанесены штриховые линии со
Н'	Н’
стрелками, показывающими переход от отношений ——- и —— к искомым величинам
п	п
Fy и Fy.
Аналогичные искомые величины получают и путем расчета
60	.---
-^-=16,4 /0,46 ж 11,1 см»;
Условию заливки формы из полного ковша, проводимой без торможения струи
стопорным механизмом, соответствует наибольшее значение Fy = Fy fT = 9,4-1,46 =
= 13,7 см».
При расчете принимается Fy = Fx.
4.	Определение диаметра стояка dc и общей плошали поперечного сечения пита-
телей Fn.
В соответствии с п. 4 методики расчета (стр. 151) принимаем диаметр стояка
= 40 мм.
Площадь поперечного сечения питателей определим для двух случаев:
1)	все формы заливаются без торможения струи, т. е. при 0т = 1
F„ = (l 2-*-l,5)F' = (l,2-»- 1,5)-13,7= 16,44-20,3 см»;
2)	первая форма заливается при торможении струи, т. е. при 0Т = 1,46, а послед-
няя без торможения струи
fn = (1.2-»-1.5)F' = (l,2-r- 1,5)11.7= 14,1-4- 17,5 см».
В связи с малой длиной питателей и относительно малым местным сопротивлени-
ем движению потока жидкого металла в полости литейной формы (подвод питателей
по касательной) можно принять минимально допустимую расчетную площадь F„. Тогда
примяв F„ = 16,4 см», можно заливать все формы без торможения струи. Соответст-
венно получим площадь поперечного сечеиия каждого из четырех питателей равной
4,1 см».
Окончательно будем иметь
Fc:Fa:F„ = 12,56:13,7:16,4= 1:1,09:1,31 нли
Fo-Fc-F^.Fn^ 7,06:12,56:13,7:16,4 = 1:1,78:1,93:2,32.
Пример 2. Расчет зубчатого колеса (рнс. 84). Основные данные: масса отливки
Go = 230 кг, число отливок в форме 1; Go6m =400 кг; толщина стенки диска колеса
а = 25 мм; формовка по-сухому; сталь 45Д, ГОСТ 977—65; заливка форм из стопорно-
го ковша емкостью 6 т
1.	Определение продолжительности заливки формы. Согласно табл. 39, принимаем
вл = 0,08G„ = 0,08-230 = 18,0 кг и ДНП = 0. Расчетная толщина стенки отливки
б = а = 25 мм.
Отливка относится ко II технологической группе (табл. 36). Согласно табл. 37,
s = 1,0. Принимая G = Go + Ga = 248 кг, получим по формуле (11) т — 1,0 6oGo;
т-1,0 / 25-248-18,3 с.
При такой продолжительности заливки формы средняя скорость подъема уровня
металла в полости формы составит v = Но : т = 120: 18,3 = 6,55 мм/с, т. е. меиее до-
пускаемой (согласно данным табл. 41, для основной полости формы может быть при-
нята о > 12 мм/с). Ориентировочно примем расчетную продолжительность заливки
формы т = Н„ : о = 120: 12 = 10 с и соответственно среднюю скорость заливки формы
w = G : т = 248: 10 = 24,8 кг/с.
2.	Определение диаметра стопорного отверстия d„. Согласно данным табл. 42,
принимаем da = 35 мм, считая, что заливка форм должна закончиться при напоре
И" = 880 мм, которому соответствует расчетное значение и> = 24,8 кг/с. При наиболь-
шем напоре в ковше л' = 1320 мм скорость заливки составит и/ — 30,5 кг/с (табл. 42).
154
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Эта скорость заливки превысит
расчетную в 30,5 : 24,8 = 1,23 ра-
за, т. е. в допускаемых пределах
(ие более чем в 1,5 раза). Тогда
соответственно при заливке первой
формы линейная скорость подъе-
ма уровня металла в форме со-
ставит v= 12-1,23= 14,8 мм/с.
3.	Определение площади по-
перечного сечения узкого места
литниковой системы Гу = Гх.
Малым изменением уровня
металла в ковше в процессе за-
ливки одной формы (на ~20 мм)
можно пренебречь, так как оно не-
значительно влияет на величину
w. Тогда при заливке первой фор-
мы при напоре Н^ =	— 1320мм
получим (см. рис. 84):
h' = Н’ + 200 + 965 = 1320 + 200 + 965 = 2485 мм;
й’ = Н" + 200 + 965—120 = 2365 мм.
Н*	1320	Н
Принимая ц = 0,40, do = 35 мм и отношения -----------=--------= 0,531 и ----=
й	2485	й"
1320
=	= 0,559, получим по номограмме (рис. 82) соответственно Гу, = 15,6 см2 и
Fyt = 15,9 см2.
При заливке из ковша последней формы, порядковый номер которой обозначим
цифрой 10, при напоре Н10 = Н10 = 880 мм будем иметь
ftjo = //Jo + 200 + 965 = 880 + 200 + 965 = 2045 мм;
й"0 = Я^0 +200+ 965—120=1925 мм.
„	880	Н10	880
По иомогрзмме (рис. 82), принимая ------=-------= 0,430 и ------=--------=
й;0	2045	ft;o „	1925
= 0,413 и те же исходные данные, соответственно получим Гу = 14,1 см2; Гу = 13,6 см2.
На основании полученных расчетных данных можно заливать все формы из пол-
ного ковша, если принять Гу = 15,9 см2.
4.	Определение диаметра стояка dc и. общей площади поперечного сечения пита-
телей Г„.
В соответствии с данными, приведенными выше (стр. 151), примем диаметр стояка
dc — 45 мм.
Площадь поперечного сечения питателей получим:
а) при заливке первой формы из полного ковша
Fn = (l,2ч- 1,5)Гуп11х = (1.2ч- 1,5)15.9 = 19.1 ч-23,9 см2;
б) при залнвке последней формы
fn = (1.2ч- 1.5)Гу„,ах = (1,2ч- 1,5)14,1 = 16,9 =21,2 см2.
Учитывая, что в обоих случаях достигается требуемая линейная скорость подъема
уровня металла в полости формы, окончательно можно принять Гп = 19,1 см2, при ко-
тором все формы можно будет заливать без торможения струи.
4.	КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО-ЩЕЛЕВЫХ
ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
Вертикально-щелевые литниковые системы, в отлнчне от одноярус-
ных систем, способны изменять скорость w подачи жидкой стали в раз-
ные уровни формы по мере ее заполнения.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО-ЩЕЛЕВЫХ СИСТЕМ
155
Однако последовательность поступления металла в форму через
разные по высоте части щелевого питателя зависит от способа подвода
металла к вертикальному распределительному каналу 5 (рис. 72).
Ниже на двух примерах моделирования процесса заливкн форм через
вертикально-щелевые литниковые системы (рнс. 85) показан характер
направления потоков жидкости, вступающих в полость литейной фор-
мы 7 [12].
В первом случае (рис. 85, а) поток жидкости движется в полость
формы по кратчайшему пути, т. е. через элементы лнтннковой системы
1—6, пересекая канал 5 в поперечном направлении. Как это видно, на
всех стадиях процесса заливкн жидкость поступает в полость формы 7
через нижнюю часть щелевого питателя. Верхний промежуточный
литниковый канал 4 не участвует в заполнении формы. После подхода
уровня заполненной части формы к оси данного канала 4 начинается
движение жидкости в сторону стояка, а не по направлению к щелевому
питателю.
По сравнению с рассмотренной конструкцией литниковой системы
(рис. 85, а) более предпочтительной является упрощенная вертикально-
щелевая литниковая система (рис. 72, а), через которую в заключитель-
ной стадии процесса заливки формы жидкий металл может поступать
в верхние горизонты формы.
Но нанлучшая последовательность подачи жидкого металла
достигается при расположении промежуточного канала 3, показанном
на рис. 72, б и 85, б. Как видно из опытных данных (рис. 85,б),прн этом
происходит как бы послойное заполнение формы, когда вновь посту-
пающие потоки непрерывно перемещаются вверх, создавая благопри-
ятные условия для направленного затвердевания стали. Кроме того,
уменьшается эрозионное воздействие потоков на смежные стенки
Рис. 85. Отдельные стадии моделирования процесса заливки формы через
вертикально-щелевую литниковую систему с расположением промежуточ-
ного канала:
а — выше основания щелевого питателя; б — ниже основания щелевого питателя
156 ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ®ОРМ
литейной формы в результате большего рассредоточения движущегося
потока жидкости по сечению щелевого канала. Но и в этом случае ие
проявилось положительное действие верхнего промежуточного кана-
ла 4, применение которого, судя по результатам исследования, не оп-
равдывается, если канал 3 имеет достаточное поперечное сечение,
чтобы пропустить всю жидкость, поступающую из ковша.
Вертикально-щелевые литниковые системы иашли наибольшее
применение при изготовлении отливок типа зубчатых колес, бандажей,
втулок или других деталей, имеющих вертикально расположенные
стенки, к которым можно подвести щелевой питатель с внешней сторо-
ны. На Новокраматорском машиностроительном заводе им. В. И. Ле-
нина разработаны и применяются такие литниковые системы 15 типо-
размеров, для чего используются стержневые ящики пяти типоразме-
ров со сменными питателями (табл. 45) [53].
Щелевой питатель подводят к подприбыльиой части отлнвкн,
чтобы избежать получения усадочной раковины в месте его сочленения
со стенкой отливки. Число щелевых питателей принимают в зависимости
от выбираемых мест подвода металла к стенкам отливки. По тем же
данным отлнвки диаметром до 800 мм и при расходе жидкого металла
до 1500 кг, а в отдельных случаях и большей массы (см. ниже) можно
изготовлять с применением одного щелевого питателя, а при больших
размерах и массе применяют два щелевых питателя, т. е. две секции
вертикально-щелевой литниковой системы соответствующего типо-
размера (табл. 45) [3]. Формы можно заливать через одни или одно-
временно через два стояка. Например, при изготовлении крупных
отливок ноги экскаватора из стали ЗОЛ (6Общ = 6590 кг) с примене-
нием закрытых прибылей, и при продолжительности заливки формы
т= 110 с достаточным оказался подвод металла через один щелевой
питатель.
Определим для примера основные расчетные величины данной
литниковой системы. Примем следующие исходные данные: емкость
ковша 20 т, из ковша заливаются три формы; высота отливки Но =
= 520 мм; высота щелевого питателя = 430 мм (табл. 53); стояк
возвышается над верхним уровнем щелевого питателя иа 600 мм; рас-
стояние от основания щелевого питателя до нижнего уровня стопорного
стакана Lt = 1530 мм; расстояние от верхней кромки отливки до ниж-
него уровня стопорного стакана £2 = 1100 мм; р = 0,40 (табл. 44).
1) Определение диаметра стопорного отверстия do-
Учитывая, что известна общая продолжительность заливки формы,
средняя весовая скорость заливки составит
tacp = (?овщ: т = 6590: 110 = 59,8 кг/с.
Начальные и конечные напоры в ковше Н' н И", а также средняя
величина Яср для формы 3, принятые в соответствии с данными табл. 42
и 43, составят при заливке:
формы 1
Hi = 1650 мм; Н| = 1290 мм;
формы 2
Hi = 1290 мм; Нг = 860 мм;
формы 3
Н'з = 860 мм; Нз = 400 мм;
Нсрз = 400 + 0,46(860—400) = 583 мм.
Таблица 45
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО-ЩЕЛЕВЫХ СИСТЕМ
158-
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ и РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
В последнем случае учитывалось, что нижняя часть ковша не имеет
ступенчатого изменения внутреннего диаметра.
Согласно табл. 49, средние значения шср = 59,8 кг/с можно полу-
чить, если принять при заливке:
формы 1
do = 55 мм. Hi = 1650 мм и Рт =	= &t'5- =1,41;
u-cp 59,8
формы 2
do = 55 мм, Н-> = 1290 мм и Вт = —— = 74-— = 1,24;
1 а-ср 59,8
формы 3
do = 60 мм, рт = 1.
2) Определение площади поперечного сечения литниковых каналов
при рт = 1.
а)	Определение Fyi при do = 55 мм и напорах Н' = 1650 мм, Н" =
= 1290 мм.
В соответствии с исходными данными получим
h\ = Нх + Lx 4- Н\ = 430 + 1530 + 1650 = 3610 мм;
/h =L2 +/Л—ДНП= 1100+ 1290— 200 = 2190 мм;
/г! = 1650:3610 = 0,457;
Hi :h\ = 1290:2190 = 0,589.
По номограмме (рис. 82) находим Fyl = 35,7 см2; = 40,4 см2.
б)	Определение Гу2 при do = 55 мм и напорах Н2 = 1290 мм,
Н2 = 860 мм:
h2 = Н} + Lx + Н2 = 430 +1530+ 1290 = 3250 мм;
h2 = L2 + Н2—ЬН„ = 1100 + 860—200 = 1760 мм;
Н2 : h2 = 1290: 3250 = 0,397;
Н2: /г2 = 860:1760 = 0,489.
По номограмме (рис. 82) находим F'y2 = 33,2 см2; F"2 = 36,8 см2.
в)	Определение Fy3 при d0 = 60 мм и напорах Н'3 = 860 мм,
Н'3 = 400 мм:
/2з = //] + /-1+/7з = 430 + 1530 + 860 = 2820 мм;
/г.з = /.2 + Нз—ДНп= 1100 + 400—200=1300 мм;
Н'3: /2з = 860:2820 = 0,305;
Нз: /гз = 400:1300 = 0,308.
По номограмме находим F'3 = 34,6 см2; F "3 = 34,8 см2.
Если принять Fy не по максимальной величине (40,4 см2), а равной
промежуточному значению, например 37 см2, то заливка первой формы
начнется без торможения струи и лишь в заключительной стадии этого
процесса потребуется незначительное торможение струи при Рттах =
=	= 1 09.
37
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 159
В качестве узкого места литниковой системы примем литниковый
ход i (рис. 72), т. е. Fx = Fy = 37 см2.
Щелевой питатель 6 должен иметь значительно большую пропуск-
ную способность, чтобы в конце заливки жидкий металл мог проходить
преимущественно через верхний уровень щели, хотя бы через 2/3 части
его сечения. В этом случае достаточно принять Fn ~ 1,5 Fy. Большее
увеличение сечения питателя нежелательно, так как прн малой его тол-
щине возникает опасность развития процесса кристаллизации стали
с развитой поверхности канала, особенно в первые моменты заливки
формы, с соответствующим уменьшением живого сечения. По данным
табл. 53 находим, что условию Fn<^ 1,5 Fy отвечает литниковая система
№ 3. Но поскольку все типоразмеры этих систем приняты с одинаковой
площадью поперечного сечения А—А, равной 35 см2, a Fy = 37 см2,
то в течение всего периода залнвкн данной формы жидкий металл
может поступать одновременно через ннжний 3 и верхний 4 промежу-
точные каналы (рис. 72, б).
Таким образом, установлено, что типовые конструкции вертикаль-
но-щелевых литниковых систем (табл. 45) построены, исходя из условия
одновременного прохождения жидкого металла через оба промежу-
точных канала 3 и 4. Последовательность поступления металла в по-
лость формы сначала через нижний канал 3, а затем одновременно
через нижний 3 и верхний 4 каналы можно создать, если принять
площадь поперечного сечения каналов 2 и 3 (рис. 72, б) соответствую-
щей ~ 1,1 Fx, а верхний канал 4 упразднить.
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ
Особенности процесса заполнения форм через
многоярусные литниковые системы. Основной целью
применения многоярусных литниковых систем является создание
условий для последовательного изменения уровня подвода питателей
к телу отливки по мере заполнения полости литейной формы жидким
металлом. Идеальной была бы такая литниковая система, которая
позволяла бы в каждый момент заполнения формы подводить металл
под верхний уровень затопленной части формы, исключая в это время
подачу металла в нижние горизонты полости формы. Однако в дей-
ствительности неизбежно одновременное длительное заполнение формы
через нижнне и верхние питатели многоярусной системы, объединенной
общим стояком. При этом замедляется процесс затвердевания
нижележащих частей отливки, уменьшается эффективность действия
наружных и внутренних холодильников, если они применяются, особен-
но, когда стенки отливки не имеют должного утолщения в сторону
расположения прибылей.
О степени неравномерности подачи металла в полость формы через
питатели двух- и трехъярусной литниковой системы, соединенной общим
стояком, можно судить по результатам моделирования процессов залив-
ки форм [13]. Модель литейной формы выполняли в виде прозрачного
резервуара, имеющего четыре изолированные секции одинакового
объема, отделенные вертикальными перегородками. К этим секциям
подводили по три питателя, расположенных иа трех уровнях, считая от
основания формы иа расстоянии М, причем каждый из этих питателей
соединялся со своим ярусом литниковых каналов. В зависимости от
задачи исследования часть питателей закрывали пробками, что
160
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
позволяло определять скорость по массе заполнения каждой секции,
т. е. расхода жидкости через эти питатели.
Литниковые системы использовали с прямым или с обратным
стояком. В последнем случае принимали два варианта подвода жидко-
сти к обратному стояку: ниже уровня расположения I яруса литнико-
вых каналов; в промежутке между уровнями I и II ярусов. Диаметры
каналов стояка, литникового хода и питателей принимали одинаковыми.
Результаты данных исследований приведены иа рис. 86—88. Все
опыты проводили при постоянном напоре в стопорном ковше. На схемах
устройства литниковой системы, показанных иа рис. 87, черными круж-
ками обозначены питатели, перекрытые пробками, т. е. открытыми
сохранялись остальные питатели. Кривые, характеризующие скорость
заливки формы w, условно обозначены римскими цифрами, соответ-
ствующими порядковому номеру яруса литниковой системы. Рядом
с римской цифрой показан иомер питателя (рис. 87).
Из сравнения приведенных графиков следует, что для получения
более равномерной скорости заливки формы через каждый питатель
многоярусной системы, соединенной общим стояком, наиболее пред-
почтительна литниковая система с обратным стояком (рис. 86, 87).
По данным, приведенным на рис. 86, расход жидкости при устройстве
прямого или обратного стояка соответственно составил: через нижние
питатели — 66 и 33%; через средние по высоте питатели —27,3 и 34,0%
и через верхние питатели — 6,7 и 33,0%. Аналогичные результаты
получены и в других опытах. Следовательно, хотя при первом варианте
устройства обратного стояка н была достигнута равномерность рас-
хода жидкости через каждый ярус литников, но такой способ заливки
является неудовлетворительным, так как подача жидкости в полость
формы начиналась одновременно через все ряды питателей.
Более правильным оказался второй вариант подвода жидкости
к обратному стояку (рис. 88). В этом случае заливка формы через
питатели II яруса началась позднее, в дальнейшем оиа продолжалась
одновременно через иижний и верхний ряды питателей. По наклону
кривых видно, что в заключительной стадии данного процесса верхние
питатели пропускали больше жидкости, чем нижиие. Следует иметь
в виду, что при последовательном расположении питателей в ветви
литниковой системы наблюдается неравномерность расхода жидкости и
через каждый питатель в отдельности. Таким образом, и с этой точки
зрения литниковая система с обратным стояком имеет некоторые пре-
имущества перед системой с прямым стояком.
При конструировании многоярусной литниковой системы с обрат-
ным стояком, верхние питатели которой начинают действовать позднее
нижних, необходимо иметь представление о динамике изменения уров-
ней жидкости в заполненной части прямого и обратного стояков.
На рис. 89 приведен частный случай изменения указанных уровней
в системе, показанной на рис. 88. Эти уровни непрерывно определяли
при постоянном напоре в стопорном ковше.
Для всех кривых (рис. 89) общим является резкий подъем их
в начальной стадии процесса и более высокая скорость повышения
уровня жидкости в заполненной части прямого стояка по сравнению
с обратным, что характеризуется схемой, изображенной иа рис. 90.
Из этой схемы видно, что если заполнение обратного стояка до уров-
ня А протекает отрезок времени 0—а, то иа повышение этого уровня
еще на такую же высоту до точки В потребуется намного больше
Рис. 86. График заполнения формы че-
рез трехъярусную литниковую систему
(/—4 — номера питателей):
— — ----------с прямым стояком;
 с обратным стояком
Рис. 87. График заполнения формы че-
рез двухъярусную литниковую систему
(/—4 — номера питателей):
—-------------с прямым стояком;
------------ с обратным стояком
Схема литниковой системы
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ.
Рнс. 88. График заполнения формы че-
рез двухъярусную литниковую систему
с обратным стояком
СП
162-
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 89. Изменение уровней заполнен-
ной части прямого и обратного стоя-
ков
времени. С целью предупреждения
преждевременной заливки формы че-
рез верхние питатели второй ярус пита-
телей (рис. 90) необходимо располо-
жить в промежутке между уровнями А
и В, ио ие близко к точке А. Если верх-
ний уровень заполненной части прямо-
го стояка (точка С) ие достигнет осно-
вания литниковой воронки в конечный
момент заливки формы (точка Ь), то за-
ливку формы можно продолжать не-
прерывно без торможения струи, ие опасаясь перелива металла через
край этой воронки.
Эксперименты, выполненные методом моделирования, были прове-
рены и подтверждены (рис. 91, 92) в условиях изготовления крупных
стальных отливок. В первом случае форму заливали сталью ЗОЛ из
Рис. 91. График заполнения формы отливки опоры массой 12 т (а) через
двухъярусную литниковую систему (б):
/ — прямой стояк; 2 — лятннковыЙ канал; 3 — обратный стояк; 4 — питатели; 5 —
9 — точки замеров уровня жидкой стали; 10 — отливка
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ 163
ковша емкостью 35 т одновременно
через две пары стояков I и 3, соеди-
ненных каналом 2. В точках 5, 6, 7,
8 и 9 были размещены датчики. Мо-
мент подхода уровня металла после-
довательно к каждому из них фикси-
ровался на приборе. Судя по графи-
ку, поступление металла из питате-
лей II яруса 4(H) началось через
50 с. В этот момент расстояние меж-
ду уровнями металла в полости фор-
мы 10 и питателей 4 (II) было равно
около 170 мм. Свободное истечение
металла нз питателей 4(11) длилось
только 20 с. Далее заливка фор-
мы продолжалась под уровень ме-
талла.
Рис. 92. Изменение уровня металла в об-
ратном стояке при заливке форм из ков-
шей разной емкости
При проведении опытов (рис. 92)
заливку форм начинали из полного
ковша, принимая отношение Fo:
: SFn равным 2,94 (кривая I) и 1,77
(кривые 2, 3). Уровень металла в об-
ратном стояке определяли от основания отливки, отстоявшего на 200 мм
от мест подвода питателей I яруса. Экспериментальные данные
(рис. 92) можно использовать в целях определения времени, необходи-
мого для подхода уровня металла в обратном стояке к литниковым ка-
налам верхних ярусов, но принимая во внимание, что наклон кривых за
пределами точки перегиба может несколько изменяться в зависимости
от линейной скорости подъема уровня металла в полости формы.
На основании исследований, выполненных совместно с М. А. Бы-
ковым, были определены следующие исходные данные для конструиро-
вания многоярусных литниковых систем с обратным стояком: 1) лит-
никовый канал, соединяющий прямой стояк с обратным, располагается
выше питателей / яруса иа расстоянии, равном 150—200 мм, считая
от верхней границы выходного сечения питателей; 2) расстояние меж-
ду уровнями расположения смежных ярусов литниковой системы
принимается не менее 550 мм при емкости ковша до 35 т жидкой стали
и не менее 800 мм при емкости ковша более 35 т.
В этих случаях достигаются следующие условия заполнения формы
жидкой сталью: сначала металл подается через питатели I яруса,
после некоторого времени — через питатели I и II ярусов, далее через
питатели /, II и III ярусов (если система трехъярусная), ио по мере
заполнения формы удельный расход жидкого металла через верхние
питатели возрастает.
Еще лучшая последовательность подвода металла в разные уровни
формы достигается при устройстве разобщенных многоярусных систем,
когда каждый ярус литников соединен только с одним стояком. В этих
случаях стояки располагают таким образом, чтобы оси каждого из иих
совместились с соответствующими им осями стопорных отверстий
ковша, ио это имеет следующие неудобства:
1)	увеличивается число необходимых ковшей, участвующих
в заливке формы, соответственно должно быть больше заливщиков, а
следовательно, усложняется управление процессом заливки;
164
ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ООРМ
2)	при последовательной заливке формы из разных ковшей может
увеличиться общая продолжительность данной операции;
3)	уменьшается возможность сохранения резервных стопорных
отверстий, через которые можно продолжить заливку формы, если
один из стопоров окажется неработоспособным.
Учитывая отмеченные недостатки, применение разобщенных много-
ярусных систем практикуется главным образом в случаях производства
отливок из малотехиологичной высоколегированной стали. Но чаще
в подобных случаях применяют комбинированные литниковые системы,
когда лишь отдельные, преимущественно верхние ярусы, литниковой
системы сохраняют разобщенными, как, например, показано на рис. 71.
Диаметр и число стопорных стаканов, одновре-
менно участвующих в заливке формы. Крупные формы
можно заливать из одного или одновременно из нескольких ковшей
в зависимости от расхода стали на одну форму, потребной скорости
заливки и принятой в цехе емкости ковшей. Рассмотрим мето-
дику расчета, принятую при заливке формы из одного ковша. Так как
заливку крупных форм обычно начинают из полного ковша, то началь-
ный напор в каждом случае является известной величиной (см.
табл. 42). Расчет рекомендуется проводить в следующей последователь-
ности.
1.	Определить массу жидкой стали, требуемой для заполнения
формы до уровня ДЯП, по формуле
G = Go + G„ + AG„.
Масса отливки Go представляет собой суммарную массу детали
по чертежу, припусков на механическую обработку и различных техно-
логических приливов, кроме литников, на которые потребуется допол-
нительный расход металла при заливке формы до уровня Но + &На.
Если, например, отливка имеет несколько прибылей, расположенных
на разных уровнях, то к числу указанных технологических приливов
следует отнести те части прибылей, которые находятся ниже уровня
ДЯП. принимаемого для верхней прибыли.
Расход металла иа литниковую систему 6Л и на заполнение всех
прибылей до уровня ДЯП, исчисляемого от основания верхней прибыли,
определить по данным табл. 39.
2.	По данным табл. 36 определить технологическую группу,
к которой может быть отнесена рассматриваемая отливка.
3.	По данным табл. 40 определить продолжительность заливки
формы т.
4.	Определить возможную при этом линейную скорость подъема
уровня металла в полости формы v как отношение высоты отливки ко
времени т. Полученная скорость v должна быть не менее значения,
приведенного в табл. 41. При несоответствии значения v данному тре-
бованию соответственно корректируется ранее определенная продол-
жительность заливки формы т.
Допускается также, в отступление от приведенного порядка рас-
чета (см. п. 3 и 4), сначала задаться линейной скоростью подъема
уровня стали v по данным табл. 41, а затем определять продолжитель-
ность заливки формы по уравнению
ЯО + ДЯ„
V
консггуиговлние и влечет многоярусных литниковых систем
165
Этот метод определения пит ниже рассмотрен на примерах рас-
чета двухъярусных литниковых систем.
5.	В соответствии с технологическими требованиями предваритель-
но наметить число стояков, через которые одновременно или последо-
вательно следует вести заливку формы. Определить также емкость
ковша, достаточную для заливки всей формы и сохранения в ием неко-
торого запаса металла, по данным табл. 43.
6.	По известной (см. п. 1) массе жидкой стали G, необходимой для
заливки формы до уровня ДЯП, определить по данным табл. 43 соответ-
ствующую величине G высоту столба жидкой стали в ковше принятой
емкости н разность напоров Н' — Н", считая, что заливка первой фор-
мы начинается из полного ковша.
7.	Определить среднюю скорость заливки формы до уровня Д7/п.
G	«	л - G
т. е. == — при заливке формы через одни стояк или w2 = 0,5—-
при одновременной залнвке формы через два стояка.
8.	Принимая приближенно, что Нср — Н" + 0,46 (//'— //"), опре-
делить по табл. 39 диаметр стопорного стакана d0, через который при
напоре f/cp достигается требуемая по расчету средняя скорость заливки
формы ьуСр. Если w,r превышает значение, приведенное в табл. 42, то
определить, через сколько стопорных отверстий необходимо одновре-
менно заливать форму. Более точные расчетные данные можно полу-
чить, учитывая ступенчатое изменение внутреннего диаметра ковшей
большой емкости.
В случаях, когда форму необходимо залить одновременно из не-
скольких ковшей, в дополнение к п. 5 данной методики расчета тре-
буется определять, какая доля общего расхода металла G придется
на каждый ковш в отдельности, и далее, согласно п. 6, 7, 8, находить
для каждого ковша в отдельности остальные искомые величины.
Определение площади поперечного сечения литниковых каналов.
1.	Литниковая система рассматривается состоящей из нескольких
систем, каждая из которых соединена с одним стояком.
2.	На основе известных данных (Н', Н", do, емкости ковшв), чер-
тежа отлнвки, технологического процесса, в котором приведено устрой-
ство литниковой системы, и размеров ковша, учтенных в табл. 43,
определить гидростатический напор в форме в начальный Анач и конеч-
ный ftK0,r моменты заливки, равные соответственно:
hua4— расстоянию от оси нижнего питателя до уровня стали в ков-
ше (Н'УЛти — расстоянию от уровня заполненной части формы, т. е.
от Но + до уровня стали в ковше (Н"), считая в обоих случаях рас-
стояние от устья стопорного стакана до основания литниковой воронки
равным 400—500 мм.
3.	Определить коэффициент
расхода многоярусной системы
стопорный ковш — литниковые
каналы — литейная форма по
данным табл. 46.
4.	Руководствуясь получен-
ными и исходными данными (Н',
Н", do, hnav, Лион И ц), найти по
номограмме (рис. 82) расчетные
значения Fy для начального и ко-
нечного моментов заливки фор-
Таблица 46
Средние значения коэффициента расхода ц
при многоярусной литниковой системе
Устройство литниковой системы	ji при ЯО+ДЯП, мм	
	До 1000	Свыше 1000
С прямым СТОЯКОМ	0,40—0.43	0,36—0,39
С обратным стояком	0,38—0,41	0,34—0,36
166
ЛИТНИКОВЫЕ системы И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 93. Схема процесса заливки формы через
двухъярусную литниковую систему с обратным
стояком:
а — начальный момент залнвкн; 6 — конечный момент
заливкн
мы, относящиеся к I яру-
су литниковых каналов. Из
двух значений Fy принять
наибольшее.
5.	Определить площадь
поперечного сечеиия литни-
кового хода Fx, принимая
Fx Fy. При устройстве
литниковых систем с обрат-
ным стояком считают, что
литниковый ход — это ка-
нал, соединяющий прямой
стояк с обратным.
6.	Диаметр отверстия
обратного стояка принимают
равным диаметру литнико-
вого хода.
7.	Определить диаметр
прямого стояка по данным,
приведенным на стр. 150.
8.	Общую площадь по-
перечного сечення питателей
F„ принимают равной:
в I ярусе системы Fi =
= (1,3 4- l,5)Fy;
во II и III ярусах систе-
мы Fn Fy.
9.	Расстояния между смежными ярусами литниковых каналов,
соединенных с общим стояком, а также между каналом, соединяющим
прямой стояк с обратным, н уровнем расположения каналов / яруса
литниковой системы принимают согласно рекомендациям, приведенным
на стр. 163.
Примеры расчета двухъярусных литниковых си-
стем. Схема процесса заливки формы через двухъярусную литнико-
вую систему с обратным стояком приведена на рис. 93. На этой схеме
показана только часть стенки отливки, к которой подведены каналы
литниковой системы.
Так как гидростатические напоры h' и h" зависят от высоты от-
лнвки, то в рассматриваемых примерах приняты для сравнения
отливки высотой Но, равной 800, 1200 и 1500 мм. Заливка цюрм вы-
полняется из ковшей емкостью 16, 20 и 30 т. Предусмотрены также
случаи заливки форм как из полного, так и из неполного ковша, чтобы
получить сравнимые расчетные данные.
В связи с тем, что искомые расчетные величины определяются
по изложенной выше общей методике, стало возможным представить
все примеры расчета двухъярусных литниковых систем в виде единой
табл. 47. В этой таблице расположены в принятой последовательности
исходные расчетные данные, наименования и способы определения
расчетных величин (с указанием соответствующих источников), а так-
же готовые расчетные данные.
Из таблицы следует, что при заливке последней формы требуется
иметь большее поперечное сечение литниковых каналов, а это значит,
что в таких случаях достаточным оказывается определить Fy для по-
Таблица 47
Расчетные данные по определению площади поперечного сечении Гу двухъярусных литниковых систем,
устраиваемых по схеме, показанной на рис. 93
Исходные данные							Порядковый номер | заливаемой формы [	Гидростатически А напор, мм				ПИ •1.Н+.Н) э»‘о—d3«	и (см. табл. 41), не менее, мм/с	u«v+°w 1	э 1	и		d0 (см. табл. 42), мм	Момент залнвхн формы	Ji	ц (табл. 46)	! (рис. 82), см1		Расстоя- ния меж- ду уров- нями рас- положе- ния кана- лов, мм	
Масса отливки, кг	X X о	Яп, их	ни -"я?	Масса металла, кг, залитого до Уровня ЯО+ДЯП	а, мм	1																				
								в ковше (см. табл. 43)		в форме (рнс- 93)															
																									
																								Ь	С
								Н'	Н"	Л'	ft*														
						16	1	1610	изо	3260	2030	1260	12	75		93	,1	2x45	Начальный Конечный	0,495 0,557	0,38	2x27,4	60(59,1)		
5000	800	600	100	7000	150	20	1	1650	1260	3300	2160	1335	12	75		93	,1	2x45	Начальный Конечный	0,500 0,585	0,38	2x28,4	60(60,1)	150	550
						20	2	1100	615	1950	1515	790	12	75		93	.1	2X50	Начальный Конечный	0,565 0,407	0,38	2x34,8	70(66,6)		
						16	1	1610	изо	3760	2230	1260	12	108		64	,7	55	Начальный Конечный	0,429 0,506	0,36	41,9	80(73,0)		
5000	1200	800	100	7000	250	20	1	1650	1260	3800	2360	1335	12	108		64,7		55	Начальный Конечный	0,434 0,534	0,36	34,7	70(66,5)	200	800
						20	2	1100	615	2050	1715	790	12	108		64,7		60	Начальный Конечный	0,537 0,351	0,36	51,5	80(81,1)		
						16	1	1610	изо	4010	2230	1260	16	100		70,0		55	Начальный Конечный	0,402 0,450	0,36	34,7	70(66,5)		
5000	1500	800	100	7000	300	20	1	1650	1260	4050	2360	1335	16	100		70,0		55	Начальный Конечный	0,408 0,534	0,36	45,5	80(76,1)	250	900
						20	2	1100	615	2000	1715	790	16	100		70,0		60	Начальный Конечный	0,550 0,351	0,36	52,3	80(81,7)		
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МНОГОЯРУСНЫХ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ.
Продолжение табл. 47
Исходные данные							Порядковый номер | заливаемой формы |	Гидростатический напор, мм				МИ	и (см. табл. 41), не менее, мм/с	С а: о а:		„/е т	dQ (см. табл. 42), мм	Момент заливки формы		 и — 		„Н /Я	ц (табл. 4 6)	F* (рис. 82), см> У	£ V	Расстоя- ния меж- ду уров- нями рас- положе- нии кана- лов, мм	
Масса отлкаки, кг	ИК -°ц	я X с а:	мм	Масса металла, кг, залитого до уровня ЯО+ДЯП	| а, мм	|	L	х-0|																		
								а ковше (см. табл. 43)		в форме (рис. 93)														
								нг	И"	h'	h"												Ь	С
						20	1	1650	800	3350	1800	1120	10	100		140	2X55	Начальный Конечный	0,495 0,445	0,38	2x39,2	70(70,7)		
10000	800	600	200	14 000	150	30	1	1900	1310	3550	2310	1015	10	100		140	2x55	Начальный Конечный	0,536 0,569	0,38	2X49,9	80(79,7)	150	550
						30	2	1200	470	2050	1370	770	10	100		140	2X60	Начальный Конечный	0,585 0,342	0,38	2X50,6	80(80,3)		
						20	1	1650	800	3200	2000	1120	12	116,5		120	2x55	Начальный Конечный	0,516 0,400	0,36	2X43,2	80(73,3)		
10 000	1200	800	200	14 000	250	30	1	1900	1310	4050	2510	1015	12	116,5		120	2X55	Начальный Конечный	0,470 0,523	0,36	2x42,7	80(73,7)	200	800
						30	2	1200	470	1950	1570	770	12	116,5		120	2x60	Начальный Конечный	0,61© 0,299	0,36	2X54,7	90(83,3)		
						20	1	1650	800	4050	2000	1120	12	141,5		99,0	70	Начальный Конечный	0,408 0,400	0,36	60,3	90(87,6)		
10 000	1500	800	200	14 000	300	30	1	1900	1310	4300	2510	1015	12	141,5		99,0	2X50	Начальный Конечный	0,442 0,523	0,36	2X35,3	70(67,0)	250	900
						30	2	1200	470	1900	1570	770	12	141,5		99,0	2X55	Начальный Конечный	0,633 0,610	0,36	2X46,7	80(77,2)		
	• Множитель 2			означает, что заливка форм предусмотрена одновременно через два стояка, a Fv относится к ветви																	литиикоаой системы, приходя-			
щейся на		ОДНИ	стояк.																					
•• П1		иведеиы по два диаметра каналов.							первый из которых соответствует применению стандартных огнеупорных трубок, а второй (в скобках)															—
расчетной		величине.		определенной по величине /’у.																				
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ФОРМ 169
следней формы, чтобы допустить заливку других таких же форм, в том
числе и из полного ковша, без торможения струи.
Расчетные данные, приведенные в табл. 47, можно использовать
для отливок аналогичных размеров и массы.
6.	ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ФОРМ
Для получения всех контуров отливки в полном соответствии
с конфигурацией модели заливаемая в литейные формы сталь должна
обладать достаточной жидкотекучестью. При недостаточной жидкоте-
кучести стали возможны образования недоливов, спаев, а также полу-
чение неровной (волнистой) поверхности стенок отливок. Температур-
ный режим заливки форм оказывает влияние на скорость и направлен-
ность процессов кристаллизации стали в литейной форме, на процесс
лнквацни элементов, размеры первичного зерна, возможность образо-
вания горячих трещин, газовых раковии и пригара. В связи с этим при
разработке температурного режима заливки форм следует определить
оптимальные пределы температуры заливаемой стали, а также порядок
доливки металла в прибыли, т. е. периодичность, число доливок, массу
н температуру металла, доливаемого из ковша, а в ряде случаев и
химический состав этого металла, так как температура заливки
последнего может отличаться от принятой для отливки в целом.
Таким образом, в разработку температурного режима заливки
форм входят дополнительные операции сверх назначения температуры
залнвки стали, которые (операции) объединяются общим понятием —
режим ухода за прибылями, принятым при дальнейшем изложении
данного раздела.
Температура заливки стали. Назначение температуры
заливки стали заключается в определении таких предельно допускае-
мых интервалов температуры заливаемой стали, отклонение от которых
может существенно влиять на качество отливок.
Температуру заливки стали определяют, исходя из требований
заполняемости литейной формы, которые могут характеризоваться
определенной количественной зависимостью в виде данных по жидко-
текучести стали.
Сравнимые данные по жидкотекучести различных сталей (рис. 94)
характеризуются длиной спирали технологической пробы, полученной
Рис. 94. Сравнимые данные по жидкотекучести стали разных марок:
а — при температуре заливки стели; б — при температуре перегрева стали
выше температуры ликвидуса
170-
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Рис. 95. Условные пределы температуры за-
ливки углеродистой стали
при одинаковом перегреве зали-
ваемой стали выше температуры
ликвидуса. Хорошие результаты
по определению жидкотекучести
стали достигаются, когда спи-
ральная проба заполняется из
мерной литниковой чаши и напор
жидкого металла изменяется в
строго сопоставимых условиях
[50, 57, 81]. Исследованиями уста-
новлено, что если при заливке
этой пробы на жидкотекучесть
углеродистой стали длина спира-
ли получается не меиее 300—
400 мм, то данные температурные
условия заливки соответствуют требованиям получения удовлетвори-
тельной заполняемости песчаных литейных форм. При изготовлении от-
ливок из легированной стали минимальная длина спирали должна быть
еще большей. Для этого увеличивают перегрев заливаемой стали. Сле-
довательно, определение температуры заливки сводится к выбору необ-
ходимого перегрева стали, принимаемого сверх температуры начала
затвердевания.
При изготовлении отливок из высоколегированной стали, кроме
того, учитывают склонность стали принятого состава к пленообразо-
ваиию, т. е. к образованию пленок, состоящих из окислов легирующих
элементов, особенно Cr, Al, Ti
Исследованиями установлено, что при изготовлении отливок из
углеродистой и низколегированной стали разных марок чаще всего
достаточно иметь перегрев стали на 30—60° С, чтобы обеспечить удов-
летворительную заполняемость литейных форм. Наибольший перегрев
(на 50—100° С) принимают при изготовлении тонкостенных отливок,
а иногда и в случаях, когда по техническим условиям приемки отливок
независимо от толщины их стенок предъявляются повышенные требо-
вания по допустимой неровности поверхности стенок, связанной с запол-
няемостью литейных форм. С повышением температурного интервала
затвердевания стали также можно снижать температуру заливки, ио
это не является общей закономерностью и не относится к отливкам из
высоколегированной стали, так как в этих случаях часто принимают
еще больший перегрев, чтобы уменьшить возможность плеиообразо-
вания.
На рис. 95 приведены условные пределы температуры заливки
углеродистой стали в виде кривых, отстоящих от линии ликвидуса
системы Fe — С на расстоянии, соответствующем перегреву стали на
30—60° С в зависимости от размеров отливки. В связи с тем, что за-
твердевание стали в литейной форме происходит в условиях интенсив-
ного охлаждения, температура начала затвердевания стали с разным
содержанием углерода характеризуется штриховой линией, смещенной
вниз от линии ликвидуса. В практических условиях может выявиться
необходимость в некотором отклонении от приведенных предельных
значений температуры. Например, при изготовлении крупногабаритных
тонкостенных отливок, когда возможно возникновение недоливов, спа-
ев, волнистой поверхности стеиок, температура заливки, определяемая
по верхней кривой (рис. 95), может оказаться недостаточной. Неза-
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ФОРМ 17 1
висимо от этого в большинстве случаев необходимо ориентироваться
именно иа рекомендуемые пределы температуры заливки.
Диаграмма-состояния системы Fe — С дает представление об из-
менении температуры ликвидуса, начала затвердевания стали, а также
об изменении температурного интервала ликвидус — солидус, который
необходимо учитывать при оценке влияния различных технологических
факторов на процесс формирования стальных отливок.
Температуру начала затвердевания легированной стали разного
состава можно приближенно рассчитать, если ее не определяли экспе-
риментально. Так, добавление к железу 1% перечисленных ниже эле-
ментов снижает температуру ликвидуса (будем считать — температуру
начала затвердевания) на следующее число градусов [82]:
С	Si	Сг	Р	S	Мп	Ni	Мо	W	V
70	12	1.5	30	30	3	3,5	3	1	2
В соответствии с этими данными температура начала затверде-
вания сплава железа с 0,2% С составит, например: 1528 — 0,2-70 =
= 1514°С (где 1528°С — температура ликвидуса железа). Аналогично
подсчитывается температура начала затвердевания сплавов, содержа-
щих другое количество разных элементов.
При оценке возможного алияния состава стали на ее жидкотеку-
честь необходимо учитывать, что наиболее заметно понижают жидко-
текучесть такие элементы, как Al, Cr, Ti, Mo, W. Повышает жидкотеку-
честь присутствие Со, Ni (незначительно) и особенно Си. Весьма пока-
зательно, что благодаря содержанию 1—1,3% Си высоколегированная
сталь 0Х12НДЛ, несмотря на отрицательное влияние Сг, обладает
практически такой же жидкотекучестью, как сталь ЗОЛ [39].
Предельные температуры заливки низколегированной и высоко-
легированной стали разных марок приведены в табл. 48.
Таблица 48
Исходные данные для определения температуры заливки легированной стали
Сталь	Средняя температура начала затвер- девания, °C		Температура заливки, °C, при линейной скорости подъема уровня стали в форме, мм'с		
			менее 8	8—12	свыше 12
20ГСЛ	1500	0,9	1560-1590	1550—1570	1540—1560
ЗОГСЛ	1493	0,9	1550-1580	1540—1560	1530—1550
40Г2Л	1490	0,9	1550-1580	1540—1560	1530—1550
110Г13Л	1370	0.8	1420—1430	1410—1420	1400—1420
ЗОХМЛ	1498	1	'1550—1570	1540—1560	1530—1550
ЗОХГСЛ	1495	0,9	1560—1590	1550—1570	1540—1560
15Х1М1ФЛ	1505	1.0	1560—1580	1550—1570	1540—1560
70ХЛ	1470	0.9	1530—1560	1520-1540	1510—1530
20X1ЗЛ	1490	0,9	1590-1620	1580—1600	1570—1590
0Х12НДЛ**	1500		1590-1610	1580—1690	1570—1580
20X1 ЗИЛ	1495	—	1570—1600	1560—1580	1550—1570
10Х18Н9ТЛ	1440	1	1590-1610	1580—1610	1580—1610
ЛА-1**«	1410	—	—	1540—1560	1540—1550
* По данным (67|.					
** По данным |391.					
По данным [56].					
172____________________________ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Для получения общего представления о жидкотекучести различных
сталей в табл. 48 включены коэффициенты жидкотекучести k-M [24],
представляющие собой частное от деления показателей жидкотекучести
(длин спиралей) каждого в отдельности сплава на показатель жидко-
текучести эталонного сплава. За эталонный сплав принята сталь ЗОЛ
Для сравнения введены приближенные данные по температуре начала
затвердевания стали, соответствующие расчетным величинам, некото-
рые отклонения от которых возможны в сторону повышения
температуры.
Во многих случаях, даже если проводятся замеры температуры
стали в ковше, не всегда возможно выдержать заданную температуру
заливки. Это объясняется тем, что после непродолжительной выдержки
стали, выпущенной из печи, возникает перепад температуры во всем
объеме жидкого металла, особенно по высоте ковша. Например, спе-
циально проведенные измерения температуры жидкой стали показали,
что нижний слой металла в ковшах емкостью 6 и 50 т по сравнению
с остальной частью металла имеет на 30—50° С меньшую температуру
[4]. По мере выдержки стали в ковше этот перепад возрастает и дости-
гает 60—70° С. Кроме того, жидкий металл быстрее охлаждается у
боковых стенок ковша, что вызывает перепад температуры и в попе-
речном сечении ковша.
Неравномерность температурного поля в массе металла, выдержи-
ваемого в ковше до начала заливки форм, показана на рис. 96 [4]. Эти
данные получены расчетным путем, но результаты температурных за-
Рис. 96. Изменение температурных полей при выдержке
стали в ковшах емкостью 6 т (а) и 50 т (б)
ВыВер/ккв Юмин
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ООРМ 173
меров, выполненных в разных уровнях ковша, подтвердили, что
приведенная картина распределения температуры в ковше принципи-
ально правильна.
При измерении температуры стали в ковше путем погружения
термопары под слой шлака обычно фиксируют температуру наиболее
горячей части металла. При этом не учитывают, что во время разливки
стали через стопорный стакан сначала -сливаются из ковша нижние
наиболее холодные слои металла, температура которых может быть на
30—70° С ниже фактических данных замеров.
Следовательно, помимо определения допускаемых пределов
температуры заливки форм возникает необходимость внесения в техно-
логический процесс изготовления отливки указаний об ограничении
выдержки стали в ковше перед заливкой форм. Это дает возможность
уменьшить перепад температуры стали в ковше и разницу между фак-
тической температурой стали, заливаемой из ковша, которая должна
соответствовать данным табл. 48, и температурой, замеренной под
слоем шлака. Так как некоторая выдержка стали в ковше является
полезной для уменьшения содержания газов и неметаллических вклю-
чений, то при ограничении выдержки (желательно в пределах 10 мин)
необходимо учитывать и состав стали, которым определяется содер-
жание в ней вредных составляющих.
Отклонения от заданного температурного режима заливки форм
приводят к неблагоприятным последствиям при изготовлении отливок
из легированной стали сложного состава. В условиях производства
отливок особо ответственного назначения, например деталей паровых
турбин, котельной арматуры высокого давления, работающих при
повышенной температуре, уже недостаточным является применение
обычных термопар погружения для замера температуры под слоем
шлака. Соответствие показаний приборов и фактической температуры
стали, заливаемой в данный момент в Полость формы, может быть
достигнуто только в тех случаях, когда рабочий конец термопары распо-
ложен в нижнем уровне ковша и в непосредственной близости от сто-
порного стакана. Близкие к этим условия измерения температуры дости-
гаются при использовании стационарных ковшовых термопар (рис. 97)
[31]. В этих случаях можно весьма увеличивать выдержку в ковше стали
сложного химического состава.
Режимы ухода за прибылями. Прибыли малых разме-
ров не требуют специального ухода после заливки формы. Данная
технологическая операция приобретает наибольшее значение при изго-
товлении толстостенных отливок.
В целях создания положительного температурного градиента по
высоте отливки производят доливки металла в прибыли после заполне-
ния последних снизу иа '/з—'/г их высоты, а также и в дальнейшем по
мере понижения уровня жидкого металла в прибылях.
Во время заливки формы и последующего охлаждения стали в ли-
тейной форме важно создать такие условия питания отливки, при
которых металл в прибыли имел бы более высокую температуру по
сравнению со стенками отливки. По мере затвердевания отливки неко-
торое количество металла, находящегося в прибыли, непрерывно расхо-
дуется на восполнение объемной усадки стали. Вследствие этого уро-
вень металла в прибыли постепенно снижается, уменьшается гидро-
статический напор в прибыли, уменьшается содержание жидкой фазы
174
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ заливки литейных форм
фарфоровая двухканальная изоляция; 6 —
козырек; 7 — шайба; 8 — крепежный клни; 9 — корпус коробки свободных концов;
10 — катушка для термоэлектродной проволоки
в двухфазной зоне и соответственно ухудшаются условия питания
отливки.
При затвердевании стали в литейной форме уход за открытыми
прибылями состоит из следующих технологических операций:
а)	создание теплоизоляционного слоя на открытой поверхности
прибыли путем засыпки ее малотеплопроводными материалами, не
способными обогащать сталь ликвирующими элементами, особенно уг-
леродом, серой и фосфором. Нежелательным является применение
легкоплавких теплоизоляционных материалов, так как во время рас-
плавления охлаждается прибыль;
б)	обогрев прибылей экзотермическими смесями, засылаемыми
на открытую поверхность стали, электродугой, т. в. ч. и т. д.;
в)	периодическая доливка стали в прибыли с целью восполнения
потерь металла, израсходованного на питание затвердевающих частей
отливки, и обогрева прибыли теплом доливаемой стали;
г)	«подкачка» прибылей, при которой возвратно поступательными
движениями металлических прутков, вводимых в глубь открытой
прибыли, стремятся нагнетать металл из прибыли в нижние части
отливки, чтобы помешать образованию в теле отливки мостов затвер-
девающей стали. Эта операция облегчает доступ жидкого металла
к питаемым частям отливки, пока последние находятся еще в жидко-
твердом состоянии, особенно когда принято увеличенное расстояние
между смежными прибылями.
Однако данную операцию выполняют лишь в исключительных
случаях при создании безопасных условий труда рабочих.
Влияние доливок стали в прибыли на режим затвердевания от-
ливки рассмотрим иа основании экспериментальных данных
М. А. Быкова по исследованию температурных полей отливок зубчатого
полувеица массой 12,5 т и опоры регулирующего кольца массой 11 т*.
* Работа выполнена под руководством автора книги.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ФОРМ 175
Обе отливки представляют собой полукольца разного поперечного
сечения. К вертикальным торцовым стенкам отливок подведены пита-
тели 6, 7 (рис. 98, а) и 5, 6 (рис. 98, б) двухъярусной литниковой
системы одинаковой конструкции. Эта литниковая система состоит
(рис. 98, а) из двух прямых стояков, соединенных с литниковым
ходом 4, имеющим два выходных сечения, каждое из которых соеди-
няется с обратными стояками 5. Поперечное сечение стенки отлнвки
опоры регулирующего кольца условно показано на рис. 98, б без ребер
жесткости и других элементов конструкции.
Формы заливали жидким металлом через каналы литниковой
системы примерно до половины высоты прибылей. Доливку стали
в прибыли производили в первом случае (рис. 98, а) сразу после залив-
ки формы снизу, а во втором (рис. 98, б) только через 20 мин. Судя по
положению кривых, подвод металла через питатель 6 оказал локаль-
ное влияние на создание положительной направленности затвердевания
нижней половины отлнвки зубчатого полувенца. При дальнейшем
охлаждении и затвердевании стали направленность температурного
поля по высоте этой отлнвки изменялась и стала положительной через
9 мни. Во втором случае наибольший интерес представляет изменение
хода кривой 2 после доливки прибыли. Проведение поздней доливки
Рис. 98. Экспериментальные данные определения влияния
условий заливки форм на изменение температуры стеиок
отливок:
а — зубчатого полувенца (сталь 35Л) в точках 1—3 (кривые /—
3), б — опоры регулирующего кольца (сталь 25ГСЛ) в точках
1—2 (кривые 1—2)
176 ЛИТНИКОВЫЕ системы И РЕЖИМЫ заливки литейных форм
стали позволило повысить температуру верхней части отливки, увели-
чить содержание жидкой фазы в двухфазной зоне и сместить вправо
положение кривой 2. Кроме того, движущиеся потоки жидкой стали,
доливаемой сверху, способствуют при поздней доливке разрушению
скелета дендритов, особенно формирующихся в двухфазной зоне в виде
мостов.
Таким образом, доливка стали в прибыль, проведенная непосред-
ственно после заливки формы, не позволяет сразу же получить положи-
тельную направленность температурного поля по всей высоте отливки,
если ее стенки не имеют направленного в сторону прибыли увеличения
приведенной толщины. В целях лучшего использования теплосодер-
жания жидкой стали, доливаемой в прибыль, количество металла,
заполняющего прибыль до первой и каждой последующей доливок,
должно быть минимальным, но достаточным для выполнения прибылью
функции питания затвердевающих частей отливки в период, предше-
ствующий очередной доливке. В соответствии с этим предложена
принципиальная схема проведения доливок стали в прибыли в зависи-
мости от изменения температурного поля по высоте отливки (рис. 99).
На этой схеме уровень стали в прибыли изменяется после каждой до-
ливки на ДА.
Во втором случае (рис. 98, б) потребовалась только одна доливка
стали в прибыль. Но при изготовлении толстостенных отливок, особен-
но при бо = 400 4- 500 мм и более, прибыли доливают несколько раз
(рис. 99). Требуемое число доливок стали в прибыли зависит от продол-
жительности затвердевания отливки, скорости продвижения границ за-
твердевания стали и изменяющегося содержания жидкой фазы в осевой
зоне стенки отливки (рис. 100).
Температурные кривые (рис. 100, а), температурное поле отливки
(рис. 100,6) и кинетическая диаграмма (рис. 100, в) построены на
основании результатов исследо-
вания процесса затвердевания
плоской отливки размерами
1200 X 1200 X 300 мм [19]. От-
ливку изготовляли из стали 35Л
в вертикальном положении с при-
менением шаровой прибыли диа-
метром 660 мм. На заливку фор-
мы потребовалось 5200 кг жидкой
стали. Уже через 90 мин после за-
ливки формы отливка успела ох-
ладиться ниже температуры лик-
видуса, а ее поверхностный слой
толщиной 25 мм с каждой сторо-
ны полностью затвердел. Части
стенки отливки, ограниченные
кривыми 3 и 5, затвердевали в это
время при содержании жидкой
фазы менее 50%. В заключитель-
ной стадии процесса затвердева-
ния отливки, т. е. через т = 300 4-
-5- 335 мин после заливки формы,
более половины толщины стенки
время
Рис. 99. Влияние доливок стали в прибыль
4 на изменение температуры отливки 5 в
точках /—3 (кривые 1—3) при заполнении
формы до уровня 6 через литниковую сис-
тему 7
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ФОРМ(77
JlUKtuduc-150B Г
«50
КОО
1350
1300
'С
1500
'рхность отливки
мн
мерыостъ формы
юность соприкосновения
металл-форма*
Самд</с-1450У—|
§LJ®
-т
90с
IBM 2ВН ЗВН4ВМ1ПП
5с
/455
КОО
1350
1500
1300
3025 О
1250
О)
150 200 250 300 350 WOtpuH
§8/00
h
II SO
а . , Твердо-жидкое состояние
Жидкое \Жидко-тердое1
„сестсяние, ----------- '
:|«о£д=:
I______
^150 100
состояние / центральная ось отливки
о 50 100 150 200 250 300 350T.MUH
б)
Рис. 100. Температурные кривые процесса затвердевания и последующего охлажде-
ния в песчаной литейной форме плоской отливки с толщиной стенки 300 мм (сталь
35Л):
/ — граница ликвидуса; 2 — начало перитектики (35% твердой фазы); 3 — 50% твердой фазы;
4 — конец перитектики (67% твердой фазы); 5 — граница солидуса; ВМ — вольфрам-молиб-
деновые термопары; ПП — платинородкй-платииовые термопары


отливки находилось в твердо-жидком состоянии при незначительном
содержании жидкой фазы, в результате чего условия питания этих час-
тей отливки ухудшились.
Рассматривая значение доливок стали в прибыль, отметим сле-
дующее. Количество жидкой стали, которое можно долить в прибыль,
недостаточно для расплавления металла в двухфазной зоне (например,
между кривыми 1 и 3). Поэтому первую доливку следует проводить до
значительного расширения указанной двухфазной зоны, т. е. когда
кривые 1—4 имеют еще относительно пологое направление, например
через 30—50 мин (рис. 100, в). Поскольку доливка стали в прибыль
позволяет сместить вверх участки кривых 1—4 аналогично перелому
кривой 2 (рис. 98,6), то соответственно полезной будет вторая доливка
стали в прибыль через 80—90 мин, когда, как и при первой доливке,
некоторая внутренняя часть стеики отливки сохранится еще в жидком
или жидко-твердом состоянии.
Режимы доливки стали в прибыли, приведенные в табл. 49, раз-
работаны на основе экспериментальных и расчетных данных по опре-
делению продолжительности затвердевания плоских отливок с толщи-
ной стенок Со. принимаемой в подприбыльной части, и руководствуясь
принципиальной схемой доливок (рис. 99). Продолжительность затвер-
девания (ориентировочная) плоских отливок из стали 35Л с толщиной
стеиок, отличной от 300 мм, определяли согласно кинетической
178-
.ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И РЕЖИМЫ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ
Таблица 49
Режимы доливки стали в открытые прибыли в зависимости от толщины
стенки подприбыльной части отливки
мм	Время до перехода осевой зовы из жидкого в жидко* твердое состояние, ч	Время до начала I—IV доливок стали в прибыли, ч			
		I	II	III	IV
300	1.5	0,5—0,8	1.3—1,5				
400	2.8	0,8-1,0	2,0—2,5	—	—
500	4,2	1,5—2,0	3,5—4,0	—	—
600	6,3	2,0—2,5	3,5-4,0	5—6	—
700	8.6	2,5—3,0	4,5—5,5	7—8	—
800	П.2	2,5-3,5	5—6	8—9	10—11
900	14,2	3—4	6-7	9—10	12—14
1000	17,5	4—5	8—10	12—14	16—18
1200	25,0	4—6	10—12	16—18	23—25
Примечание. В случаях применения внутренних холодильников время					до начала
доливок стали в прибыли считать ориентировочно соответствующим принятому для отливок					
соседнего верхнего ряда oQ.					
диаграмме процесса затвердевания плоских отливок [53], построенной
в безразмерных координатах.
Режимы доливки стали (табл. 49) определены, руководствуясь
временем перехода жидкого состояния стали, залитой в форму, в жид-
ко-твердое состояние.
При определении массы жидкой стали Дб, необходимой для
доливки прибылей, должны быть известны следующие данные: объем
прибыли Уп, относительный объем усадочных раковин и пористости,
сосредоточенных в прибыли, (рис. 56), и плотность жидкой, напри-
Уп
мер углеродистой, стали уж = 7,2 кг/дм3. Тогда, приняв, что в резуль-
тате доливок металла относительный объем уменьшается на
30—50%, получим
Дб = (0,Зн-0,5)УпАуж.
*n
Показатель 0,3 принимают при доливке прибыли только один раз,
при большем числе доливок этот показатель увеличивают.
7.	ЛИТЕЙНЫЕ КОВШИ
В сталефасоцном производстве применяют два вида ковшей —
стопорные и чайниковые. Чайниковые ковши емкостью до 500—800 кг
жидкой стали используют преимущественно при заливке форм на кон-
вейере. Ковши большей емкостью делают стопорными, причем, если
емкость более 2 т, то предусматривают два стопорных устройства. При
заливке из одного ковша большого числа форм, например свыше деся-
ти, второе стопорное устройство используют как резервное. Малое
число форм можно заливать одновременно через оба' стопорных
отверстия.
Технологу-литейшику, разрабатывающему режимы заливкн форм,
необходимо знать внутренние размеры ковшей разной емкости и соот-
ветственно этому изменение гидростатического напора в ковше в зави-
Эскиз
Таблица 50
Ковши дм разливки стали
Число СТО’ поров	Q. т	Основные размеры, мм												Общая масса заполненного ковша, т
		D	Di	Н|	Л	*1	Л«	•Л.	»1		*>	**	L	
1	0,5	748	676	720	255	500			120	65			870	
1	1	870	790	930	360	800	—	—	120	130	—	—	ЮЗО	2,14
1—2	4	1300	1102	1320	480	1140	—	—	180	"180	—	—	1600	—
2	6	1450	1305	1450	540	600	670	—	180	180	140	—	1670	—
2	8	1580	1425	1550	560	700	670		180	180	140		1800	
ЛИГЕЯНЫЕ КОВШИ
Эскиз
Продолжение табл. 50
Число сто- поров	Q. т	Основные размеры, мм												Общая масса заполненного ковша, т
		D	Dt	Я,	Л	*1	Й.	Л.	Si	St		*4	L	
2	10	1680	1515	1650	580	770	700	—	180	180	140	—	2000	16,29
2	12	1750	1572	1780	650	800	800		180	180	140	—	2000	—
2	16	1900	1710	1900	750	920	800	—	180	180	140	—	2350	29,0
2	20	2050	1852	1980	750	1000	760	—	220	180	140	—	2350	29,4—31,0
2	30	2300	2075	2250	850	1030	1000	—	230	180	140	125	2850	47,7
2	40	2480	2238	2420	1050	ИЗО	1100	—	230	180	140	125	2900	61,6
2	50	2620	2358	2620	1000	800	800	800	230	180	140	125	3200	85,0
2	70	2850	2550	3000	1270	—	—	—	240	180	140	125	3400	98,9—106,0
2	90	3110	2768	3228	-1300	1460	750	758	265	220	140	125	3620	123,8
ЛИТЕЙНЫЕ КОВШИ	------------------------------------------181
симости от количества металла, расходуемого в разное время заливки
форм. Учитывая, что стенки ковша делают конусными, а при емкости
ковша 6 т н более еще и ступенчато расширяющимися, масса одинако-
вого столба жидкой стали меняется по высоте.
Ниже приведен нормальный ряд емкостей (в’ т) стали разливочных
ковшей по ГОСТ 7358—63:
Жидкая сталь	1	2	3	4	5	6	8	10	12	16	20	25	30	40	50	7<ю
Циак	0.1	0,2	0,25	0,3	0,4	0,45	0,6	0,75	0,9	1.2	1.4	1.8	2	2.5	3	4
В с чефасониых цехах ковши емкостью свыше 90 т применять
иерациоиально. Поэтому при заливке форм емкостью свыше 90 т жид-
кой стали заливку ведут одновременно из двух или большего числа
ковшей. Заливка стали из нескольких ковшей может потребоваться и
при меньшей металлоемкости формы, если это вызывается необходи-
мостью устройства трех и большего числа стояков, а также при ограни-
ченной грузоподъемности разливочных кранов.
Основные размеры и масса наиболее широко применяемых стале-
разливочных ковшей нормального ряда емкостей приведены в табл. 50
[41]. Соответственно этому вышеприведенные данные (табл. 43) по массе
столба жидкой стали высотой 100 мм относятся к размерам ковшей
нормального ряда емкостей.
ГЛАВА VI
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
1. ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
Внутренние холодильники применяют для охлаждения тех частей
отливки, для которых невозможно обеспечить полное питание от при-
былей, К таким, частям, относятся: сочленения сопрягаемых стенок_ и
сочленения стено|£_отливкн_с_ребрами различного назначения, местные
утолщения стенок, отделенные- от питающих частей отливки более тон-
кцми-стенка-ми, и массивные протяженные стеики.
В зависимости от назначения различают холодильники двух типов:
1) удаляемые при механической обработке отливки, например, когда
они расположены по осям механически обрабатываемых отверстйй“~и
высверливают их вместе с припусками иа механическую обработку;
2) сохраняющиеся в теле отливки, т. е. являющиеся составными частя-
ми стеиок литых деталей.
Исследованиями установлено, что холодильники второго типа не
расплавляются сталью, заливаемой в полость литейной формы, и сохра-
няются. в теле отливки независимо от толщины ее стеиок. По__химнче-
скому составу и физическим свойствам холодильники обычно отли-
чаются от литой стали. Поэтому при сложных условиях службы литых
деталей ответственного назначения, например при частых резких .сме-
нах температуры, увеличивается возможность развития дополнитель-
ных усталостных напряжений и т. д.
Однако не все литые детали эксплуатируются в подобных условиях,
и так как не во всех случаях можно создать нужную направленность
затвердевания стали изменениями интенсивности внешнего теплоотво-
да, внутренние холодильники еще находят широкое применение в ли-
тейном производстве, главным образом при нзготовлеиин отливок из
углеродистых и низколегированных сталей. Иногда применение внут-
ренних холодильников позволяет даже решать задачи, которые невоз-
можно решить другими способами, например внутренние холодильники
способствуют уменьшению развития ликвацноиных процессов.
Наиболее сложным является определение условий применения
холодильников второго типа, так как в этих случаях приходится учи-
тывать влияние холодильников иа прочностные свойства литых дета-
лей в зависимости от материала, нз которого изготовлены холодиль-
ники, мест расположения холодильников, возможности получения моно-
литного соединения холодильника с литой сталью и от литейно-
технологических свойств литой стали. При нзготовлеиин отливок из
некоторых марок стали, например 110Г13Л, применение внутренних
холодильников второго типа ие дает положительных результатов
1см: с. 1У1—192).-------------------------
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ 183
При производстве стальных отливок п именяют внутренние
холодильники в виде: гвоздей (строительных. подковиызГи специальных.
£ массивной головкой) —для охлаждения узлов небольшого сечения,
главным образом когда узлы представляют собой сочленения смежных
стенок; спиралей с прутками-сердечниками — для узлов средних разме-
нов; каркасов, состоящих из прутков, укладываемых в определенном
порядке или свариваемых между собой до установки в форму,— для
массивных частей ,отливки. Внутренние холодильники изготовляют
только нз прокатанной стали. Отдельные попытки использовать метал-
лическую стружку (вьюи) в качестве внутренних холодильников не
дали положительных результатов, так как металлическая стружка
может быть загрязненной, толщина и диаметр витков стружки различ-
ны, по сравиеиню с прокатом стружка имеет значительно большую
удельную поверхность [96, 97]. Все это ие позволяло получить стабиль-
ных условий охлаждения отливки, а также способствовало поражению
стеиок отливок газовыми раковннамн.
Прн определении возможности применения холодильников второго
типа исходят из условия, что все холодильники, помещенные в литей-
ную форму, или часть этих холодильников сохраняют в теле отливки
первоначальную форму и размеры, являясь составными частями стенок
литой детали [18]. При прочном соединении холодильников с литой
сталью они наравне с другими частями отливки воспринимают все виды
напряжений в процессе работы литого изделия.
В связи с этим необходимо рассмотреть условия формирования
отливкн с внутренними холодильниками, отвечающие требованиям хо-
рошей свариваемости холодильника со сталью, залитой в полость
формы.
На основании исследований температурных полей стеиок отлнвок
процесс формирования отливки в зоне расположения внутренних
Рис. 101. Схематическое изображение различных стадий /—IV
процесса затвердевания отливки с внутренними холодильниками
184
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 102. Температурные поля отлнвки
(сталь 45Л) диаметром 100 мм и внут-
реннего холодильника (СтЗ) диаметром
20 мм
Стадия IV— частичное или
холодильников можно разделить на
следующие стадии (рнс. 101) [18].
Стадия / — переохлаждение
жидкой стали у поверхности холо-
дильника с образованием вокруг
него твердого слоя равноосных зе-
рен в условиях, близких к формиро-
ванию чистых металлов в однофаз-
ном состоянии.
Стадия II — рост дендритов с
поверхности слоя равноосных зерен
с последовательным уменьшением
линейной скорости продвижения
фронта крнсталлнзацин со стороны
внутреннего холодильника н соот-
ветствующим уменьшением объема
жидкой фазы в зоне действия холо-
дильника. Данная стадия процесса
заканчивается, когда прекращается
продвижение фронта кристаллиза-
ции со стороны внутреннего холо-
дильника, н температура последнего
повысится до температуры, близкой
к линии солидуса.
Стадия III — последующее за-
твердевание отливки, сопровождаю-
щееся продвижением фронта кри-
сталлизации со стороны внешней
стенкн отлнвкн, в том числе с час-
тичным расплавлением стали, за-
твердевшей вокруг холодильника.
полное расплавление холодильника
с последующим продвижением фронта кристаллизации со стороны
внешней стенки отлнвки до полного завершения этого процесса. Эта
стадия возможна главным образом в случаях изготовления внутренних
холодильников из стали, отличающейся от стали, заливаемой в форму,
более широким интервалом кристаллизации н меньшей температурой
плавления.
На рис. 102 приведены экспериментальные данные по изменению
температурного поля цилиндрической отливки диаметром d = 100 мм,
изготовленной из стали 45Л с применением внутреннего холодильника
диаметром </х = 20 мм, расположенного в центре поперечного сечення
цилиндра. Холодильник изготовлен нз стали, содержащей 0,3% С, и по
сравнению со сталью 45Л имеет более высокую температуру плавления.
Замеры температуры проводили в четырех точках поперечного сече-
ния отливкн, поэтому показания температуры в смежных точках, полу-
ченные в каждый момент времени, соединены на графике прямыми
линиями.
Из графика видно, что процесс формирования отливки закончился
в начале III стадии.
Расчетные данные процесса затвердевания той же отливки в пер-
вом случае с холодильником диаметром 20 мм и во втором случае
с холодильником диаметром 15 мм приведены на рис. 103, 104. Химнче-
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
185
Рис. 103. Температурные поля отливки (а), внутреннего холодильника диаметром
20 мм (б) и линии продвижения изоликвнд 1 н изосолид 2 (в) при затвердевании ста-
ли в песчаной форме
Рис. 104. Температурные поля отливки (а), внутреннего холодильника диаметром
15 мм (б) н линии продвижения изоликвнд / и изосолид 2 (в) при затвердевании ста-
ли в песчаной форме
186
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
ский состав стали принят одинаковым для отливки и холодильника.
На графиках показано продвижение фронтов изоликвид 1 и изосолид 2.
Расстояние между смежными линиями /—1 характеризует в каждый
момент времени ширину зоны, в которой сталь сохраняется еще в жид-
ком состоянии, а расстояния между линиями 1—2 — ширину зоны
двухфазного состояния стали [18].
Из графиков видно, что при диаметре холодильника, равном 20 мм,
процесс затвердевания отливки состоит из трех стадий, а при диаметре
15 мм — из четырех стадий. Подобные случаи частичного расплавления
внутренних холодильников с образованием усадочных раковин в теле
холодильника приведены иа рис. 105. При этом те же цилиндрические
отливки изготовляли из стали 45Л при температуре заливки 1550° С,
а внутренние холодильники применяли из стали с большим содержа-
нием углерода, чем отливка. По сравнению с отливкой холодильники
имели меньшую температуру плавления. Затвердевание отливок
сначала проходило в полном соответствии с / и // стадиями этого
процесса.
Вокруг холодильников видны четко сохранившиеся зоны мелких
равноосных и столбчатых кристаллов. Но в течение времени, пока
сталь, затвердевшая вокруг холодильника, сохраняла температуру
солидуса, произошел переход части металла холодильника диаметром
20 мм и даже всего холодильника меньшего диаметра (рис. 105,6)
в двухфазное состояние. Об этом свидетельствуют изменение внешнего
контура холодильника диаметром 20 мм и чисто литая структура стали
(рис. 105, а, б).
Расплавление холодильников проходило с увеличением объема и
деформацией литой еще достаточно пластичной стали, окружившей
холодильники. При последующем затвердевании, сопровождавшемся
уменьшением объема, образовалась усадочная раковина. На рис. 105, а
в теле холодильника видны термоэлектроды термопар, которые были
применены при проведении опытных работ.
Рис. 105. Макротемплеты поперечного сечения стальной отливки диаметром 100 мм
с внутренними холодильниками:
а — диаметром 20 мм; б — диаметром 15 мм
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
187
Рнс. 106. Примеры применения внутренних холодильников в тепловых узлах от-
ливок:
а — цилиндрических холодильников; б — холодильников типи ско<5ы; в — спиральных холо-
дильников f с пруткаыи-сердечннками 2; г — холодильника, высверливаемого прн нехани-
ческоА обработке отливки
Для предупреждения развития IV стадии процесса затвердевания
необходимо применять холодильники (рис. 106, 107) с меньшей темпе-
ратурой плавления, чем сталь, заливаемая в форму.
При изготовлении массивных стальных отливок, например типа
шаботов, станин прокатных станов, внутренние холодильники применя-
ют не только для улучшения направленности затвердевания стали, но и
для увеличения радиуса действия прибылей н уменьшения возможности
развития ликвационных процессов. Применение внутренних холодиль-
ников, конструкция которых приведена на рнс. 107, позволяет расчле-
нить затвердевающую отливку иа ступенчато уменьшающиеся отдель-
ные секции, ограниченные прутковыми холодильниками и сталью,
закристаллизовавшейся вокруг этих холодильников.
На рнс. 107, а, б условно показаны зоны действия холодильников 1
в виде крайних границ радиально растущих дендритов 2. В промежут-
ках между этими границами (см. размеры at и а?) сталь находится еще
в жидком и двухфазном состоянии и затвердевает позднее, получая
питание из верхних ступенчато расширяющихся частей (см. размер Я|).
188
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 107. Последовательность затвердевания отливки при ступенчатом измене-
нии расстояний между внутренними холодильниками
При этом формирование дендритов вокруг холодильников также проис-
ходит в контакте с окружающим жидким металлом 3, т. е. в условиях
непрерывного питания затвердевающих частей.
Размеры /1 и /г принимают в зависимости от радиуса действия
прибыли, считая, что каждая вышележащая часть секции, например
шириной 01, выполняет функцию прибыли нижележащей секции (аз).
Соответственно учитывают радиус действия края отливки, влияние
которого условно показано на рис. 107, в в виде слоя металла 4, затвер-
девшего с нижней стороны. Заключительная стадия рассматриваемого
процесса, когда под прибылью еще сохранилась незатвердевшая часть 5
стенки отливки, показана на рнс. 107, г.
Рассматриваемый случай применения внутренних холодильников
изготовления отливки шабота массой 25 т показан на рис. 108, 109.
Ступенчатое изменение ширины секций прутковых холодильников,
принятое, например, при изготовлении отливки шабота массой 25 т
(рис. 108, 109), способствует созданию положительного температурного
градиента по направлению к прибыли, так как в нижнюю часть формы
Рис. 108. Схема расположения внутренних холодильников в отливке шабота
массой 25 т (штриховой линией показан внешний контур холодильника)
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
189
Рис. 109. Литейная форма шабота с внутренними холодильниками
помещено больше холодильников, чем в верхнюю. Расстояние между
смежными холодильниками принимают с таким расчетом, чтобы фронт
кристаллизации стали, движущийся от холодильников в глубь секций,
не препятствовал доступу питания к местам роположения холодильни-
ков (рис. 107, а, б). В тех случаях, когда в стенке отливки сохраняются
четко выраженные линии расположения внутренних холодильников,
возможность развития внеосевой ликвации затрудняется, происходит
преимущественное развитие ликвационных процессов в области распо-
ложения каждой изолированной секции.
При одностороннем нли двустороннем боковом питании тепловых
узлов отливки конструкцией холодильников должен предусматриваться
доступ питания вдоль основных прутков (рис. 110).
Условия свариваемости внутренних холодильников. Сваривае-
мость— это прочное соединение поверхности холодильника с отливкой,
достигаемое в результате взаимодействия холодильника со сталью, за-
литой в форму. Как было отмечено, внутренние холодильники из низко-
углеродистой стали не расплавляются металлом отливки.
Ниже приведены результаты исследования строения и механиче-
ских свойств стали в контактной зоне стенки отливки с поверхностью
холодильника. Цилиндрические отливки диаметром 100 мм изготовля-
ли из стали 45Л при следующих вариантах применения внутренних
холодильников из катаной стали 45: с применением четырех холодиль-
ников диаметром 8 мм, равномерно рассредоточенных по поперечному
сечению отливки; с применением одного центрально расположенного
холодильника диаметром 15, 20 и 35 мм [18].
В первом и втором случаях масса внутренних холодильников
составила 2,25% от массы отливки, в третьем и четвертом — соответствен-
но 4,0% и 12,25%- Наилучшая свариваемость холодильников достигнута
в первом случае. Несмотря на сохранение признаков хорошей свари-
ваемости (рис. 111), достигнутой во втором случае, по контактной зоне
распределилась ферритная полоска, ослабившая прочность этого
190-
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 110. Варианты конструкции сварных внутренних холодильников, применяе-
мых при боковом питании узлов отливок при однорядном (а), двухрядном (б)
п трехрядном (в)
соединения. При больших размерах
прослойки окислов железа, которые
соединения.
Свариваемость холодильников с
холодильников выявлены местные
еще более уменьшили прочность
Рис. III. Микроструктура переходной зоны
в месте соединения отливки с внутренним
холодильником X 100
металлом отливки оценивали по
результатам испытания на разрыв образцов, вырезанных из отливки
таким образом, что контактная поверхность пересекала поперечное се-
чение образцов. При диаметре
холодильников, равном 8, 15 и
35 мм, предел прочности рас-
сматриваемого соединения со-
ставил соответственно: 51,6—
62,9 кгс/мм2, 25,4—37,8 кгс/мм2
и ~ 18,6 кгс/мм2.
Условия свариваемости хо-
лодильников разных диаметров
в рассмотренных случаях раз-
личны Расчетами и замерами
температуры установлено, что
при равной температуре зали-
ваемой стали стенки рассмат-
риваемых цилиндрических от-
ливок могут нагреть холодиль-
ники диаметром 8 мм до
~1480° С, 15 мм до 1475° С,
20 мм до 1440° С и 35 мм
до 1370° С. По мере уве-
личения относительной массы
холодильников сокращается
длительность процесса взаимо-
ВНУТРЕННИЕ холодильники
191
Отладка	Холодильник
Рис. 112. Микроструктура и изменение микротвердости пере-
ходной зоны в месте соединения отливки (сталь 5ХНМ) с внут-
ренним холодильником из углеродистой стали. X 100
действия стенок холодильника с литой сталью в области температуры,
близкой к линии солидуса.
Исследованиями установлено, что при обычно принятых способах
применения внутренних холодильников процесс^ свариваемости послед-
них^ металлом отливки происходит путем диффузии преимущественно
при двухфазном состоянии стали в контактной зоне. Развитие диффу-
зионных процессов, в том числе и в твердом состоянии стали, подтвер-
ждается результатами исследований, выполненных при изготовлении
отливки бойка массой 2000 кг из стали 5ХНМ с применением внутрен-
них холодильников из углеродистой стали (0,3% С). Установлено, что
в образцах, вырезанных из готовой отливки, содержание углерода
составило: в отлнвке-—у поверхности холодильника 0,54% и вдали от
него 0,59%; в холодильнике — у поверхности 0,47% и в центральной
части 0,29%- Соответственно изменению химического состава стали
в пограничной зоне этого соединения последовательно изменяется
уровень механических свойств, например микротвердости (рис. 112).
С увеличением продолжительности рассматриваемого процесса
в области высоких температур толщина диффузионного слоя увеличи-
вается и свариваемость улучшается.
Результаты исследований по определению возможности применения
внутренних холодильников из стали Х18Н9Т при изготовлении толсто-
стенных отливок из стали 110Г13Л [86] также подтверждают диффу-
зионный характер процесса свариваемости (рис. 113).
Применение литого внутреннего холодильника, изготовленного
из стали 110Г13Л, улучшило свариваемость (рис. 114), так как металл
отливки и холодильника мог находиться в контактной зоне в течение
какого-то времени в двухфазном состоянии.
192-
РЕГУЛИГОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 113. Изменение химического со-
става в переходной зоне соединения
отливки (сталь 110Г13Л) с внутрен-
ним холодильником (сталь I0XI8H9T)
Рнс. 114. Макротемплет стеики отливки и
внутреннего холодильника из стали 110Г13Л
Однако из-за неудовлетворительной свариваемости стали на от-
дельных участках контактной зоны, а также в связи с образованием
сетки трещин в местах соприкосновения стали 110Г13Л с поверхностью
внутренних холодильников применение последних даже из стали аусте-
нитного класса не рекомендуется при изготовлении отливок из ста-
ли 110Г13Л.
.Вредное влияние на свариваемость холодильников оказывают
окислы железа — ржавчина и окалина. Даже после полной очистки
поверхности холодильников происходит вторичное окисление их на
воздухе и особенно в полости литейной фор^лы. Кроме того, пленки
окислов железа, образующиеся на открытой поверхности жидкой стали
при заливке формы, попадают на поверхность холодильников и изоли-
руют ее от прямого взаимодействия с металлом отливкн. Наибольшее
развитие процесса окисления открытой поверхности жидкой стали
наблюдается при высоком содержании в ней таких элементов, как
алюминий, титан, хром, марганец. Если на поверхности холодильников
образуются только окислы железа в виде FeO с температурой плавле-
ния 1380—1390° С, то после нагрева холодильников металлом отливки
до температуры, близкой к температуре солидуса, создается возмож-
ность для расплавления и растворимости в стали пленки вторичных
окислов железа, особенно на 111 стадии процесса затвердевания
(см. рис. 101). В связи с ограниченной растворимостью кислорода
в твердой стали окалина, не очищенная с поверхности холодильника,
сохранится в- виде прослойки, снижающей прочность рассматриваемого
соединения.
При изготовлении отливок из высоколегированных сталей приме-
нение внутренних холодильников не дает положительных результатов,
так как тугоплавкие пленки окислов легирующих элементов, образую-
щиеся при вторичном окислении жидкой стали и холодильников, если
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
193
их изготовляют из стали того же состава, препятствуют развитию про-
цесса свариваемости холодильников.
Для улучшения свариваемости поверхность холодильников иногда
стремятся защитить от окисления покрытиями, наносимыми, например,
методами лужения или пассивирования. Лужение поверхности холо-
дильников часто дает отрицательные результаты, особенно когда нано-
сится слой полуды большой толщины и в ее состав входит свинец.
В таких случаях свинец, сохранившийся на контактной поверхности,
нагревается до температуры кипения, и отливка получается с газовыми
раковинами.
Газовые раковины образуются и в случаях применения холодиль-
ников, изготовленных из кипящей стали, которая имеет низкое содер-
жание кремния (менее 0,2%). Зиая по сертификату состав стали, всегда
можно определить, пригодна ли она для внутренних холодильников.
На основании изложенного можно сформулировать следующие
условия получения хорошей свариваемости поверхности холодильников
с окружающей их углеродистой и низколегированной сталью:
1)	полная очистка поверхности холодильников, например, в дро-
беструйной камере;
2)	изготовление холодильников из низкоуглеродистой спокойной
стали;
3)	создание температурных условий, при которых поверхность
холодильника нагревается теплотой стали, залитой в форму, до темпе-
ратуры солидуса или близкой к ней;
4)	взаимодействие холодильника с телом отливки при температуре
солидуса или близкой к ней не менее определенного критического
времени.
Размеры, масса и число внутренних холодильников. Удаляемые
внутренние холодильники. Эти холодильники располагают
по осям высверливаемых отверстий, поэтому их можно применять при
изготовлении отливок из любых марок стали. Размеры холодильников
принимают с таким расчетом, чтобы в готовой литой детали внешний
контур высверленного отверстия был расположен на некотором рас-
стоянии от поверхности холодильника, причем расстояние между кон-
турами холодильника и механически обрабатываемого отверстия
должно увеличиваться по мере увеличения диаметра, длины и расстоя-
ния между смежными отверстиями.
В зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия применя-
ют виутреииие холодильники следующих диаметров:
Диаметр обрабатываемого отверстия, мм		12	16	20	30	40	50	60	90
Диаметр внутреннего холо- дильника, мм		3—4	5-8	8—12	12—15	15—20	20—25	25—30	35—40
Диаметры холодильников определены с учетом следующего.
На расстоянии, равном LQldxt, от поверхности холодильника
в глубь стеики отливки обрабатываемое отверстие получается без
усадочных раковни или пористости. Кроме того, при изготовлении от-
ливок из некоторых легированных сталей иногда образуются трещины
у поверхности холодильника, особенно при диаметре холодильника
более 15 мм.
194
.РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 115. Зависимость диаметра внутреннего
холодильника от толщины стенок L, Т- н Х-об-
разных сопряжений н радиуса закругления г
сочленения смежных стенок
В ряде случаев примене-
ние удаляемых холодильников
ограничивается или даже не
допускается, например, когда
трудно учесть вероятные сме-
щения консольных холодиль-
ников, особенно если между
смежными холодильниками
сохраняются значительные рас-
стояния.
Неудаляемые внут
ренниехолодильники.
I. Цилиндрические холо-
дильники в сочленениях стенок
отливки.
Размеры цилиндрических
холодильников, помещаемых в
центре окружности, вписанной
в X, Т и L-образные узлы отли-
вок, можно определять по гра-
фику (рис. 115), разработанно-
му для условий получения этих
узлов без макроусадочных ра-
ковин, учитывая, что восполне-
ненне объемной усадки стали,
затвердевающей в тепловом
узле, протекает через смежные
стенкн отливки.
II. Спиральные холодиль-
ники. По сравнению с цилиндрическими спиральные холодильники име-
ют большие размеры в поперечном сечении, поэтому способны более
равномерно охлаждать все части теплового узла и имеют некоторое
преимущество в предотвращении возможности образования горячих
трещин в сочленениях стенок.
Ниже изложен метод расчета спиральных холодильников. Число
спиральных холодильников должно быть достаточным для обеспече-
ния продолжительности затвердевания стали в тепловом узле не мень-
шей, чем в смежных стенках отливки.
Порядок расчета спиральных холодильников:
1.	Определить диаметр окружности Dy, вписанной в питаемый
узел.
2.	Определить относительную массу части отливки бч, тепло
которой расходуется на нагрев холодильника. Принимается, что вели-
чина G4 равна массе цилиндрической отлнвкн, диаметр которой равен
(1,05-=- 1,15) Оу, причем наибольшее значение О, относится к Х-образ-
ному сочленению стенок, а промежуточные (1,10 и 1,05) соответственно
к Т и L-образным сочленениям. Длину этой цилиндрической отлнвки
условно принимают равной 1 м.
3.	Массу спирального холодильника длиной 1 м бх, отвечающую
указанному требованию, а также условию свариваемости холодильника
с литой сталью, принимают равной (0,02 4- 0,03) бч.
4.	По данным табл. 51 подбирают спиральный холодильник, масса
которого бх уже известна, с прутками-сердечниками или без них. На-
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
195
ружный диаметр спирали D принимают с таким расчетом, чтобы рас-
стояние от поверхности формы до стенок холодильника, расположенно-
го в тепловом узле, было I 3da. В зависимости от массы спирали
длиной 1 м соответствующего диаметра в тепловой узел может быть
помещено до четырех спиралей при сохранении расстояния / da.
Таблица 51
Размеры и масса внутренних спиральных холодильников
			,.t |	..		4,	\			
						^2			
								
								
								
1 — спираль; 2 — пру тки-сердечники								
Основные размеры, мм				Число	Масса I и. кг			
спирали			прутков- сердечни- ков	прутков- сердеч-	одного		спирали без	спврали
"п	D	t		инков	прутка- сердечиик:		прутков- сердечников	с пруткамм- сердечиикаив
1—1,5	8 12	4—6 4—6	3 4	1 1	0.056 0 100		0,039 0,063	0,095 0,163
2,0—2,5	15 25 35	6—10 6—10 6—10	4 4 6	1 1 1	0,100 0,100 0,222		0,154 0,278 0,400	0,254 0,378 0,622
3,0—4,0	30 45 60	10—15 10—15 10—15	6 6 8	1 2 2	0,222 0,222 0,395		0,564 0,842 1,030	0,786 1,286 1,820
5,0-6,0	50 60 70	20—25 20—25 20—25	8 10 12	3 3 3	0,395 0,614 0,890		1,230 1,490 1,750	2,415 3,341 4,414
Применение спиральных холодильников, помещаемых в местное
недостаточно питаемое утолщение (см. рис. НО), допускается, если
отношение толщин питающей б02 к питаемой doi стенкам отливки со-
ставляет не менее 0,75 и, кроме того, если невозможно применить
наружные холодильники или внутренние прутковые холодильники.
Расчет спиральных холодильников, помещаемых в местное утол-
щение, проводят на основе данных табл. 51, но вместо Dy принимают
толщину охлаждаемой стенки отлнвки.
III. Холодильники, располагаемые в тепловых узлах плоских
отливок. Необходимая масса внутренних холодильников принимаемая
в процентах от массы охлаждаемой части отливки, определяется в за-
висимости от соотношений в толщинах питающей и питаемой стенок
, приведенных на рис. 116.
«о!
Размеры и способы расположения внутренних холодильников —
их диаметр dx, требуемое число рядов, расстояния между холодиль-
никами (размеры Ли/, см. рис. ПО) определяются по номограмме
196
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
части отливки
Рис. 116. Изменение требуемой массы внутренних
холодильников в зависимости от соотношения
толщин стенок питающей и питаемой частей узла
отлнвки
(рис. 117). Графические за-
висимости, приведенные на
рис. 116 и 117, разработаны
на основании расчетных и
экспериментальных данных
процесса затвердевания от-
ливок с внутренними холо-
дильниками при условии, что
температура заливки прини-
мается с перегревом стали
выше температуры ликви-
дуса не более чем на
50—70° С. Правая граница
заштрихованного поля (рнс.
116) относится к наиболь-
шей температуре перегрева.
Данные графические зави-
симости разработаны для
отливок из углеродистой
стали с содержанием до
0,5% С, ио могут быть ис-
из низколегированной стали
пользованы и при изготовлении отливок
разных марок.
Требуемые условия свариваемости холодильников с телом отлиа-
ки, а также направленность затвердевания стали достигаются при
условии, что масса применяемых внутренних холодильников, опреде-
ляемая согласно рис. 116 и 117, не превышает 3,5—4,0% массы охлаж-
даемой части отливки.
Число и размеры внутренних холодильников определяют по
номограмме применительно к типовым схемам расположения этих
холодильников (рис. ПО), принимая отношение -Д°г 25? 0,75. В слу-
чаях, когда данное отношение составляет менее 0,75, те же условия
питания отливки можно получить только путем еще большего повыше-
ния интенсивности охлаждения питаемой стенки толщиной боь напри-
мер дополнительным применением наружных холодильников или, на-
оборот, замедлением процесса охлаждения питающей стенки, в частно-
сти устройством малотеплопроводных илн обогреваемых стеиок
формы.
Пример использования номограммы. Часть отливки, имеющая
местное утолщение, изготовляется по схеме, изображенной на рис. 116.
Толщины стенок 6Oi и 6О2 равны соответственно 120 и 100 мм, а отно-
шение 08 =# 0,83. На номограмме по оси абсцисс каждому значению
6°* л
отношения	соответствует масса холодильников, принимаемая
Йо1
в процентах от массы охлаждаемой части отливки. В данном случае
(—— « 0,835 ) и согласно номограмме требуемую массу холодильников
®о|	/
можно принять равной 2,4% массы охлаждаемой части отливки. Для
определения размеров холодильников следует через точки, соответ-
ствующие толщине стенки б0| = 120 мм и отношению 0,835, провести
лииин параллельно осям абсцисс и ординат до пересечения (на рис. 117
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ 197
Рис. 117. Номограмма для определения размеров
н расположения цилиндрических внутренних хо-
лодильников в плоских тепловых узлах отливок
(см. рис. ПО) (18]
см. штриховые линии) в на-
правлениях, показанных
стрелками. Точка пересече-
ния этих линий попала в про-
межуток между кривыми,
показывающими два диа-
метра холодильников 10 и
12 мм, и на поле номограм-
мы, которое относится к зна-
чению t = 3dT прн одноряд-
ном расположении холо-
дильников.
Окончательно примем
диаметр холодильников
равным 12 мм и, соответст-
венно, шаг холодильников
t = 3 12 = 36 мм. Диаметр
смежных частей каркаса
холодильников d2 согласно
рис. 110 примем равным 5—
6 мм.
При одностороннем пи-
тании узла отлнвкн пре-
дельную длину холодильни-
ков (см. размер L) прини-
мают не больше, чем сумма
радиусов действия прибыли
и края отливки, считая при-
былью питающее сечение
отливки (толщиной б02). Со-
ответственно при двусто-
роннем питании принимают
сумму двух радиусов дейст-
вия прибыли (см. гл. IV).
IV. Холодильники, рас-
полагаемые в массивных
стенках отливок. Холодиль-
ники (рис. 118) собирают из
прутков проката круглого
профиля до установки в фор-
му. Во избежание смещения
прутков во время заливки формы, а также для обеспечения более точной
фиксации положения сборного холодильника его составные части соеди-
няют между собой сваркой. Необходимые размеры и массу внутренних
холодильников определяют в зависимости от толщины стенок отливки, а
также от температуры заливаемой стали. В табл. 52 и 53 приведены
данные по определению размеров н устройства сборного внутреннего
холодильника для типовых элементов конструкции толстостенных от-
ливок.
Приводимые в табл. 53 значения It, h и 13 определены с учетом
допустимой массы холодильников, а также создания наиболее благо-
приятных условий для проникновения жидкого металла во внутренние
части секций холодильника во время затвердевания отливки. Для этой
198
.регулирование процесса охлаждения отливки в форме
Рис. 118. Схема конструкции сборного миогосекционного (/—Р) внутреннего хо-
лодильника
цели верхний контур холодильника располагается на большем рас-
стоянии от поверхности формы, чем нижний.
Способы крепления внутренних холодильников. Правильное поло-
жение холодильников нужно сохранить во время сборки формы и.
особенно, в процессе заливки, когда коренным образом меняются
условия удержания холодильников. Это объясняется тем, что в первые
же моменты соприкасания с жидким металлом начинается кристалли-
зация стали вокруг холодильников, стенки холодильников и элементов
крепления их нагреваются теплотой залитой стали и становятся менее
прочными. Под действием массы холодильников и стали, затвердевшей
вокруг последних, элементы крепления могут прогнуться. В результате
Этого сборные холодильники типа, изображенного иа рис. 108 и 118,
часто опускаются вниз, теряя свою первоначальную ориентацию.
В целях создания нормальных условий питания отливки и свари-
ваемости холодильников с телом отливки придается исключительное
значение креплению внутренних холодильников в литейной форме.
Наиболее широко применяют следующие способы крепления холо-
дильников.
Удаляемые внутренние цилиндрические холодильники удержи-
ваются в знаках, выполняемых по модели с сохранением минимальных
боковых зазоров. Длину вертикальных знаков при одностороннем
закреплении холодильника принимают близкой к высоте его выступаю-
щей части. При значительной длине холодильника, когда принятые
зазоры позволяют сместиться выступающей части иа недопустимое рас-
стояние, рекомендуется дополнительное крепление консоли привар-
ными поперечными прутками, применение жеребеек, а еще надежнее
ВНУТРЕННИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ 199
Таблица 52
Основные размеры внутреннего холодильника (рис. 118) при с = 75-г-100 мм
«О’ ““	Длина отлнвки, мм	Размер секции Ь, мм	Число сек* циЙ	Масса холо- дильника в % от массы ох* лаждаемой части отливкн	Диаметр холодиль- ников, мм. при пере- греве заливаемой стали	
					до 60“ С	свыше 60е С
	400—550	250—400	1	2,0—2,5	10		
350—450	550-800	200—325	2	2,5—3,0	12	—
(п=200-т-300)	800—1100	200—300	3	3,0—3,5	—	15
	1100—1400	225—300	4	3,5—4,0	—	18
	500—700	350-550	1	2,0—2,5	12		
450—550	700—Н00	275-475	2	2,5—3,0	14	—
(п=3004-400)	1100^—1400	300—400	3	3,0—3,5	—	16
	1400—1800	300-400	4	3.5—4,0	—	18
	600—900	450-750	1	2,5—3,0	14		
550—650	900—1400	375—625	2	3.0—3,5	16	—
(п=4004-500)	1400—2000	400—600	3	3,5—3,75	——	18
	2000—2600	450—600	4	3,75—4,0	—	20
	700—1050	550-900	1	2,5—3.0	16		
650—750	1050—1550	450—700	2	3,0—3,5	18	—
(а=5004-600)	1550—2300	450-700	3	3,5—4,0	—	22
	2300—3000	525—700	4	4,0—4,5	—	25
	800—1150	650-1000	1	2,5—3,0	16	
750—850	1150—1700	500—775	2	3,0—3.5	18	—
(а=600^-700)	1700—2600	500—800	3	3,5-4,0	—	22
	2600—3400	600—800	4	4,0—5,0	—	25
	900—1300	750- И 50	1	2,5—2,75	18		
850—950	1300—2000	575—925	2	2,75—3,0	20	—-
(о=7004-800)	2000—2900	600—900	3	3,0-4,0	—	25
	2900—3800	675—900	4	4,0—5,0	—	30
	1000—1450	850—1300	1	2,5—3,0	20			
950—1050	1450—2300	650-1075	2	3,0—3,5	22	—
(п=8004-900)	2300—3200	700—1000	3	3,5—4,0	—►	25
	3200—4200	750—1000	4	4,0—5,0	—	30
Таблица 53
Высота секций сборного внутреннего холодильника (см. рис. 118 и табл. 52)
Высота отливки,	Высота секций холодильника, мм, при &0> мм										
	350—450		450—550			550-650			650—750		
	А	1 '•	1,	1,	1,	А	А	А	А	А	А
600	300	150	250	150			200	200		150			150
700	350	150	350	150	—.	250	290			200	——	200
800	400	200	450	150	—.	300	300	—	250	—	250
900	450	250	500	200	,—-	400	300		250			350
1000	500	250	600	200	—	450	300			350	—	350
1100	550	300	650	250	—-	500	350	——	400	——	400
1200	600	300	650	250	.—	600	350			450	100	350
1300	,—,	—	650	300	100	700	350	—.	500	200	300
1400	—.	—	650	350	150	750	350	—	600	250	250
1500	—	—	—	—	—	750	400	—	650	300	250
200
.ГЕГУЛИГОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
специально создать вторую опору, например, когда холодильник можно
прижать верхней стенкой формы.
Неудаляемые спиральные холодильники крепят к стенкам формы
строительными гвоздями или специально изготовленными проволочны-
ми стойками. Неудаляемые цилиндрические холодильники единичные
или изготовляемые в виде каркасов (см. рис. НО) снабжают привар-
ными стойками, которые своими торцами упираются в стенки формы.
При необходимости создания более надежной опоры диаметр этих сто-
ек di может быть увеличен.
Наиболее сложен выбор способа крепления сборных холодильни-
ков типа, изображенного на рис. 118. Основные способы крепления
таких холодильников и определения размеров элементов крепления
рассматриваются на стр. 311.
2.	НАРУЖНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
Наружные холодильники являются одним из эффективных средств
регулирования скорости охлаждения отливки во время затвердевания
стали в литейной форме, создания нужной направленности этого про-
цесса, предотвращения возможности образования горячих трещин
в медленно остывающих частях отливки.
Применением наружных холодильников решается также одна из
важных технологических задач — разграничение стенок отливки на
определенные зоны питания (см. гл. IV). Наружные холодильники
могут способствовать и изменению строения стали, например, при
изготовлении отливок из стали аустенитного класса, когда изменением
интенсивности охлаждения можно в значительных пределах менять
ширину зоны столбчатых кристаллов. Наконец, наружные холодиль-
ники оказывают влияние на развитие ликвационных процессов
(см. гл. VII). Наибольшие возможности по созданию направленности
затвердевания стали достигаются при одновременном применении на-
ружных и внутренних холодильников. Но в случаях изготовления
отливок особо ответственного назначения, например из легированной
стали, решающее значение имеет применение наружных холодильников.
Наружные холодильники можно подразделить:
а)	по конфигурации: на плоские; прямолинейные круглого, квад-
ратного илн иного профиля; криволинейные постоянного профиля и
фасонные переменного профиля;
б)	по способу производства: на вырезанные из проката или литни-
ков; штампованные из проката; литые из стали или чугуна. Наиболь-
шее применение имеют холодильники из проката; литые чугунные
холодильники применяют при производстве тонкостенных отливок;
в)	по принципу действия: прямого действия, когда холодильник
непосредственно соприкасается с поверхностью отливки; косвенного
действия, когда между стенками металлического холодильника и отлив-
ки располагается слой менее теплопроводного материала (например,
формовочной смеси); с регулируемым отбором тепла при помощи
различных теплоносителей (воздуха, воды, пара и т. д.), пропускаемых
с определенной скоростью через специальные каналы.
Кроме металлических наружных холодильников в литейном про-
изводстве для тех же целей применяют холодильники из других
материалов, обладающих большей теплоаккумулирующей способно-
стью, чем обычный формовочный материал. К таким материалам
НАРУЖНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ.
-201
относятся хромомагнезит, хромит, магнезит, смесь формовочного песка
с чугунной дробью, с металлической стружкой.
Местные наружные холодильники (рис. 119) толщиной а способ-
ствуют более раннему затвердеванию сопрягаемых с ними утолщенных
частей (тепловых узлов) отливки по сравнению со смежными стенками
толщиной бо, через которые предусматривается питание теплового
узла.
Местные наружные холодильники применяют и для увеличения
радиуса действия прибыли, питающей плоскую стенку отливки
(рис. 44). Прн определении размеров холодильников необходимо распо-
лагать сведениями о рациональном соотношении в толщинах стенок а
и отливкн бо. Толщину холодильников принимают исходя из условия,
что влияние его на процесс охлаждения отливки в литейной форме
продолжается до полного затвердевания соприкасающейся с ним
стенки отливки. Но в ю же время холодильник должен обладать доста-
точной массой, чтобы при дальнейшем охлаждении отливки сам он не
смог нагреться до температуры, при которой возможно приваривание
его к стенкам отливки.
Процесс свариваемости холодильника со стенкой отлнвки, как
было отмечено, может происходить путем диффузии элементов, содер-
жащихся в стали, причем особенно эффективно, когда смежные стенки
отлнвки и холодильника имеют температуру солидуса или близкую
к ней. На основании результатов экспериментов можно считать допу-
скаемым нагрев холодильников стенками охлаждающейся отливки
до температуры 800—900° С.
Экспериментальные данные изменения температуры стенок холо-
дильников толщиной 20, 40 и 90 мм при толщине смежной стенки
отливки б0 = 100 мм приведены на рнс. 120. Схема расположения этих
холодильников и вмонтированных в них термопар представлена на
рис. 44. Буквенное обозначение температурных кривых принято в рас-
сматриваемом случае по рис. 44. Точки пересечения линий, обозначен-
ных номерами термопар ПП1, ПП2 и ППЗ, с кривыми температуры
холодильников соответствуют времени полного затвердевания стали в
зоне действия соответствующего холодильника.
Рис. 119. Примеры применения местных наружных холодильников:
а, б — плоского прямоугольного; • — плоского со среэом; л — плоского ромбиче-
ского; в — цкляядркчесяого; • — фесоамх
ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В «ОГМЕ
Рис. 120. Температурные кривые охлаждения стенок
наружных холодильников толщиной 20, 40 Н 90 мм
в процессе затвердевания и последующего охлажде-
ния отлнвки плиты толщиной 100 мм .
Направление темпе-
ратурных кривых свиде-
тельствует о том, что при
толщине холодильников,
равной 0,4бо и 0,9бо (кри-
вые ХА6, ХА5), оии про-
должают выполнять свою
функцию активного отбо-
ра теплоты и после
ного
ливки.
ставил
щииой
ХА7), который нагрелся
до предельной температу-
ры еще до полного затвер-
девания смежной с ним
затвердевания
Исключение
холодильник
0,2бо
ПОЛ-
ОТ-
СО-
тол-
(кривая
части стенки отливки. Су-
дя по результатам данно-
го исследования, уже при
толщине холодильника
0,4бо достаточно эффек-
тивно его влияние иа условия, затвердевания отливки.
После завершения процесса затвердевания отливки холодильники
толщиной 0,4 бо и 0,9 бо продолжали нагреваться до температуры
—1150 и —800° С, соответственно; Результаты данного исследования
подтверждают, что оптимальная толщина-холодильника несколько пре-
вышает величину 0,4 б0 и может,быть принята (0,5—0,6) бо.
Эффективность действия наружных холодильников можно рассмат-
ривать в качестве средства уменьшения приведенной толщины стенки
отливки по сравнению с условиями охлаждения последней в обычной
песчаной форме. Допуская в этом случае, что в период затвердевания
отливки действие обычного металлического холодильника в 2 раза
интенсивнее охлаждающей способности стенок обычной песчаной
формы, приведенная толщина стенки отливки объемом Vo, соприкасаю-
щейся с поверхностью холодильника, может быть определена по
формуле
... Гф + 2^ ’
где Гф и — площади поверхности стенки отливки, соприкасающиеся
соответственно с поверхностью песчанок формы и наружного холо-
дильника.
По. этой формуле можно определять необходимую площадь охлаж-
даемой поверхности утолщенных частей отливки, например фланцев
или приливов, расположенных ниже питаемой стенки отливки. В этих
случаях толщину холодильников также, принимают равной от 0,5 до
0,6 толщины охлаждаемой стенки отливки бо, а площадь Fx должна
быть такой, чтобы смежная, т. е. питающая, стейка отливки имела при-
мерно в 1,1 раза большую приведенную толщину /?о по сравнению
с приведенной толщиной питаемой части; R° , определенной с учетом
воздействия холодильника на скорость затвердевания отливки. Если,
НАРУЖНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ.
-203
например, обратиться к примеру, показанному на рис. 119, а, то будем
иметь

нли окончательно
--------->0,9Яо.
2х + 3й—60
Допускаемые размеры фланца, вся нижняя поверхность которого
сопрягается с наружным холодильником, определены по данной форму-
ле и для типичных случаев имеют вид следующих зависимостей
(рис. 119):
в ЙО	1,5	1,6	1.8	2	2,5	3
X — t не более	2,6	2.4	2,2	2	1.8	1,7
г-	х
Если при этом полученное отношение---- окажется недостаточным,
Йо
то для ускорения процесса затвердевания фланца можно увеличить
площадь поверхности, сопрягаемой с холодильником, путем, например,
применения холодильников, располагаемых дополнительно со стороны
боковых или верхней поверхности фланца.
Аналогично были определены следующие зависимости допускаемых
размеров прилива (рис, 119, б), принимая толщину холодильника рав-
ной (0,5 4- 0,6) • (А + бо):
й Йо	1.2	1.5	2	3	4	5
А —, не более Йо	1.4	0,85	0,64	0.5	0,45	0,42
Но в данном случае нормальные условия прямого питания стенки,
расположенной ниже рассматриваемого прилива, можно создать, если
принять dot = (0,8 -г- 0,9) б0 или считать, что /?' « /?0: более предпоч-
тителен первый вариант.
Приведенные данные относятся к тем фланцам и приливам, через
которые поток жидкой стали протекает в течение незначительного вре-
мени. Если в течение всего процесса заливки формы место расположе-
ния наружного холодильника промывается жидким металлом, то в по-
добных случаях снижается эффективность действия холодильника и
создаются условия привариваемости наружного холодильника к стен-
ке отлнвки.
Поэтому при определении толщины наружного холодильника необ-
ходимо учитывать ие только приведенные отношения размеров фланцев
и приливов, но также места расположения последних и условия заливки
формы.
204
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Если же отливка имеет фланцы и приливы большей толщины, чем
получено, пользуясь приведенными соотношениями размеров, то приме-
няют либо двустороннее расположение наружных холодильников, либо
комбинированное сочетание наружных и внутренних холодильников,
либо изыскивают другие способы создания направленности затвердева-
ния отливки.
Наружные холодильники со скосами стенок (рис. 119, в, г) чаще
всего располагают с иижней стороны Т-образных узлов, чтобы избе-
жать образования усадочных раковин. Такие узлы целесообразно пи-
тать через вертикальные стенки, вводя местные технологические прили-
вы, сообщаемые с прибыльными частями отливки. Холодильники рас-
полагают вдоль питаемого узла. Расстояние между холодильниками
принимают равным их толщине. Скосы стенок холодильников можно
вообще не выполнять, если сталь, из которой изготовляют литую де-
таль, обладает высокой трещиноустойчивостью, например при содер-
жании в ией до 0,010—0,012% S или если промежутки между смежными
холодильниками набиваются формовочной смесью, обладающей повы-
шенной теплоаккумулирующей способностью.
Цилиндрические холодильники или холодильники фасонного про-
филя, располагаемые по контуру галтелей (см. рис. 119, д, е), приме-
няют главным образом для предупреждения образования горячих тре-
щин или утяжин.
В условиях изготовления крупных толстостенных отливок из леги-
рованной стали, склонной к образованию горячих трещин, эффективным
средством предупреждения возможности образования горячих трещин
в зонах медленного охлаждения отливки являются наружные холодиль-
ники с регулируемым отбором теплоты от их стенок. Применение таких
же холодильников, но прямого действия, кроме того, ограничивает раз-
витие крупнокристаллического строения стали, не претерпевающей фа-
зового превращения, например стали аустенитного класса.
Эффективность влияния наружных холодильников прямого и кос-
венного действия на условия охлаждения стенок отливки и формы ха-
рактеризуется результатами исследований [22, 23], выполненных при
изготовлении опытных отливок А, Б с толщиной стенок 200 мм; В с тол-
щиной стеиок 70 мм (рис. 121).
Система охлаждения косвенного действия (рис. 121, отливки А и Б)
представляет собой канал в виде металлической трубы Т диаметром
50 мм, расположенной иа расстоянии 40 и 60 мм от поверхности отлив-
ки. Система охлаждения прямого действия (рис.121, отливка В) выпол-
нена в двух вариантах: в виде расположенных в форме наружных
металлических холодильников I и ///, к обратной стороне которых при-
соединена сварными швами труба, предназначенная для продувки через
нее сжатого воздуха от цеховой сети, и в виде обычных наружных холо-
дильников // и IV.
На рис. 121 показано расположение термопар в стенках отливки,
литейной формы и в наружных холодильниках. Спаи термопар 1, 3, 5 и
7 отливки В помещены в глубине холодильника и не доходят до поверх-
ности отливки иа 15 мм. Спаи термопар 2, 4, 6 и 8 примыкают вплотную
к обратной стороне холодильника.
Значительный температурный интервал между кривыми 1—2 и
3—4, обозначенными теми же номерами термопар (рис. 121), свиде-
тельствует об эффективности применения системы косвенного охлажде-
ния. Через 20 мии после заливки этой формы (отливка Л) перепад
НАРУЖНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ.
-205
температуры по толщине
стенок формы (кривые 1—
2) достигает максимума —
300° С. Аналогичная карти-
на наблюдается и прн изго-
товлении отливки Б. Эффек-
тивность системы охлажде-
ния прямого действия (от-
ливка В) видна из сопостав-
ления кривых / и 7, а также
5 и 3. Если, например, через
первые 10 мин перепад тем-
пературы между кривыми 1
и 7 достиг 150° С и сохра-
нялся на этом уровне в тече-
ние 70 мин, то в случае при-
менения обычного наружно-
го холодильника II (точки
3—4) он составлял через
5 мин после заливки фор-
мы 50° С, а через 10 мин —
только 20° С.
На рис. 122 показано
расположение наружных хо-
лодильников прямого 1, 2 и
косвенного 3 действия при
изготовлении отливки корпу-
са цилиндра паровой турби-
ны. Охлаждаемые узлы от-
ливки А, Б, В, Г представля-
ют собой соединения флан-
ца толщиной 400 мм со
смежной стенкой толщиной
100—120 мм. Холодильники
I—3 расположены в местах
преимущественного образо-
вания горячих трещин, по-
казанных стрелками Т. Воз-
дух, продуваемый через хо-
лодильник В и каналы 4, по-
Рис. 121. Схема охлаждения и температурные
кривые образцов (сплошные линии), литейных
форм (штриховые линии) и наружных холодиль-
ников (штрихпуиктирные линии)
ступает по направлению,
указанному стрелками 5. Для определения влияния холодильников на
интенсивность охлаждения мест образования горячих трещин темпера-
туру отливки замеряли иа глубине 15 и 30 мм, формы — иа глубине 30,
60 и 90 мм, а наружных холодильников 1, 2 — иа расстоянии 15 и 30 мм
от поверхности отливки.
Для наглядности на рис. 122 показаны только верхние и нижние
показания температурных замеров. Исследованиями установлено, что
применение холодильников косвенного действия 3 позволило сократить
продолжительность остывания поверхности стенок отливки (узлы А
и В) до температуры солидуса более чем в 2 раза (рис. 122, I). Еще
более эффективным оказалось применение холодильников прямого дей-
ствия (рис. 122, II, III).
206-
.РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Узел А	Узел Б
Рис. 122. Схемы охлаждения узлов отливок и температурные кривые:
/ —. отливка (А — без применения холодильников; Б — о применением охлаждения
косвенного действии); // — наружных холодильников (В — обычных; Г — с прину-
дительным отбором тепла); III — угла формы (А — естественное охлаждение; Б —
охлаждение косвенного действия, см. узел Б)
Воздушные каналы холодильников косвенного действия, выполняе-
мые при помощи металлических труб, располагают от поверхности фор-
мы на расстоянии 20—60 мм в зависимости от толщины стенки отлнвки.
Нижний и верхний пределы указанного расстояния относятся к толщи-
нам стенок отливки, равным соответственно 60—80 и 250—400 мм. Раз-
меры и режим продувки этих холодильников можно определять по дан-
ным табл. 54.
Таблица 54
Основные размеры и режим продувки холодильников косвенного действия
с регулируемым отбором теплоты
Толщина охлаждаемой части отлнвки, мм	Внутренний диаметр холодильника, мм	П родолжнтельность продувки холодильника, мин	Температура отходя- щего воздуха, не более, вС
60—80	20—25	30—60	150
80—120	25—30	60—90	200
120—160	30—35	120—150	250
160—250	35—40	180—240	300
250-400	40—50	240—300	300
Примечание.	В приведенных данных учтены результаты исследован ня (38}.		
ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ,
207
Наружные холодильники'косвенного действии применяют также и
в целях сокращения общей продолжительности охлаждения крупных
литейных форм.
3.	ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ
При определении продолжительности охлаждения отливок в ли-
тейных формах за основу принимают определенную температуру, начи-
ная с которой отливку можно охлаждать на воздухе без опасения полу-
чить холодные трещины или друтие дефекты, вызванные изменением
условий охлаждения. В отличие от охлаждения в форме отливка,
освобожденная полностью или частично от окружающего ее формовоч-
ного материала, оказывается в меиее благоприятных условиях:
с большей скоростью остывают обнаженные части стенок, скорость и
равномерность охлаждения зависят от температуры воздуха, наличия
сквозняков, от теплофизических свойств стали.
В целях создании условий для равномерного охлаждения стенок
отливки, выбитой из формы, засыпают обнаженные части стенок слоем
выбитой формовочной смеси, отливки, склонные к образованию холод-
ных трещин, помещают в специальные охладительные колодцы. Инж.
М. В. Липов погружал в термические печи крупные отлнвки непосред-
ственно после выбивки из формы при повышенной температуре (1000—
1100°С), чтобы полнее использовать высвободившуюся формовочную
площадь н в то же время сократить расход топлива на проведение тер-
мической обработки горячей отливки. Однако осуществление этого спо-
соба даже для массивных отливок связано с трудностями, к которым
относится выполнение в сложных температурных условиях отрезки нли
отбивки прибылей, очистки поверхности стеиок от толстого слоя формо-
вочных материалов, особенно Во внутренних частях, имея в виду, что
прн плохой очистке поверхности отливки ухудшаются условия термиче-
ской обработки.
Особенно опасна преждевременная выбивка отлнвок, в том числе и
тех, которые можно использовать без термической обработки. На неко-
торых заводах крупные отлнвки шаботов, изготовляемые нз углеродис-
той стали (<0,25% С), не подвергали термической обработке. Учиты-
вая, что шабот имеет большое поперечное сечение и, следовательно,
стенки его работают при малых напряжениях, считали возможным ог-
раничиться медленным охлаждением отлнвки в литейной форме до тем-
пературы 200—400° С, чтобы получить минимальные остаточные напря-
жения. Продолжительность охлаждения отливок шаботов до минималь-
ной температуры принимали пропорциональной нх массе. Так, прн
толщине стенок отливки 600 мм и более продолжительность охлаждения
в сутках определяли путем деления общей массы отлнвки в т, включая
массу прибыли, на 1,5—2,0.
Охлаждение отливки по мере прогрева стенок формы непрерывно
замедляется. Например, для охлаждения в форме отливкн бруса (сталь
35Л) с толщиной стенок 150 X 150 мм от 800 до 600° С потребовалось
столько же времени, сколько необходимо иа затвердевание и последую-
щее охлаждение отливки до 800° С. Это значит, что если бы было воз-
можным избежать образования трещйи н коробления отлнвок при вы-
бивке их нз форм при температуре ~800°С, то общую продолжитель-
ность выдержки отливок в формах можно было бы сократить вдвое по
сравнению с условиями охлаждения отлнвок из углеродистой стали до
208
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рис. 123. Влияние выдержки сталь-
ных отливок при различных темпера-
турах иа уменьшение напряжений
обычно принятой температуры порядка
600° С. Но для определения такой воз-
можности необходимо располагать све-
дениями о механических свойствах
стали при разной температуре, а так-
же о временных и остаточных напря-
жениях, образующихся в стенках от-
лнвок в зависимости от температуры
этих отлнвок при выбивке из форм.
Уровень остаточных напряжений в
отлнвке зависит от температуры ее сте-
нок в период перехода стали нз облас-
ти преимущественно пластических де-
формаций в область преимущественно
упругих деформаций. Для углеродис-
той стали этот порог находится в пре-
делах температур 600—650° С. Это кос-
венно подтверждается графиком, приведенным на рис. 123. Из графика
видно, что даже прн малой выдержке отлнвки в печи прн температуре
600° С снимается не менее 70% остаточных напряжений, а при темпера-
туре 650° С снимается почти 90% напряжений. При охлаждении отлнв-
ки в литейной форме нельзя получить одинаковое изменение температу-
ры всех ее частей. Более массивные стенкн охлаждаются медленнее
остальных н поэтому их температуру принимают за основу при опреде-
лении температуры выбивки.
Учитывая, что стальные отлнвки подвергают последующей терми-
ческой обработке, важно получить отливку с относительно малым уров-
нем остаточных напряжений.
Высоколегированным сталям многих марок, в отлнчие от углеро-
дистой, свойственны низкотемпературные пороги хрупкости. Пороги
хрупкости должны быть учтены при назначении режимов термической
обработки стали и выбнвки отливок из форм, чтобы избежать последую-
щего образования трещин. С этой же целью отливки из легированной
стали во многих случаях термически обрабатывают до газовой обрезки
прибылей.
Из-за отсутствия методов экспериментального определения времен-
ных напряжений, возникающих в области высоких температур, их мож-
но оценивать лишь по расчетным данным. Достоверность последних под-
тверждается сопоставлением результатов расчетного и эксперименталь-
ного определения остаточных напряжений о (кгс/мм2) в зависимости
от толщины стенки отливки 6О (мм) и от температуры выбивки t. Такая
зависимость приведена иа рис. 124 [14] для отливок из углеродистой
стали. Эти отливки после выбивки охлаждались на воздухе, не имея
слоя формовочного материала с внешних сторон, но сохраняя стержни
во внутренних полостях. Подобные условия охлаждения характерны
для отливок типа полого цилиндра. Из этого графика следует, что при
повышении температуры выбивки до 800—850° С остаточные напряже-
ния непрерывно возрастают и мало изменяются при более высокой
температуре выбивки.
На рнс. 125 приведены механические свойства стали 35Л, а также
сравнимые расчетные данные изменения временных н остаточных на-
пряжений на наружной Оиар и внутренней авн поверхностях стенок от-
лнвок типа полого цилиндра из стали ЗОЛ в зависимости от температу-
ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ
209
___________________________________________________________________	600 500 600 300 zoo 100 'С
Рис. 125. Механические свойства термически не обработанной стали
35Л в зависимости от температуры и изменение расчетных напряже-
ний о в отливках типа полого цилиндра (сталь 35Л) после выбивки
из форм при разной температуре
ры выбивки отливок из формКривые механических свойств построе-
ны по данным работы Н. Н. Высокова, выполненной под руководством
автора книги.
На основании экспериментальной проверки влияния температуры
выбивки иа уровень фактически получаемых остаточных напряжений и
сопоставления их с расчетными данными, а также с механическими
свойствами стали установлено, что предельно допускаемую температуру
выбивки из форм отливок из углеродистой стали (^0,45% С) можно
принимать, исходя из условия получения остаточных растягивающих на-
пряжений, ие превышающих 15 кгс/мм2 [14]. В то же время учитывается,
что при допускаемой температуре выбивки отливки ие должны дефор-
мироваться из-за недостаточной прочности стенок.
С учетом влияния условий охлаждения отливок на образование
временных и остаточных напряжений ЦНИИТМАШем совместно
с Южуралмашзаводом 2 разработана методика определения допускае-
мой температуры выбивки /Выв и продолжительности охлаждения от-
ливок из углеродистой стали (^0,45% С) до выбивки из форм, исходя
из условия: образующиеся остаточные напряжения в отливках с толщи-
ной стенок до 300 мм ие превысят 15 кгс/мм2. Полученные по этой ме-
тодике пределы температуры выбивки превышают общепринятые, опре-
деляемые в зависимости от температуры перехода стали в область пре-
имущественно упругих деформаций.
Продолжительность охлаждения отливки в форме до температуры
выбивки, уже независимо от приведенной выше предельной толщины
стенок отливки, определяют по номограмме (рис. 126). Номограмма
1 Расчетные значения приведены по данным работы, выполненной под руководством
канд. фнз.-мат. наук А. В. Амельяичнка.
1 В работе принимали участие: П. Ф. Василевский и П. Ф. Бельцов (руководители ра-
боты), Н. Н. Высокое (ответственный исполнитель темы), А. Г. Вольнов,
А. Ф. Квятковский.
210
.РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
Рнс. 126. Номограмма для определения продолжительности охлаждения в формах от-
ливок из углеродистой стали (при толщине стенок до 300 мм):
V — объем отливки, м’; FQ— площадь поперечного сечения стенки отлнвкн, м*
разработана для отлнвок трех классов (по классификации П. Г. Нови-
кова) с бо 300 мм [14]. Для отлнвок из углеродистой стали при бо >
> 300 мм можно руководствоваться упрощенным вариантом номограм-
мы П. Г. Новикова (рнс. 127). При использовании этих номограмм не-
обходимо учитывать общие положения определения характерного раз-
мера Rx отлнвок разных классов.
ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ
211
Рис. 127. Упрошенный вариант номограммы П. Г. Новикова для определе-
ния продолжительности естественного охлаждения в форме отливок из уг-
леродистой стали с толщиной стеиок >300 мм
К I классу относятся отливки, имеющие одно измерение конечной
величины и два измерения неограничен© больших размеров. Основным
элементом конструкции отливки I класса является плоская стенка неог-
раниченной длины.
Ко II классу относятся отливки или их составные части наиболь-
шей приведенной толщины, имеющие два конечных измерения одного
порядка и одно измерение неограниченно большое. Основным элемен-
том конструкции отливки II класса является бесконечно длинный ци-
линдр или балка.
КШ классу относятся отливки, имеющие три измерения одного по-
рядка, например куб или шар.
К типичным представителям крупных литых деталей разных клас-
сов относятся следующие:
I класс — рамы, плнты, брони и щеки дробилок, мульды, лопасти
поворотно-лопастных гидравлических турбин, траверсы гидравлических
прессов, полые цилиндры с относительно малой толщиной стенок, отно-
сительно тонкостенные детали с развитой поверхностью;
II класс — прокатные валки, станины рабочих клетей прокат-
ных станов сплошного сечения, зубчатые колеса с одним рядом спиц,
балки;
III класс — шаботы, бойки кузнечных молотов, копровые бойки.
Номограмма (рис. 126) состоит из двух полей — верхнего и нижне-
го. Кривые /, // н /// на верхнем поле учитывают условия охлажде-
ния отливок соответственно I, II и III классов (классификация
П. Г. Новикова) до заданной температуры, когда отбор теплоты в фор-
ме происходит примерно с одинаковой интенсивностью с внешней и
внутренней сторон стенок отливкн. Кривые, обозначенные т = 2	5,5,
относятся к случаям охлаждения отливок I класса при разной интенсив-
212_______________!_______________РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
ностн отбора теплоты от внешней н внутренней поверхностей стенок от-
ливкн. Значение т определяют по эмпирической формуле
«1 = 2,5-^-+-^-,
FОТ	Ьот
где Fc — суммарная площадь поперечных сечений стержня, определяе-
мых у основания его знаков, м2; F0T — площадь поверхности отлнвки,
соприкасающейся со стенками стержня, м2; Ьст— толщина стержня, м;
Лот — толщина стенки отливки, м.
По осн абсцисс первого поля приведены для справок значения без-
размерного времени --- (где а — коэффициент температуропроводно-
сти, м2/ч; т — время, ч; 7?х — характерный размер, м).
На нижнем поле номограммы расположено семейство наклонных
линий, каждая из которых соответствует искомой продолжительности
охлаждения отливкн, характерный размер /?х которой приведен по оси
ординат.
Для определения допускаемой температуры выбивкн достаточно
установить, к какому номеру технологической группы может быть от-
несена рассматриваемая отливка по признакам, приведенным в табл. 55,
и далее принять по этой же таблице соответствующую данной техноло-
гической группе температуру выбнвки (рис. 128).
Затем по общим признакам I, II, III классов выбрать номер клас-
са, к которому может быть отнесена рассматриваемая отлнвка, опреде-
лить ее характерный размер, руководствуясь следующим даннным.
а)	Для отлнвок I класса значение /?х принимают
При отношении — > 5 или — ^>5 (рис. 126) принимают /?х = а.
а	а
Прн неодинаковых толщинах разных стенок отливки /?xj можно опреде-
Рис. 128. Типичные представители отливок разных технологи-
ческих групп (см. табл. 55)
Таблица 55
Определение температуры выбивки отливок из углеродистой стали разных технологических групп
с толщиной стенок до 300 мм «0,45% С)
Классификация отливок по условиям охлаждении					'выб- ”с
Техиоло* гмческая группа отливок	Условия охлаждения и а воздухе после выбивки яз формы	Техноло- гическая подгруппа отливок	Основные признаки конструкции отливок	Типичные представители отливок	
1	Повышенная интенсивность ох- лаждения отдельных стенок отлив- ки, с поверхности которых полно- стью отделяются формовочные материалы во время выбивки форм	1а	Отливки с неравномерными толщи- нами стенок, часть внешней поверх- ности которых имеет элементы, удер- живающие формовочную смесь во время нзвлечеиия из формы	а)	Зубчатые колеса, торцо- вые стенки шаровых мель- ниц. задние стенки ковша экскаватора; б)	см. рнс. 128. а	600—650
		16	Отливкн, не имеющие развитых внутренних полостей, при извлечении из форм которых формовочные мате- риалы легко отделяются от внешних поверхностей стенок	а)	Балки, копровые бойки, полувенцы, полукольца; б)	см. рис. 128, б	650—750
II	Относительно равномерное ох- лаждение стенок отлнвки. внеш- няя сторона которых охлаждается иа воздухе, а внутренняя находит- ся в контакте с формовочными материалами	2	Отливки с развитыми внутренними полостями с преимущественно равно- мерными толщинами стенок при усло- вии. что местные выступающие части не могут существенно стеснять усад- ку отлнвки и ие мешают отделению формовочных материалов с внешней поверхности стенок при выемке нз форм	а)	Чаши шлаковоза, ковши для штейна, большой и малый конусы засыпного аппарата доменной печн; 6)	см. рнс. 128, в	750-850
III Пр	Наиболее равномерное охлаж- дение отливки при окружении всех ее сторон слоем формовочных материалов вмечавае. Нажав* ирама интервала	3 температур	Фасоииые отливкн, имеющие иа по- верхности элементы, которые способ- ны удерживать слой формовочной смеси во время извлечения из формы выбивка откосится к отливкам аа стали 40Л	а)	Станины дробилок, чаши большого конуса домен- ных печей; б)	см. рнс. 128, г	700—800
ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ОЮГМАХ
214
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
лять по приближенной формуле
R.i = bo(l + k-^-\
\ Go /
где Ьо — преобладающая или средняя толщины стенок отливки, мм;
Go — масса отливки, т; Gx — расход жидкого металла на отлнвку, т;
k — поправочный коэффициент, равный 0,2—0,3. При толщине стенок
этих отливок а 300 мм принимают /?х = а.
б)	Для отливок 11 и 111 классов /?хи и /?хщ определяют по форму-
лам, приведенным на рис. 126, принимая при определении /?хц наиболь-
шие значения размеров a, b, I.
Искомую продолжительность охлаждения отливки определяют по
номограмме, как показано стрелками на рис. 126. При этом, если по
расчету т < 2, то продолжительность охлаждения то определяют по
кривой т = 2, а при т > 5,5 — по кривой I.
Примеры определения продолжительности охлаждения отливок по
дайной номограмме приведены в гл. XI.
Мелкие отливки из углеродистой стали (^0,40% С), а также от-
ливки средних размеров, например массой 100—200 кг, если они имеют
относительно равномерные толщины стенок, можно выбивать из форм
при температуре 900—1000° С. Принимаемый при этом предел /ВЫб оп-
ределяют главным образом исходя из условия получения отлнвок без
механических повреждений, вызванных недостаточной прочностью от-
ливок при высокой температуре.
Более сложно определение допускаемой температуры выбивки для
отливок, изготовляемых из легированной стали.
Из-за отсутствия проверенных данных о влиянии температуры вы-
бивки на уровень временных и остаточных напряжений в этих случаях
можно руководствоваться следующими общими положениями:
1) отливки, условия охлаждения которых на воздухе соответству-
ют Ill технологической группе (табл. 64), можно выбивать из форм при
температуре, превышающей 600° С, если оставшийся слой формовочных
материалов будет удаляться в дальнейшем при температуре, не превы-
шающей порог хрупкости стали;
2) отливки, имеющие относительно равномерные толщины стеиок,
целесообразно выбивать при температуре 500—600° С в зависимости от
содержания в стали легирующих элементов.
Продолжительность охлаждения отливок из легированной стали
можно в. принципе определять по номограмме (рис. 126), принимая по-
правочный коэффициент равным 1,1—1,3. Значение последнего уточня-
ют в зависимости от состава стали, геометрической формы и специфиче-
ских условий конкретного производства.
Определение продолжительности охлаждения
отливок при бо > 300 мм. Результаты исследований процесса охлажде-
ния отливки плиты из стали ЗОЛ массой 19,8т, а также схема устройства
литейной формы и холодильников с каналами диаметром 220 мм, через
которые продувался сжатый воздух с периодическими добавками воды,
приведены на рис. 129 [94]. Расстояние, между стенками модели (отлив-
ки) и холодильников принимали равным ~ 100 мм. Вода подавалась
в боковые холодильники при нагреве их до температуры 120° С в тече-
ние 5—10 мии через каждые 30—50 мии продувки.
Отливку в форме охлаждали до температуры 390° С, чтобы сопо-
ставить условия естественного и принудительного охлаждения в широ-
ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ЛИТЕЙНЫХ ФОРМАХ.
215
ком интервале температур.
За весь период принудитель-
ного охлаждения на испаре-
ние воды израсходовано
58% теплоты от общего ко-
личества теплоты, унесенной
продуваемым воздухом и во-
дой, вводимой в систему ох-
лаждения формы. Таким об-
разом, введением воды в си-
стему охлаждения резко со-
кращается расход сжатого
воздуха.
В рассмотренном случае
(табл. 56) сохраняется тен-
денция замедления процесса
естественного охлаждения
отливкн в форме, начиная с
температуры 1000—900° С. В
общем же продолжитель-
ность принудительного ох-
лаждения крупных отливок
по сравнению с условиями
'С
Рис. 129. Температурные кривые и схемы устрой-
ства литейных форм отливки плиты размерами
500 X 1000 X 5000 мм
I — при естественном охлаждении; 2 — прн принуди-
тельном охлаждении.
естественного охлаждения
до температуры 600° С
уменьшается более чем в
2 раза, например при отливке плиты массой 19,8 т со 125 до 50 ч, нлн
в 2,5 раза.
Таблица 56
Сравнительные данные по продолжительности и скорости естественного
и принудительного охлаждения отливки плиты массой 19,8 т
Температура отливкн» °C	Продолжительность охлаж- дения. ч		Отноше- ние	Скорость охлаждения. “С/ч		Отноше- ние р»
	естественного	принудитель- ного		естественного	принудитель- ного	
	5	5					
1400—1200	17	12	0,7	16,7	27,0	1,62
1200-1000	28	20	0,7	18,0	23,8	1,32
1000—800	59	30	0,51	8,3	20,0	2.4
800-700	80	38	0,47	3,8	5,5	1,45
700—600	125	50	0,4	2,2	8,3	3,7
600-500	150	66	0,44	4,0	6,6	1.6
500—400	180	80	0,45	3,3	—	—
Продолжительность принудительного охлаждения крупных отлнвок
с толщиной стенок более 300 мм можно приближенно определять по
упрощенной номограмме (рнс. 127). Для этого необходимо установить
по номограмме продолжительность естественного охлаждения отливки
до заданной температуры. Далее, воспользовавшись табл. 56, нужно оп-
ределить, во сколько раз уменьшится продолжительность принудитель-
ного охлаждения до той же температуры по сравнению с естественным.
216_______________________РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ
и на это число раз умножить продолжительность, найденную по номо-
грамме.
Данный метод расчета можно проиллюстрировать на примере изго-
товления рассмотренной отливки плиты.
а)	Определение продолжительности естественного охлаждения
отлнвки до температуры 600° С.
По геометрической форме отливка относится ко II классу. Харак-
терный размер	= У 0,5-1,0 = 0,7 м. По номограмме (рнс. 127)
находим, что продолжительность естественного охлаждения данной от-
ливки до 600° С составит —5,5 суток или 132 ч, что близко соответствует
экспериментальным данным.
б)	Определение продолжительности принудительного охлаждения
отливки.
Умножив полученный результат на 0,4—0,44 (см. табл. 56), полу-
чим 132  (0,4 -г- 0,44) = 5358 ч. Судя по графику (рис. 129), за это
время отлнвка охладится до температуры 580—550° С, что гарантирует
получение отливки с минимальными остаточными напряжениями.
ГЛАВА VII
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ПОРОКОВ
В Советском Союзе и за рубежом большое внимание уделяется изу-
чению литейных пороков, причин нх образования и научно обоснован-
ных методов предупреждения брака отливок. Важной частью работ,
проводимых по профилактике брака, является создание современной
классификации и терминологии пороков отливок. За период времени,
прошедший с 1948 г. после принятия отечественной классификации н
терминологии пороков стальных отлнвок, значительно изменились тре-
бования, предъявляемые к качеству отливок, н возникла необходимость
в разработке более совершенной классификации и терминологии поро-
ков отливок.
С этой целью французский комитет по литейным порокам предло-
жил международную классификацию и терминологию пороков, издан-
ную в двух томах в виде атласа пороков. Данная классификация не
согласовывалась с Советским Союзом. Атлас был переведен на немец-
кий язык. Перевод с немецкого издания опубликован в СССР [5, 6].
В международной классификации пороки отлнвок подразделяются
иа девять классов, которые содержат 137 разновидностей дефектов.
Принятая в международной классификации широкая детализация
пороков имеет больше теоретическое зиачеине, чем практическое, ибо
в цеховой практике не так просто освоить такое множество наименова-
ний пороков. В то же время ограниченное до 22 наименований число
пороков стальных отливок в отечественной классификации ие удовле-
творяло возросшим требованиям литейного производства. Поэтому иа
многих заводах вынуждены были расширять и изменять указанную
классификацию пороков. Это привело к многообразию терминов, обоз-
начающих один и те же пороки, что вызвало неудобства прн взаимном
сотрудничестве специалистов разных предприятий.
Принятая в последующем изложении классификация и терминоло-
гия пороков, разработанная в ЦНИИТМАШе под руководством автора
данной книги, содержит пять классов, которые характеризуются общ-
ностью внешних признаков литейных пороков, вошедших в соответст-
вующий класс. Каждый класс обозначен трехзначиым индексом (пер-
вый класс цифрой 100, второй — 200 и т. д.). Группы и наименования
пороков обозначены соответственно цифрами, производными от номера
класса и номера группы (см. табл. 57—61). Терминология пороков со-
хранена в основном принятой в отечественной литературе.
Данная классификация позволяет прн минимуме наименований де-
тально разграничить пороки, имеющие разное происхождение, и в то же
время, если потребуется, уменьшать число разновидностей пороков пу-
218
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Таблица 57
Классификация и терминология пороков стальных отливок
Класс 100. Размерные пороки
Группа и разновидность пороков
№ порока	Наименование и отличительные признаки	Схематическое изображение пороков					
111	Группа № ПО. Приливы—нерав- номерно выступающие над поверх- ностью стенок залнвы металла Заливы — заливы металла непра- вильной формы имеют нормальную поверхность, расположены по конту- ру знаков и в плоскости разъема от- дельных частей формы. Толщина сте- нок отлнвки сохранена в пределах допусков						
112	1 Подъем формы — заливы металла, аналогичные пороку № 111, но тол- щина стенок отлнвки увеличена н выходит за пределы допусков						
							
							
							
113	Прорыв формы — залнвы металла неправильной формы с грубой по- верхностью проходят через цельные части стенок формы						
							
							
							
114	Распор формы — части отливкн утолщены главным образом в ниж- них по заливке или других слабо уплотненных частях формы. Утол- щенные места имеют нормальную поверхность				'/А V		
							
115	Размыв формы — утолщение с гру- бой поверхностью расположено в месте прохождения потока металла, заполняющего форму. В отдельных, преимущественно верхних, частях от- лнвки возможны мелкие песочные включения—части смытого участка формы						
							
121	Группа № 120. Недостаток объема Недолив — в местах расположения порока торцы стенок отлнвки имеют выпуклую закруглённую форму. Тон- кие стенки, особенно отдаленные от питателей, а также острые выступаю- щие углы плохо заполнены (скруг- лены)						
							
							
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ПОРОКОВ.
219
Продолжение табл. 57
Группа и разновидность пороков												
№ порока	Наименование н отличительные признаки	Схематическое изображение пороков										
122	Незаполнение — верхняя часть де- тали не долита. Верхние уровни ме- талла в полостях формы и литнико- вых каналов расположены в одной горизонтальной плоскости			7								
												
					гшш							
												
123	Утечка металла — часть детали не долита. Внутренняя полость отлив- ки, нз которой произошла утечка металла, частично окружена тонким заливом											
												
												
124	Выдав формы — углубление с нор- мальной поверхностью по размерам соответствует деформации или сме- щению соответствующей части фор- мы											
						IlSSSSSSSSSSSSSI						
												
												
		Тод 	tw."										
131	Группа № 130. Искажение конту- ра — неточность контура и размеров прн сохранении геометрической фор- мы отливки Несоответствие усадки — в одном или одновременно во всех направле- ниях размеры неточны в одинаковом соотношении с чертежными		L—задани L,—факти L		ый размер; ческий размер L,							
					. 	L	.							
												
												
					_L J							
												
132	Искажение формы — геометриче- ская форма отлнвки не соответству- ет контуру изделия											
												
												
133	Искажение стержня — геометри- ческая форма отливки, полученная с применением стержней, не соответ- ствует контуру стержневого ящика											
												
220-
ПОВОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Продолжение табл. 57
Групп» и разновидность пороков						
№ порока	Наименование и отличительные признаки	Схематическое изображение пороков				
134	Сдвиг полуформы (перекос) — от- ливка смещена в плоскости разъема. Геометрическая форма каждой поло- вины детали сохранена	ь					РМ.Ф J
135	Смещение стержня — поверхности формы, образуемые стержнями, сме- щены относительно своего положе- ния. Геометрическая форма каждой поверхности сохранена					
				г		
						
136	Искажение контура при резке (де- фект резки) — недостаточный или излишний припуск в местах отрезки прибылей, литников, заливов		г	1			
						
						
137	Искажение контура при очистке (дефект очистки) — закат углов в очистном барабане, утонение стенок при зачистке абразивами или обруб- ке, утолщение стеиок в связи с пло- хой очисткой пригара					
						
138	Искажение контура при заварке (дефект заварки)—недостаточный или излишний припуск в местах исправ- ления заваркой					
141	Группа № 140. Коробление—от- ливка правильной геометрической формы имеет деформацию стеиок Коробление литейное — модель и форма правильные, но отливка де- формирована	L_JI	Ю Модель Форм Отливка				
142	Коробление термическое — отлив- ка правильной формы деформирова- на в процессе термической обработ- ки, отдельные частн стеиок смяты	А° После откиеа.				
КЛАССИФИКАЦИЯ И ГЕГМИНОЛОГИЯ потоков.
221
Продолжение табл. 57
Группа н разновидность пороков		
порока	Наименование и отличительные признаки	Схематическое изображение пороков
143	Коробление холодное — отливка правильной формы деформирована в процессе обрубки, зачистки, хра- нения на складе, механической об- работки	До После механической обработки, обработки макдаком
Таблица 58
Классификация и терминология пороков стальных отливок
Класс № 200. Поверхностные пороки
Группа н разновидность пороков			
№ порока	Наименование н отличительные признаки	Схематическое _ изображен не пороков	
211	Группа № 210. Складчатость (волнистость) — недо- статочно гладкая поверхность с незначительными воз- вышениями и углублениями неправильной геометриче- ской формы Рубцы — нормальная поверхность отливкн имеет в отдельных местах мелкие, но гладкие углубления, под которыми отсутствуют признаки нарушения сплошности металла		1
212	Грубая поверхность—после очистки прнгара поверх- ность все-такн остается негладкой	__	
221	Группа № 220. Пригар формовочных материалов Пригар — тонкая корка формовочных материалов, прочно соединенных окисламн металлов с поверхностью стенок отлнвки, образует утолщение, не поддающееся обработке обычными способами	—	
231	Группа № 230. Ужнмнны Ужнмнны — неглубокие впадины, преимущественно с гладкой поверхностью, перекрытые плоскими залива- ми, отделенными от тела отливкн тонким слоем формо- вочных материалов		
222-
пороки СТАЛЬНЫХ отливок
Таблица 59
Классификация и терминология пороков стальных отливок
Класс № 300. Пороки сплошности стенок отлнвкн
Группа я разновидность пороков								
№ порока	Наименование и отличительные признаки	Схематическое изображение пороков						
311	Группа № 310. Газовые раковкиы — внутренние округлой формы макрополости преимущественно с гладкими стенками, полностью окружены металлом н.тн час- тично выходят на поверхность Газовые раковины — внутренние шаро- видные полости, отдельные или расположен- ные неравномерными группами, с окислен- ной нлн неокнслеиной поверхностью. Раз- меры нх чаще всего не превышают 2—3 мм и в разных частях отлнвкн могут быть не одинаковыми. В отдельных случаях встре- чаются в виде каналов круглого перемен- ного сечения, углубленных в тело отлнвки							
								
								
								
								
312	Газовые раковины подкорковые — более крупные по сравнению с пороками № 311 полости газового происхождения имеют гладкую, чаще не окисленную поверхность, образуются под верхней по заливке поверх- ностной корочкой металла, бывают закры- тыми и открытыми							
								
								
313	Ситовидные раковины — внутренние ша- ровидные полости, расположенные сосре- доточенно, преимущественно в поверхност- ном слое отдельных частей отливкн. По сравнению с пороком 311 раковины имеют значительно меньшие размеры							
								
								
321	Группа № 320. Усадочные раковины и пористость — внутренние сосредоточенные макро- и мнкрополостн неправильной гео- метрической формы с скнсленнсй поверх- ностью окружены металлом нли частично выходят на поверхность Усадочные раковины — внутренние нли открытые полости, сосредоточенные пре- имущественно в верхнем уровне позднее за- твердевающей части отлнвкн. Они чаще всего имеют форму сужающейся вниз во- ронки, которая продолжается в виде от- дельных замкнутых полостей. Стенкн име- ют шероховатую поверхность преимуще- ственно темного цвета, на которой иногда видны дендриты							
								
								
322	Утяжнны — внутренние полости усадоч- но-газового происхождения имеют выход наружу и расположены у внутреннего угла отливкн; не всегда находятся в верхней по заливке части детали. Поверхность поро- ков темная окисленная							
								
								
								
		як:..		У/				к
								
								
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ПОРОКОВ
223
Продолжение табл. 59
1	Группа и разновидность пороков				
№ порок:	Наименование и отличительные признаки	Схематическое изображение пороков		
323	Усадочная пористость — несплошности металла губчатого вида или мелкие внут- ренние сосредоточения макро- и микропо- роков, выявляемые при гндроиспытаниях, во время механической обработки или спе- циальными методами			
331	Группа Ns 330. Включения — внутренние или частично выходящие иа поверхность макровключения шлака, окислов металлов, входящих в состав стали, формовочных или других материалов Засоры — рассредоточенные включения формовочных материалов или покрытия формы; располагаются преимущественно в верхних по заливке частях стенок и по- ражают часть толщины последних			
332	Обвал формы — сосредоточенное вклю- чение случайно обвалившейся или отдавлен- ной части формы нлн стержия; непосред- ственно у порока располагаются рассредо- точенные включения меньших размеров по- рока № 331. Над местом расположения по- рока выявляется прилив, конфигурация и размеры которого соответствуют обвалив- шейся части формы			
333	Шлаковые раковины — макровключення, расположенные преимущественно в верх- ней по заливке части стенок, имеют в ос- новном округлую форму. Вид и состав включений аналогичны металлургическому шлаку			
334	Окисные плены — темные макровключе- ния в виде тончайших рассредоточенных и различно ориентированных пленок типа надрезов неправильной геометрической фор- мы, нарушающих сплошность стали. Не всегда выявляются при внешнем осмотре отливок. Хорошо видны на макротемпле- тах, после механической обработки и в из- ломе, проходящем по их поверхности. Часто вызывают образование пороков типа спа- ев, недоливов, рубцов иа внешней поверх- ности отлнвок, изготовляемых преимуще- ственно из высоколегированной стали	Г		
224
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Продолжение табл. 59
Группа к разновидность пороков							
№ порока	Наименование н отличительные признаки	Схематическое изображение пороков					
341	Группа № 340. Пороки сплошности ме- талла типа надрывов — частичные надры- вы нлн полные разрывы стенок отливок Горячие трещины — пороки типа неров- ных надрывов, проходящих по границам зерен, обычно выходят наружу, имеют не- равномерную ширину, рваный излом, силь- но окисленную поверхность, на которой иногда вндны дендрнты. Пороки малых размеров имеют внд тончайших прерыви- стых надрывов, выявляемых специальными методами. В массивных стенках могут быть внут- ренние надрывы						
			17////М				
							
342	Холодные трещины — порок в большин- стве случаев бывает сквозным, имеет пре- имущественно равномерную ширину, глад- кий излом с неокисленной нли слабо окис- ленной поверхностью. Ему сопутствует со- ответствующая деформация отливки						
			1 	-				
							
			/f			V		
					У ✓		
							
343	Термические трещины — порок в виде протяженного гладкого надрыва нлн сеткн мелких надрывов выходит частично нару- жу, но в массивных сечениях, может быть и внутренним; может располагаться на гладкой поверхности, где отсутствуют рез- кие переходы, имеет рваный излом с окис- ленной поверхностью, поражает в основ- ном часть сечення н выявляется после тер- мической обработки, газовой резки, сварки нлн других видов температурного воздей- ствия						
							
							
344	Горячий излом — заметное нарушение целостности в виде излома с сильно окис- ленной поверхностью. Внд отливкн свиде- тельствует об образовании порока в резуль- тате внешнего механического воздействия на ее стенкн						
							
345	Раскол — заметное нарушение целостно- сти в виде тонкого холодного излома (если отлнвка не распалась на части). Внд от- ливкн свидетельствует об образовании по- рока в результате внешнего механического воздействия						
351	Группа № 350. Несвариваемость метал- ла — частичная нлн полная несваривае- мость металла в отдельных частях отлнвки Спай — явно видимые нарушения сплош- ности стенок отлнвки в виде углублений с закругленными краями. Пороком пора- жаются преимущественно тонкие части от- лнвки, наиболее отдаленные от мест подво- да литниковых каналов						
							
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ЛОГОКОа 225
Продолжение табл. 59
Группа и разновидность порохов			
№ порока	Наименование н отличительные признаки	Схематическое изображенве пороков	
352	Непровар холодильников и жеребеек — нарушения сплошности соединения (свари- ваемости) металла отливки со стенками внутренних холодильников и жеребеек; вы- являются с внешней стороны прн наличии признаков спая (порок № 351) в этих мес- тах при гидронспытаниях. Внутренние по- роки могут быть выявлены только специ- альными методами контроля		
			
353	Непровар — несплошность соединения наплавленного металла с телом отливки. Наиболее заметно выявляется после зачист- ки поверхности сварного соединения		^77%
Таблица 60
Классификация и терминологии пороков стальных отлнвок
Класс А* 400. Пороки макроструктуры, состояния отлнвки и неоднородности химического состава	
Группа и разновидность пороков	
,*й порока	Наименование и отличительные признаки
411	Группа 410. Неоднородность состава — явно выраженная неоднород- ность химического состава Ликвация — неравномерное распределение компонентов сплава по сече- нию отлнвкн. Данный порок может быть сосредоточен в отдельных частях толстостенных отливок в виде лнквацнонных шнуров («усов»), представ- ляющих собой и локальные нарушения сплошности металла. Пороки, ие выходящие на механически обрабатываемые поверхности, обычно не яв- ляются признаком брака
421	Группа 420. Несоответствие структуры Несоответствие структуры — макро- нли микроструктура не соответству- ет требованиям стандарта нли технических условий
431	Группа 430. Несоответствие физического состояния требованиям стан- дарта или технических условий Напряжения — внешние признаки порока, свидетельствующие о повы- шенных остаточных напряжениях, выявляются при механической обработ- ке (по короблению отливки, нарушающему размерную точность) нли при эксплуатации (преждевременное разрушение изделия), если техническими условиями нли стандартом не предусмотрено определение остаточных на- пряжений специальными методами
226
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Таблица 61
Классификация и терминология пороков стальных отливок
Класс Nt 500. Пороки состава н свойств стали	
Группа к разновидность пороков	
Nt порока	Наименование и отличительные признаки
511	Группа № 510. Отклонения от заданного состава -Несоответствие химического состава требованиям стандарта нлн техни- ческих условий
512	Неправильная маркировка — маркировка номера плавки, чертежа и т. д. не Соответствует действительности
521	Группа № 520. Отклонения от заданных механических свойств Несоответствие механических свойств требованиям стандарта нли тех- нических условий
531	Группа № 530. Отклонения от заданных физических свойств Несоответствие физических свойств требованиям стандарта нли техни- ческих условий
тем объединения мало отличающихся видов в соответствующие груп-
пы, которые приведены в тех же таблицах. Таблицы содержат схема-
тические изображения литейных пороков, что облегчает определение
пороков по их внешним признакам.
2. ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
Пороки стальных отливок анализируются ниже в последовательно-
сти, принятой в классификации (табл. 57—61). Пороки, встречающие-
ся редко, и пороки с элементарно простым механизмом образования,
детально ие рассмотрены. В таких случаях лишь перечислены причины
образования пороков и дан основной перечень мероприятий, предусмат-
риваемых при разработке технологических процессов или включаемых
в технологические инструкции выполнения отдельных операций процес-
са изготовления и заливки литейных форм, дальнейшего ухода за этими
формами, обработки отливок после выбивки из форм и т. д.
Для удобства пользования табл. 57—61 в последующем изложении
приведены наименования и номера пороков, принятые в классификации.
Размерные пороки (класс № 100, табл. 57). Заливы (порок
№ 111). Этому виду пороков не всегда придается большое значение,
так как тонкие приливы металла, заполнившего зазоры, образуемые
между поверхностями сопрягаемых частей литейной формы, удаляют
при очистке поверхности и последующей обработке отливки. Но учиты-
вая, что имеиио эти виды работ труднее всего механизировать, создание
условий получения отливок без заливов имеет большое значение для
снижения затрат труда иа выполнение трудоемких операций. Кроме
того, заливы металла, препятствуя свободной усадке стенок отливки и
являясь коицеитраторами напряжений, способствуют образованию го-
рячих трещин.
Возможные причины образования порока:
1) увеличенные зазоры между плоскостями разъема и составными
частями формы, вызванные неудовлетворительным состоянием модель-
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
227
ных комплектов, сушильных плит, шаблонов н другой оснастки, наруше-
ниями требований хранения и транспортировки стержней и форм, не-
брежным выполнением операций склейки стержней и сборки формы
(излишнее подпиливание стыкующихся поверхностей), неправильным
установлением зазоров при проектировании технологического про-
цесса; 2) повышенная температура заливки форм; 3) чрезмерно высокий
напор металла в форме.
Последний фактор имеет наибольшее значение при стопорной за-
ливке относительно малых форм, изготовляемых только с закрытыми
прибылями, когда применяют выпоры в виде тонких наколов, имеющих
по сравнению со стояком значительно меньшую площадь поперечного
сечения. Достаточным оказывается иметь хотя бы одну прибыль откры-
той нлн вместо наколов сделать выпоры, выполняемые по модели, что-
бы локализовать вредное влияние повышенного напора металла
в ковше.
Заливы металла легче удалить, если они выступают над основной
поверхностью стенки отливки, в которой выполняется литое отверстие.
Например, при изготовлении литой футеровки со сквозными щелевыми
отверстиями (рис. 37) контур выступающих частей стержня, образую-
щих щелевые отверстия, можно выполнить по двум вариантам
(рис. 130, а, б). С точки зрения получения точных размеров устья ще-
левого отверстия предпочтительным является вариант, показанный на
рис. 130, б, особенно в условиях серийного производства отливок, ког-
да некоторое усложнение модельной оснастки определено получением
более точных отливок.
Подъем формы (порок № 112). Пороки этого вида образуют-
ся при слабом креплении формы или недостаточной загрузке ее, когда
отсутствует крепление опок болтами, скобами. Массу груза, необходи-
мого для предотвращения возможности подъема верхней полуформы,
подсчитывают с учетом усилий всплывания стержней и формы, способ
определения которых рассмотрен в гл. II.
Прорыв формы (порок № 113). Этот порок возможен при не-
достаточно плотной набивке формы и высоте используемых опок, осо-
бенно для нижних полуформ, плохом состоянии опок, когда, например,
вырезаны ребра (шпоны) опок, слабом креплении крупных форм крюч-
ками или арматурой и чрезмерно большом напоре залитой стали, имея
в виду, что давление на нижние стенки формы (кгс/см2) составляет р =
=	гДе h—уровень жидкой ста-
ли в см; у—плотность жидкой ста-
ли, у = 7,1 н- 7,2 кг/см3.
При недостаточной толщине
слоя формовочной смеси, принятой
между основанием нижней полуфор-
мы и стенкой отлнвки, нижнюю по-
луформу устанавливают на постель,
приготовленную на месте заливки
этой формы из равномерного слоя
формовочной смеси. Установка соб-
ранной формы на такую же постель
не допускается, так как случайный
выдав части стенки формы уже нель-
зя будет обнаружить.
Рис. 130. Два варианта построения кон-
тура стержней отливки футеровки
228
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
В условиях серийно-
го производства отливок
можно использовать спе-
циальные опоки, при ми-
нимальной высоте кото-
рых уменьшается опас-
ность прорыва формы.
Например, при организа-
ции формовки крупной
Рис. 131. Опока с выступающими ребрами
серии отливок на имев-
шихся формовочных машинах грузоподъемностью 4,5 тс потребовалось
сконструировать специальные опоки. Однако принятая при этом наи-
меньшая высота нижних опок, равная сумме размеров высоты модели
и толщины слоя формовочной смеси (100—120 мм), оказалась большей,
чем это требовалось для использования данных формовочных машин.
Недостающую высоту опоки над выступающей частью модели ком-
пенсировали ребрами опоки, предусмотрев местную выступающую часть
(рис. 131). На этой выступающей части в дальнейшем форма удержи-
валась в собранном состоянии, опираясь на ровную постель из формо-
вочной смеси. При такой конструкции специальной опоки стало воз-
можным поместить ее выступающую часть между планками а приемного
стола формовочной машины и использовать имеющиеся формовочные
машины для производства, казалось бы, негабаритных отливок.
При образовании рассматриваемого порока отливку уже невоз-
можно использовать по прямому назначению. Кроме того, прорыв жид-
кого металла из-под нижней полуформы может вызвать тяжелые по-
следствия. Особенно опасно это явление в условиях формовки в почве.
Известны случаи, когда при слабом уплотнении нижней части глубоких
форм жидкая сталь прорывает стенку формы даже во время заливки.
Если после этого продолжать заливку формы до выхода металла в при-
были, то проникновение жидкого металла в отдаленные части формы
с повышенным содержанием влаги может вызвать взрыв. Поэтому для
исключения прорыва формы следует уделять большое внимание обес-
печению плотной набивки формовочной смеси, а в условиях формовки
в почве или в сборных опоках, используемых вместо кессонов, обеспе-
чивать, кроме того, надежное крепление стенок, удерживающих слой
формовочной смеси, чтобы под напором жидкого металла не могло про-
изойти смещение стенки формы, достаточное для прорыва жидкого
металла.
Распор формы (порок № 114). Данный порок образуется
вследствие тех же причин, что и прорыв формы, но более распростра-
нен. Меры предупреждения обоих пороков являются общими.
Часто можно наблюдать местные увеличения толщины стенок, вы-
зываемые тем, что при машинной формовке встряхиванием образуются
неплотности набивки формовочной смеси вблизи от торцов высоких вер-
тикальных стенок модели. Если невозможно выполнить достаточные
радиусы закругления выступающих углов указанных стенок модели,
чтобы избежать получения местных неплотностей, то необходимо доуп-
лотнять смесь во время набивки формы методом подпрессовки или дру-
гими способами.
Размыв формы (порок № 115). Наиболее вероятными при-
чинами размыва стенок формы являются: недостаточная прочность и
термостойкость стеиок формы в местах подвода питателей, вызванная
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
-229
слабым уплотнением формовочной смеси, механическими повреждения-
ми, разупрочнением смеси в результате нарушений режима сушки или
длительного простоя формы. Эрозионное разрушение стенок формы уве-
личивается при сосредоточенном подводе металла в тонкие части'отлив-
ки, особенно если питатели направлены не вдоль стенки формы.
Чаще всего размываются стенки форм, изготовляемых по-сырому.
В этих случаях, наряду с мерами, принимаемыми по подбору лучшей
рецептуры формовочной смеси, лучшему уплотнению стенок формы и
стержней, большое значение имеет уменьшение линейной скорости дви-
жения потока жидкой стали. Исследованиями, выполненными во Фран-
ции при изготовлении нескольких сот отлнвок массой до 100 кг, уста-
новлено, например, что в деталях, отливаемых из ковша первыми, т. е.
при наибольшем напоре стали, число песочных включений, вызванных
размывом стенок формы, втрое больше, чем в деталях, отливаемых по-
следними [101].
Рассредоточение подвода металла с направлением питателей вдоль
простенков формы, расширение устья питателей, максимальное ограни-
чение высоты свободного падения потоков металла из литников, подвод
металла в утолщенные части отлнвки, если это ие нарушает условия
питания, уменьшают возможность размыва формы. При изготовлении
отливок массой более 500 кг полезно при применении песчано-глинис-
тых формовочных смесей упрочнять места подвода металла путем про-
шпливання формы, а при значительно большей массе — применять ог-
неупоры, особенно в местах свободного падения потоков металла.
Недолив (порок № 121). К основным причинам образования
недоливов относятся: недостаточная скорость заполнения формы, пони-
женная температура заливки форм, затрудненный вывод газов из замк-
нутых полостей формы, неправильное расположение н направление пи-
тателей. Выше уже приводились (гл. V) способы, устройства и расчета
литниковых систем, выбор температурного режима заливки форм, раз-
работанные с учетом получения отливок без недоливов.
Возможность образования недоливов зависит также и от лнтейно-
технологнческих свойств стали — ее жидкотекучести и склонности к об-
разованию окисных плен. Например, хорошей жидкотекучестью облада-
ют углеродистые стали при содержании 0,25—0,60% С, сталь типа
30ХМЛ, 15Х1М1ФЛ, 10Х18Н9ТЛ, 10Х12ВМФЛ. Если принять за еди-
ницу коэффициент жидкотекучести стали указанных типов, то жидкоте-
кучесть стали марок 70Л, ЗОХГСЛ, 35ХГСЛ, 20ГСЛ, ЗОГСЛ, 40Г2Л,
35ХНГЗЛ, 0Х12НДЛ, 20Х13НЛ, 10Х13Л, 20Х13Л, 70ХЛ, 0Х18НЗГЗД2Л
будет характеризоваться коэффициентом 0,9, а стали 10Х25Н2Л — ко-
эффициентом 0,8 [67].
При разработке технологических процессов соответствующим об-
разом учитывают пониженную жидкотекучесть стали ряда марок.
В этих случаях особое значение придают созданию одностороннего на-
правления потоков стали, заполняющих полость формы, и увеличению
линейной скорости подъема уровня металла в полости формы. Лучшие
условия заполнения протяженных плоских тонкостенных частей отливок
достигаются при нижнем расположении этих стенок в форме (рис. 9) и
сифонном способе подвода питателей.
При наличии встречных потоков жидкого металла, успевшего силь-
но охладиться иа пути движения к плоским горизонтально расположен-
ным тонкостенным частям, слиянию этих потоков оказывает зна-
чительное сопротивление давление газов, вытесняемых из полости
230-
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
формы. Удалению газов способствует наклонное расположение гори-
зонтальных стенок, соединение их с прибылями или же с выпорами,
располагаемыми над местами возможного слияния потоков металла.
Незаполнеиие (порок № 122). Этот вид пороков получается
при недостаче жидкого металла в ковше, особенно во время заливки
последней формы, или в случаях нарушения нормальных условий раз-
ливки стали, когда вынуждены перекрывать стопорное отверстие ков-
ша. Способы предупреждения данного вида брака обычно предусмот-
рены в технологических инструкциях заливки форм.
Утечка металла (порок № 123). Утечка стали происходит по
разъему или через стенки формы. Утечка металла по разъему формы
возможна из-за слабого крепления форм скобами, болтами или грузом
недостаточной массы, при малом расстоянии, принимаемом между мо-
делью или элементами литниковой системы и стенкой опоки, а также
при использовании опок с деформированной плоскостью разъема. Утеч-
ка стали через стенки формы может происходить при недостаточно
плотной набивке отдельных мест формы, в случаях повреждения ее
стеиок, при сочетании малой высоты нижней полуформы (малой тол-
щины слоя формовочной смеси) и большого напора жидкой стали, осо-
бенно при формовке по-сырому.
В соответствии с этим при проектировании технологического про-
цесса определяют необходимую высоту опок для получения достаточной
толщины слоя уплотненной формовочной смеси, отделяющей тело от-
ливки от внешнего контура формы (см. гл. X), предусматривают при-
менение при необходимости формовки по-сухому, огнеупорных лещадок
у основания стояков, крепление тонких и нижних по заливке частей
крупных форм крючками. Кроме того, предусматривают меры преду-
преждения образования пороков № 112, 113 и 114.
Выдав формы (порок № 124). При наличии крючков или не-
ровностей, выступающих над нижним контуром опоки, прочность фор-
мы может оказаться недостаточной, если верхняя часть формы будет
опираться на выступающие части. Средняя часть формы выдавливается
также при установке ее иа неровное жесткое основание или на неров-
ную подопочную плиту при чрезмерно жестком креплении опок, имею-
щих коробление и неровности по разъему. В случаях удержания формы
грузами выдавливание ее стеиок чаще всего происходит при располо-
жении опор под грузы между ребрами опок или вблизи от края стенок
почвенных форм. Нельзя допускать перестановку собранных форм на
подопочиые плиты или иа другие опоры.
Несоответствие усадки (порок № 131). Возможные от-
клонения от литейной усадки, принятой при изготовлении модели, труд-
нее всего учесть в условиях единичного производства отливок. При оп-
ределении литейной усадки, согласно рис. 31, эти отклонения ие могут
быть значительными. В исключительных случаях лишь может потребо-
ваться некоторое исправление отливки.
В условиях серийного или массового производства несоответствие
в заданной и фактической усадке устраняется после разметки и механи-
ческой обработки первой партии отливок.
Искажение контура формы (порок № 132) и искаже-
ние контура стержня (порок № 133). Выявление данных де-
фектов не связано с недоработкой технологического процесса. Возмож-
ные причины их образования — использование моделей и стержневых
ящиков, требующих ремонта, в том числе вследствие изменения контура
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
231
в процессе транспортировки или хранения (коробление, местные по-
вреждения и т. д.), при формовке и сборке формы (срезка выступающих
углов и болваиов, подпиловка стеиок, заправка поломок и т. д.), при
изготовлении и сушке стержней (неправильное использование отъем-
ных частей стержневых ящиков, смятие или коробление во время суш-
ки и т. д.), при изготовлении моделей и стержневых ящиков с отклоне-
нием от чертежа.
При своевременной проверке состояния модельной оснастки и шаб-
лонов, а также выборочной разметке отливок, изготовляемых постоян-
но, можно получать отливки практически без пороков Ns 132 н 133.
Сдвиг пол у формы (порок №134), смещение стержня
(порок Ns 135). Образование этих пороков связано с рядом общих при-
чин, например: неправильное расположение на модели (в стержневом
ящике) соединительных штифтов, износ направляющих втулок и шты-
рей; неправильное соединение полуформ, половинок стержневого ящи-
ка или стержня во время склеивания; неправильный монтаж моделей
на плитах илн неправильное расположение знаков на модели; смещение
полуформ или стержней ударом-толчком. Кроме того, возможны н дру-
гие причины, например неправильная конструкция нли неудовлетвори-
тельное состояние опок. Принимая, что суммарный зазор между смеж-
ными поверхностями направляющего штыря 1 и втулки 2 (рис. 132)
характеризуется разностью диаметров d1— d — Ad, наибольшее сме-
щение верхней полуформы вдоль плоскости разъема 0 — 0 можно оп-
ределить соотношением величии а, I и Ad, так как е = -^-±—Ad. Если
в опоке имеется дополнительное направляющее отверстие <?, то величи-
на е, а следовательно, и возможность образования порока № 134 резко
уменьшаются, даже если размер а окажется большим. Однако направ-
ляющую часть с отверстием 3 иногда не выполняют, а размер da не-
обоснованно расширяют.
К причинам образования порока Ns 135 относятся также назначе-
ние повышенных зазоров по знакам стержней (см. рис. 19, 20); случаи
подпиливания знаков стержней, если зазоры
контура знаков стержней при набивке, скле-
ивании половинок, сборке формы.
Искажение контура отливки
(пороки Ns 136, 137 и 138). Данные пороки
образуются вследствие неправильного ис-
полнения предписаний технологических ин-
струкций, например, по очистке от формо-
вочных материалов мест газовой резки (по-
рок Ns 136), по загрузке очистного бараба-
на илн укладке отливок в штабели (при ко-
торой выступающие углы и тонкостенные
части могут деформироваться), по продол-
жительности очистки в галтовочном бараба-
не (порок Ns 137), по обрубке, очистке и за-
варке (пороки Ns 137, 138).
Образование указанных пороков может
быть предупреждено введением в техноло-
гический процесс изготовления отливки опе-
рации отрезки прибылей по копиру, выпол-
нением на отливке уступов, показывающих
недостаточны; искажение
Рис. 132. Возможные сме-
щения полуформ в плоско-
сти разъема 0—0
232___________________________________________ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
места газовой отрезки прибылей, применением необходимых шаблонов
для проверки размеров отливок и т. д.
Коробление литейное (порок № 141). Понятие коробление
часто связывают с образованием литейных напряжений (см. порок
№ 431), вызываемых неравномерностью охлаждения различных частей
отлнвки, когда она находится в литейной форме или- после ее выбивки
нз формы. Исключение или уменьшение возможности коробления, выз-
ванного остаточными напряжениями, достигается снижением скорости
охлаждения отлнвок в период перехода стали нз области преимущест-
венно пластических деформаций в область упругих деформаций, т. е.
в интервале температур 650—600° С.
Литейное коробление отлнвок происходит в области преимущест-
венно пластического состояния стали при повышенном сопротивлении
стенок формы усадке отлнвки. Наибольшее отклонение от заданных
размеров, сопровождающееся пластической деформацией стали, на-
блюдается прн изготовлении отлнвок типа задней стенки ковша
(рис. 34) или различных полуколец. В подобных случаях наиболее це-
лесообразно определить возможное изменение размеров отливки и из-
готовить модель с обратным прогибом, в том числе путем изменения
заданной усадки (рис. 34). Однако в условиях единичного производст-
ва отливок сложно определить обратный прогиб. Поэтому в аналогич-
ных случаях стремятся соединить выступающие части стенок стяжками,
т. е. приливными частями, которые, уменьшаясь по длине при усадке
стали, препятствуют смещению выступающих частей отливки в обрат-
ном направлении.
Прн введении стяжек учитывается следующее. Толщина стяжек
должна быть близкой к толщине стенок отливкн. Стяжки следует раз-
мещать равномерно по длине выступающих частей отлнвки и на воз-
можно меньшем взаимном расстоянии, чтобы ие вызвать искривления
стенки отлнвки. Сочленения стяжки с телом отливки должны образо-
вывать минимально возможные тепловые узлы. В этих местах толщину
стяжки нужно уменьшить, а ее поперечное сечение можно увеличить
путем расширения торцовых частей. Полезным является применение
наружных холодильников в местах сочленения стяжек с телом от-
ливки.
Дефекты контура и размеров отливки, имеющие внешние призна-
ки литейного коробления, возможны при использовании деформирован-
ной (перекосившейся, прогнутой) или недостаточно жесткой модели.
Поэтому при анализе брака отливок по короблению необходимо прове-
рять и состояние модельной оснастки, чтобы исключить возможность
дальнейшего использования дефектных моделей или в необходимых
случаях увеличивать жесткость модели.
Последствия возможного коробления отливкн можно предупредить
применением компенсирующих припусков на механическую обработку
(см. гл. III).
Коробление термическое (порок № 142). Коробление
данного вида происходит в процессе проведения термической обработки
отлнвок. Оно представляет собой деформации, которые вызываются не-
равномерностью и резким изменением температурного поля отливки,
например во время закалки, а также деформации, вызванные под дей-
ствием силы тяжести самой отливки или других отливок, совместно тер-
мически обрабатываемых.
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
233
К числу мер, предупреждающих возможность коробления отливок,
относятся следующие: недопустимость укладки тонкостенных отливок
навалом на поднну печи или в ннжнюю часть коробок (корзин), при-
менение подкладок под свешивающиеся части, усиление жесткости
крупных тонкостенных отливок, например, типа полуколец путем при-
варки нли выполнения в литье соответствующих стяжек (рис. 33), защи-
та экранами, особенно тонких частей крупных отливок от факела пла-
мени.
Коробление холодное (порок № 143). Термическая обра-
ботка — отпуск не полностью снимает остаточные напряжения. Кроме
того, выполнение после отпуска отдельных операций заварки или газо-
вой резки также влияет иа возникновение остаточных напряжений.
Коробление в холодном состоянии может быть вызвано перерас-
пределением остаточных напряжений после срезки припусков на меха-
ническую обработку. Наиболее заметно это проявляется при изготов-
лении крупных литых деталей нежесткой конструкции.
В подобных случаях технолог-литейщик предусматривает меры
предупреждения коробления путем выполнения в литье или вварки
стяжек, соединяющих выступающие части крупногабаритной детали.
Детали тнпа полуколец целесообразно отливать попарно и, кроме того,
еще до проведения термической обработки вваривать стяжки (если от-
сутствуют лнтые) (рис. 33).
Поверхностные пороки (класс № 200, табл. 58). Рубцы (порок
№ 211). Неровности поверхности отлнвки рассматриваемого типа пор-
тят товарный вид открытых, механически необрабатываемых поверх-
ностей. Если в технических условиях не указаны допустимые отклоне-
ния по величине углублений, то они могут быть таких размеров, чтобы
не уменьшилась толщина стенки отливкн более, чем это регламенти-
руется допусками на размеры. Допустимость более глубоких неровнос-
тей следует согласовывать с конструктором. Пороки данного типа чаще
всего образуются на верхней по заливке поверхности крупных отливок,
особенно в случаях медленной залнвки форм, когда верхняя поверх-
ность полости формы деформируется при нагреве, образуя неровности.
Применение высокотермостойких облицовочных формовочных смесей,
например хромитовых нлн хромомагнезитовых, является одной нз мер
предупреждения условий образования рубцов прн изготовлении тол-
стостенных отлнвок.
Неровности поверхности типа рубцов образуются также вследствие
понижения жидкотекучести стали, вызванного охлаждением ее в поло-
сти заливаемой формы. Это охлаждение возрастает по мере уменьше-
ния приведенной толщины стенкн отлнвки, а также увеличения продол-
жительности заливки формы и теплоаккумулнрующей способности сте-
нок последней. Во время медленной заливкн форм крупных толстостен-
ных отливок температура жидкой стали снижается даже на 40—50° С.
При этом потоки жидкого металла, наиболее отдаленные от мест под-
вода питателей, могут охладиться до температуры ликвидуса или близ-
кой к ней, когда уже нельзя ожидать получения гладкой поверхности
отлнвок.
Поэтому наряду с обычно принимаемыми методами устройства
литниковых систем и заливки форм крупных отлнвок (подвод питате-
лей в разные уровни формы, форсированный, режим заливки) в ряде
случаев, когда особо оговариваются требования по «ровности» поверх-
ности отливок, принимают температуру заливкн с значительно большим
234
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
перегревом, например на 100—120°С для углеродистой стали. Понят-
но, что при этом возникает большая вероятность образования горячих
грещин, пригара, усадочных раковин, и приходится это учитывать при
разработке технологического процесса
Неровности поверхности типа рубцов могут образовываться и на
поверхности отливок, изготовляемых из высоколегированной стали
вследствие явлений вторичного окисления хрома, алюминия и других
элементов. Этот вопрос специально рассмотрен ниже (см. порок
№ 334).
Грубая поверхность (порок № 212). Данный порок поверх-
ности образуется главным образом при формовке по-сырому с исполь-
зованием крупнозернистого формовочного песка. Применение песков
средних фракций, а также и противопригарных покрытий при формов-
ке по-сухому в сочетании с равномерной и высокой плотностью стенок
форм и стержней является надежным средством получения отливок без
этих дефектов.
Пригар (порок № 221). Различают два вида пригара — химиче-
ский и механический. Общепризнанным является мнение, что в сталь-
ных отливках возможны одновременно оба вида пригара, причем зна-
чение процесса образования механического пригара возрастает при
взаимодействии литейной формы с массивными стенками отливки и
сохранении непрерывного контакта формовочного материала с отлив-
кой. Внешние поверхности отливки, которые при усадке стали отходят
от стеиок формы, обычно мало поражаются пригаром.
Вопросы механизма образования пригара и сведения о выборе со-
ставов формовочных смесей и покрытий подробно освещены в литера-
туре [7, 30, 60, 71, 72, 75 и др.]. Ниже описаны некоторые технологичес-
кие методы уменьшения возможности образования пригара, полезные
в независимости от видов применяемых формовочных смесей и по-
крытий.
1)	Ограничение по возможности температуры заливки. Повыше-
ние температуры заливки (сверх рекомендуемой в гл. V) с целью полу-
чения лучшего отпечатка модели способствует образованию более зна-
чительного пригара, особенно во внутренних полостях, которые наибо-
лее трудно поддаются очистке.
2)	Применение стержней для выполнения тонких выступающих
частей формы, которые образуют углубления в массивных стенках от-
ливки, если даже эти углубления можно получить по модели. В таких
случаях следует выбрать наиболее термостойкую стержневую смесь и
противопригарную краску, самый рациональный режим сушки стерж-
ня и формы, а также обеспечить вывод газов из рассматриваемой час-
ти формы.
3)	Повышение теплоаккумулирующей способности отдельных час-
тей формы, в местах расположения которых возможно образование
повышенного пригара. Полезным при этом является применение смеси,
приготовленной с добавкой стальной дроби, или же применение хроми-
товой н хромомагнезитовой смесей для облицовки указанных частей
формы. Такие мероприятия наиболее эффективны при изготовлении
тонкостенных отливок, т. е. при толщине стеиок не более 25—50 мм.
В первом случае достигается ускорение процесса затвердевания и по-
следующего охлаждения отливки до температуры порядка 1150° С
с тем, чтобы ограничить по возможности время, в течение которого
легкоплавкие окислы железа FeO и эвтектики системы FeO—S1O2, об-
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
235
разующиеся на поверхности стенок отливки, могут находиться в жид-
ком состоянии. Этим ограничивается глубина проникновения указанных
соединений в формовочную смесь и, соответственно, толщина пригара.
Хромитовая н хромомагнезитовая смеси способствуют также соз-
данию лучшей направленности затвердевания отливки. Кроме того, эти
смеси инертны к окнслам железа, а спекшаяся пленка их оказывается
весьма плотной у поверхности стенок отливкн и через нее затрудняется
проникновение легкоплавких соединений. Это позволяет, в частности,
успешно применять данные формовочные материалы н при изготовле-
нии массивных отливок для приготовления облицовочных формовочных
смесей, а также противопригарных паст н покрытий.
4)	Регулируемое охлаждение стенок формы путем принудительно-
го отбора теплоты. О возможностях и значении этого метода свидетель-
ствуют рис. 121 и 122 (см. нижний график). В месте замера темпера-
туры стенок формы, отстоящем иа 15 мм от поверхности отлнвки, кри-
вая 2 (см. рис. 121, верхний график) в течение длительного времени
удерживается на уровне 1150° С, когда эвтектика соединения FeO—
SiO2 сохраняется в жидком состоянии. Кривая /, характеризующая
температуру стенок формы в условиях принудительного отбора тепло-
ты, ие достигает уровня 1000° С.
При естественном охлаждении рассматриваемой части отливки
(рис. 122, температурное поле Я) видно, что ближняя к поверхности
отливкн стенка формы (см. верхнюю границу поля А) почти в течение
7 ч находится в области температуры, превышающей 1150° С, при кото-
рой продолжается образование пригара. В месте же принудительного
отбора теплоты температура стенок формы не превышала 650° С и
только начала незначительно подниматься через 11 ч после заливкн
формы, когда продувка воздухом была прекращена.
Аналогичная картина наблюдалась при изготовлении н других мас-
сивных отливок с принудительным отбором теплоты.
5)	Ограничение длительности простоя собранной формы. Стеики
крупных литейных форм просушивают обычно на глубину до 80 мм, по-
этому при длительном простое собранных сухих форм, особенно горя-
чих, влажность поверхностных, т. е. просушенных, частей резко повы-
шается. Из-за высокой влажности воздуха в полости формы поверх-
ность холодильников через некоторое время покрывается влагой.
Скорость развития данного процесса еще более возрастает, если ис-
пользованы только закрытые прибыли. При формовке по-сырому по-
вышение влажности стержней наиболее заметно у основания знаков.
Длительный простой собранных форм вызывает образование повышен-
ного пригара и другие пороки — газовые раковины, ужимииы.
В связи с этим в технологических инструкциях установлена дли-
тельность простоя собранных форм: при формовке по-сырому — до 6 ч;
сухих форм — до 24 ч, если их собирали в холодном состоянии. Если
форму собирают в горячем состоянии, то после накрытия верхней полу-
формой ее необходимо сразу же залить жидким металлом.
Ужнмнны (порок № 231). По международной классификации
пороков отливок различают ужимины двух основных видов — песочные
н поверхностного покрытия [5, 6, 101]. В первом случае имеется в виду,
что порок образуется при отслаивании поверхностной корочки стенкн
формы, а во втором — при отслаивании корочки, состоящей из слоя
поверхностного покрытия, т. е. противопригарной краски. Каждый нз
видов пороков имеет еще свою разновидность—это ужимины смытые,
236
ПОГОНИ СТАЛЬНЫХ отливок
когда отслоение корочки формовочного материала или поверхностного
покрытия сопровождается частичным разрушением отделившейся ко-
рочки с образованием другого порока — засора.
В действительности трудно определить по внешнему виду прове-
денные четыре разновидности ужнмнн. Кроме того, в большинстве слу-
чаев ужнмнны являются и источниками образования засоров. Поэтому
в заводских условиях необходимо все разновидности ужимин называть
единым термином. При проведении профилактических технологических
мероприятий следует также иметь в виду, что образование ужимин мо-
жет быть связано и с отслоением поверхностного покрытия.
Ужимины обычно образуются с верхней стороны плоских стенок
отливок. Но наблюдаются случаи образования их и с нижней стороны
плоских стенок отлнвок, особенно в тех местах стенок, через которые
движутся потоки металла прежде чем заполнить отдаленные от мест
подвода питателей полости формы.
Формирование ужимин происходит наиболее интенсивно при дли-
тельном тепловом воздействии, оказываемом открытой поверхностью
жидкого металла на верхнюю плоскую стенку формы. Образованию
ужимин способствуют такие условия заливки формы, при которых жид-
кий металл, движущийся в полости формы, частично касается верхних
стенок, когда его уровень в форме еще не достиг поверхности этих сте-
нок, илн сливается с нижних стенок. Нагрев верхних стенок формы
значительно увеличивается прн непосредственном соприкосновении их
с жидким металлом по сравнению с воздействием теплоты излучения.
По имеющимся данным поверхность верхней стенки сырой песчаной
формы нагревается теплотой излучения жидкой стали до 900—950° С
в течение 45—50 с, а непосредственно жидким металлом—до 1400° С
[35]. В связи с малой теплопроводностью формовочного материала и
ограниченным временем теплового воздействия объемные изменения,
вызываемые значительным нагревом формы, начинаются в поверхност-
ном слое стенки формы. Непосредственно у места расположения этого
слоя формы, где температура еще не повысилась до 100° С, указанные
явления сопровождаются конденсацией испаряющейся влаги, содер-
жащейся в стенках формы в свободном и связанном состояниях. В ре-
зультате совокупности интенсивного повышения напряжений в поверх-
ностном слое формы, ослабления подкоркового слоя выделениями вла-
ги, растрескивания и отслоения корочкн формы жидкий металл прони-
кает под эту корочку и увеличивает ее отслоение.
Ужимины чаще всего образуются при формовке по-сырому, приме-
нении смесей с повышенным содержанием глнны и пылевидных фрак-
ций, в случаях длительного простоя собранных форм, в том числе при
формовке по-сухому нли применении поверхностной подсушки форм,
а также при малой газопроницаемости формовочных илн стержневых
смесей. Исключение в этом отношении составляют хромитовые и хро-
момагнезитовые формовочные смеси, не претерпевающие таких значи-
тельных объемных изменений, как смеси, содержащие кварцевый пе-
сок. При неблагоприятном сочетании перечисленных выше факторов
ужимины образуются и иа поверхностях отливки, оформляемых стерж-
нями. Применение прошпиловКн форм и стержней в местах наиболее
вероятного появления ужимин несколько ограничивает возможность
образования этих дефектов, ио не является радикальным средством.
С учетом изложенного для предупреждения образования ужимин
необходимо следующее:
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ________________________237
а)	выбор положения заливаемой формы, при котором плоские по-
верхности отливки располагались бы в ней преимущественно снизу вер-
тикально нлн наклонно;
б)	заливка частей формы, имеющих развитые плоские поверхно-
сти, с подводом питателей только снизу, исключающим скатывание по-
токов в другие нижележащие части, н прн максимально возможной
скорости подъема уровня металла в полости формы;
в)	расположение в исключительных случаях литейных ребер тол-
щиной 2—5 мм и высотой 5—6 мм в виде сетки на развитых плоских
поверхностях отливки, вынужденно сохраняемых в форме в горизон-
тальном положении, чтобы получить плоскую поверхность формы, со-
стоящую нз квадратных выступающих частей размерами от 60 X 60 до
100 X 100 мм (желательно получение согласия конструктора на введе-
ние этих ребер в чертеж готового изделия);
г)	применение бентонита в составе песчаио-глниистых смесей;
д)	применение смеси нз неоднородного по зерновому составу
кварцевого песка, но с малым содержанием мелких фракций;
е)	равномерное уплотнение стеиок формы;
ж)	исправление повреждений формы (стержня) с соблюдением
требований соединения восстанавливаемой части вентиляционными ка-
налами с системой вывода газов, укрепления этой части шпильками нлн
крючками и полной просушки ее.
Кроме того, исследованиями, выполненными В. Н. Ромашкиным
под руководством А. М. Лясса, показано, что сопротивляемость поверх-
ностного слоя формы отслаиванию, возможному в процессе объемного
расширения, резко возрастает при условии нанесения на поверхность
формы краски разного удельного веса — сначала малого, чтобы увели-
чить проникновение ее в глубь стеикн формы, а затем нормаль-
ного.
Е. А. Белобров отмечает, что формы и стержни нз жидкостеколь-
ных смесей, используемые после естественной сушки на воздухе, склон-
ны к образованию ужнмин из-за высокой гигроскопичности. Образцы
из смеси с жидким стеклом через 10—12 ч выдержки во влажной атмо-
сфере теряют 40—50% своей исходной прочности. Поэтому возможность
образования ужнмин связывается со значительным колебанием влаго-
содержания форм и стержней из жндкостекольных смесей в зависимо-
сти от способов сушки, содержания влаги в атмосфере, продолжитель-
ности выдержки собранных форм.
Самой неблагоприятной в этом отношении является относительная
влажность воздуха, равная 75—85%, характерная для дождливой по-
годы. Именно такая относительная влажность создается через 2—4 ч
в полости собранной жидкостекольиой формы, используемой после
естественной сушки на воздухе в течение одних суток. После проведе-
ния тепловой сушки те же формы обладают значительно меньшей гиг-
роскопичностью. Опасна также установка жидкостекольных стержней
в сырые формы. Гигроскопичность смесей уменьшается н с применени-
ем низкомодульного жидкого стекла.
Таким образом важнейшими мерами предупреждения образования
ужнмин при изготовлении форм и стержней нз жндкостекольных смесей
являются наряду с перечисленными выше: применение тепловой сушки,
особенно при массе отливок 500 кг и более; ограничение продолжитель-
ности выдержки собранных форм, особенно при повышенной относи-
тельной влажности воздуха.
238
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Пороки сплошности стенок отливки (класс № 300, табл. 59). Газо-
вые раковины (пороки № 311, 312). Причины образования этих
пороков не всегда легко определить без проведения анализа выполне-
ния технологического процесса на всех стадиях производства отлнвки,
начиная с выплавки стали.
Газовые раковины образуются в результате механического про-
никновения газа из формы (стержня) в затвердевающий металл отлив-
ки; неполного вытеснения газов жидким металлом из замкнутых полос-
тей формы и выделения газов, растворенных в стали во время ее ох-
лаждения и затвердевания, или протекания химических реакций.
Выделение газов может происходить:
а)	из жидкой стали, когда она плохо раскислена н закись железа
FeO вступает во взаимодействие с углеродом и водородом с получени-
ем, соответственно, СО и НгО;
б)	из жидкой стали при повышенном содержании в ней водорода,
который выделяется из-за понижения его растворимости по мере ох-
лаждения стали;
в)	из формовочных материалов при повышенном содержании в них
влаги, применении органических связующих материалов, особенно
в условиях малой газопроницаемости смесей;
г)	в результате реакций, протекающих у поверхности холодильни-
ков нли жеребеек, покрытых ржавчиной или влагой при взаимодейст-
вии последних с углеродом и закисью железа, содержащимися в стали.
При разработке технологического процесса изготовления отливки
технолог-литейщик ориентируется на удовлетворительное качество вы-
плавляемой стали. В случаях недостаточного раскисления стали или
повышенного содержания в ней водорода, что наблюдается при изго-
товлении отливок из легированной стали, газовыми раковинами пора-
жаются отливки всей плавки. Исключение могут составить толстостен-
ные литые детали, изготовляемые в сухих песчаных формах с открыты-
ми прибылями.
Например, в практике автора книги имел место следующий случай.
Одну и ту же отливку массой ~500 кг изготовляли из высоколегиро-
ванной стали по двум вариантам технологии — методом формовки по-
сухому и в металлической форме. В обоих случаях сохранили одинако-
вое положение детали при заливке, сифонный подвод металла и
устройство одной открытой прибыли. Партия форм обоих типов была
залита металлом одной плавки, при этом во всех металлических фор-
мах наблюдалось повышение уровня металла в прибыли. Отливки за-
браковали по газовым раковинам. Отливки же, изготовленные в песча-
ных формах, газовых раковин не имели. Следовательно, в результате
интенсивного охлаждения стали в металлической форме быстрее умень-
шалась растворимость газов в стали, содержание которых было допу-
стимым для условий медленного охлаждения отливки в песчаной форме.
Повышенное содержание влаги в стейках формы наиболее опасно
в тех случаях, когда отдельные части формы не промываются потоком
жидкого металла. Такие условия способствовали образованию газовых
раковин нижней части отливки зубчатой муфты массой 80 кг из стали
ЮЛ (рис. 133). Форму дайной отливки заливали при верхнем подводе
металла во фланец.
Газовые раковины, образующиеся у поверхности холодильников
и жеребеек, углубляются в тело отливки иа незначительное расстояние,
так как проникновение газов кратковременно из-за быстрого затверде-
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
239
вання стали у поверхности металлических
частей. Образование этих дефектов легко
предупредить, используя чистые от ржавчи-
ны и загрязнений холодильники и жеребей-
ки. Не допускается также применение же-
ребеек, при лужении которых остаются под-
теки покрытия, а в качестве покрытия ис-
пользуется сплав олова со свинцом. Поверх-
ность наружных холодильников целесооб-
разно покрывать самовысыхающей краской,
приготовленной из алюминиевой пудры.
Количество газов, выделяемых при ис-
парении и разложении влаги, сгорании ор-
ганических связующих, во много раз превы-
шает объем стержней и формовочной смеси,
окружающей отливку. Весь этот газ должен
быть выведен во внешнюю атмосферу час-
тично через открытые прибыли и выпоры и
в основном через стенки литейной формы. Для этой цели в стержнях и
литейной форме предусматривается система вентиляционных каналов.
Но так как во время заливки формы не исключена возможность про-
никновения заливов металла в устья некоторых вентиляционных кана-
лов, система этих каналов должна быть построена так, чтобы из каж-
дой части стержня или формы поток газов имел несколько выходов во
внешнюю атмосферу (см. рис. 26).
Даже при хорошем устройстве вентиляционной системы ие все
газы выходят через вентиляционные каналы. Для вывода газов
большое значение имеет газопроницаемость стенок формы и знаков
стержней.
По данным Б. А. Рыбальченко и др., минимальное критическое дав-
ление, прн котором газ проникает в тело затвердевающей отливки, со-
ставляет 120—220 мм вод. ст. Второй и третий максимумы давлений
газов, выделяемых стенками формы [51], связанные с конденсацией
влаги и закупоркой пор на некотором расстоянии, представляют мень-
шую опасность, так как к этому времени обычно успевает сформиро-
ваться плотная корочка затвердевшей стали.
Если сопротивление выходу газов во внешнюю атмосферу окажется
более критического, то в отливке могут образоваться газовые ракови-
ны (порок № 311).
Для уменьшения сопротивления выходу газов из стержней, сопри-
касаемых со всех сторон с жидким металлом, важно правильно выпол-
нить вентиляционные каналы в знаках стержня и формы. С этой целью
делают специальные отверстия в стенках стержневого ящика и высту-
пы-ориентиры на знаках модели (рис. 26, в), через которые выполняют
вентиляционные каналы наколами душиика. Кроме того, необходимо
предупредить возможность даже частичного всплывания стержня и
вызванного этим проникновения металла под осиоваиие знака.
Еще большая трудность возникает при применении вентиляцион-
ной системы в ленточных стержнях малого поперечного сечения
(рис. 24, /, //). Такие стержни имеют развитую поверхность. Для об-
легчения выбивки ленточных стержней через малые отверстия их изго-
товляют из смесей, содержащих органические связующие, и поэтому
для них требуется особо тщательная вентиляция. В подобных случаях
24а
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
все части стержня соединяют внутренними каналами, выходящими
в его знаки. Для получения вентиляционных каналов применяют пара-
финовые фнтнлн, выгорающие прн сушке стержня, нли газопроницае-
мые эластичные трубки, свитые нз нейлоновых нитей, которые также
укладывают прн набивке смеси. Эти трубки используют и прн выполне-
нии вентиляционных каналов в стенках формы.
Во время заливки формы нужно еще удалить нз ее полости боль-
шой объем воздуха и газов, выделяющихся прн нагреве стенок формы
теплотой жидкой стали. Газы легче всего вытеснить заливаемой
сталью через открытые прибыли. Если же отдельные полости формы
расположены выше основания прибылей, то во время заливки формы
в верхних частях ее возникают местные воздушные мешки, сжимаемые
жидкой сталью. Прн хорошей газопроницаемости стенок формы, мед-
ленном подъеме уровня заливаемого металла н наличии выпоров до-
статочных размеров воздушные мешки вытесняются через стенки фор-
мы. В противном случае местные газовые мешки сохраняются в теле
отлнвкн в виде газовых раковин (см. порок Кг 312). При форсирован-
ной заливке мелких форм рассматриваемые пороки образуются даже
у основания тонких выпоров, выполняемых душником диаметром 5—
6 мм. Толстостенные отлнвкн обычно не имеют таких дефектов.
Таким образом, к основным мерам предупреждения образования
порока № 311 относятся следующие:
I)	полное раскисление стали, повышение содержания кремния
в углеродистой и низколегированной стали до максимально допустимо-
го, присадка алюминия прн заливке сухнх форм до 0,8—1,0 кг/т, а прн
формовке по-сырому до 1,0 кг/т, чтобы получить остаточное содержа-
ние алюминия в пределах 0,035—0,040% [72];
2)	прокаливание разливочных ковшей после ремонта;
3)	хранение сифонного припаса в сухнх помещениях;
4)	проверка хромитовых смесей по содержанию в них карбонатов;
5)	максимальное уменьшение простоя собранных форм (до 24 ч
прн формовке по-сухому);
6)	недопустимость сборки горячих форм и стержней, а если это
вызывается исключительными обстоятельствами, то заливка должна
быть выполнена немедленно после сборки формы;
7)	тщательное выполнение вентиляционной системы формы, осо-
бенно при выводе газов нз внутренней части болванов и стержней, обра-
зующих в отливке замкнутые внутренние полости, защита каналов от
попадания в них жидкого металла;
8)	преимущественное применение сифонного подвода металла;
9)	увеличение длительности залнвкн формы, если это не вызывает
опасности образования других пороков.
Меры предупреждения образования порока № 312 следующие:
I)	расположение прибылей нли выпоров над замкнутыми верхними
полостями формы (хорошие результаты достигаются в случаях приме-
нения щелевндных выпоров вместо наколов душником, так как при
этом достигается перелив части металла, вытесняемого вместе с га-
зами);
2)	наклонное илн вертикальное расположение отливкн (модели)
в форме, чтобы уменьшить объем остающихся замкнутых полостей
или полностью нх ликвидировать;
3)	сифонный способ заливки с односторонним направлением пото-
ков жидкого металла в полости формы;
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
241
4)	максимальное повышение температуры заливки при изготовле-
нии крупногабаритных тонкостенных отливок;
5)	ограничение в отдельных случаях применения органических свя-
зующих материалов при изготовлении форм и стержней, чтобы умень-
шить объем газов, выделяемых в полость формы.
Ситовидные раковины (порок 313). Пороки этого вида
образуются преимущественно при изготовлении тонкостенных отливок
при формовке по-сырому. Пороки выявляются в тонкостенных частях
отдельных плавок. Образование ситовидных раковин объясняют выде-
лениями водорода [43], вызванными понижением растворимости в ста-
ли во время затвердевания и взаимодействием воды со стенками отлив-
ки по реакции Н2О + Fe = FeO + 2Н, причем при формовке по-сырому
содержание 5 см3 водорода на 100 г металла уже может быть опасным.
Замечено, что брак по ситовидным раковинам увеличивается при
возрастании содержания пылевидных фракций в облицовочной формо-
вочной смеси, приготовляемой с применением отработанных смесей,
а также при повышенной влажности воздуха. Обогащение этих смесей
добавками свежего песка дает положительные результаты.
Резкое снижение брака достигается путем более полного раскис-
ления стали, уменьшения содержания влаги, пылевидных фракций и
глины в формовочных смесях, сокращения простоя собранных форм.
Усадочные раковины (порок № 321). Условия образования
усадочных раковин, методы создания направленности затвердеваиня
стали в литейной форме с целью получения плотных отливок подроб-
но рассмотрены в гл. IV и VI.
Утяжины (порок № 322). Утяжины относятся к порокам газового
происхождения. В то же время формирование этих дефектов зависит
от процессов усадки стали, сопровождающихся образованием вторич-
ных усадочных раковин и горячих трещин. Чаще всего утяжина выяв-
ляется в месте развития вторичной усадочной раковины. Поэтому при
выявлении утяжииы важно проверить, не сопутствует ли ей другой по-
рок, а именно вторичная усадочная раковина.
Утяжииы образуются при медленном затвердевании стали в райо-
не выступающих частей формы (стержня) и повышенном давлении га-
зов, выделяемых этими частями при нагреве их теплотой жидкой стали.
Следовательно, возможность образования утяжнн в медленно затверде-
вающих (горячих) местах отливки увеличивается с повышением газо-
твориой способности, а также с уменьшением толщины и радиуса за-
кругления выступающих частей формы.
Если вторичные усадочные раковины не образуются, то утяжииа
незначительно углубляется в тело отливки, так как по мере затверде-
вания смежных частей отливки сопротивление проникновению газов
возрастает.
Три типичных случая поражения отливок утяжинами 1 показаны иа
рис. 134. В первом из иих (рис. 134, о) образование утяжниы проходило
одновременно с формированием вторичной усадочной раковины 2. Дав-
ление газов, вызвавшее образование утяжины, в дальнейшем способст-
вовало формированию сосредоточенной усадочной раковины. При от-
сутствии утяжин в подобных случаях раковина рассредотачнвается по
длине теплового узла нли формируется в виде осевой усадочной порис-
тости.
В других случаях, когда отсутствуют .условия для образования вто-
ричных усадочных раковин (рис. 134, б, в), утяжина имеет меньшую
242
.ПОГОНИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рис. 134. Случаи поражения отливок утяжииами
глубину. При расположении закрытой прибыли 2 иад местом формиро-
вания утяжины газы, прорывающиеся через формирующуюся корочку
затвердевающей отливки, могут в течение некоторого времени даже
проникать в полость усадочной раковины, сосредоточенной в прибыли.
Но по мере увеличения давления газов, оказавшихся в полости усадоч-
ной раковины, образование утяжины сначала затормозится, а потом
вообще прекратится.
Одной из эффективных мер предупреждения образования утяжнн
является применение наружных холодильников 3 в месте расположения
выступов формы (рис. 134, 6). Холодильники изгибают из проката по
конфигурации стержневого ящика, штампуют или отливают из стали.
Для этой же цели применяют холодильники в виде подковных гвоздей,
головки которых располагают в стержне со стороны тела отливки.
К технологическим мероприятиям также относятся: увеличение по воз-
можности радиусов закругления внутренних углов; облицовка высту-
пающих частей хромитовой, хромомагнезитовой смесью или песчано-
глинистой смесью, содержащей металлические составляющие (стружку,
дробь); уменьшение газопроницаемости поверхностной части узких
болванов путем применения мелких песков, плотной набивки, покрытия
плотным слоем противопригарной краски и понижение по возможности
температуры перегрева заливаемой стали.
Усадочная пористость (порок Кв 323). Различают два ви-
да рассматриваемого порока — микро- и макропористость. В первом
случае тонкие иесплошности усадочного происхождения располагаются
между первичными зернами, как, например, было выявлено (рис. 135)
в стенке отливки толщиной 20 мм, нзготовлеииой в металлической фор-
ме. Дефектная зона шириной 1—2 мм была обнаружена на стыке
встречных фронтов кристаллизации стали. Данный вид иесплошности
оказывает отрицательное влияние на пластические свойства стали,
а также может снижать коррозионную стойкость нли длительную и ус-
талостную прочность стали. Макропористость выявляется после трав-
ления темплетов, иа серных отпечатках или методом рентгенографии
(см. рис. 49). При этом механические свойства пористой зоны сни-
жаются.
Усадочная пористость образуется в осевой зоне протяженных сте-
нок отливки, если сохраняется широкая область затвердевания стали
в двухфазном состоянии с преобладающим содержанием твердой фазы.
Именно такие условия характеризуются участком крутого подъема
ЛИТЕЙНЫЕ ПОТОКИ И МЕТЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 243
Рис. 135. Микроусадочная пористость
в отливке из стали 20Х13Л. Х100
кривой 5 (рис. 100, в). Для улучше-
ния направленности затвердевания
рассматриваемой стенки отливки и
уменьшения возможности образова-
ния усадочной пористости, очевид-
но, потребовалось бы изменить ско-
рость охлаждения отливки в форме
таким образом, чтобы направление
хода кривой 5 было аналогичным
кривой 4, а в смежных поперечных
сечениях стенки отливки точка пере-
сечения этой кривой с центральной
осью отливки перемещалась бы
вправо по мере приближения этих
сечений к прибыли.
Возможная ширина пористой
зоны зависит от температурного ин-
тервала кристаллизации стали. На
величину этого интервала влияет
содержание углерода в стали. Рас-
сматриваемый температурный ин-
тервал углеродистой стали опреде-
ляется по диаграмме состояния (рис. 95). Для отливок из легированных
сталей такие данные могут быть получены в результате проведения
специальных исследований, но ориентировочное представление о склон-
ности стали рассматриваемого состава к образованию усадочной порис-
тости можно составить по содержанию в ней углерода. Например, ле-
гированные стали с содержанием до 0,15% С не склонны к образова-
нию усадочной пористости. При недостаточной направленности затвер-
девания стали получают четко выраженную узкую зону усадочной рых-
лости, которая хорошо видна в изломе или на макротемп лете.
Наибольшей склонностью к образованию усадочной пористости
обладает высокомарганцевая сталь 110Г13Л, температурный интервал
затвердевания которой составляет около 150° С. При недостаточной
направленности затвердевания толстостенных отливок из этой стали
усадочная пористость поражает до */г толщины стенок. В таких случаях
износостойкость деталей из стали дайной марки резко падает.
Количественную характеристику склонности стали выбранного со-
става в виде относительной ширины пористой зоны определяют, исполь-
зуя специальную технологическую пробу [67] (рис. 136, а). Литейную
форму данной пробы заливают сверху из мерной литниковой чаши.
Верхняя часть полости формы образует конический контур отливки при
помощи кольцевого наружного холодильника. Остальную часть формы
набивают формовочной смесью. Холодильник фиксирует первоначаль-
ный уровень стали в полости формы. Относительную ширину пористой
зоны, т. е. отношение Ва : Do, определяют по результатам просвечива-
ния пробы рентгеновскими лучами (рис. 136, б), которое позволяет из-
мерить фактическую ширину Вп пористой зоны 3.
Относительная ширина зоны усадочной пористости для стали раз-
ных марок составляет [67]:
0,08 для 15Х1М1ФЛ
0,16 для 20Л, 25Л, ЗОЛ. 35Л, 45Л и 55Л
0,24 для Х25Н2Л
0,40 для 110Г13Л, см. рис. 136, б
244-
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рис. 136. Технологическая проба для определе-
ния склонности стали к образованию усадоч-
ных раковнн (а) и рентгенограмма пробы (б)
Эту же пробу используют
для определения относитель-
ного объема усадочных рако-
вин и пористости, характерного
для стали соответствующего
состава. Для этого достаточно
открытую часть усадочной во-
гнутости 1 заполнить парафи-
ном (см. затемненный учас-
ток), определить плотность тех-
нологической пробы, а также
плотной части отливкн 2 и по
нх разнице подсчитать относи-
тельный объем усадочных ра-
ковин 1, 4 и пористости 3. Раз-
витию усадочной пористости
способствует н повышенное со-
держание газов в стали.
Предупреждение образо-
вания усадочной пористости
достигается методами улучше-
ния условий питания отливки,
непременным выполнением тре-
бований размещения прибылей
с учетом радиуса их действия,
выполнением конусности, рас-
ширяющей тело отлнвки по на-
правлению к прибыли (см. гл. IV). При изготовлении отливок особо
ответственного назначения рекомендуемые радиусы действия прибыли
и края отлнвки могут оказаться завышенными. В подобных случаях
обращается особое внимание на создание технологичных конструкций
литых деталей с учетом возможного расположения прибылей над утол-
щенными частями стенок отлнвки.
Засоры (порок № 331). Образование засоров вызывают поломки
стенок формы, возможные во время выемки модели и при небрежном
последующем исправлении их; поломки, допускаемые при сборке фор-
мы; местные выступающие части формы, например, в виде прямых уг-
лов; осыпающиеся частицы поверхности формы, особенно прн формов-
ке по-сырому или при пережоге форм во время сушки; продукты разру-
шения стенок формы потоками жидкой стали при неправильном
устройстве литниковых систем, а также при образовании ужнмин; фор-
мовочные материалы, попавшие в полость формы во время сборки и
ожидания заливкн.
Поражение отлнвки засорами (рис. 137), особенно в виде рассре-
доточенных включений песка, часто выявляют после проведения меха-
нической обработки, когда затрудняется исправление детали. При на-
личии информации о расположении скрытых пороков, например резуль-
татов рентгеновского контроля, отливка может быть исправлена или
забракована еще до передачи в механообрабатывающнй цех.
Потоки жидкого металла, вступающие в полость литейной формы,
оказывают одновременно тепловое и механическое воздействие на ее
стенки. В результате недостаточной термостойкости формовочных ма-
териалов происходит нагрев стенок формы, вызывающий объемные
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
245
если он формуется по модели, и осо-
изменения поверхностного слоя,
растрескивание стенок, осыпае-
мость и смывание жидким метал-
лом частиц формы. Процесс за-
ливки формы относительно крат-
ковремен. Несмотря на это, ука-
занные явления могут получить
значительное развитие, особенно
прн формовке по-сырому, при го-
ризонтальном расположении раз-
витых плоских поверхностей в
верхней части полости формы,
при осыпаемости формовочных
материалов, наблюдаемой еще до
заливки.
Размывающему действию
подвергается поверхность стояка,
бенно место стыка литниковой воронки со стояком, которое уплотняют
и отделывают вручную и не просушивают даже при формовке по-су-
хому.
Размывающее действие потоков металла, движущихся в полости
формы, зависит от их скорости движения и направления. Скорость по-
тока в устье питателя можно уменьшать в нужных пределах, увеличи-
вая площадь поперечного сечения выходной части питателя, не откло-
няясь от расчетного значения Fa, определяемого для узкого сечения
в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. V.
Размывающее действие потоков особенно проявляется при заливке
форм из стопорного ковша н когда питатели направляются непосредст-
венно во встречную стенку, даже если она расположена на расстоянии
150—200 мм от устья питателя. Наиболее рациональным является под-
вод металла сифоном, касательно к стенкам формы. Варианты подвода
металла показаны на рис. 138 и 139.
Из рис. 138, а и 139, а видно, что в обоих случаях питатели 1 про-
ходят по поверхности разъема формы. Поток металла при выходе из
питателя ударяется в стержень 2 и, отражаясь в направлениях, пока-
занных стрелками, поступает в нижнюю часть формы. В течение време-
Рис. 138. Два варианта подвода ме-
талла:
а — по разъему формы; б — сифоном
Рис. 137. Отливка, пораженная засорами
Рис. 139. Два варианта подвода ме-
талла:
а — по разъему формы; б — сифоном:
/ — питатели; 2 — стержень; 3 — стояк;
4 — литниковый ход
246
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
ни, необходимого для подъема уровня заполненной части формы
к верхней стенке питателя, центровой стержень обливается разрознен-
ными потоками стали, что и приводит к размыву его стенок, а также
к образованию ужнмин иа внутренней поверхности отливки в районе мес-
та подвода металла.
Когда же металл по касательной поступает в нижнюю часть формы,
не образуя встречных, отраженных от стержней, потоков (рис. 138, б и
139, б), такое явление не происходит. Благодаря низкому расположе-
нию выходных частей питателей последние быстро перекрываются ме-
таллом, и дальнейшее заполнение формы происходит методом сифонной
заливки.
Неблагоприятными являются условия заполнения формы для полу-
чения отливки втулки с фланцем (рнс. 140, а), когда металл подводится
непосредственно во фланец, как показано стрелками. Первые порцин
металла поступают в нижнюю часть полости формы, касаясь поверхно-
сти формы, образующей контур фланца. Такне условия заливки формы
сохраняются в течение почти всего периода заполнения ее до уровня
прибыли, так как верхний уровень питателя совмещен с торцовой по-
верхностью фланца.
Более благоприятные условия получения отливки без засоров н
ужнмин можно создать, изменив направления подвода металла
(рис. 140, б). Наклонное расположение питателя способствует созда-
нию вращательного движения металла в полости формы. При
этом смытые части формы перемещаются в поверхностный слой
стенки отливки, подлежащий снятию прн механической обработ-
ке. Для уменьшения возможности смывания частиц формовочной смеси
практикуется также использование формы и стержней с минимальным
числом разъемов, создание условий, при которых стержни точно уста-
навливались бы в знаки без подпиливания их или заделки зазоров,
ограничение размеров поломок форм, допускаемых к исправлению,
а также подсушка исправленных мест, если применяются иебыстротвер-
деющие смеси.
Одним нз важнейших средств предупреждения образования засоров
является подбор соответствующих формовочных смесей и покрытий.
Для повышения прочности и в некоторой части термостойкости
стеиок форм и стержней большое значение имеет прошпиливание круп-
V
Рис. 140. Схема подвода металла к отливке втулки:
а — непосредственно во фланец; б — сифоном
ных форм. Крупные фор-
мы и стержни, изготовля-
емые из песчаио-глиинс-
тых смесей, прошпилива-
ют строительными гвоз-
дями длиной 60—80 мм
при расстоянии между
гвоздями (шаге) 40—80
мм. Для той же цели ис-
пользуют и формовочные
шпильки, особенно при
изготовлении стержней.
Чаще всего прошпилн-
вают плоские верхние
по заливке поверхности
форм и стержней, верти-
кальные и наклонные
ЛИТЕЙНЫЕ ПОГОНИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
247
стенки форм крупных и средних отливок, а также части формы, распо-
ложенные вблизи питателей, через которые проходят основные потоки
жидкого металла. Ннжние поверхности прошпиливают только при изго-
товлении массивных отливок или при наличии плоских, обливаемых
металлом, поверхностей формы протяженностью более 800—1000 мм.
Применение высокотермостойкнх формовочных смесей, а также обыч-
ных жндкостекольных смесей позволяет ограничить нли вообще исклю-
чить прошпиливание поверхности форм.
Необходимо отметить положительное значение применения прибы-
лей прямого питания, которые служат своего рода копильниками
всплывающих частиц формовочных материалов. Аналогичную роль вы-
полняют в отдельных случаях местные технологические приливы —
«грязесборники», располагаемые над обрабатываемыми поверхностями,
которые нельзя исправлять заваркой.
Обвал формы (порок № 332). Обвал отдельных частей формы,
которые в виде включений формовочных материалов поражают в даль-
нейшем стенки отливкн, может происходить как до заливки формы, так
н во время залнвки. В первом случае обвалы происходят главным обра-
зом во время соединения нижией полуформы с верхней, после чего уже
невозможно обнаружить их.
Например, поврежденная часть стенки формы, имеющая трещины,
особенно слабо уплотненная, может некоторое время удерживаться
в первоначальном положении, чтобы прн каком-то незначительном до-
полнительном воздействии — от удара, толчка или от внутреннего дав-
ления газов, превышающего атмосферное во время заливки формы,
свалиться вниз. Это в основном относится к выступающим частям верх-
них полуформ, имеющих высокие болваны, для удержания которых
применяют крючки. Недостаточное число крючков и неравномерное их
расположение чаще всего являются причинами обвала выступающих
частей формы. Несоответствие профиля разъема верхней и нижией по-
луформ может привести к сколу и обвалу кромок формы. Особенно это
относится к условиям формовки по-сухому, когда сопрягаемые части
плоскости разъема формы не могут деформироваться под действием
массы верхней полуформы.
Обвалы стенок собранных крупных литейных форм могут произой-
ти при укладке грузов на верхнюю опоку. При соприкосновении хотя
бы одного груза с выступами формовочных материалов легко повредить
форму (см. гл. IX). Поэтому крупные формы крепят с применением так
называемого ложного груза, представляющего собой самостоятельную
опору. Расстояние между стенками опоки и ложным грузом расчековы-
вают клиньями.
Для предупреждения повреждения крупных форм применяют дву-
кратное накрытие верхней полуформы — сначала, чтобы убедиться
в отсутствии повреждений формы н стержней, возможных также при
возвышении стержней над плоскостью разъема, и окончательно, когда
есть уверенность в правильности выполиеиня этой ответственной опе-
рации.
Шлаковые раковины (порок № 333). Округлые включения
шлака, обнаруживаемые в стенках отливки, могут образоваться либо
вследствие проникновения металлургического шлака из ковша в по-
лость формы, либо в результате химического взаимодействия окислов
железа нли других элементов, содержащихся в стали. В условиях сто-
порной разливки стали проникновение шлака в полость формы практи-
248-
пороки СТАЛЬНЫХ отливок
чески исключено. При сливе из ковша остатков стали вместе с шлаком
возможно образование еще более грубых пороков типа незаполнения
формы (порок № 122), так как при этом образуются уже не отдельные
раковины, а слой шлака, всплывающего в верхние части полости формы
и поражающего значительные части отливкн.
Наиболее часты случаи образования шлаковых раковин при залив-
ке форм через носок ковша. Такие приемы разливки стали практику-
ются иногда и прн изготовлении относительно крупных отливок, когда
требуется залить сталь при температуре, близкой к температуре ликви-
дуса. Даже при использовании чайниковых ковшей возможно проникно-
вение шлака во время заливки первой формы, если предварительно ие
слить из ковша часть металла, а также в конце разливки. В этих слу-
чаях желательно применение густых шлаков, легко удерживаемых
в ковше.
В условиях применения качественных формовочных смесей и по-
крытий образование реакционных шлаков практически невозможно.
Окисиые плены (порок № 334). Плены образуются в резуль-
тате окисления элементов, содержащихся в стали и обладающих боль-
шим сродством к кислороду. Окислы таких элементов, как хром, алю-
миний, титан, образующиеся в виде плотных тугоплавких взвесей, яв-
ляются основными составляющими плен. Если элементы также облада-
ют большим -сродством к кислороду, но продукты их окисления выделя-
ются в жидком состоянии, то последние легко могут коагулировать и
далее всплывать и переходить либо в шлак еще до заливки форм, либо
в прибыльные части. Окисление указанных элементов начинается еще
в процессе выплавки стали. Поэтому жидкая сталь, поступившая на
участок заливки форм, может содержать во взвешенном состоянии
пленки окислов, если соответствующими методами раскисления и вы-
держки перед заливкой не будет обеспечено удаление их в шлак.
Окислительные процессы продолжаются и во время заливки литей-
ных форм. Струя металла, вытекающего из ковша, сначала контакти-
рует с атмосферой воздуха, а далее, вступая в полость формы, попа-
дает в газовую среду, содержание кислорода в которой уменьшается
по мере заполнения сталью (табл. 62) [93]. По данным таблицы видно,
что даже при заливке закрытой формы, в полости которой легче удер-
живаются продукты возгонки и сгорания органических составляющих
формовочной смеси и покрытий, содержание кислорода сохраняется
довольно значительным, если к тому же учесть окисляющую способ-
ность СОг.
Таблица 62
Содержание газов в полости заливаемой формы (93]
Тип формы	Время. считая от начала заливки. с	Содержание газов, %			Тип формы	Время, считая от начала залнвки, с	Содержанке газов, %		
		о,	СО	СО,			о,	СО	со,
Открытая	10	20,2	о.о	0,0	Полу-	40	5,2	4.2	5,8
	20	20,6	0,4	0,0	закрытая	50	5,4	—-	7,0
	30	20,8	0,2	0,0	Закрытая	5	20,3	0,4	0,0
	40	19,8	0,0	0,8		15	19,2	%0,2	1,0
	50	19,2	0,0	1,2		25	6,2	1,0	10,0
Полу-	10	18,9	0,0	1,1		35	3,5	8,8	3,8
закрытая	20	14,0	0,8	3,8		45	1,9	17,8	3.8
	30	12,4	1,0	5,2					
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
249
Возможность окисления
элементов, входящих в состав
стали, зависит от содержания
кислорода в газовой среде и
упругости диссоциации окис-
лов этих элементов при темпе-
ратуре жидкого металла. Да-
же при заливке закрытых
форм, когда содержание кис-
лорода уменьшилось до ~2%
(табл. 62), эквивалентных пар-
циальному давлению 1 • 10~2
кгс/см2, невозможно избежать
висимости от содержания в стали некоторых
элементов [66]
вторичного окисления хрома.
Это объясняется тем, что уп-
ругость диссоциаций СггО2 со-
ставляет всего ЫО-13 кгс/см2 при температуре 1500°С н l-IO-11 кгс/см2
при 1700° С. Развитие процесса вторичного окисления нельзя приоста-
новить даже путем создания восстановительной атмосферы в полости
формы, так как и при этом условии в газовой среде в течение некоторо-
го времени сохраняется содержание кислорода, превышающее упру-
гость диссоциации окислов указанных элементов.
Установлено, что образование плотной пленки окислов на зеркале
жидкой стали начинается при определенной температуре, т. е. при тем-
пературе пленообразования, и далее, по мере охлаждения стали, толщи-
на указанной пленки резко возрастает. Температура пленообразования
элементов, входящих в состав стали, зависит от содержания этих эле-
ментов (рис. 141) [66]. Из графика видно, что при принятом максималь-
ном содержании таких элементов, как Ni, Со, Мо, условия образования
окисиых плен практически отсутствуют, так как сталь обычно заливают
при температуре, превышающей начало интенсивного развития процес-
са пленообразования. Это относится также к содержанию в стали Si и
Мп. По направлениям кривых, приведенных на рис. 141, можно в каж-
дом случае определить температуру заливки стали принятого состава.
На рис. 142 приведены типичные примеры поражения окисными
пленами крупной отливки обечайки с толщиной стеиок около 20 мм,
изготовленной из стали, содержавшей более 20% Сг и 5% А1. Дефекты
образовались при низкой температуре стали и медленной заливке фор-
мы (скорость подъема уровня металла составляла около 10 мм/с),
вызванной производственными неполадками.
При этих условиях жидкий металл непрерывно окислялся в поло-
сти формы и вся его открытая поверхность покрывалась' сплошной пле-
ной. В начальной стадии заливки формы окисная плена частично при-
жималась к стейкам формы с образованием поверхностных дефектов
(см. нижнюю часть рнс. 142, а). В дальнейшем прочность плены возра-
стала и, судя по внешнему виду темплетов, вырезанных из этой же
отливки, дальнейшее продвижение жидкого металла вверх стало воз-
можным лишь сквозь местные прорывы плеиы, один из которых видеи
в изломе металла (рис. 142, б). Остальная часть плены, изогнутая под
напором металла, сохранялась в теле отливки в виде сквозного дефекта,
вызвав также образование и другого порока (№ 351) —спая.
Окисная плена оказалась также непроницаемой для газов и для
доступа питания из верхних частей отливки, в результате чего часть
250
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рис. 142. Части отливки, пораженные окисными пленами:
а — внешняя поверхность стенки; б, в — темплеты поперечного се-
чения стенкн
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
251
стенкн, отделенная пленой, оказалась пораженной газовыми и усадоч-
ными раковинами (рис. 142, в).
Отливки, изготовленные по усовершенствованной технологии, по-
добных дефектов не имели
Известно также, что процессы образования окисных плен происхо-
дят и прн заливке углеродистой стали, но в отличие от окислов хрома,
алюминия, титана продукты окисления элементов, входящих в состаа
углеродистой нли низколегированной стали, жидкоподвижны и выде-
ляются в меньшем количестве. Поэтому при изготовлении отлнвок из
данных сталей окисные плены выявляют редко.
Повышение температуры жидкой стали, уменьшение продолжи-
тельности заливки форм, равно как и проведение других технологиче-
ских мероприятий, значительно уменьшает возможность развития
указанных окислительных процессов и образования продуктов этих ре-
акций в виде плен окислов.
На этом основаны следующие меры предупреждения брака по окис-
ным пленам:
а)	Повышение температуры заливки стали типа 10Х13Л, 20Х13Л
до 1590—1610° С, а стали типа 0Х25Ю5 —до 1620—1650° С в зависимо-
сти от толщины стенок отлнвок. Температуру заливки легированной ста-
ли других марок, не рассмотренных в гл. V, принимают большей или по
возможности близкой к температуре начала плеиообразования
(рис. 141).
б)	Максимально возможное сокращение продолжительности за-
ливкн литейных форм, согласно рекомендациям по скорости подъема
уровня стали в полости формы, приведенным в гл. V; использование
литниковой системы с сифонным подводом металла, в том числе с по-
дачей металла только под затопленный уровень через верхние ряды пи-
тателей, если это вызывается условиями создания направленного за-
твердевания стали; одностороннее направление потоков металла в по-
лости формы; применение прибылен только прямого питания, а при
изготовлении крупных отливок увеличение припуска на механическую
обработку мест возможного сосредоточения окисных плен главным об-
разом верхних торцовых частей стенок.
в)	При изготовлении крупных отливок создание восстановительной
атмосферы в форме, для чего поверхности форм красят обезвоженным
каменноугольным лаком, применяемым для изложниц; лак лучше всего
наносить на поверхность при температуре стеиок формы 70—120° С,
так как при этом ои равномерно распределяется и проникает иа глуби-
ну до 1,5 мм [66).
г)	Применение комплексного раскисления стали, например, алю-
минием и силикокальцием и выдержки стали в ковше перед заливкой
формы.
Горячие трещины (порок № 341). Этот порок относится к наи-
более распространенным видам литейных пороков. Большое число ра-
бот позволило выявить природу образования этих пороков, разрабо-
тать профилактические мероприятия, но, несмотря иа это, не всегда
удается получать стальные отливки сложной геометрической формы
полностью без трещин [35, 44, 60, 62, 70, 83—85].
1 В исследованиях принимали участие кандидаты техн, наук Е. Л. Казимировская,
Н. С. Крещаиовский, инженеры Н. Г. Любимова, П. А. Гончаров, С. Г. Лебедев.
Н. Г. Зотова и др.
252—_______________________________________________________ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рис. 143. Горячая трещина в месте
подвода металла
Горячие трещины (рис. 143) образу-
ются в отливке под действием усадочных
напряжений. Зарождение горячих тре-
щин начинается в температурном интер-
вале ликвидус — солидус преимущест-
венно в тех местах, где усадочные напря-
жения, достигшие критической величины
для данных температурных условий,
проходят в направлении, перпенди-
кулярном осям дендритов, растущих в
глубь тела отливки. В начальной стадии
формирования трещина проходит по
границам дендритов, а далее, являясь
концентратором напряжений, развивает-
ся, поражая и внешнюю часть стенки
отливки.
Образование горячих трещин зави-
сит одновременно от комплекса свойств
литой стали — температурного интервала кристаллизации, линейной
усадки, прочности и пластичности в области высоких температур. Эти
свойства комплексно характеризуются трещиноустойчивостью, т. е. спо-
собностью стали принятого химического состава противостоять дейст-
вию растягивающих напряжений. В работах Н. А. Трубицина трещиио-
устойчивость условно оценивается величиной нагрузки, под действием
которой при заданном сопротивлении усадке на образцах принятых
размеров начинается формирование горячих трещин [83—85].
Перечисленные выше свойства зависят, в свою очередь, от ряда
технологических факторов, например режима раскисления стали, тем-
пературного режима выплавки и разливки.
Приступая к разработке технологического процесса изготовления
отливки из стали заданного состава, необходимо заранее иметь хотя бы
ориентировочное представление об уровне ее трещиноустойчивости
в сопоставлении со сталью, свойства которой хорошо известны. Для
ряда марок стали такие сведения приводятся в виде следующих коэф-
фициентов трещиноустойчивости [67]:
ЗОЛ. 35Л. ЗОГСЛ. 10Х18Н9ТЛ	1
10Х25Н2Л. 15Х1М1ФЛ	0,9
45Л. ЗОХМЛ	0,8
70Л, 30ХГСЛ	0,6—0,7
Если оценивать трещиноустойчивость по химическому составу ста-
ли, то наибольшее влияние на данное свойство оказывает содержание
углерода и серы даже в пределах заданного марочного состава. Влия-
ние углерода видно из графика (рис. 144), приведенного в сопоставле-
нии с диаграммой состояния системы железо — углерод [83]. Кривые 1,
2 и 3 характеризуют трещиноустойчивость стали в зависимости от со-
противления, которое могут оказывать стенки формы нормальной усад-
ке отливки. Как видно, сталь перитектического состава (-—0,2% С)
может обладать самой высокой, средней и самой низкой трещиноустой-
чивостью по сравнению со сталью, имеющей другое содержание угле-
рода.
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 253
Приведенные экспе-
риментальные данные бы-
ли получены прн испыта-
нии образцов диаметром
20 мм .В условиях же за-
твердевания толстостен-
ных отливок процесс фор-
мирования трещин, начи-
нающийся со стороны пе-
реднего края фронта кри-
сталлизации, может не по-
лучать полного развития,
т. е. завершаться до вы-
хода трещины на поверх-
ность отливкн. При нали-
чии широкой области
двухфазного состояния
стали (рис. ЦОС) могут
создаваться условия для
°C
Рис. 144. Трещиноустойчивость углеродистой стали
в зависимости от содержания углерода и условий
торможения усадки образца:
/, 2, 3 — при деформации датчиков сопротивлением соот-
ветственно 5,71 - 10-в, 2,85 • 10—в, 0.95 • 10-® см/кгс; о —
температура ликвидуса; Q — температура нулевой жидко-
текучести; © — температура начала свободной линейной
усадки; • — температура образования горячих трещни
проникновения жидкой
фазы в полость формиру-
ющейся трещины и для
свариваемости этой жид-
кой составляющей с по-
верхностью образовавше-
гося надрыва аналогично
свариваемости внутрен-
них холодильников с окружающей их сталью. По данным микроиссле-
дований, металл, заполнивший такую трещину, названную залечен-
ной, имеет ферритное строение с наличием цепочки сульфидных вклю-
чений [49]. В то же время основной металл стенки отливки имеет пер-
литно-ферритную структуру.
Таким образом, процесс формирования трещин имеет свои особен-
ности не только в зависимости от содержания углерода в стали, кото-
рым предопределяется ширина упомянутой двухфазной области, но
также от степени торможения, оказываемого формой усадке стенок от-
ливки, длительности затвердевания этих стенок и других факторов.
По статистическим данным Иркутского завода тяжелого машино-
строения им. Куйбышева, окончательный брак отливок из стали 25Л по
сравнению с изготовленными из стали 35Л был несколько меньшим.
Некоторые авторы отмечают обратное [55, 70, 98]. По-видимому, послед-
нее объясняется тем, что сопротивление усадке отливок характеризова-
лось на этих предприятиях условиями, близкими к соответствующим
случаям построения кривой 3 (рис. 144).
В то же время наблюдается и однозначное отрицательное влияние
серы на трещиноустойчивость стали при увеличении ее содержания
сверх 0,015%. Некоторые представления о значении серы можно полу-
чить при рассмотрении диаграммы состояния сплава железо — сера
(рис. 145). Предельная растворимость серы в у-железе составляет
0,06% при 1365°С и 0,012% при 988°С. При содержании серы, превы-
шающем отмеченные 0,012%, она может выделяться нз раствора в виде
жидкой фазы даже при температуре, несколько превышающей 988° С,
формируясь по границам зерен. А так как механические свойства стали
254
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рнс. 145. Участок диаграммы состояния
сплава железо — сера
при этой температуре еще незначи-
тельны, отмеченное ослабление по-
граничных связей зерен облегчает
возможность образования горячих
трещин в местах концентрации на-
пряжений.
Отмеченное влияние серы на
трещиноустойчивость стали под-
тверждено опытом производства
разнообразных фасонных отливок,
в том числе изготовляемых иэ низко-
легированной стали. При этом сни-
жение в стали содержания серы до
0,010—0,12% давало иаилучшие ре-
зультаты, когда, кроме того, хорошо
раскисляли сталь, применяя комплексные раскислители, а в металличе-
скую завалку шихты вводили отходы прокатного производства. Некото-
рое усложнение процесса выплавки стали в дальнейшем позволило по-
лучить значительные выгоды за счет сокращения брака отливок, затрат
на исправление дефектов и повышения эксплуатационной надежности
литых деталей особо ответственного назначения.
О влиянии содержания серы на трещиноустойчивость стали можно
также судить по результатам исследования прочностных и пластических
свойств стали в области высоких температур (см. рис. 146) [80]. Именно
эти свойства стали и, особенно, относительное удлинение количественно
характеризуют трещиноустойчивость стали. Решающее влияние высо-
кой пластичности стали в области температур образования горячих
трещин на рассматриваемое свойство стали характеризуется, например,
результатами высокотемпературных исследований стали и сплавов раз-
ных марок (рис. 147) [86]. Из этих сплавов впоследствии изготовляли
фасонные отливки в металлических формах, имевших в контакте с по-
верхностью отливки местные выступы и впадины, препятствующие ли-
нейной усадке стали.
Наиболее трещииоустойчивыми из числа исследованных оказались
стали 25Л, Х24Н12СЛ и J0X18H9T, отличающиеся наибольшим уров-
нем пластических свойств. Разумеется, что определенное влияние оказы-
вают на трещиноустойчивость прочностные свойства стали, особенно
если отливки изготовляют в песчаных формах.
Как видно из рис. 147, в интервале температур образования горячих
трещин относительное удлинение многих сталей значительно превосхо-
дит линейную усадку. Отсюда следует, что если бы все части стенки
отливки могли претерпеть равномерную пластическую деформацию
в этом интервале температур, равную по абсолютной величине линей-
ной усадке, то трещины вообще бы ие возникали на отливках нз многих
марок стали. Таким образом, сам факт образования горячих трещин
обусловлен неравномерностью пластических деформаций стенок отлив-
ки, сосредоточением их в узких зонах, в которых абсолютная величина
этих деформаций оказывается большей, по сравнению с определяемой
относительным удлинением стали.
Характерным в этом отношении является пример образования го-
рячей трещины (рис. 143) иа отливке корпуса редуктора массой 1760 кг
(сталь ЗОЛ). Трещина прошла у края питателя и далее распространи-
лась на значительную длину, поразив насквозь смежную стенку толщи-
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
►255
Рис. 146. Предел прочности ой,
относительное удлинение 6 и
линейная усадка л стали
15Х1М1ФЛ в зависимости от
содержания серы:
/ — 0,005%; 2 — 0.012%: 3 —
0,017%; 4 — 0.025%; 5 — 0,055%
Рис. 147. Изменение предела прочности и
относительного удлинения высоколегиро-
ванных сталей и сплавов в интервале тем-
ператур образования горячих трещин:
1 — 25Л; 2 — 40Х24Н12СЛ; 3 — I0XI8H9T; 4 —
10XI4HI0B4;	5 — 15Х16НЧ;	6 — ЭИ893; 7 -
ЭИ703; 8 — ЭИ737А; 9 ~ ЭИ813
ной 25 мм. При развитой поверхности отливки длиной 2140 мм и высо-
той 760 мм жидкая сталь, поступавшая в полость формы, быстро охлаж-
далась по мере отдаления от питателей. Кроме того, массивный
стержень, образующий полость ваниы редуктора, оказывал большое
сопротивление усадке стали. Под действием значительных усадочных
напряжений легче всего деформировалось самое горячее место отливки,
т. е. место подвода питателя, в котором к тому же ослаблялось попе-
речное сечение стенки полукруглым углублением, предназначенным для
размещения подшипника. А так как к тому же питатель соединялся со
стенкой отливки под прямым углом, сосредоточение деформации в та-
кой узкой зоне и вызвало образование трещины.
В массивных отливках (шаботов, станин прокатных станов) обна-
руживают и внутренние трещины, образующиеся после полного затвер-
девания внешней части стеиок отливки.
Упомянутое выше ограничение содержания серы должно быть эф-
фективным и в применении к массивным отливкам для предупреждения
возможности образования внутренних, в том числе «залеченных» тре-
щин. Отмечено также положительное влияние ограничения содержания
фосфора до 0,012—0,020%.
Условия образования горячих трещин во многом зависят от темпе-
ратуры стали при заливке форм. С повышением температуры заливки
сверх пределов, приведенных в табл. 48, возрастает продолжительность
затвердевания отливки, и, что очень важно, в процессе ее охлаждения
256
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
более длительное время тепловые узлы пребывают в критическом ин-
тервале температур образования горячих трещин. Поэтому в случаях
вынужденной заливки форм при повышенной температуре (например,
при перегреве стали, принимаемом на 100—150° С сверх температуры
ликвидуса), когда требуется избежать возможности получения окисных
плен, необходимо проведение мер предупреждения горячих трещин.
Таким образом, профилактические мероприятия предупреждения
образования горячих трещин можно подразделить на следующие трн
группы.
I группа — повышение трещиноустойчивости выплавляемой стали
путем лучшего раскисления, уменьшения содержания в ней серы и фос-
фора до 0,010% и неметаллических включений.
II группа — повышение податливости формы и стержней. Песчано-
глинистые формовочные смеси, используемые при формовке по-сухому,
и смеси с жидким стеклом обладают малой податливостью. Исследова-
ния влияния податливости смесей на условия образования горячих
трещин показали, что применением формовки по-сырому взамен спосо-
ба изготовления форм из смесей с жидким стеклом достигалось на от-
ливках из стали 110Г13Л уменьшение числа трещин в 2 раза независи-
мо от конструкции деталей [63].
Для увеличения податливости стержня большое значение имеет
выполнение так называемых ослаблений, т. е. создание оболочки из об-
лицовочной смеси, внутренняя полость которой заполняется сухими
податливыми материалами, а также расположение жестких каркасов
на расстоянии, равном не меиее 80—100 мм от поверхности стержня.
В необходимых случаях каркасы обматывают соломенными жгутами,
пенькой илн другими материалами.
Большое перспективное значение имеет введение в стержневые
смеси фурановых смол. Добавки фурановых смол создают настолько
высокую податливость стенок формы, что стальные отливки, в том числе
крупных размеров, получаются без трещин. Кроме того, смеси выбива-
ются из отливок от легких ударов молотка, а трудоемкость очистных
работ снижается в несколько раз.
III группа — максимально возможное рассредоточение пластичес-
ких деформаций стенок отливки, возникающих под действием усадоч-
ных напряжений. Ниже приведены основные направления осуществле-
ния мероприятий данной группы.
а)	Улучшение технологичности конструкции литых деталей. При
этом имеется в виду создание плавных переходов толщин стенок, соблю-
дая условия направленности затвердевания стали, устройство по воз-
можности Т-образных илн V-образиых сочленений смежных стенок
вместо крестообразных, максимальное приближение размеров теплово-
го узла, образуемого в сочленениях смежных стенок, к толщине послед-
них, например, когда в изгибе V-образного сочленения сохраняется та
же толщина тела, что н в смежных частях стенок. Большое значение
имеет увеличение радиусов закругления во внутренних углах сопрягае-
мых стенок, например, при сочленении их с фланцем, если вызываемое
этим увеличение теплового узла не затрудняет условия питания его, как
наблюдается при положении заливаемой формы, показанном иа
рис. 9, а. В другом случае (рис. 9, б) радиус закругления принимается
меньшим.
При изготовлении отливок из сталей, обладающих низкой трещино-
устойчивостью, например отливок паровых турбин, величина радиусов
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
257
Рис. 148. Стальные отливки корпусов цилиндров паровых турбин
закругления имеет еще большее значение. На рис. 148 для примера по-
казано несколько корпусных отливок деталей паровых турбин из жаро-
прочных сталей производства зарубежных фирм. Все переходы этих
отливок зачищены для проверки наличия трещин. Из двух отливок, по-
казанных на переднем плане, лучшей технологичностью конструкции
отличается левая, на которой упразднены радиусы перехода боковых
стенок к массивным фланцам. В этом случае вместо устройства фланца,
в сочленении которого с телом отливки образуются трещины, выполне-
ны только местные углубления под болты.
б)	Повышение скорости охлаждения мест расположения тепловых
узлов п сопряжений смежных стенок. В данном случае имеется в виду
применение холодильников разного типа, в том числе и внутренних (см.
гл. VI), или формовочных материалов с высокой теплоаккумулирующей
способностью, используемых для облицовки отдельных участков фор-
мы. Наиболее эффективным является метод регулируемого охлаждения
тепловых узлов (см. рис. 121, 122) с отбором теплоты от стенок отлив-
ки воздухом нли воздушно-водяной смесью. Применение этого метода
рекомендуется в тех случаях, если другим способом нельзя получить от-
ливки без трещин.
в)	Применение рациональных методов подвода металла к стенкам
отливки и заливки литейных форм. В дополнение к рекомендациям, при-
веденным в гл. V, необходимо отметить следующее. Неравномерность
температурного поля отливки, способствующая образованию горячих
трещин, увеличивается при подводе металла непосредственно к тепло-
вым узлам, к местам сочленения смежных стенок отливки, а также при
сосредоточении подачи узкого потока металла в полость формы через
тонкостенную часть крупногабаритной отливкн. В последнем случае
именно в зоне прохождения основных потоков металла развитые тонко-
258
„ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
стенные части отлнвки часто поражаются сквозными горячими трещи-
нами. Использование разветвленной литниковой системы жесткой кон-
струкции с большой протяженностью подводящих каналов и малой
длиной питателей также нерационально, так как литниковые каналы
способствуют торможению усадки затвердевающей отливкн. Наиболее
желательно применение компактной, т. е. с малой протяженностью ка-
налов, литниковой системы с подводом питателей, способствующим соз-
данию условий направленного затвердевания отливкн при максимально
возможном сокращении пути продвижения к прибылям основных пото-
ков стали. Идеальным является подвод металла в прибыль, когда от-
ливку изготовляют методом поворота литейной формы.
Для разветвленной литниковой системы, например многоярусной
при залнвке крупной формы, необходимо уменьшать жесткость конст-
рукции всей системы путем создания условий для деформации (изгиба)
ветвей литниковых ходов и питателей под действием усадки отливки.
Концентраторами опасных напряжений могут явиться не только сочле-
нения стенок и резкие переходы, но и местные спаи, особенно вызван-
ные слиянием встречных потоков стали, на поверхности которых
наблюдается вторичное окисление алюминия, титана, хрома, содержа-
щихся в стали. Поэтому рассмотренные выше меры предупреждения
поражения стенок отливкн окисными пленами (порок № 334) также
способствуют получению отливок без горячих трещин. Большое значе-
ние имеет выполнение галтелей или плавных переходов в местах сочле-
нения питателей со стенками отливки.
г)	Применение усадочных ребер. Усадочные ребра увеличивают
сопротивление отдельных мест отливки действию растягивающих на-
пряжений. В случаяхобразования усадочных раковин нлн пористости
в тепловых узлах (рис. 134, а) сопротивление стенок действию растяги-
вающих напряжений уменьшается и усадочные ребра оказываются не-
достаточно эффективным средством предупреждения горячих трещин.
Поэтому, если тепловой узел не имеет направленного расширения в сто-
рону мест расположения прибылей, применяют наружные холодильни-
ки. В промежутках между смежными холодильниками иногда нарезают
усадочные ребра.
Применение усадочных ребер, показанных на рис. 149 (табл. 63),
может быть наиболее целесообразным, если по согласованию с конст-
руктором их сохранить на готовом изделии. Особенно это относится
к тонкостенным механически необрабатываемым частям отливок и
к криволинейным галтелям, в местах расположения которых потребова-
лось бы применение фасонных холодильников.
Рис. 149. Построение уса-
дочных ребер в местах рас-
положения тепловых узлов
отливки:
а — типовое сочленение стенок;
б — построение ребер с внут-
ренней стороны угля: в — по-
строение ребер на плоской
стейке Т-обраэного узла

ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
259
Таблица 63
Размеры усадочных ребер (по Н. В. Савейко)
fl0. MX	Толщина усадочного ребра fep, мы	Высота усадочного ребра Яр, мм				Расстояние между усадочными ребрами, мм. при «о-сЧ,		
		Отношение длины л леча т к толщине стенки						
		До 8	B-J6	16—24	Свыше 24	До 1	1—2	2—3
6—8	2,5	10	9—10	12—16	16—20	35	30	20
8—10	3,5	7	10-13	15—20	20—25	50	40	25
10—12	4	8	12—15	18-22	22—30	60	50	30
12—14	4,5	9	15—18	20—26	26—35	70	60	35
14—16	5	10	17—20	23—30	30—40	80	65	45
16—18	5,5	И	18—22	25—34	34—44	90	75	50
18—20	6	12	20—24	28—36	36—48	100	80	55
20—25	7	15	25—30	35—45	45-60	ПО	90	60
25-30	8,5	17	28—34	40-50	50—70	130	100	70
30—35	9	20	32—38	45—60	60—80	150	120	80
35—40	II	20	35—45	50—65	65—85	170	140	90
40—50	12	25	45—50	60—75	75—100	190	150	ПО
50—60	14	30	50—60	65—85	85—115	200	160	ПО
В связи с общей тенденцией улучшения технологичности конструк-
ции литых деталей, изготовления стержней из податливых формовочных
(стержневых) смесей, а также использования возможностей регулиро-
вания скорости охлаждения разных частей отливок (см. гл. VI) область
применения усадочных ребер все более сужается.
Холодные трещины (порок К° 342). Холодные трещины чаще
всего образуются на отливках замкнутой конструкции, при наличии за-
метной неравномерности в толщинах стенок, особенно когда детали из-
готовляют из легированной или даже среднеуглеродистой стали
(5=0,40% С). Образование холодных трещин является следствием раз-
вития литейных напряжений при переходе стали из области преимуще-
ственно пластических деформаций в область упругих деформаций. На-
пряжения подразделяются на следующие три вида [60]:
1)	термические, вызываемые неравномерным и разновременным
изменением усадки различных частей отливки;
2)	фазовые, вызываемые разновременным протеканием фазовых
превращений по сечеиию и в различных частях отливки;
3)	усадочные, вызываемые механическим торможением усадки.
Образование холодных трещин наиболее вероятно, если при охлаж-
дении отливки получают развитие напряжения всех трех видов и дей-
ствуют преимущественно в одном направлении. К образованию холод-
ных трещин склонны отливки связанной конструкции кольцевого или
рамного типа, внутри периметра которых имеются развитые разностеи-
ные части с сочетанием толстых и тонких стенок. К таким отливкам от-
носятся зубчатые колеса, маховики, различного рода диски и т. п. Чувст-
вительность к образованию холодных трещин повышается с увеличением
размеров отливки и неравномерности толщин стенок, а также с увели-
чением содержания в стали углерода. Легированные стали более чув-
ствительны к холодным трещинам, чем углеродистые. Это объясняется
возможными фазовыми превращениями в области относительно низких
температур, увеличением иеравномериости температурного поля отлив-
260
.ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
Рис. 150. Механические свойства тер-
мически не обработанных сталей
35ХМЛ н 40Г2Л в зависимости от
температуры (по данным П. Ф. Ва-
силевского п Н. Н. Высокова)
ки из-за меньшей теплопроводности
легированных сталей в твердом состоя-
нии и малым уровнем пластических
свойств (рис. 150).
Увеличению литейных напряже-
ний способствуют массивные прибыли.
С этой точки зрения необходимо иметь
предельно малые размеры прибылей,
что наиболее эффективно достигается
применением прибылей, обогреваемых
экзотермическими смесями.
Холодные трещины часто образу-
ются на отливках зубчатых колес, осо-
бенно изготовляемых из легированных
сталей. В связи с трудностью создания
условий равномерного охлаждения
замкнутой системы, состоящей из обо-
да, спиц (диска) и ступицы, литейные
напряжения в стенках этих отливок
достигают высоких значений. Совмест-
ное одностороннее действие термичес-
ких напряжений, явившихся следстви-
ем неравномерности температурного
поля отливки, и усадочных напряже-
ний, вызванных применением малопо-
датливого стержня, наглядно прояви-
лось на примере, представленном на
рис. 151. О величине возникших растя-
гивающих напряжений можно судить
по ширине сквозной трещины на
спице зубчатого колеса диаметром 1600 мм. На представленной фигуре
видна п сложная система металлических каркасов, способствовашнх
увеличению усадочных напряжений. Последние обычно снимаются после
выбивки стержней, но лучше бы эти напряжения снимались в основном
еще в области высоких температур, как это происходит прн использо-
вании самовысыпающихся стержневых смесей.
Фазовые превращения наиболее опасны, если они возникают при
низкой температуре в стенках отливок, изготовляемых нз стали с низ-
ким уровнем пластических свойств в исходном состоянии. Особенно
неблагоприятно образование фазовых превращений при выделении
хрупких составляющих, например, в отливках из хромистой стали
(~12% Сг), когда выделяется сигма-фаза прн 475°С [33]. Сложиолеги-
рованиые стали могут иметь низкотемпературный порог хрупкости. По-
этому, прежде чем приступить к изготовлению отливок из впервые при-
меняемой высоколегированной стали, необходимо иметь данные о тем
пературном пороге хрупкости.
Сталь с 13—15% Сг и повышенным содержанием углерода, так же
как хромоникелевая сталь, например с 3—4% Ni и 1—2,5% Сг, склонна
к самозакаливанию [33]. Поэтому, чтобы избежать образования холод-
ных трещин, вызванных влиянием внутренних (структурных) напряже-
ний, отливки из стали подобного типа необходимо особо медленно ох-
лаждать.
Меры предупреждения образования холодных трещин сводятся
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
261
Рис. 151. Часть отливки зубчатого колеса, пораженная сквозной холод-
ной трещиной
таким образом к уменьшению в отливке остаточных напряжений. Это
достигается созданием условий для медленного и равномерного охлажде-
ния всех частей отливки, особенно в опасном интервале температур пе-
рехода стали в область преимущественно упругих деформаций (600—
650° С для отливок из углеродистой стали) и во время низкотемператур-
ных фазовых превращений.
При разработке технологического процесса изготовления отливок
зубчатых колес, маховиков, шкивов необходимо учитывать, что спицы
н ступицы всегда имеют литейные напряжения одного знака, а обод —
противоположного. Поэтому нельзя заранее считать, что в ободе, имею-
щем большую толщину, чем спицы, всегда возникают растягивающие
напряжения, а в спицах сжимающие. Более опасны обратные соотно-
шения.
Следовательно, важно ускорять, а не замедлять охлаждение ступи-
цы, как это иногда ошибочно делают, подводя питатели только в ступи-
цу. Нужно стремиться возможно уменьшить разницу в толщинах всех
частей зубчатого колеса, сохраняя толщину ступнцы меньшей, чем
обода. При толщине обода, значительно превышающей толщину ступи-
цы, требуется ускорить охлаждение обода, например применением на-
ружных холодильников, и не допустить подвода металла в обод. Оста-
точные напряжения в отливках типа зубчатых колес частично могут
быть уменьшены наклонным расположением спиц, если обод колеса ие
соединяется еще со ступицей ребрами, пересекающими спицы.
Термические трещины (порок № 343). Если прн тепловом
воздействии на отливку внутренние напряжения оказываются больше
предела прочности стали, то в отливке образуются термические трещи-
ны. Такому тепловому воздействию подвергается отливка во время
термической обработки, газовой резки прибылей и исправления за-
варкой.
262--------------------------------------------ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
К образованию термических трещин практически не склонны от-
ливки из иизкоуглеродистой стали. Отливки из стали 110Г13Л, наобо-
рот, очень чувствительны к резким изменениям температуры прн нагре-
ве под закалку, когда еще в стали сохраняются карбиды железа.
Термические трещины, появляющиеся вследствие форсированного
проведения отдельных стадий термической обработки, поражают зна-
чительную часть толщины стенки отливки, могут быть сквозными, а
в отдельных случаях и внутренними. К мерам предупреждения трещин,
возникающих в результате проведения термической обработки, относят-
ся предварительная очистка всей поверхности отливок от формовочных
.материалов, уменьшение размеров прибылей, применение предвари-
тельной отрезки массивных прибылей.
Термические трещины, возникающие во время газоаой резки мас-
сивных прибылей, могут значительно углубляться в тело отливки, осо-
бенно если ее изготовляют из легированной или высокоуглеродистой
стали. В подприбыльных частях крупных отливок даже из среднеугле-
родистой стали обнаруживают после газовой резки глубокие термичес-
кие трещины, если в осевой зоне прибыли в результате ликвации содер-
жание углерода повышается до 0,6—0,8%.
К .мерам предупреждения трещин, возникающих вследствие газо-
вой резки прибылей, относятся: проведение предварительной термичес-
кой обработки отливок из легированных сталей в целях уменьшения
остаточных напряжений; при вынужденной необходимости отрезка при-
былей в горячем состоянии (для отдельных марок стали); сохранение
повышенного припуска на .механическую обработку в местах отрезки
прибылей, если наблюдается неглубокое расположение трещин; .медлен-
ное последующее охлаждение отливки, а том числе снятие срезанной
массивной прибыли с места расположения на отливке после охлаждения
последней. Кроме того, ограничивают возможность ликвации стали
в осевой зоне прибыли, выполняя требования ухода за прибылями круп-
ных отливок.
Не для всех высоколегированных сталей допустимо применение га-
зовой резки, например для стали типа Х25Ю5. В подобных случаях
прибыли отрезают при механической обработке отливок или применяют
способ анодно-механической резки вместо газовой. На отливках из вы-
сокохромистой стали сложного состава, когда пластические свойства
очень низки, наблюдается также образование сетки трещин при сухой
абразивной зачистке, нагревающей поверхность отливки. Этн трещины
также относятся к термическим.
В связи с тем, что возможность образования трещин при исправле-
нии отливок возрастает с увеличением объема наплавляемой стали,
нельзя допускать разделку дефектов методом огневой резки, примене-
ние которой не гарантирует полное удаление дефектов.
Горячий излом (порок № 344); раскол (порок № 345). Ме-
ханическое повреждение отливки в горячем состоянии (порок № 344)
может произойти непосредственно после заливки формы, когда отливка
ие успела полностью затвердеть. Тело отливки легко повредить при уда-
лении заливов металла, прошедшего через выпоры или перелитого через
края литниковой воронки. К тем же результатам приводит ранняя выбив-
ка отливок из литейных форм, например прн температуре 1300—
1400° С, и сбрасывание горячих отливок иа твердое (металлическое)
основание. Образование широких заливов .металла с поверхности ли-
тейной формы предупреждается устройством хотя бы одной открытой
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ.
263
прибыли, так как это позволяет наблюдать за изменением уровня стали
в форме. Вопросы выдержки отливок до выбивки из форм рассмотрены
выше (гл. VI).
Механическое повреждение в холодном состоянии (порок № 345)
происходит во время отламывания литников н прибылей, очистки в ба-
рабанах, правки под прессами, а также при укладывании массивных от-
ливок на тонкостенные, при сбрасывании тонкостенных отливок, осо-
бенно изготовляемых из специальных малопластичиых сталей, на ме-
таллическое основание. Допустимость и методы выполнения перечис-
ленных операций принимаются в каждом случае в зависимости от
размеров, толщин стеиок литых деталей и механических свойств стали
в сыром состоянии.
Спай (порок № 351). К основным причинам образования спаев
относятся: пониженная температура стали при заливке; повышенная
продолжительность заливки форм; неправильный выбор положения де-
тали при заливке, когда, например, самые тонкостенные части отливки
располагаются в отдалении от мест подвода металла; условия, при ко-
торых на поверхности-жидкого металла легко образуются окисные пле-
ны (порок № 334).
Режимы залнвки литейных форм, удовлетворяющие требованиям
получения отливок без спаев, рассмотрены в гл. V, а также в разделах
настоящей главы, касающихся пороков № 121 и 334. Основные меры
предупреждения образования спаев сводятся к следующему: выбор со-
ответствующей температуры стали при заливке форм; сокращение про-
должительности заливки форм; исключение встречного направления
потоков металла в тонкостенные части отливки; повышение напора ме-
талла в полости формы, если оно не представляется опасным для обра-
зования других пороков, например № 112—115; заливка форм крупно-
габаритных тоикостеиных отливок в наклонном или вертикальном по-
ложениях. В отдельных случаях может потребоваться даже изменение
конструкции литой детали, например утолщение стенок крупногабарит-
ной отливкн или изготовление детали в сварнолитом исполнении.
Непровар холодильников и жеребеек (порок № 352).
Причины образования пороков следующие: недостаточная очистка по-
верхности жеребеек и внутренних холодильников; повышенная толщина
или общая масса применяемых холодильников, близкое расположение
их к поверхности отливки или смещение к стенкам формы; пониженная
температура стали и скорость заливки формы.
Меры предупреждения непровара: применение холодильников со-
гласно рекомендациям, приведенным в гл. VI; расположение холодиль-
ников в центральной части теплового узла отливки; соединение сваркой
составных частей холодильника пространственной конструкции; преиму-
щественное применение холодильников в частях отливки, которые вме-
сте с холодильниками удаляются при механической обработке детали;
утолщение тела отливки в местах расположения жеребеек путем устрой-
ства отдельных приливов; срезаемых при обработке отливки; введение
в конструкцию детали технологических отверстий, необходимых для
удержания стержней, без применения жеребеек, даже если в эти отвер-
стия потребуется вварить заглушки.
Непровар (порок № 353). Несплошность соединения сварного
шва с телом отливки чаще всего обнаруживается после механической
обработки, когда даже не во всех случаях возможно повторное исправ-
ление отливки. В связи с этим особое значение приобретает введение
264-
пороки СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК
строгого контроля сплошности сварных соединений специальными ме-
тодами дефектоскопии.
Пороки структуры, состояния отливки и иеодиородности химичес-
кого состава (класс № 400, табл. 60). Ликвация (порок № 411). При
оценке качества стальных отливок по неоднородности химического со-
става основное внимание обращают на развитие так называемой зо-
нальной — осевой и внеосевой ликвации.
Осевая зональная ликвация наиболее заметно проявляется уже при
толщине стенок отливкн ~ 100 мм, а внеосевая — при толщине
~200 мм и более. В отдельных частях массивных стальных отливок
содержание ликвирующих элементов может резко возрастать. Для при-
мера можно привести следующий химический состав проб, взятых соот-
ветственно из светлых и темных участков темплета, вырезанного из ша-
бота массой 73 т, отлитого из стали 25Л: 0,44 и и 0,68% С; 0,021 и
Рис. 152. Серный отпечаток темплета отливки бойка (сталь 5ХНМ)
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ________________________________________265
Рис. 153. Серный отпечаток поперечного сечения стенки отлнвки толщиной
300 мм, изготовленной в разных условиях охлаждения в форме:
а — с односторонним (нижняя сторона на фото) применением холодильника, проду-
ваемого сжатым воздухом; б — прн естественном охлаждении в песчаной форме
0,057% Р; 0,024 и 0,072% S; 0,46 и 0,88% Мп; 0,36 и 0,36% Si [49], В от-
ливках меньших размеров неоднородность химического состава хотя и
снижается, но остается также высокой. Местное увеличение содержания
углерода вызывает повышение твердости стали, резкое снижение уровня
пластических свойств, что ухудшает свариваемость стали, способствует
образованию трещин при сварке и газовой резке. Нежелательно также и
местное повышение содержания серы и фосфора, снижающих трещино-
устойчивость стали.
Несмотря на химическую неоднородность, массивные литые детали
можно успешно использовать в разных условиях, если при изготовлении
отливок принимать меры предупреждения возможности неблагоприят-
ного расположения зон химической неоднородности в теле готового
изделия.
Неоднородность химического состава стали, возникшая вследствие
зональной ликвации, характеризуется серным отпечатком темплета от-
ливки бойка массой 1,5 т (рис. 152). Боек отлит из стали 5ХНМ с при-
менением внутренних холодильников, которые во время заливки формы
сместились вниз (см. рис. 152). На серном отпечатке видны полосы
«усов» Л-образнон внеосевой ликвации, а также усадочная пористость
(порок № 323), сосредоточенная в подприбыльной части отливкн.
На рис. 153 для сравнения показан характер расположения усов
в поперечном сечении плоских стенок отливок толщиной 300 мм, изготов-
ленных при вертикальном расположении в форме. Одна боковая сторона
отливки (нижняя на рис. 153, а) соприкасалась с плоским наружным хо-
лодильником, продуваемым воздухом, а противоположная так же, как
обе боковые стороны (рис. 153,6), коитактировалась со стенками песча-
ной формы [19, 52, 53].
Поперечные сечения усов представляют собой непрерывную цепочку
несплошностей со стороны расположения наружного холодильни-
ка. Простенки между смежными усами поражены трещинами.
С противоположной стороны отливки, охлаждаемой стенкой песчаной
266
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
формы (рис. 153, а), темные пятна (усы) и расстояния между ними
получались больших размеров.
С точки зрения влияния усов на конструктивную прочность литого
изделия предпочтительным, по мнению автора книги, является вариант,
показанный на рис. 153,6, так как при этом между всеми смежными лик-
вационными шнурами сохраняются относительно широкие простенки
плотной стали. Еще более предпочтительное расположение усов дости-
гается в тех случаях, когда между поверхностью изготовляемой отливки
и холодильником, продуваемым воздухом, находится слой формовочной
смеси или когда вся форма изготовляется из хромомагнезитовой смеси.
При этом расстояния между ликвационными пятнами незначительно
уменьшаются, но рассредоточенное распределение усов отличается луч-
шей равномерностью.
Процесс ликвации элементов, сопровождающийся образованием
усов, протекает при двухфазном состоянии стали (см. рис. 100) и непре-
рывном уменьшении содержания жидкой фазы в двухфазной зоне. Ис-
следованиями установлено, что усы представляют собой локально распо-
ложенные участки междендрнтной усадочной пористости, обогащенные
ликвирующими элементами. Ниже изложены условия формирования
усадочной пористости в зоне расположения усов.
При затвердевании стали 35Л ширина двухфазной зоны занимает
преобадающую часть толщины сечения стенкн (рис. 100). В особых ус
ловиях затвердевает сталь в зоне формирования усов. В этой зоне в те-
чение длительного времени (рис. 154, а) с минимальной скоростью про-
двигаются границы затвердевания 1 и 4, 2 тл 5, 3 и 6 (рис. 154, 6) и изо-
терма 3 (рис. 100), соответствующие условиям, при которых согласно
диаграмме состояния системы Fe—С заканчивается выделение 50% твер-
дой фазы. Прн большой скорости продвижения промежуточных границ
затвердевания (кривые 7, 8, рис. 154,6) усы не образуются Это отно-
Рис. .154 Линейные скорости продвижения границ затвердевания стали
35Л при охлаждении отливок плит размерами 1200 X 1200 X 300 мм (/—6)
и 600 X 300 X 100 мм (7), типа цилиндра диаметром 180 мм, высотой
400 мм (8):
I, 4, 7, 8 — в песчаной форме; 2, 5 — в хромомагнезитовой форме; 3, 6 — в прину-
дительно охлаждаемой форме (со стороны наружного холодильника); /, 2, 3, 7, 8 —
границы выделения 67% твердой фазы; 4, 5, 6 — границы аыделеннн 100% твердой
фазы
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
267
сится также к центральной зоне, че-
рез которую промежуточные грани-
цы затвердевания продвигаются с
непрерывно возрастающей скоро-
стью (рис. 154, а, правые части кри-
вых 4, 5, 6), а содержание жидкой
фазы характеризуется кривыми 2—
8 (рис. 155).
При минимальном содержании
жидкой фазы и интеисивиом про-
движении промежуточных границ
затвердевания в центральной зоне в
худших условиях питания оказыва-
ются участки стенки отливки, наи-
более удаленные от термического
центра. Это положение непосредст-
венно относится к питанию зоны
формирования усов в период време-
ни, ограниченный точками с — d
(рис. 154, а, 155), когда расчетное
содержание жидкой фазы изменяет-
Расстояние от поверхности стенки отли&ки
Рис. 155. Условия затвердевания стали
35Л в песчаной литейной форме при из-
готовлении отливки плиты размерами
1200 X 1200 X 300 мм:
/ — положен не границы солидуса в разные
моменты времени: 2 — 8 — изменение содер-
жания жидкой фазы в сечении стенки от-
лнвки при продвижении границы солидуса
ся в зоне затвердевания в соответст-
вин с ходом кривых 4—8 (рис. 155).
При недостаточном поступлении маточного раствора к периферий-
ным затвердевающим частям сечения стенки отливки в зоне замедлен-
ного продвижения границ затвердевания возникают локальные макро- и
микроячейки жидкой фазы, отличающиеся от смежных с ними участков
большим содержанием ликвирующих элементов. Во время дальнейшего
перераспределения ликвирующих элементов, особенно после прекраще-
ния свободного доступа жидкой фазы из осевой зоны, отмеченные макро-
и микроячейкн жидкой фазы перемещаются в междендритном простран-
стве, восполняя объемную усадку соседних ячеек, которые затвердевают
раньше в связи с неоднородностью состава.
Процесс перераспределения жидкой фазы, убыль которой сопровож-
дается образованием междендритной усадочной пористости, происходит
одновременно и в вертикальном направлении, причем преимущественно
с изменением этого направления сверху вниз под малым углом, обуслов-
ленным первоначальным поступлением более горячего маточного раство-
ра из верхних подприбыльных частей отливкн. С увеличением продол-
жительности перераспределения локальных объемов жидкой фазы при
минимальной скорости продвижения границ затвердевания создаются ус-
ловия для рассредоточения усов по сеченню стенки отливки, затвердева-
ющей в песчаной форме (рис. 153,6). При малой продолжительности
этого процесса перераспределение локальных объемов жидкой фазы по-
лучает меньшее развитие (рис. 153,а).
Таким образом, технологическими мероприятиями по уменьшению
развития зональной ликвацни в массивных сечениях крупных отливок
должно быть предусмотрено уменьшение неоднородности химического
состава, а также получение рассредоточенного расположения усов.
В этом отношении наиболее эффективными являются следующие меро-
приятия.
1.	Доливка в прибыли более чистой по содержанию ликвирующих
элементов стали. Например, при изготовлении отливок типа шаботов, ста-
268
ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
нин прокатных станов из сталей 25Л, ЗОЛ, когда прибыли доливают не-
сколько раз по мере усадки стали, для этой цели специально выплавля-
ют сталь с содержанием 0,10—0,15% С, 0,010—0,015% S н Р.
2.	Засыпка открытых прибылей теплоизоляционными или экзотер-
мическими материалами с малым содержанием ликвирующих элементов.
Например, если для этой цели применяют древесный уголь, то, прежде
чем засыпать его, необходимо создать подслой из другого теплоизоли-
рующего материала, отличающегося малым содержанием ликвирующих
элементов, н не допускать в дальнейшем доливку прибыли открытой
струей через слой засыпки.
3.	Применение внутренних холодильников типа, представленного на
рис. 109, 118, так как это позволяет расчленить массивное сечение зат-
вердевающей отливки на ряд самостоятельных секций, о чем упомина-
лось в гл. VI.
4.	Максимальное снижение температуры заливкн с учетом обеспече-
ния условий заполняемости литейной формы и питания отливки. Напри-
мер, шабот массой 45 т, температура заливки которого была снижена до
1520° С, имел значительно меньшую неоднородность химического соста-
ва, чем шаботы, отлитые при более высокой температуре стали [49].
5.	Применение методов ускоренного охлаждения отливки в форме
при сохранении направленности затвердевания, стали. При этом необхо-
димо учитывать, что повышение интенсивности охлаждения затвердева-
ющих отливок может способствовать в некоторых случаях образованию
горячих трещин.
Решающим фактором, определяющим получение практически одно-
родных механических свойств и химического состава стали по сечению
стенок отливок толщиной до 80 мм, считали общую продолжительность
затвердевания отливки. В соответствии с этим продолжительность за-
твердевания отливки типа плиты толщиной 80 мм, изготовляемой в су-
хой песчаной форме,-была принята в качестве критической. Расчетами
показано, что применение методов принудительного охлаждения стали,
залитой в формы, позволяет сокращать общую продолжительность за-
твердевания отливок до критической при толщине стенок до 330 мм [88]
Однако данный технологический метод невозможно осуществить
прн производстве толстостенных стальных отливок. Это подтверждается
результатами исследования процесса охлаждения отливок плит с тол-
щиной стенок 300 мм. Применение эффективного одностороннего прину-
дительного охлаждения стенки данной отливки позволило уменьшить
продолжительность затвердевания стали 35Л с 335 до 140 мин. Несмотря
на то, что достигнутая продолжительность затвердевания отливки пре-
вышала критическую продолжительность более чем в 4 раза, темпера-
турные условия охлаждения отлнвки оказались неблагоприятными: в зо-
не расположения усов образовались трещины (рис. 153,а). Следователь-
но, при дальнейшем увеличении скорости охлаждения затвердевающей
отливки возможно возникновение еще больших напряжений по сравне-
нию с теми, при которых образовались трещины.
Таким образом, при изготовлении толстостенных отливок обычными
методами в песчаных формах можно предпринимать меры только по ог-
раничению, а не полному исключению развития зональной ликвации, а
именно: при толщине стенок до 200 мм — применение внешнего охлаж-
дения, в том числе формовочных смесей типа хромитовых или хромо-
магнезитовых; прн толщине 200 мм и более — применение внутренних и
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 269
наружных либо только внутренних холодильников с одновременным соб-
людением рекомендаций, приведенных выше.
Несоответствие структуры (порок № 421). В технических
условиях на изготовление легированной стали могут быть требования
к структуре, например ограничение развития зоны транскристаллизацин
стали 110Г13Л. Для соединения сваркой литых деталей из стали аусте-
нитного класса (деталей арматуры, работающей в агрессивных средах
или при высокой температуре) иногда необходимо иметь в структуреста-
ли 4—5% феррита. Эта задача решается соответствующими методами
выплавки стали и изменения интенсивности охлаждения отливок в фор-
мах. Подобные примеры не повседневно встречаются в практике литей-
щика, но по мере расширения области применения легированных сталей
роль технолога-лнтейщика в решении вопросов получения отливок с за-
данной структурой возрастает.
Напряжения (порок № 431). В данном случае имеются в виду
остаточные напряжения, сохраняющиеся в отливках после термической
обработки. Напряжения, даже относительно небольшие, могут перерас-
пределяться после выполнения операций механической обработки и вы-
зывать деформацию обработанной детали, выходящую за пределы до-
пусков на размеры готового изделия.
При изготовлении крупногабаритных деталей с большим объемом
механической обработки в ряде случаев практикуется проведение про-
межуточной термической обработки — отпуска после предварительной
механической обработки.
Пороки состава и свойств стали (класс № 500, табл. 61). Несоот-
ветствие химического состава (порок № 511). Порок данного
типа относится к случаям, когда химический состав плавочиой пробы не
соответствует марочному составу стали. Если же состав стали отличает-
ся от марочного только в отдельных частях стенок отливки в связи
с явлениями ликвации, то такое отклонение не имеет отношения к поро-
ку jNs 511, а рассматривается как порок № 411.
Отклонения от заданного состава могут вызываться нарушениями
режима выплавки стали, неправильной дозировкой вводимых ферроспла-
вов, неправильным учетом угара легирующих элементов.
Применение современных приборов экспресс-аиализа позволяет по-
лучать содержание элементов в стали в строгом соответствии с требова-
ниями заказа, руководствуясь изменениями состава во время плавки.
В статистике брака необходимо учитывать все отклонения от марочного
состава, включая допускаемые в частных случаях по специальному
разрешению.
Неправильная маркировка (порок № 512). Ошибки, допу-
скаемые прн перенесении маркировки на отливки или восстановлении
утраченной маркировки, наблюдаются преимущественно при изготовле-
нии крупных партий отливок малой массы. Несмотря на возможность
определения химического состава стали взятием проб непосредственно
из отливок, выявление случаев неправильного оформления маркировки
должно рассматриваться как исключительное явление, несовместимое
с условиями, гарантирующими выпуск отливок высокого качества.
Несоответствие механических свойств (порок К° 521).
Порок № 521 —это несоответствие механических свойств материала от-
ливок своего номера плавки требованиям стандарта или ТУ (техничес-
ких условий), определенное по результатам испытаний образцов, изго-
товленных из проб, которые отливали из стали той же плавки. Порядок
270-
псгоки стальных отливок
отбора проб для проведения механических испытаний определяется тре-
бованиями стандарта. Механические свойства стали каждой^плавки оце-
нивают по плавочной пробе (рис. 156, а, б) или по приливной пробе, от-
ливаемой по требованию ТУ или чертежа детали. Формы, размеры и
предпочитаемое расположение этих проб, отливаемых при изготовлении
отливок с толщиной стенок до 300 мм, показаны иа рис. 156, в, г.
Для отливок с толщиной стенок более 300 мм размеры приливных
проб принимают следующие: длина 300 мм, высота 100 мм (без прибы-
ли в случае, показанном на рис. 156,в), ширина 80 мм внизу и 85 мм
у основания. К отливке приливается два пробных бруска (кроме слу-
чаев, оговоренных в специальных ТУ). Пробы всех видов термически
обрабатывают одновременно с отливками каждой плавки или по режи-
му, принятому для данных отливок.
Согласно ГОСТ 977—65 механические свойства образцов, изготов-
ленных из отдельно отлитых или приливных проб, распространяются на
отливки из углеродистой стали с толщиной стенок до 100 мм. При боль-
шей толщине стенок уровень фактических механических свойств стали
натурных отливок может отличаться от определяемых вышеуказанным
способом, так как в массивных сечениях стеиок крупных отливок, осо-
бенно в осевой зоне, возможны несплошности металла в виде усадочной
пористости, а также повышенное содержание ликвирующих элементов.
Однако из этого не следует, что все отливки из углеродистой стали с тол-
щиной стенок более 100 мм должны иметь механические свойства ниже
уровня, принятого в ГОСТ 977—65.
Данное положение подтверждается результатами исследования
строения и свойств стали отливок типа плит с толщиной стенок 300 мм
и размерами сторон 1200 X 1200 мм [19]. Отливки изготовляли из стали
35Л при разных вариантах охлаждения в форме и вертикальном распо-
ложении боковых стенок. Над верхней торцовой стороной отливки рас-
полагалась шаровая прибыль диаметром 660 мм. В отливке, изготовлен-
Рис. 156. Плавочные про-
бы (с, б) и индивидуаль-
ные пробные планки с
самостоятельной при-
былью (в) и питаемые
отливкой (г)
ЛИТЕЙНЫЕ ПОРОКИ И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
271
Иров ни
3 оны
300
L— 2 поверхностная(1)
----«»среоняя (2)
----центральная (3)
ИЗ- верхний уровень (I)
Е3~ средний уровень(п)
ЕЗ— нижний уровень (Ш)
I- требования ГОСТ 317-65
(не менее)
Рис. 157. Механические свойства стали в разных частях (см. схему) экспериментальных
отлнвок, изготовленных:
а — при естественном охлаждении о форме; б — с применением наклонно расположенных наруж-
ных холодильников косвенного действия
ной с естественным охлаждением в форме, получила развитие зональная
ликвация (рис. 153). В подприбыльной части отливки коэффициенты лик-
вации серы, фосфора и углерода соответственно составили 1,17; 1,40 и
1,30. Результаты механических испытаний образцов, вырезанных из тела
отливки, показаны на рис. 157. Там же приведены показатели механиче-
ских свойств стали такой же отливки, но изготовленной с созданием
строгой направленности затвердевания стали, достигнутой применением
наклонно расположенных наружных холодильников косвенного действия,
продуваемых воздухом. Между холодильниками и боковыми стенками от-
ливки был расположен изменяющийся по высоте слой формовочной сме-
си (от 10 мм в нижней части и до 100 мм на уровне основания прибыли).
Выпады значений механических свойств подприбыльной зоны осо-
бенно по показателям ов и от, выявленные в случае, показанном на рис.
157,а, нельзя объяснить одной лишь неравномерностью состава стали,
тем более, что в ней повысилось содержание углерода. Пример полу-
чения высоких механических свойств (рис. 157,6) подтверждает исклю-
чительное влияние направленного затвердевания стали на получение од-
нородных свойств разных частей отливки.
При оценке неравномерности механических свойств стали, прове-
денной по результатам испытаний образцов, вырезанных из стенок от-
ливки, следует также учитывать, что в массивном сечении возможны от-
дельные, несопоставимые с толщиной стенки несплошности металла, ко-
торые при приемке нельзя обнаружить даже современными методами
дефектоскопии. К таким несплошностям относятся окнсиые плеиы, осе-
______________________________________________________ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
вые части ликвационных шнуров, которые, попав в сеченне испыты-
ваемого образца, ухудшают его свойства.
В таких случаях необходимо приближенно определить механические
свойства стали, не имеющей несплошностей, по известным зависимостям
свойств от относительной площади иесплошности, попавшей в попереч-
ное сечение разорванного образца [20].
Таким образом, результаты рассмотренных исследований показали,
что даже прн толщине стенок отлнвки, равной 300 мм, можно создавать
необходимые условия для получения практически однородных механиче-
ских свойств всех частей стенок отливкн, соответствовавших требовани-
ям стандарта, обращая особое внимание на создание направленности за-
твердевания толстостенных частей. Данное положение было в дальней-
шем подтверждено при исследовании качества отливки станины рабочей
клети прокатного стана с толщиной стенок 450 мм, изготовленной в ус-
ловиях естественного охлаждения в форме *.
Н е со от в е тс т в и е ф и з и ч е с к и х свойств (порок № 531).
В отдельных случаях специальными техническими условиями может
предусматриваться приемка отливок, например деталей электрообору-
дования, магнитов, химической аппаратуры и т. д., руководствуясь тре-
бованиями, предъявляемыми к физическим свойствам литой стали.
К таким свойствам можно отнести электропроводность, электросопро-
тивление, магнитную проницаемость, коэрцитивную силу, остаточную
индукцию, коррозионную стойкость и др.
Возможные причины отклонений и меры предупреждения пороков
устанавливают в каждом случае на основании специальных исследо-
ваний.
3.	ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Одним из основных условий повышения качества отливок является
совершенствование технологических процессов. В современном техноло-
гическом процессе производства стальных отливок предусматривают ос-
новные меры предупреждения образования литейных пороков.
Наряду с этим работа по улучшению качества выпускаемых отливок
должна проводиться постоянно как по совершенствованию разрабатыва-
емых технологических процессов, так и по обеспечению их строгого вы-
полнения. Эта работа должна проводиться в следующих направлениях;
1)	Включение в технологические процессы изготовления отливок
специальных операций по предупреждению образования возможных по-
роков.
2)	Проведение мероприятий по организации рабочего места: обеспе-
чение исполнителей технологической документацией, инструктаж ра-
бочих.
3)	Организация контроля исполнения технологии.
4)	Изучение брака, принятие оперативных решений по предупреж-
дению повторения выявленных пороков отливок, в том числе изыскание
путей отработки технологии изготовления отливок.
5)	Повседневная информация исполнителей технологического про-
цесса о дефектах, выявленных при приемке и обработке отливок, разъяс-
нение причин брака.
1 Работа выполнена совместно с канд. техн, наук В. В. Назаратнным, ннж. А. Ф. Квят-
ковскнм, ннж. П. Ф. Бельцовым, канд. техн, наук И. Е. Блохиным и др.
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕГОЛГИЛТИЯ
-273
Одной из основных мер является обеспечение контроля за исполне-
нием технологии, проводимого работниками отдела технического контро-
ля (ОТК) и технологами.
С целью организации учета нарушений технологии и использования
полученных материалов при проведении профилактической работы целе-
сообразно оформление сотрудниками ОТК специального документа —
предупреждения наиболее существенных нарушений. На каждое преду-
преждение мастер должен дать объяснение работникам ОТК, а началь-
ник цеха — сообщить о принятых мерах.
Организация контроля за исполнением технологии легче осуществи-
ма в условиях серийного производства. В условиях единичного произ-
водства оправдала себя система обязательного контроля работниками
ОТК технологии выплавки стали, операций приготовления формовочных
смесей, проверка состояния поверхности форм, глубины просушенного
слоя, правильности соединения полуформ по штырям, температуры за-
ливки, продолжительности выдержки отлнвок в литейных формах.
Этот контроль проводят закрепленные за каждым участком работ-
ники ОТК, которые также обязаны вести выборочную проверку исполне-
ния технологии и при выполнении других операций. Руководящим ма-
териалом при этом служит технологическая документация, необходи-
мая для изготовления отлнвок.
При изготовлении крупных отливок единичного производства целе-
сообразно проведение более широкого контроля выполнения технологи-
ческого процесса с заполнением специальной карты 1. Перечень контро-
лируемых операций может быть и другим. Для отдельных особо ответст-
венных изделий или уникальных отливок лучше разрабатывать специ-
альные карты исполнения технологии.
Участие технолога в периодической проверке правильности исполне-
ния технологии вызывается тем, что при изготовлении первой крупной
отливки неизбежно возникают трудности в выполнении отдельных тех-
нологических операций.
Пороки отливок, выявленные на разных стадиях производства, вы-
зываются двумя основными причинами: отступлениями от предписаний
технологического процесса; недоработкой этого процесса.
При хорошей организации технологической службы забракование от-
ливок, вызванное недоработкой технологии, редкое явление. Учитывая,
что технология процессов постоянно совершенствуется, главным в орга-
низации работы по снижению брака нужно считать выявление наруше-
ний технологических процессов, изучение причин забракования отливок,
разработку и проведение на этой основе соответствующих организацион-
но-технических мероприятий.
Имея оперативные сведения о браке, технолог может немедленно
осмотреть дефектные отливки и принять решение о предупреждении
повторения аналогичных случаев. Если же по виду пороков ие ясны при-
чины их происхождения, то дополнительное наблюдение за исполнением
технологии,-разрезка или рентгеноскопия отливки, предпринимаемые
для выявления характера расположения дефектов, а при необходимости
специальное исследование позволят изыскать радикальные меры преду-
преждения брака.
Серийное производство отливок по новому процессу можно разре-
шать только посте проверки качества отливок первой опытной партии
иа всех стадиях производства. При выявлении повторяемых дефектов
изготовляется новая партия отливок по откорректированной ^технологии,
______________________________________________________ПОРОКИ СТАЛЬНЫХ отливок
КАРТА 1
Карта проверке исполнения технологии изготовления крупной отлнвки		Чертеж Wr Плавка Wr Участок Wr
Объект контроля	Замечания по исполнению технологии	Примечания
Соответствие облицовочной формовочной смеси	Дата Контролер (подпись)	
Соответствие стержневых смесей, про- верка плотности набивки н толщины обли- цовочного слоя в 3—4 точках	Дата Контролер (подпись)	
Плотность набнвки ннжней и верхней полуформ	Дата Контролер (подпись)	
Качество прошпиловки и отделки формы (по внешнему виду)	Дата Контролер (подпись)	
Глубина просушенного слоя, наличие пе- режогов	Дата Контролер (подпись)	
Точность сборки формы	Дата Контролер (подпись)	
Простой собранной формы до заливки (ч)	Дата Контролер (подпись)	
Температура заливки, периодичность до- ливки прибылей	Дата Контролер (подпись)	
Продолжительность выдержки отлнвки в форме (ч, сутки)	Дата Контролер (подпись)	
Дата	Контрольный мастер ОТК (подпись) Мастер участка (подпись) Технолог (подпись)	
и этот порядок повторяется впредь до получения положительных резуль-
татов. При отсутствии средств проверки сплошности отливок неразру-
шающими методами контроля плотность стенок проверяют по результа-
там разрезки наиболее ответственных частей стеиок деталей и осмотра
макротемплетов. Но и при этом не исключены случаи выявления отдель-
ных пороков и в дальнейшем. Работа по определению причин возникно-
вения обнаруживаемых пороков отливок и усовершенствованию техноло-
гических процессов должна проводиться постоянно.
ГЛАВА VIII
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
1. РАЗВИТИЕ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ В УСЛОВИЯХ ЕДИНИЧНОГО
И МЕЛКОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В современных условиях область применения машинной формовки
настолько расширилась, что на долю ручной формовки приходится уже
не более 20% общего выпуска стальных отливок. При этом методами
ручной формовки еще вынужденно изготовляют преимущественно круп-
ногабаритные отливки.
Развитие производства стальных отливок методами машинной фор-
мовки, в том числе и единичное исполнение отливок, стало возможным
благодаря разработке способов быстросмевной модельной оснастки, т. е.
координатных подмодельных плит (рис. 158), впервые разработанных на
Рис. 158. Схема устройства и способ применения координатной подмодель-
ной плнты прн изготовлении формы
276
.ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
Уралмашзаводе, а также подмо-
дельных плит со сменными вкла-
дышами (рис. 159), в том числе с
координатными вкладышами.
В условиях единичного и
мелкосерийного производства еще
недостаточно используются мощ-
ности формовочных машин, так
как на частую смену подмодель-
ных плит или замену моделей на
этих плитах затрачивается боль-
шая часть времени. Несмотря на
это, при использовании машинной
формовки создаются преимущест-
ва по сравнению с ручной фор-
мовкой, главными из которых яв-
ляются унификация формовочных
работ и оснастки, повышение
культуры производства, стабиль-
ность условий изготовления форм
и механизация наиболее трудоем-
ких работ — подачи и уплотнения
формовочных материалов, а так-
же поворота полуформы вместе с
моделью и выемки модели.
Рнс. 159. Подмодельиая плита с координат-
ным металлическим вкладышем:
1 — рамка; 2 — сменный вкладыш; 3 — устано-
вочный штырь; 4 — окно
Основными направлениями дальнейшего улучшения использования
машинного времени является создание поточных комплексно-механизи-
рованных и автоматизированных линий [40] с применением высокопроиз-
водительных многопозиционных машин и методов организации произ-
водства, принятых при массовом и крупносерийном изготовлении отливок
малых и средних размеров. При этом иа основе широкой унификации
и нормализации модельно-опочной оснастки, а также рационального раз-
деления труда представляется возможным последовательно выполнять
на поточной линии все подготовительные операции, а формующий аг-
регат использовать непрерывно. По проектным данным [40], производи-
тельность поточной линии формовки отливок единичного производства
составляет следующее число полуформ в час при размерах опок в свету:
2000 X 1500 X 700 мм — 15; 1500 X 1200 X 600 мм — 24 и 1000 X 1000 X
X 500 мм — 60. Еще большие возможности по увеличению производи-
тельности труда имеются при использовании на поточных линиях жид-
ких и сыпучих легко уплотняемых формовочных смесей.
Унификация размеров опок по их высоте, предпринятая в целях раз-
мещения в опоке высокой модели и устранения необходимости в нара-
щивании прибылей, увеличивает расход формовочной смеси, но эти до-
полнительные затраты окупаются высокой производительностью поточ-
ной линии.
2. БЫСТРОСМЕННАЯ МОДЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА
Применение координатных подмодельных плчт или координатных
вкладышей основано на том, что каждый элемент модели соединяется
с координатной плитой только парой соединительных штифтов, входящих
в определенную пару отверстий в плите точно так же, как, например,
БЫСТРОСМЕННАЯ МОДЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА
опока соединяется с под-
модельной плитой посред-
ством пары штырей. Каж-
дая вертикальная и гори-
зонтальная линии отвер-
стий обозначены на плите
соответствующими буква-
ми и цифрами (рис. 160).
Поэтому любое из отвер-
стий на плите может быть
обозначено, как на шах-
матной доске, своим шиф-
ром, например А5, Б8 и
т. д. Расстояния между
осями отверстий в зависи-
мости от размеров подмо-
дельиых плнт могут быть
приняты равными 100 или
200 мм. В то же время не-
зависимо от размеров
плит буквенные и цифро-
вые обозначения сохраня-
ются в одной и той же по-
следовательности с таким
расчетом, чтобы при рав-
ных расстояниях между
Рис. 160. Схема размещения фиксирующих отверстий
на координатной подмодельиой плите при размерах
опоки 1500 X 1500 мм:
I — контур олокк 700 X 700 мм: Я — контур
опоки 1000 X 1000 мм
осями отверстий каждое из общепринятых буквенных и цифровых обо-
значений отстояло на равном расстоянии от оси симметрии плиты. Это
выполняют путем совмещения контуров опок, имеющих размеры в све-
ту 1500 X 1500 и 700 X 700 мм (рис. 160). Для облегчения монтажа
и установки модели на плиту оси фиксирующих отверстий наносят на
плиту в виде рисок шириной около 1 мм и глубиной 1—2 мм.
Для соединения модели с координатными подмодельными плитами
применяют соединительные планки, прикрепляемые к модели, а также
штифты или штыри, входящие в отверстия подмодельной плиты и соеди-
нительных планок. На рис. 161 приведены типовые конструкции соеди-
нительных планок 1 и направляющих штифтов 2, применяемых в зави-
симости от размеров модели 3 и подмодельной плиты 4. В зависимости
от расположения модели и элементов литниковой системы на плите при-
меняют планки с межцентровыми расстояниями, кратными 100 или
141,42 мм. В последних случаях ось соединительных планок располагает-
ся по диагонали сетки фиксирующих отверстий. Достаточно иметь соеди-
нительные планки со следующими межцентровыми расстояниями: 100,
200, 300, 400, 500, 141,42, 282,84, 424,26 мм.
При расстоянии L, равном более 500 мм, лучше применять вместо
одной соединительной плаики типа А две плаики / типа Б. При широкой
номенклатуре моделей, находящихся в производстве, удобнее применять
плаики типа Б, чтобы не иметь большого набора планок с разными меж-
центровыми расстояниями. Но в этих случаях необходимо учитывать воз-
можность изменения расстояний между осями отверстий из-за деформа-
ции деревянных моделей. Опыт показал, что при размещении указанных
плаиок на общей доске и вдоль волокон дерева изменения в размерах
модели при ее хранении ие превышают пределы допустимых отклонений
278-----------------------------------------
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
Рис. 161. Типовые конструкции соединительных планок и направляющих
штифтов
от размера L, учитывая наличие зазоров между стенками штифтов и от-
верстий.
Соединительные планки 1 типов А и Б имеют отверстия с резьбой
для ввертывания в них штифтов. В соединительных планках 1 типа Г,
предназначенных для крупных моделей и используемых при межцентро-
вых расстояниях на плитах, равных 200 мм, направляющее отверстие не
имеет резьбы. Это объясняется тем, что прн значительной массе круп-
ных моделей штифты, ввернутые в планки, выступая над плоскостью
разъема, могут быть повреждены. Чтобы избежать этого, применяют на-
правляющие штыри 5.
Штифты типа В ввертывают в модель при ее изготовлении. Но так
как при этом модель транспортируют и хранят вместе с ввернутыми
штифтами, данный тип штифтов применяют только при изготовлении
мелких моделей массой до 10—15 кг, чтобы избежать возможности вда-
вливания штифта в тело модели под действием его массы.
Монтаж моделей на координатные плнты. При шахматном обозна-
чении отверстий и сохранении точного расстояния между ними правиль-
ность соединения моделей с подмодельной плитой достигается при сле-
дующих условиях:
1. Каждый отдельный элемент модельного комплекта, например мо-
дель, прибыль, литниковый канал, независимо от размеров соединяется
с плитой только одной парой соединительных штифтов. Эти штифты пол-
ностью определяют геометрическое положение мотели »я плите и в то же
время служат промежуточными элементам	„.«и модели
с плитой.
2. Круглый (контрольный) штырь, предназначенный для соединения
подмодельной плиты с опокой, располагается только со стороны обозна-
чения вертикальных, т. е. перпендикулярных основной оси, линий началь-
ными буквами алфавита. Это позволяет сохранять общие буквенные обо-
значения при использовании одной и той же подмодельной плнты для на-
бивки нижней и верхней полуформ. Цифровые же обозначения отвер-
стий, возрастающие по оси ординат снизу вверх, ие могут быть на одной
и той же плнте общими для нижней и верхней полуформы. Это объяс-
БЫСТРОСМЕННАЯ МОДЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА 279
няется следующим. При сборке формы ее верхняя половина сохраняется
в том же положении, что н при формовке, а нижнюю полуформу повора-
чивают на 180° относительно основной оси, обозначенной на плите циф-
рой 5 (рнс. 158).
Изложенные положения проиллюстрируем иа примере формовки от-
ливки барабана (рис. 158). Совмещение принятых буквенных обозначе-
ний координат для ннжней 1 и верхней 2 половин модели показано на
продольном разрезе формы. На поперечном разрезе формы и на схемах
расположения половинок модели видно, что совмещение продольных
осей отлнвки барабана достигается при одинаковом смещении половин
модели 1 и 2 от основной оси симметрии плиты (ординаты, обозначен-
ной цифрой 5) на одни шаг сетки во взаимно противоположном направ-
лении. При этом одна и та же точка расположения соединительного
штифта обозначается соответственно индексами Б6 (на плите 3) и Б4
(на плите 4). Ось литникового канала должна быть смещена в противо-
положном направлении на два шага сетки от основной осн плиты. Поэ-
тому на схеме расположения модели на плите приведены два ряда цифр
(см. рис. 160), относящихся соответственно к расположению нижней и
верхней половин модели.
Рассмотренные особенности учитывают при разработке схем распо-
ложения моделей на координатных плитах н при монтаже моделей на
эти плиты.
Монтаж моделей на координатные плиты производится модельщи-
ком и принципиально не отличается от монтажа на стационарные пли-
ты. В обоих случаях предварительно требуется нанести на модель основ-
ные осевые линии, облегчающие расположение ее на плите.
Модель и ее элементы устанавливают на специально изготовленную
монтажную плиту илн непосредственно иа координатную плиту в задан-
ное положение н предварительно закрепляют струбцинами. Далее нано-
сят на модель вертикальные риски, которые должны совпадать у ее ос-
нования с основными осями направляющих штифтов, т. е. с соответст-
вующими рисками осей отверстий, выполненных на поверхности модели
(см. рис. 158). По указанным рискам определяют на поверхности разъ-
ема модели места расположения осей направляющих штифтов н, руко-
водствуясь имн, врезают в модель и закрепляют соединительные плаики
или засверливают отверстия под штифты типа В (рис. 161).
Модели малых н средних размеров удобно монтировать на специ-
альном стенде. Стенд представляет собой поворотную двустороннюю
металлическую плиту, удерживаемую двумя опорами с выполненной си-
стемой фиксирующих отверстий и рисок, принятых на координатных пли-
тах. Монтажную плиту поворачивают ручным механизмом, а для закре-
пления в нужном положении используют специальные упоры. Через
сквозные отверстия в плите в модели, прикрепленной к плите, просвер-
ливают отверстия, определяющие положение направляющих штифтов.
При применении штифтов типа В их ввертывают в модель через сквоз-
ные отверстия в монтажной плите, используя последнюю как кондуктор.
После выполнения указанных операций модель снимают со стенда, а
затем врезают и закрепляют винтами соединительные планки. Нанесен-
ные на модели риски, определяющие положение направляющих штиф-
тов, маркируют соответствующими буквами и цифрами (см. рис. 158).
На линии цифровой маркировки модели наносится стрелка, направлен-
ная в сторону круглого, т. е. контрольного центрирующего, штыря, по ко-
торому соединяется опока с плитой. Кроме этого, с обратной стороны мо-
280
.ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
дели каждое отверстие под штифт маркируют соответствующей цифрой
и буквой, чтобы можно было дополнительно проверить правильность ус-
тановки модели на плиту.
Если заданные места расположения соединительных планок совме-
стятся с полой частью модели, то модельщику представляется право пе-
ренести оси направляющих штифтов в другие места и нанести на модель
вышеуказанную маркировку, соответствующую новому положению
штифтов.
Соединение моделей с подмодельными плитами. Приняты два спо-
соба соединения моделей с плитами — жестким креплением и без креп-
лении. Первый из этих способов используется, если по модели необходи-
мо изготовить партию форм порядка 3—20, а также независимо от чис-
ла форм, если координатные плиты используют на многопозиционных
механизированных поточных линиях. Модели в зависимости от их раз-
меров крепят к плитам болтами, винтами, клиньями или шурупами. Кре-
пление специальными болтами 6 (рис. 161) применимо для мелких мо-
делей. Способ крепления указывается в технологии изготовления от-
ливки.	,
Если по модели требуется получить более 20 съемов форм, то обыч-
но применяют стационарные подмодельные плиты или вкладыши вме-
сто координатных плит. При изготовлении малого числа крупных отли-
вок модели соединяют с плитой без крепления непосредственно на фор-
мовочной машине. В этом случае модель вынимают из формы вручную
или краном и, следовательно, при изготовлении более чем одной формы
модель после выемки из формы должна быть вновь установлена на пли-
ту по своим координатам.
При изготовлении литейной формы на стол формовочной машины
устанавливают и закрепляют подмодельную плиту необходимого разме-
ра. Модель с ввернутыми направляющими штифтами и ее отдельные ча-
сти (литниковую систему, пробные планки и т. д.) размещают на плите
согласно схеме расположения на плите, линий и буквенно-цифровой мар-
кировки. Затем устанавливают отъемные части, наружные холодильники,
огнеупорные трубки для литниковой системы, если они предусмотрены
технологией, и засыпают в опоку сначала облицовочную, а затем напол-
нительную смесь. При использовании моделей с высокими вертикальны-
ми стенками верхние боковые части этих стенок обкладывают смесью
вручную, чтобы уменьшить расход облицовочной смеси. Заполнение опо-
ки наполнительной формовочной смесью, укладку крючков, если они
нужны, уплотнение формы, поворот заформованной опоки и возврат по-
воротного стола формовочной машины в исходное положение, а также
отделку формы выполняют общепринятыми способами.
При выемке модели из полуформы учитывают следующее. Модель
простой конфигурации в большинстве случаев остается на подмодельной
плите при подъеме формы вверх. Модель сложной конфигурации, обра-
зующая высокие болваны в форме, имеющая высокие вертикальные стен-
ки, также может остаться на подмодельной плите при подъеме формы.
Но во избежание обвалов стенок формы такую модель крепят к опоке
специальными болтами. Опоку вместе с прикрепленной к ней моделью
снимают с плиты и поворачивают поверхностью разъема вверх, исполь-
зуя для этой цели специальный поворотный механизм или балансиры.
Повернутую опоку помещают на стойки, чтобы можно было раскрепить
снизу болты, удерживающие модель. Затем модель вынимают из формы
с помощью крана.
БЫСТРОСМЕННАЯ МОДЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА.
281
Рнс. 162 Способ крепления модели при каитовке формы без подмодель*
ной плиты и детали крепления:
/ — опока; 3 — болт специальный; 3 — балка; 4 — клин; 5 — планка; 6 — мо-
дель; 7 —подмодельная плита; 8 — рамка
Конструкция болтов, применяемых для крепления модели к опоке
при поворачивании формы без подмодельной плнты, и способ крепления
представлены на рис. 162. Планки 5, прикрепленные к модели со сторо-
ны поверхности разъема, имеют нарезные отверстия для ввертывания
болтов 2 соответствующих размеров через модель. Эти же планки ис-
пользуют и при выемке модели из формы. Указанные болты, клинья 4,
а также соответствующие балки 3 хранятся у формовщика как обычный
инструмент.
Применение подмодельиых плит со сменными вкладышами. Подмо-
дельная плита рассматриваемого типа состоит из рамки 1 и сменного
вкладыша 2 (рис. 159). Координатный вкладыш 2 может заменять со-
бой и вкладыш, не имеющий сетки отверстий. Заданное положение вкла-
дыша фиксируется установочными штырями 3. Для удобства установки
и выемки вкладыша в рамке сохраняют открытые окна 4 (рис. 159), че-
рез которые вкладыш захватывают специальными подъемниками.
Сменные вкладыши изготовляют нз дерева (рис. 163, а, в) или из
металла (рис. 163,6, г) —обычно из сплавов вторичного алюминия, что-
бы облегчить их. Крепление вкладыша к подмодельной плите легко осу-
ществить с открытой стороны этой плиты, оно надежно и требует мень-
ше времени, чем при использовании координатных плит. Изготовление
формы, прикрепленной к вкладышу, ничем не отличается от способа
формовки по стационарным подмодельиым плитам. Вкладыши вместе
с прикрепленными к ним моделями легко хранить на специальных стел-
лажах в вертикальном положении, при этом они занимают мало места и
обеспечивается лучшая сохранность моделей. Применение вкладышей
целесообразно и при производстве серии отливок, когда необходима фи-
гурная поверхность разъема формы.
Крепление вкладыша к модельной рамке / может производиться
разными способами, в том числе: нажимными винтами 2 (рнс. 163,а, 6),
выступающая часть каждого из которых входит в соответствующее уг-
лубление, выполненное в металлической пластине 3, прикрепленной
к вкладышу 4, или непосредственно в металлическом вкладыше 5; болта-
ми 6 (рис. 163, в, г). Диаметр выступающей (фиксирующей) части уста-
новочных штырей 3 (рис. 159) принимают равным 20,25 или 30мм при
следующих, соответственно, габаритных размерах опок 1000 мм,
>1000—1500 мм или >1500 мм [92].
282_________________________________________________ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
3. ФОРМЫ С ФИГУРНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ РАЗЪЕМА
Рассмотрим способ изготовления литейных форм, отдельные части
которых, полученные без применения стержней, могут выступать над по-
верхностью разъема опок. Понятие «фигурная поверхность» свидетель-
ствует о том, что модельную оснастку, которая частично должна углуб-
ляться в подмодельную плиту, трудно унифицировать, т. е. при
рассматриваемом способе изготовления литейных форм невозможно
ограничиться применением сменных вкладышей общего назначения.
В каждом вкладыше подмодельной плиты выполняется часть контура
модели, поэтому даже при сохранении унифицированных внешних раз-
меров вкладыши не могут быть взаимозаменяемыми.
Способ изготовления форм с фигурной поверхностью разъема осно-
ван на применении специальной модельной оснастки — модельных ра-
мок 1 (рис. 164), во внутреннюю полость которых монтируют модель 2,
образующую контур соответствующей полуформы. Рассматриваемый ва-
риант устройства модельной оснастки дает возможность получения фор-
мы с выступающими частями большого объема в целях снижения трудо-
емкости формовочных, работ, не прибегая
к изготовлению стержней.
В этом случае стоимость мо-
дельной оснастки несколько
возрастает по сравнению с
применением стержневого
ящика, но в условиях изго-
товления 10—15 форм по од-
ной модели уже достигаются
заметные преимущества:
упраздняется ручной способ
изготовления стержней, об-
А*В
Рнс. 164. Верхняя часть модели отлнвкн зубчато-
го колеса
еогмы с еигугиоя поверхностью разъема_______________________________________283
разующих верхнюю кольцевую полость, упрощаются операции сборки
формы, уменьшается возможность образования заливов металла в по-
лость зазоров между знаками формы и стержней и т. д.
При фигурных разъемах применяют модельную рамку лишь для од-
ной половины модели. Вторую половину модели монтируют на гладкой
подмодельной плите так же, как это принято в рассмотренном случае
(рис. 163). Модель вместе с модельной рамкой представлиет собой еди-
ный агрегат, который должен обладать достаточной прочностью, чтобы
во время уплотнения формовочной смеси и при последующем отделении
полуформы от модели последняя удерживалась в исходном положении.
Модель прикрепляют к рамке винтами или болтами в зависимости от ее
размеров и массы.
Модельные рамки изготовляют для любых размеров опок машинной
формовки. Основными характеристиками модельных рамок являются га-
баритные размеры опок, применяемых при формовке, и габаритные раз-
меры внутренней полости этих рамок, определяющие допустимые раз-
меры применяемых моделей. Для экономного расходования лесо-
материалов на изготовление моделей в каждом случае требуется внут-
ренняя полость рамки минимально возможных размеров. Но учитывая,
что высота разных моделей может меняться в широких пределах, возни-
кает необходимость в наличии не одного, а нескольких типоразмеров
модельных рамок, проектируемых под опоки своих размеров в свету.
В этом отношении необходимо стремиться к минимально возможному
ограничению типажа используемых опок, что, однако, в условиях еди-
ничного и мелкосерийного производства представляет известные
трудности.
Размеры модельных рамок, используемых длительное время в про-
изводстве, приведены для примера в табл. 64. Независимо от того, что
в каждом цехе могут быть приняты опоки других размеров, данная таб-
Таблица 64
Основные размеры и масса модельных рамок
Размер опоки в свету, 1	мм	Размеры ранка» мы (рис. 164)				Масса рамки, кг	Размер опоки в свету.	Размеры рамки, мм (рис. 164)				Масса рамки, кг
	А	В	h	Я			А	В	h	н	
700x 700	680	680	100 150 200	140 190 240	80 96 115	1000X1500	1480	980	250 350	300 400	370 400
						1150X1350	1300	1100	555	590	650
750X1000	980	730	100 150 200 250	140 190 240 290	170 200 230 260						
						1300Х1400	1290 1390	1190	260 350	300 390	450 500
						1400X1700	1600 1500 1600 1560	1300 1200 1300 1220	220 340 510 560	260 380 550 600	535 600 665 700
1000x1000	980 980 980	980 980 980	150 200 250	190 240 290	220 250 300						
						1450X1900	1670	1220	350	390	680
1000x1300	1280	980	150 200 300 400	190 240 340 440	250 280 320 360						
						1500X1500	1480	1480	350	400	875
						1000 x 2000	1980	980	350	400	800
284
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
лица дает представление о рациональных размерах внутренних полостей
рамок в зависимости от габаритных размеров опок и массы этих рамок,
имея в виду, что их отливают из стали.
4.	МАШИННАЯ ФОРМОВКА КРУПНЫХ ОТЛИВОК
Современные направления развития методов изготовления литейных
форм базируются иа использовании жидких самотвердеюших формовоч-
ных смесей, а также нежидких самотвердеющих смесей, не требующих
больших усилий для уплотнения стенок формы. При использовании но-
вых смесей отпадает необходимость применения встряхивающих машин,
улучшаются условия труда обслуживающего персонала и одновременно
повышается точность размеров отливок, получаемых в этих формах.
Применением новых формовочных смесей облегчается задача меха-
низации процессов изготовления литейных форм, создания поточных ли-
ний формовки в условиях единичного производства отливок. Разумеется,
что при этом полезно использовать известные приемы выполнения от-
дельных операций машинной формовки, например с применением коор-
динатных подмодельных плит и рамок, способов поворота готовой фор-
мы и выемки моделей с помощью поворотных механизмов и т. д. Учиты-
вая эти обстоятельства, а также принимая во внимание, что процесс за-
мены формовочного оборудования потребует определенного времени, ни-
же изложены необходимые прн разработке технологических процессов
краткие сведения об особенностях изготовления крупных форм с приме-
нением встряхивающих формовочных машин грузоподъемностью до 40 тс.
Технические возможности использования формовочных машин и
встряхивающих столов грузоподъемностью до 40 тс характеризуются
данными, приведенными в табл. 65. Размеры моделей, приведенные в
таблице, не являются предельными. Они лимитируются общей массой
литейной формы, модели и подмодельиой плиты, которая не должна
превышать грузоподъемность формовочной машины.
Таблица 65
Техническая характеристика формовочных машин [3]
Показатель	Грузоподъемнан сила машин, тс				
	3	5	10	17	40
Максимальные размеры моделей (длина, - ширина, высота), мм . . .	850 Х 650Х	1900х1300х	3100Х1700Х	4000XI900X	4000 Х2700Х
	Х380	Х600	Х400	Х800	Х1200
Максимальная масса отливки, кг	500	1300	3700	14200	16000
Для крупных отливок единичного производства, учитывая разнооб-
разие их размеров, желательно иметь несколько разновидностей унифи-
цированных опок, например, с размерами в свету 2500x2500 мм, 3000Х
X 3000 мм, 3000 X 5000 мм. Высота опок должна быть однотипной, ио
так как нижняя полуформа всегда делается выше верхней, то в целях
унификации высот опок целесообразно опоки нижних полуформ делать
сборными, состоящими из опоки общепринятой высоты (500—600 мм) и
рамки той же высоты, присоединяемой болтами. В случаях, когда высо-
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ.
285
та половины модели достигает 1—1,2 м, имеется еще возможность ис-
пользования сборной опоки с двумя присоединяемыми рамками.
При уплотнении форм встряхиванием используют стальные литые
опоки. Сварные опоки меиее надежны. Ребра опок (так называемые,
шпоны) располагают иа расстоянии, равном 400—500 мм, с таким расче-
том, чтобы в образуемые между ними ячейки можно было разместить
открытые прибыли н в то же время получить достаточную прочность
формы с применением минимального числа крючков для удержания фор-
мовочной смесн.
5.	ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
В отличие от условий изготовления отливок массового и крупносе-
рийного производства технолог-лнтейщик цехов единичного производст-
ва отливок имеет дело с обширной номенклатурой литых деталей, разли-
чающихся по конфигурации, размерам, массе и задаваемому составу
стали. Все эти требования необходимо учитывать прн разработке техно-
логии, не имея возможности изготовить опытную партию отливок для
проверки степени совершенства разрабатываемого технологического про-
цесса. Кроме того, в этих условиях технолог имеет ограниченное время
на проработку всех элементов создаваемого технологического процесса
и только в редких случаях может располагать сведениями об особенно-
стях изготовления какой-либо подобной детали, незначительно отличаю-
щейся по конструкции н составу стали.
Поэтому в условиях единичного производства крупных отливок или
изготовления небольших серий литых деталей новые технологические
процессы разрабатывают иа основе известных типовых решений, отно-
сящихся к составным элементам конструкции отливки, которые легче ти-
пизировать, чем комплексы элементов. В этом отношении большое зна-
чение имеет опыт работы технолога-литейщика, способность анализиро-
вать достоинства и недостатки принимаемых технологических решений,
основываясь на анализе качества ранее изготовлявшихся отливок.
Разрабатывая технологию, необходимо заранее знать полную но-
менклатуру имеющихся в наличии годных опок и в каждом случае при-
менять только те опоки, в которых наиболее удобно размещаются при-
были, литниковая система и выступающие части модели. Если же в от-
дельных случаях не удается разместить прибыли в межребериые ячей-
ки опоки, часть ребер вырезают с учетом последующего восстановления
их сваркой. Непременным условием рационального применения машин-
ной формовки является поддержание имеющегося парка опок в рабочем
состоянии, причем обращается особое внимание на соответствие их тре-
бованиям чертежа.
Основные параметры разрабатываемого технологического процесса
определяют согласно общим положениям, изложенным выше. При изго-
товлении единичных отливок нельзя ориентироваться на получение тех
же техиико-экономнческнх показателей применения технологического
процесса, что и в условиях серийного производства. Поэтому некоторое
увеличение припусков иа механическую обработку, создание технологи-
ческих напусков для улучшения условий питания отливки, а также при-
нятие других решений с целью получения здоровой отливки нельзя счи-
тать недостатками разрабатываемой технологии.
При изготовлении крупных отлнвок предпочтительно размещение
модели полностью в ннжней полуформе аналогично тому, как показано
286
.ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
на рис. 12, а, б, с тем чтобы в верхней полуформе располагались только
прибыли. Не меньшее значение имеет изыскание способов сокращения
числа и общего объема применяемых стержней. В рассмотренных случа-
ях применение стержней оправдывалось созданием условий получения
отливок без размерных пороков. При машинной формовке допускается
устройство отъемных частей на вертикальных стенках модели с приме-
нением вертикальных направляющих в виде ласточкина хвоста. Это,
в частности, относится к местным приливам относительно небольшой вы-
соты. Чтобы получить на встряхивающей машине удовлетворительную
плотность стенки формы под выступающей частью модели, необходимо
поверхность прилива, обращенную к плоскости подмодельной плиты, вы-
полнить наклонной под углом не более 25° по отношению к вертикальной
стенке, если это не потребует в дальнейшем проведения обработки по-
лученного технологического пополнения.
Даже в самых крупных формах, изготовляемых на формовочных ма-
шинах, желательно применение одноярусных литниковых систем. Литни-
ковые каналы располагают по разъему формы, где именно достигается
наибольшее уплотнение формовочной смеси, и таким образом предупре-
ждается образование засоров вследствие размыва поверхности этих ка-
налов. Стояки необходимо выполнять с применением огнеупорных тру-
бок. Литниковые воронки желательно использовать стандартные из
огнеупорных материалов, но при расходе металла на форму, не превыша-
ющем ~ 1000 кг, допускается изготовление их из формовочных матери-
алов. Подвод металла в разные уровни формы осуществляется либо пу-
тем устройства каналов в стержнях, либо с применением литникового
припаса, изготовляемого из огнеупорных материалов (см. приложе-
ние II).
Технология машинной формовки деталей единичного производства
должна отличаться исчерпывающей ясностью всех технологических ука-
заний, исключающих необходимость доработки отдельных вопросов
в процессе формовки. В первую очередь это относится к точности оформ-
ления схем расположения моделей на подмодельных плитах в соответст-
вии с принятым в технологии устройством литниковой системы, способом
подвода питателей и т. д. В целях унификации технологических указа-
ний последние целесообразно оформлять в виде специальных карт, в ко-
торых узловые вопросы технологии, регламентирующие действия фор-
мовщиков, сборщиков форм, стерженщиков, записывались бы в опреде-
ленной последовательности. Формы технологической документации рас-
смотрены ниже.
При использовании песчано-глинистых и жидкостекольных формо-
вочных смесей формы крупных отливок, изготовляемые на формовочных
машинах, подвергают сушке. В зависимости от вида используемых об-
лицовочных формовочных смесей и требований, предъявляемых к каче-
ству поверхности отливок, применяют поверхностную или объемную суш-
ку форм. В первом случае особое внимание обращается на уменьшение
времени простоя формы, считая от момента окончания сушки и до за-
ливки сталью. Высокие формы, изготовляемые с применением несколь-
ких опок-рамок, подвергают объемной сушке. Это имеет большое значе-
ние и с точки зрения предупреждения возможности прорыва металла че-
рез нижние стенки формы, вероятность которого возрастает с увеличе-
нием столба жидкой стали, заполняющей полость формы.
Прорыв металла может быть вызван и другими причинами: слабой
набивкой формы, установкой нижней полуформы иа неровный плац, ког-
РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
287
да не вся поверхность формы соприкасается с полом. Поэтому в зависи-
мости от напора металла в форме в технологическом процессе преду-
сматривают соответствующие меры предупреждения прорыва формы
(см. порок Ks 113).
6.	РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
Изготовление облегченных опок и подмодельных плит. Разрабаты-
вая конструкцию опок и подмодельиых плит, очень важно сохранить ми-
нимально возможные толщины нх стенок. Это особенно относится к фор-
мовочным машинам наибольшей грузоподъемной силы. Уменьшение
суммарной массы оснастки позволяет при той же грузоподъемности
машины перевести дополнительное число отливок с ручной формовки
на машинную. При формовке по координатным плитам представляется
возможным, например, непосредственно иа встряхивающем формовоч-
ном столе выполнить координатную сетку отверстий и отказаться от
применения подмодельных плит, чтобы машинным способом изготовлять
формы большей массы. При грузоподъемной силе машины 4,5 тс масса
подмодельной плиты составляет, например, 1000 кг, т. е. более 20% по-
лезной нагрузки на машину. С увеличением грузоподъемной силы ука-
занное соотношение несколько уменьшается, но все-таки и при этом
сохраняется резерв увеличения полезной нагрузки.
Применение жакетов в качестве промежуточных опок. Методы при-
менения формовки в жакетах обычно основаны на использовании пос-
ледних в качестве знаковых поверхностей формы, собираемой из стерж-
ней. Применение же жакетов, выполняющих роль промежуточных опок
крупных литейных форм, дало возможность изготовлять формы большей
высоты, чем при обычном способе использования формовочных машин,
т. е. при формовке в парных опоках. Для этой цели жакеты’располагают
между верхней н нижней опоками и соединяют с последними по штырям
так же, как опоки машинной формовки. Но прн введении дополнитель-
ного, промежуточного, элемента литейной формы увеличивается число
поверхностей разъема с одной до двух нлн даже трех, если это необ-
ходимо.
При данном способе формовки части модели, расположенные за пре-
делами верхней и нижней поверхностей разъема формы, устанавливают
на подмодельные плиты, по которым изготовляют иа формовочной ма-
шине нижнюю и верхнюю части формы. Промежуточные части отливки,
расположенные между нижней н верхней поверхностями разъема фор-
мы, выполняют в стержнях, устанавливаемых в полость жакета, как в
знак формы. Применяемые жакеты должны быть взаимозаменяемыми,
механически обработанными по внутреннему контуру н плоскостям
разъема. Размеры жакетов принимают за основу при выборе поверхно-
стей разъема составных частей формы. Отверстия под направляющие
втулки, по которым жакеты спариваются с опоками, необходимо свер-
лить, базируясь иа внутреннюю, т. е. знаковую поверхность жакета. Са-
ми жакеты ие соприкасаются с жидким металлом, поэтому достаточно
долговечны.
Применение жакетов наиболее эффективно в условиях серийного
производства крупных отливок. Жакеты типовых размеров можно ис-
пользовать и прн единичном производстве, изготовляя по нх внешним
288-
.ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
Рис. 165. Схема формовки барабана с применением промежуточного жакета:
I — жакет; 2 — наружные холодильники
размерам стержневые ящики для любых отливок, формуемых с приме-
нением промежуточных форм.
В качестве примера использования жакетов в условиях серийного
производства приведем схему формовки барабана буровой установки
(рис. 165). Нижнюю и верхнюю полуформы изготовляют на формовоч-
ных машинах грузоподъемностью 4,5 тс, внешнюю промежуточную часть
формы выполняют с применением кольцевого стержня 7. Остальные
стержни, показанные на схеме формовки, образуют внутренние полости
отливки. В рассматриваемом случае жакет является постоянной частью
литейной формы.
Принятый метод изготовления литейной формы вызван особенно-
стью конструкции отливки, при которой нельзя было даже применить
специальные опоки для изготовления промежуточной части формы. Реб-
ра этих опок, необходимые для удержания формовочной смеси в зоне
расположения широких фланцев детали, воспрепятствовали бы в даль-
нейшем удалению отливки из формы.
В связи с тем, что все большее применение находят жидкие быстро-
твердеющне формовочные смеси, использование промежуточных жакетов
становится более перспективным. Для увеличения срока службы жаке-
тов изготовлять нх следует из стали, чтобы исключить возможность слу-
чайных поломок.
ПЕСКОМЕТНАЯ ФОРМОВКА 289
1. ПЕСКОМЕТНАЯ ФОРМОВКА
В Советском Союзе применение пескометов не получило большого
развития при производстве крупных стальных отливок. Широкая область
применения встряхивающих формовочных машин, в том числе уникаль-
ных машин грузоподъемной силы 40 тс, объясняется тем, что при этом
способе легче, чем при других, достигается высокая плотность набивки
форм, необходимая для получения хорошей поверхности отливок.
Применение встряхивающих формовочных машин имеет и свои не-
достатки, связанные прежде всего с тем, что размеры используемых
опок, а следовательно, и предельные габаритные размеры изготовляемых
отливок лимитируются грузоподъемной силой формовочных машин, ко-
торую нельзя беспредельно увеличивать. Кроме того, необходимо изба-
виться от шума, создаваемого во время работы этих машин.
Пескометная формовка является не использованным еще в должной
мере резервом повышения уровня механизации формовочных работ при
производстве крупных отлнвок. Отечественные пескометы позволяют по-
лучать небходимую плотность набивки крупных форм, изготовляемых в
опоках. Даже при почвенной формовке, вынужденно применяемой при
изготовлении особо крупных отливок, возникли условия для изготовле-
ния верхних полуформ с использованием пескометов.
Применение пескометов так же, как и формовочных машин, предъ-
являет определенные требования к конструкции моделей и модельио-
опочной оснастки. Набивку форм можно проводить иа гладких подмо-
дельных плитах, желательно металлических, так как в последнем случае
плотность набивки смежного с плитой слоя формовочной смеси возра-
стает. При изготовлении форм в парных опоках наибольшие преимуще-
ства достигаются при использовании координатных подмодельных плит
аналогично тому, как принято при машинной формовке.
Используемые модели строят в основном по принципу машинной
формовки, при котором модель в целом могла бы свободно выниматься
нз формы в направлении, перпендикулярном плоскости подмодельной
плиты. Это обусловлено тем, что пакеты формовочной смеси, направля-
емые головкой пескомета в сторону модели, создают наибольшее уплот-
нение только тех частей формы, в которые они (пакеты) имеют свобод-
ный доступ, не изменяя прямолинейного направления полета. Всякие
поднутрения, непосредственно в которые не могут быть направлены по-
токи формовочной смесн, не получают должного уплотнения.
Таким образом, не любая модель ручной формовки может быть ме-
ханически переведена иа участок пескометной набивки форм. Пескомет-
ная формовка допускает возможность установки крючков для упрочне-
ния стенок формы, а также огнеупорных трубок для устройства литни-
ковой системы.
В условиях серийного производства легче создавать поточные линии
пескометной набивки форм с применением специальных поворотно-про-
тяженных механизмов для выемки моделей нз форм. При единичном про-
изводстве не всегда имеются такие возможности, и, кроме того, они ие
всегда осуществимы в применении к опокам крупных размеров. Поэтому
при проектировании технологического процесса необходимо предусмат-
ривать возможность прикрепления модели к стенкам уплотненной формы
перед кантовкой формы, в которой будет находиться модель, согласно
рекомендациям, приведенным выше. Места крепления модели к стенкам
290________________________________________ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
опоки выбирают на знаковых частях. Это важно для нижних полуформ,
так как после отсоединения элементов крепления модели, проходящих
сквозь стенку формы, сквозные отверстия, заделываемые вручную фор-
мовочной смесью, лучше иметь именно в знаковых частях формы, учи-
тывая большой напор металла в крупных формах.
Пескометную формовку одновременно используют и прн набивке
крупных стержней. В этих случаях может потребоваться частичное руч-
ное уплотнение стенок стержня, особенно в местах, расположенных под
каркасами, а также в верхней части стержневого ящика.
Инж. А. Ф. Квятковскнй показал, что плотность набивки
форм пескометом во многом зависит от качества подготовки формовоч-
ной смеси и равномерности поступления ее в головку пескомета. Только
при непрерывном н строго дозированном поступлении хорошо подготов-
ленной формовочной смеси можно получать стабильные результаты по
плотности набивки форм, отвечающей требованиям производства сталь-
ных отливок.
ГЛАВА IX
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ
КРУПНЫХ отливок
1.	ПРОИЗВОДСТВО КРУПНЫХ ОТЛИВОК
Понятие «крупная стальная отливка» является относительным. В
зависимости от производственных возможностей предприятий по изго-
товлению крупногабаритных литых деталей последние относят к груп-
пам крупных, средних и малых отливок.
В условиях заводов, производящих оборудование для тяжелой про-
мышлености, к группе крупных отливок относят литые детали, наиболь-
шие размеры которых превышают 2500 мм, массой более 5—10 т. При
изготовлении отливок большей массы, особенно более 40—50 т, резко
возрастает потребная мощность грузоподъемных средств для обслужи-
вания участков формовки, заливки, очистки и термической обработки от-
ливок. Это, в свою очередь, вызывает необходимость в оснащении тако-
го производства соответствующим уникальным оборудованием.
Крупные отливки обычно изготовляют в единичном исполнении или
же малыми партиями. Процесс обработки таких отливок является дли-
тельным. В этих условиях технологи литейного производства лишены
возможности совершенствовать новый технологический процесс на осно-
ве результатов приемки первой отливки данной партии работниками тех-
нического контроля. Кроме того, при изготовлении толстостенных отли-
вок, например станин рабочих клетей прокатных станов с толщиной сте-
иок до 800 мм, невозможно выявить внутренние дефекты сплошности ме-
тодами просвечивания рентгеновскими или гамма-лучами. При использо-
вании же ультразвука для этих целей неоднородность кристаллического
строения, естественная для массивных сечений, может восприниматься
как дефект сплошности стали. Тем не менее, следует учитывать, что сов-
ременные методы дефектоскопии металлических изделий находят все
большее применение и при производстве крупных стальных отливок, та-
ких, например, как детали паровых турбин, корпусные детали мор-
ских судов, в связи с непрерывным ростом технических требований к ка-
честву отливок. Стоимость изготовления крупной отливки весьма высока.
Изготовление последующей такой же отливки в случае забракования
первой вызывает длительную задержку выполнения заказа на поставку
оборудования и таким образом отрицательно влияет иа работу всего
предприятия.
По своей значимости каждый новый технологический процесс изго-
товления уникальной стальной отливки соответствует требованиям,
предъявляемым к конструкторским разработкам технических проектов
сложных машин и узлов, тем более, что в разработке такого техноло-
гического процесса участвуют специалисты разного профиля, в том чис-
292 ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
ле в области литейного производства, выплавки стали, термической об-
работки, сварки металлов. В то же время технологи-литейщики непре-
менно участвуют в создании технологичных конструкций крупных ли-
тых деталей.
К качественным изменениям понятия «годная отливка», относящим-
ся к крупным литым деталям, ведется соответствующая подготовка ко-
торая заключается в изыскании новых технологических решений получе-
ния крупных отливок, близких по своим свойствам к поковкам. Весьма
важным в этом отношении является улучшение организации технологи-
ческой подготовки производства, особенно в снабжении литейных цехов
высококачественными материалами, современными контрольными при-
борами, облегчающими управление процессами иа всех стадиях произ-
водства отливки.
При разработке новых технологических процессов производства
крупных отливок необходимым становится использование результатов
исследований по изучению особенностей процессов, протекающих в ли-
тейной форме, залитой сталью, с точки зрения влияния их на качество
отливки, а также непосредственное участие в этой работе специалистов
заводских лабораторий и научно-исследовательских институтов.
Качество отливки во многом зависит от способа изготовления литей-
ных форм. Более предпочтительным является машинный способ формов-
ки, рассмотренный в предыдущей главе. В данной главе рассмотрены
особенности технологии производства крупных отливок, которые в опре-
деленных условиях невозможно изготовлять методами машинной фор-
мовки.
2.	СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФОРМОВКИ
КРУПНЫХ ОТЛИВОК
Процесс изготовления литейных форм основан иа применении уни-
версальных методов производства. В связи с большим количеством фор-
мовочной смеси, расходуемой иа изготовление крупной литейной формы,
а также огромной массой составных частей формы метод ручной фор-
мовки сочетается с широким использованием таких средств механиза-
ции производственных процессов, как непрерывный транспорт формо-
вочных смесей непосредственно к рабочему месту, грейферы для
уборки отработанной смеси и рытья котлованов, различные грузоподъем-
ные механизмы и т. д. Повысился уровень механизации стержневых ра-
бот, особенно после применения пескометов, жидких самотвердеющих и
других легкоуплотияемых смесей при изготовлении крупных стержней.
Однако имеющиеся средства механизации формовочных работ еще
ие обеспечивают требуемую исключительно равномерную плотность на-
бивки стенок крупных литейных форм, которые нетранспортабельны из-
за больших размеров. В этих условиях необходимо изыскание путей
максимальной механизации и специализации видов оборудования и тех-
нологической оснастки. Реализованные средства механизации процессов
формовки крупных отливок не освободили обслуживающий персонал от
выполнения большого числа ручных операций и, следовательно, еще не-
достаточно облегчили труд рабочих.
Основой решения задачи полной механизации процессов произодст-
ва литейных форм является расчленение технологического процесса на
такое число однотипных технологических операций, которое позволило
бы каждую из них выполнять иа специальном высокопроизводительном
ссеегШЕНСтвовАНИЕ технологических пгоцессов фоемовки отливок
293
оборудовании, используемом одновременно для самой разнообразной
номенклатуры лнтых деталей.
В применении к крупным литейным формам, которые нельзя изго-
товлять на формовочных машинах в парных опоках, перспективно рас-
членение литейной формы иа однотипные составные части унифициро-
ванных размеров, собрав которые, можно было бы получить необходи-
мые внешние и внутренние контуры формы, не прибегая к ручной набив-
ке ее частей. В данном случае работа формовщика должна свестись к
сборке формы из крупных составных частей. Такой способ изготовления
крупной литейной формы будет отличаться от обычно принятого способа
формовки в стержнях созданием условий для получения минимально
возможной протяженности стыков стержней и повышения точности сое-
динения самих стержней.
Литейщики уже получнлн возможность применять жидкие самотвер-
деющие смеси прн изготовлении крупных литейных форм, используя их
(смеси) в качестве облицовочного материала или наполнителя, соеди-
няющего в одно целое систему составных частей крупной формы. Еще в
1959 г. автор книги высказывал мнение о возможности создания таких
смесей, возлагая на иих большие надежды, а именно: «В этом направле-
нии большое значение имеет проведение работ по изысканию жидких
самотвердеющих наполнителей... При этом условии зазор между внеш-
ней частью формы, собранной из оболочковых составных частей, н ок-
ружающим ее кожухом может быть сделан самым минимальным из рас-
чета проникновения в него жидкого наполнителя... Этот процесс обла-
дал бы наибольшими преимуществами в условиях производства круп-
ных форм, особенно изготавливаемых в почве». Теперь, когда уже созда-
на рецептура жидких самотвердеющих смесей, это стало реальностью и
расширение области применения данных смесей во многом зависит от
творческой инициативы технологов-литейщиков.
Жидкие самотвердеющне смеси можно применять прн изготовлении
крупных форм как по модели, так и собираемых нз стержней. Исполь-
зование этих смесей открывает широкие возможности для изготовления
нз них и самих стержней, упраздняя такую тяжелую н трудоемкую опе-
рацию, как уплотнение формовочной смеси. Одним нз важнейших преи-
муществ жидких самотвердеющих смесей является невозможность иска-
зить контур и размеры стержня после выемки его нз стержневого ящи-
ка. Это имеет большое значение для обеспечения размерной точности
изготовляемой отлнвки, а также «собираемости» формы, состоящей нз
многих стержней, и получения минимальных зазоров между знаками
смежных стержней, от величины которых зависит устойчивость стерж-
ней, возможность смещения и образования заливов металла.
Последнее обстоятельство позволяет использовать жидкие самотвер-
деющне смесн для изготовления блочных форм, т. е. форм, собираемых
из крупных составных частей-блоков, которые в принципе могут состоять
и нз группы стержней, соединенных между собой любыми известными
методами. Производство таких блоков может быть организовано иа спе-
циализированном участке, откуда готовые блоки будут передаваться иа
участок сборки форм.
Повышение уровня механизации формовочных работ зависит от раз-
мера партии изготовляемых отливок. Для деталей, изготовляемых даже
небольшими партиями, но ежегодно повторяемых в производстве, может
оказаться рентабельным применение специальной оснастки, например
жакетов определенного типоразмера при изыскании возможности ис-
294
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
пользования эГих жакетов и для других, близких по размерам, стерж-
ней. Эти вопросы в каждом случае решаются техиологом-литейщнком в
зависнмостн от совокупности преимуществ и недостатков каждого вари-
анта технологии.
При изготовлении уникальных отлнвок, масса которых достигает
100 т и более, особое значение придается такой совокупности свойств ли-
тейной формы, которая гарантировала бы безопасные условия заливки
последней сталью, т. е. без выбросов и без ухода металла из формы.
Разумеется, что прочие требования, обусловливающие получение высо-
кокачественной отливки, предъявляются в равной мере к любому техно-
логическому процессу, независимо от размеров и массы детали. Именно
поэтому, несмотря иа возможность повышения уровня механизации фор-
мовочных работ, самым надежным и универсальным остается еще обыч-
но принятый способ формовки крупнейших отливок в кессонах. Это не
значит, что данный способ является единственно целесообразным. Нет
сомнения, что н другие способы нзготовлеиня крупных форм окажутся
ие менее надежными, особенно формовка в жакетах, в механизирован-
ных кессонах н по модели с применением жидких нлн новых легкоуплот-
няемых самотвердеющих формовочных смесей.
Для разработки технологических процессов изготовления крупных
отливок необходимы определенные сведения о различных методах фор-
мовки, чтобы, сопоставив преимущества н недостатки каждого нз них,
можно было выбрать наиболее рациональный метод, отвечающий одно-
временно требованиям получения качественной отлнвкн, снижения зат-
рат на ее изготовление и улучшения условий труда рабочих, занятых на
всех операциях изготовления отливки. В этом отношении улучшение ус-
ловий труда одной группы рабочих, например формовщиков, не должно
вызывать затруднений рабочих других специальностей, например обруб-
щиков. Исходя нз этих предпосылок и изложен материал данной главы.
3.	КОНСТРУКЦИЯ ЛИТЕЙНЫХ КЕССОНОВ
Внутренний контур литейного кессона представляет собой внешние
стенки нижней части неподвижной литейной формы, изготовляемой в
почве. Верхнюю плоскость кессона располагают на уровне пола цеха.
Стенки кессона делают водонепроницаемыми, чтобы избежать возмож-
ность проникновения грунтовых вод в его полость.
Кессоны—это глубокие железобетонные водонепроницаемые соору-
жения, опирающиеся на плотный грунт. В необходимых случаях стенки
кессона с внутренней стороны облицовывают огнеупорным кирпичом с
тем, чтобы такой кессон можно было использовать также для сборки и
заливкн крупных форм, изготовляемых в опоках. При проектировании
кессонов учитывают глубину залегания грунтовых вод на участке фор-
мовки и в зависимости от этого продусматривают соответствующее уст-
ройство гидроизоляции. Даже в тех случаях, когда грунтовые воды за-
легают на глубине 5—6 м, необходимо устройство гидронзоляцин. Это
гарантирует безопасные условия работы в цехе даже прн случайных
утечках воды нз водопроводной нли канализационной сетей.
В стенках кессона монтируют металлические элементы крепления,
посредством которых верхнюю полуформу прочно соединяют с кессоном,
чтобы предупредить возможность подъема ее напором жидкой стали,
заливаемой в форму. Толщину стенок кессона определяют исходя из
условия, что они должны противостоять действию нагрузок, включаю-
ФОРМОВКА В ЛИТЕЙНЫХ КЕССОНАХ____________________________________295
щих массу набиваемой формовочной смеси, опок, залитой в форму стали
и массу грузов, если их укладывать сверху помимо крепления формы к
стенкам кессона. Кроме того, необходимо учитывать боковые усилия, т.е.
усилия распора, возникающие при уплотнении формы и последующем
заполнении ее жидкой сталью. О значении этих усилий можно судить по
тому, что при изготовлении крупных отливок высотой 3—4 м нижние ча-
сти стенок формы воспринимают давление до 3 кгс/см2. Несмотря на то,
что кессон обычно засыпают с внешней стороны отработанной формо-
вочной смесью, противодавление последней не учитывают при расчете
толщин его стенок. Это позволяет гарантировать безопасные условия
труда на участке почвенной формовки даже в тех случаях, когда рядом
с кессоном изготовляется непосредственно в почве другая глубокая
форма.
Кессоны бывают одноместные и многоместные. В последнем случае
кессон разделяют на отдельные секции съемными перегородками. Пере-
городки устанавливают в пазы, выполненные в стенках кессона иа раз-
ных расстояниях по его длине. Это позволяет изменять размеры секций
кессона в зависимости от длины или ширины модели. В многоместном
кессоне можно одновременно изготовлять несколько отливок. В связи с
длительностью цикла произаодства крупных отливок одноименные тех-
нологические операции выполняют в многоместном кессоне не парал-
лельно При этом возможны, например, такие сочетания в занятости
смежных секций кессона, при которых в одной из секций форма уже под-
готовлена к заливке, а во второй только что приступают к набивке фор-
мовочной смеси. Поскольку в подобных случаях съемная перегородка,
отделяющая рассматриваемые смежные секции, может воспринимать од-
носторонние усилия от распора формовочной смеси и последующего на-
пора жидкого металла, залитого в форму, прочности и плотности сое-
динения этих перегородок со стенками кессона всегда должно прида-
ваться исключительное значение.
Таким образом, состояние литейного кессона должно отвечать сле-
дующим требованиям: гидроизоляции, отсутствию повреждений, ослаб-
ляющих прочность стенок, исправности элементов крепления, плотности
соединения сменных перегородок, сохранению в горизонтальной плоско-
сти верхней торцовой поверхности стенок, совмещаемой с плоскостью
разъема формы.
4.	ФОРМОВКА в ЛИТЕЙНЫХ КЕССОНАХ
При формовке в почве наиболее трудоемкой, сложной и ответствен-
ной является операция уплотнения формовочной смеси. При использо-
вании песчаио-глинистых формовочных смесей эту операцию выполняют
преимущественно вручную, т. е. с применением пневматических трамбо-
вок. При этом учитываются повышенные требования, предъявляемые к
качеству крупных литейных форм, стеики которых должны в течение
длительного времени противостоять действию высокого напора жидкой
стали, быть термостойкими и в то же время податливыми и газопроница-
емыми
Изготовление формы в почве начинают с твердой постели. Эта часть
формы, помимо наибольших нагрузок, приходящихся на нее во время
сборки и заливки сталью, должна беспрепятственно пропускать выделя-
ющиеся газы, которые не могут быть выведены из формы другими путя-
296-
технология ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
ми. С учетом указанных требований твердую постель устраивают следу-
ющим образом.
В нижней части кессона сначала уплотняют послойно наполнитель-
ную формовочную смесь. Толщина слоя уплотнительной формовочной
смеси, заполняющей нижнюю часть кессона, может быть разной в зави-
симости от глубины кессона и высоты модели. Далее уплотняют слой
толщиной 100—150 мм, состоящий из кусков кокса, каменно угольного
шлака (гарн), боя огнеупорного кирпича нли металлургического шлака
размерами 20—80 мм. Эти материалы перекрывают сверху слоем дре-
весной стружки толщиной 30—40 мм. В углах кессона располагают по
одной газоотводной трубе диаметром 100—150 мм, перекрывая частично
их основания указанной твердой засыпкой. Затем набивают слой напол-
нительной смесн толщиной 100—200 мм, уплотняя одновременно матери-
алы, лежащие ниже. Сверху набивают слой облицовочной смеси толщи-
ной 60—150 мм.
В кессон помещают модель н приступают к набивке остальной ча-
сти формы. Если нижняя поверхность модели плоская (см. рис. 10, раз-
рез ББ), то еще до ее установки в форму выравнивают по линейке
уплотненный слой облицовочной формовочной смеси. На эту готовую по-
верхность формы устанавливают модель и продолжают набивку осталь-
ных частей формы. Но значительно сложнее изготовление формы, если
ннжняя поверхность модели оказывается не плоской, например прн вы-
боре положения залнвкн формы отливки щеки (рис. 10, разрез АА).
Для облегчения набивки ннжних широких частей формы, располо-
женных под моделью, внутреннюю полую часть модели делают откры-
той, а в нижней ее части оставляют окна, через которые можно набивать
труднодоступные части.
При очень сложной геометрической форме нижней поверхности мо-
дели и в тех случаях, когда некоторые части формы оказываются недо-
ступными для набивки сбоку или через окна в модели, целесообразно
нижнюю часть формы выполнить с применением стержней. Тогда низ мо-
дели «ел а ют гладким и форму начинают набивать так же, как н в слу-
чае, показанном на рис. 10,6. Исключение может составлять примене-
ние местных выступающих знаков, которые нужно делать отъемными с
совмещением верхнего уровня нх с гладким основанием модели. При
этом во время набивки нижнего лада формы указанные знаки размеща-
ют по шаблону с тем, чтобы онн совпали в дальнейшем с заданным ме-
стом их совмещения с моделью.
Если модель имеет форму тела вращения, то при изготовлении еди-
ничных отлнвок формовку можно выполнять одновременно по модели и
по шаблону. Прн этом нижнюю поверхность формы затачивают по шаб-
лону и по ней базируют модель, оформляющую остальные части поверх-
ности отлнвки. Шаблонную формовку применяют н прн наличии на зата-
чиваемой поверхности местных выступающих частей нли впаднн. Этн час-
ти заформовывают с применением отъемных частей модели, размещае-
мых в форме по специально изготовляемым для данной цели шаблонам
Когда же возникает трудность правильного расположения отъемных ча-
стей модели и не достигается снижение стоимости изготовления модель-
ного комплекта, всю нижнюю поверхность модели выполняют в виде об-
щего знака. Число стержней, оформляющих контур нижних стенок
будущей отливки, намечают в зависимости от геометрической формы
и размеров литой детали, учитывая возможный способ их- изготов-
ления.
ФОРМОВКА В ЛИТЕЙНЫХ КЕССОНАХ.
297
При изготовлении крупных единичных отливок иногда применяют
скелетные модели, используемые одновременно и для набивки стержней
непосредственно в форме. При этом достигается значительное снижение
стоимости модельной оснастки. Применение скелетных моделей увели-
чивает трудоемкость формовочных работ, но является особенно целесо-
образным при ограниченных сроках изготовления отливки, а также в тех
случаях, когда нз-за сложности конфигурации отливки возникают труд-
ности построения и получения по стержневым ящикам внутреннего кон-
тура поверхности отливки.
Описанные методы изготовления крупных отливок иллюстрируются
примерами, рассматриваемыми в гл. XI.
В условиях почвенной формовки практически исключена возмож-
ность специальной проверки качества выполнения всех технологических
операций изготовления литейной формы, полностью отвечающей требо-
ваниям получения годной отливки. Эти требования могут быть выполне-
ны лишь рабочими — изготовителями формы, имеющими наивысшую
квалификацию и большой производственный опыт в данной области.
В условиях изготовления форм в почве следует учитывать, что даже
мелкие упущения в работе могут вызвать непоправимые последствия.
Для иллюстрации можно привести следующий пример. Участок поч-
венной формовки, на котором изготовляли полую отливку типа втулки
диаметром около 1 м, не имел близко залегающих грунтовых вод. Это
позволило прн соблюдении требований технологических инструкций на-
бивать крупные почвенные формы не в кессонах. Рассматриваемую от-
ливку изготовляли по модели, общая высота которой вместе с прибылью
составляла более 3 м. Форму уплотняли пневматическими трамбовками
с прокладкой крючков. Готовую форму просушили.
Во время заливки формы заметили, что после того, как уровень
жидкой стали поднялся выше основания открытой прибыли, повышение
его прекратилось. Видимых утечек металла не было заметно. Вслед за
этим произошел взрыв — из формы взлетели вверх потоки формовочных
материалов и жидкой стали.
В дальнейшем было установлено, что под действием напора трех-
метрового столба жидкой стали прорвался местный участок просушен-
ной ннжней части стенки формы, но так как форму изготовили не в кес-
соне, поток металла, не встретив должного сопротивления смежных ча-
стей ее стенок, проник на значительное расстояние, все более расши-
ряясь по мере отдаления от контура отливки. При этом стенки котлова-
на, образующие внешний контур набиваемой формы, могли быть недо-
статочно плотными, поскольку жидкий металл проник за пределы этого
контура. Взаимодействие большой массы жидкого металла с влажной
формовочной смесью при отсутствии направленного отвода образующих-
ся газов и привело к взрыву.
Анализируя изложенные обстоятельства, можно видеть, что данную
форму изготовляли с отступлениями от требований, изложенных выше.
Местные прорывы металла через стенки формы, изготовляемой
в кессоне, являются маловероятными, так как стенки кессона, представ-
ляющие собой жесткие опорные поверхности, облегчают возможность
уплотнения формовочной смеси и препятствуют развитию растягивающих
напряжений в теле формы под действием напора жидкой стали. Боль-
шое значение имеет и применение крючков для упрочнения стенок фор-
мы, прокладываемых параллельно стейке модели при набивке каждого
слоя формовочной смеси. В этих условиях даже при наличии местных не-
29а
.ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
плотностей набнвки формы, изготовленной в кессоне, металл, повредив-
ший стенку последней, не может проникнуть глубоко, а при строгом соб-
людении требований технологических инструкций случаи, подобные опи-
санному выше, полностью исключаются. Одиако о возможности таких
случаев нужно всегда помнить, чтобы ответственно относиться к устрой-
ству формы в почве и уплотнению ее стенок.
5.	совершенствование методов изготовления крупных литейных форм
Улучшение технологичности конструкции литой детали. Конструк-
ция стальных литых деталей должна отвечать определенным технологи-
ческим требованиям, которые сводятся к следующему: придание стенкам
литых деталей таких геометрических форм, которые обеспечивали бы
создание условий направленного затвердевания стали в литейной фор-
ме; сохранение свободного доступа к виутреиинм полостям отливки для
выполнения операций выбивкн стержней, очистки поверхности, контроля
качества, удаления й исправления дефектов; упрощение геометрической
формы детали, позволяющее применять минимальное число стержней,
создавая при этом надежные условия для удержания стержней в зна-
ках формы; создание плавных переходов в толщинах стенок, учитывая,
что с увеличением размеров отливки резко возрастает значение местных
концентраторов напряжений, как очагов образования трещин; расшире-
ние по возможности поперечного сечения внутренних полостей для
предупреждения образования трудноудалимого пригара, так как тонкие
стержни замедляют процесс затвердевания и охлаждения отливки.
При проектировании крупногабаритных литых деталей большое зна-
чение имеет возможность уменьшения их размеров путем расчленения
детали на составные части, соединяемые впоследствии сваркой. Опреде-
ление преимуществ изготовления крупногабаритных деталей в цельно-
литом или сварнолитом исполнениях является сложной задачей, при ре-
шении которой необходимо учитывать ие только себестоимость отливкн,
но и другие факторы, например стоимость изделия в целом, длитель-
ность общего производственного цикла, эксплуатационную стойкость де-
тали и т. д.
Наибольшие преимущества создания сварнолитой конструкции до-
стигаются. если при минимальном числе составных частей возможно из-
готовление их методами машинной формовки; упрощаются условия по-
лучения заданной точности размеров отливкн; предотвращается образо-
вание горячих трещин, коробления и резко улучшаются условия питания
отливки.
Приведем лишь одни пример, полностью отвечающий перечислен-
ным требованиям.
В первые годы развития отечественного гидротурбостроения возник-
ли трудности выполнения в установленные сроки заданий по выпуску от-
ливок секций статоров. Статор, имеющий внутренний диаметр 9,3 м, со-
стоит из ряда секций. Размеры каждой из секций предельны по допуска-
емым размерам грузов, перевозимых железнодорожным транспортом.
Формовку секций выполняли в почве с использованием кессонов глуби-
ной до 5 м. При небольшой массе сравнительно тонкостенных деталей
затраты труда на единицу массы отливки оказались слишком высокими.
Кроме того, из-за длительности технологического цикла изготовления от-
ливки в почвенной форме требовалось одновременно использовать не-
сколько кессонов, что оказалось невозможным.
СОВЕНИЕНСТаОалНИЕ МЕТОДОВ изготовления крупных форм.
-299
По предложению технологов-литейщиков секцию статора расчлени-
ли на составные части: нижнюю, верхнюю и промежуточные (колонны),
соединяемые между собой сваркой. Это решение, позволившее приме-
нить машинную формовку вместо использования глубоких кессонов, бы-
ло оптимальным.
Нерациональным и поэтому не нашедшим применения в дальнейшей
практике оказался случай изготовления отливки станины рабочей клети
прокатного стана массой 94 т из четырех составных частей.Цельнолитая
деталь представляет собой раму, состоящую из нижнего пояса, верхнего
пояса и двух колонн. Каждая из этих частей имела большие размеры и
массу, поэтому их изготовляли отдельно методами ручной формовки.
В данном случае достигнута возможность изготовления составных
частей детали на участке, оснащенном кранами меньшей грузоподъем-
ности. Однако это не могло компенсировать дополнительных-введений
технологических операций по транспортировке, механической обработке
стыкующихся поверхностей, соединению их сваркой (табл. 66).
Таблица 66
Технико-экономические показатели производства отливкн
Исполнение	Масса, т		Расход жидкой стали, т	Трудовые затраты, норыа- часы	Цикл производ- ства, сутки
	отлнвки	детали			
Цельнолитое Сварнолитое	94,0 92,6	90,0 89,5	124,0 126,7	4177 4522	55 52
Данные ФРГ, Англии, США, Канады об изготовлении уникальных
стальных отливок с расходом жидкой стали на заливку формы до 400 т
[21] подтверждают целесообразность проектирования в отдельных случа-
ях крупногабаритных деталей. Такие уникальные отливки изготовляли
даже в сложнейших условиях одновременной выплавки стали в шести
печах при наличии в цехе кранов грузоподъемностью не более 150 т.
Таким образом, решая вопрос о целесообразности создания сварно-
литой детали, необходимо в каждом случае исходить из реальных воз-
можностей изготовления отливки наибольшей массы и сопоставления
объективных данных по циклу изготовления готового изделия, а также
по технико-экономическим показателям производства отливки по разным
вариантам конструкции.
Описанные ниже способы формовки рассмотрены как прогрессив-
ные и более совершенные только по сравнению с условиями ручной фор-
мовки в почве, т. е. в кессонах. Если в конкретных условиях цеха можно
предложить какой-либо новый метод, то сопоставление его с приведен-
ными позволит правильнее выбрать нз них наиболее рациональный.
С этой точки зрения и рекомендуется рассматривать описываемые
методы-
Формовка в кессонах с применением жидких самотвердеющих сме-
сей. Известные составы жидких самотвердеющих смесей и противопри-
гарных покрытий можно использовать при производстве крупных сталь-
ных отливок. Так как эти смеси обладают повышенной газопроницаемо-
стью, представляется возможным упростить приготовление твердой по-
стели. Вместо применения прослойки, состоящей из боя кирпича или
зоа
технология фогмовки крупных отливок
других материалов, достаточным может быть размещение под моделью,
т. е. за пределами слоя формовочной смеси, полой металлической плиты
с системой отверстий, полость которой соединяется с газоотводными тру-
бами кессона.
Еще проще выполнение постели путем прокладки в слой заливаемой
самотвердеющей смеси системы газопроницаемых трубок, изготовленных
из нейлона или других синтетических материалов. Концы этих трубок
выводят в разъем формы или в полости обычно применяемых в кессоне
газоотводных металлических труб. При такой вентиляционной системе
учитывают возможное направление потока газов из стержней и стенок
формы. Если, например, поток газов из стержней не имеет свободного
выхода вверх, то при устройстве постели необходимо создать минималь-
ное сопротивление прохождению газов вниз через всю систему каналов,
соединяя газоотвод непосредственно с этими каналами.
При использовании жидких самотвердеющнх смесей большое зна-
чение имеет изыскание способов уменьшения расхода смесей, так как
приготовление их обходится дороже, чем обычных песчаных смесей.
С этой точки зрения наиболее рациональным было бы применение
жидкой смеси лишь для той части стенок формы, которая набивается
облицовочной смесью. Однако применение жидкой самотвердеющей
смеси вместо облицовочной в сочетании с набивкой наполнительной
смесью внешней части стенок формы не является оптимальным реше-
нием, тем более что это и технически трудно осуществимо.
При формовке в жакетах представляется возможным сократить рас-
ход жидкой самотвердеющей смеси путем создания вокруг модели же-
сткого каркаса, плотно прилегающего к стенкам кессона и выполняюще-
го роль кессона уменьшенных размеров. Расстояние между поверхно-
стью стенок модели н каркаса принимают минимально возможным, но
достаточным для хорошей заполняемости его жидкой смесью. В местах
прохождения литниковых каналов предусматривается большее расстоя-
ние, принимаемое с учетом размеров стандартных огнеупорных трубок
сифонного припаса и создания вокруг этих трубок промежуточных сте-
нок из жидкой самотвердеющей смесн.
Каркас может быть выполнен разными способами: путем примене-
ния опок-рамок минимально возможных размеров в свету, плотно сопря-
гаемых в плоскостях разъема; сборкой нз металлических плит, прочно
соединяемых между собой; по типу применения уннверсально-сборных
конструкций, представляющих собой набор металлических илн железо-
бетонных вкладышей нескольких типоразмеров, в том числе полых на-
ружных холодильников косвенного действия.
Имея набор вкладышей прямоугольной и клиновидной формы, мож-
но создавать в кессоне различные комбинации внешнего каркаса формы,
прибегая к частичному использованию жидкой самотвердеющей смеси
для заполнения промежутков между вкладышами, если последние плот-
но не укладываются, а также для выполнения всей плоскости разъема
формы. Конструкция составных частей каркаса должна также отвечать
требованиям многократного использования их, удобства укладки и пос-
ледующей выемки нх нз формы подъемно-транспортными средствами.
Этому условию отвечают обычно применяемые грузы прямоугольной
формы.
В целях облегчения условий заполнения формы жидкой смесью и
особенно выемки крупной модели нз формы, возможной только после
отверждения смеси, может потребоваться устройство крупной модели,
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНЫХ ФОРМ.
301
разъемной по высоте или с применением отъемных частей. Этот вопрос
следует решать в зависимости от принятых формовочных уклонов и вы-
соты модели.
В остальном рассматриваемый способ изготовления крупных форм
практически не отличается от принятого прн формовке в почве.
Применение формовки в жакетах. Жакеты, в отличие от кессонов,
представляют собой легкие сооружения, которые можно использовать
в кессонах. Жакет изготовляют в виде сборной конструкции, состоящей из
ребристых строганых плит (обычно чугунных), образующих его боко-
вые поверхности и поддон. Реже применяют жакеты, имеющие форму
тел вращения. Боковые стенки жакета делают наклонными по конфигу-
рации знаков стержней.
Прн проектировании жакета можно считать базовыми либо все его
боковые стенки, либо только две смежные. В последнем случае форму
собирают, базируясь только на этн две стенки, а расстояние, образую-
щееся между противоположными стенками, заполняют жидкой или уп-
лотняемой формовочной смесью, учитывая, что этот слой смеси является
составной частью стенки жесткого каркаса.
Применение жакетов, отвечающее требованиям получения размер-
ной точности крупных стальных отлнвок, как средство перехода от фор-
мовки в почве к формовке в стержнях стало возможным после освоения
способов изготовления стержней из самотвердеющих смесей, так как
прн этом достигается соответствие размеров стержня н стержневого
ящика.
• Формовка в жакетах по сравнению с почвенной может иметь сле-
дующие преимущества в условиях серийного производства отлнвок,
в том числе и прн малых сериях: повышается размерная точность, а сле-
довательно, сокращаются припуски на механическую обработку отлив-
кн; повышается качество поверхности отлнвок; улучшаются условия тру-
да формовщиков; представляется возможным выполнение формовочных
работ рабочими менее высокой квалнфнкацнн, поскольку наибольшие
затраты труда приходятся на стержневые работы. Кроме того, достига-
ется большая стабильность качества отливок. Отмеченные преимущества
превалируют над недостатками формовки в стержнях, поэтому в усло-
виях серийного производства отливок данный способ является прогрес-
сивным по сравнению с формовкой в почве.
Схема устройства литейной формы стальной отливкн станины гори-
зонтально-ковочной машины массой 25 т с габаритными размерами
3785 X 2375 X 1725 мм приведена на рис. 166 [48]. Толщина стенок от-
ливки составляет от 40 до 400 мм. Отливка имеет выступающие с ее
боковых сторон ребра жесткости, а снизу развитые фланцы. Этим вы-
зывается необходимость применения стержней для оформления внешних
и внутренних поверхностей данной отливкн независимо от способа фор-
мовки. Исключение составляют только иижние выступающие части, ко-
торые при формовке в почве можно выполнить по модели.
В условиях мелкосерийного производства данных отливок с при-
менением жакета были снижены затраты труда на изготовление отливкн
по сравнению с формовкой в почве.
Собранный жакет 1, 3 был установлен стационарно и углублен
в пол цеха. Размеры жакета приняты согласно внешним габаритным раз-
мерам знаков стержней. При разработке технологического процесса ус-
тановлена возможность изготовления намеченных 54 стержней по вы-
тряхным стержневым ящикам 23 типоразмеров благодаря принятой уни-
302
.ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
фикации размеров знаков. Стержни изготовляли из облицовочной смеси
с жидким стеклом и наполнительной смеси с древесными опилками. Для
получения противопригарных свойств в состав облицовочной смеси вве-
ли около 19% маршалита. Каркасы стержней делали сварными. Макси-
мальная масса стержня 2 т. Стержни продували углекислым газом не-
посредственно в стержневых ящиках. Литниковые каналы выполняли
в стержнях с применением огнеупорных трубок с внутренним диамет-
ром 65 мм.
Для сокращения объема стержневых работ в нижнюю часть жаке-
та поместили металлические конструкции 2,4, 5 н 6, образующие контур
знаков. Внутренние их полости заполнили формовочной смесью. Далее
в необходимой последовательности установили стержни по шаблонам.
Зазоры между стержнями заделали формовочной смесью. В связи с тем,
что газоотводные каналы стержней выходят в зазоры между знаками,
применение постели в нижней части формы ие потребовалось. Литнико-
вые трубки стояков окончательно наращивали по месту. Верхнюю полу-
форму скрепляли болтами с жакетом, после чего она была готова
к заливке.
Несмотря на значительную массу отливки, ее извлекают из формы
через 48 ч после заливки и вместе со стержнями перевозят на участок
охлаждения. При этом условии общий цикл задолженности жакета, а
следовательно, и участка формовки, составил 108 ч, а при формовке
в почве —336 ч. Последним обстоятельством подтверждается еще одно
важное преимущество применения формовки в жакетах отливок мелко-
серийного производства вместо формовки в почве.
Применение механизированных кессонов. Данный тип кессонов
представляет собой усовершенствованную конструкцию жакетов, ис-
пользуемых при изготовлении крупных форм, собираемых из стержней.
В отличие от жакетов механизированные кессоны имеют практически
универсальное назначение, поскольку размеры их можно изменять в ши-
роких пределах в зависимости от габаритных размеров, изготовляемых
отливок. Механизированный кессон является агрегатом с вмонтирован-
ными в него механизмами перемещения подвижных частей, за которы-
ми требуется соответствующий уход.
На рис. 167 показан механизированный кессон конструкции Всесо-
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНЫХ ООГМ.
303
юзного проектно-технологического института тяжелого машиностроения
[21]. Кессон смонтирован на бетонном постаменте 8 прямоугольной фор-
мы. Дно кессона состоит нз чугунных стендовых плит 7, которые одно-
временно служат твердой постелью изготовляемой формы. Вертикаль-
ные стенки кессона образуются двумя чугунными неподвижными стен-
ками 1 и 9, прочно соединенными с бетонным основанием, и двумя про-
тивоположными нм полыми чугунными подвижными стенками 5 и б,
смонтированными на катках 4. Подвижные стенки можно передвигать
с помощью червячного редуктора 2 и винта 3, приводимых в действие
электродвигателем.
Верхнюю полуформу устанавливают по штырям 11 н присоединяют
к кессону болтами 10, имеющими прорези для клинового крепления. Глу-
бина кессона принята постоянной. Внутренние полости стендовых плит 7
при необходимости можно продувать сжатым воздухом для ускоре-
ния процесса охлаждения отливки в форме и особенно самого кессона,
так как до его полного охлаждения к сборке следующей формы не при-
ступают. Перестановкой стенок кессона можно изменять его внутренние
размеры в пределах 6х3;6х4;7х3н7х4м.
Литейную форму собирают в кессоне нз крупных стержней-блоков.
На рис. 168 для примера показана литейная форма станины, нижняя
часть которой состоит из восьми стержней-блоков, каждый из которых
имеет постоянные размеры сторон 3X2x0,75 м. Стержни уложены
в кессон в два ряда. В целях получения минимальных зазоров между
смежными стержнями-блоками знаки последних выполнены без уклона.
Форму собирают, базируясь на неподвижные стенки кессона, а подвиж-
ные стенки в это время отводят в сторону. После укладки всех стержней
подвижные стенки кессона перемещают и располагают вплотную
304
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
Рис. 168. Сборка формы станины в механизированном кессоне
к знакам стержней, сдвигая одновременно стержни для получения мини-
мальных зазоров в соединениях смежных стержней и предупреждения
возможности распора формы во время заливкн ее сталью.
Применение механизированных кессонов дает возможность органи-
зовать производство крупных стальных отливок, используя преимущест-
ва специализации выполнения отдельных технологических операций.
Для изготовления стержней-блоков используют стержневые ящики
с отъемными стенками-вкладышами нескольких типоразмеров. Каждый
ящик имеет свои размеры знаков, кратные соответственно длине, шири-
не и высоте возможных внутренних размеров кессона. Можно иметь ог-
раниченное число типоразмеров стержневых ящиков, чтобы собрать из
стержней готовую форму разных размеров.
Корпус стержневого ящика, определяющий размеры знаков, делают
постоянным для каждого типоразмера стержней, а заданную геометри-
ческую форму стержня получают при помощи отъемных частей этого
стержневого ящика. Правильность положения последних фиксируют по
методу монтажа моделей на координатных модельных плитах или дру-
гим способом. Это позволяет путем изменения отъемных частей изготов-
лять по одному и тому же стержневому ящику разнообразные стержни
данного типоразмера.
КРЕПЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ (НОРМЫ.
305
Однако не каждую оглнвку можно изготовить, применяя стержни
типовых размеров, особенно когда плоскости разъема стержней должны
проходить через те части формы, которые необходимо делать цельными.
К таким частям могут относиться, например, тонкие выступающие бол-
ваны. В подобных случаях выступающие болваны изготовляют в виде
отдельных составных частей стержня-блока.
Рассмотренный способ изготовления крупных литейных форм имел
ограниченное применение из-за общих недостатков формовки в стерж-
нях. В последнее время изготовление стержней-блоков стало возможным
из жидких илн новых легкоуплотняемых самотвердеющих формовочных
смесей, в том числе и для формовки в жакетах, не требуя сушки стерж-
ней, позволяя получать минимальные отклонения от заданных размеров
знаков. Литниковые каналы можно располагать в знаках стержней, при-
меняя для этой цели огнеупорные трубки сифонного припаса. Таким об-
разом, рассмотренный метод формовки является одним из направлений
осуществления комплексной механизации процессов изготовления непод-
вижных форм крупных отлнвок.
6. КРЕПЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФОРМЫ
Составные части крупной литейной формы — выступающие болва-
ны, стержни, верхняя полуформа, холодильники — требуется сохранить
в заданном положении во время подготовки формы к заливке сталью и
в период заливки. Элементы формы, масса которых может быть значи-
тельной, стремятся опуститься вниз. Во время заливки формы сталью
возникают вертикальные составляющие силы всплывания, действующей
снизу вверх. В результате этого напряжения, развивающиеся в элемен-
тах крепления, перераспределяются, принимая в определенных случаях,
например при креплении свисающих болванов, даже обратный знак.
Выбор рационального метода крепления указанных частей формы
имеет большое значение, так как прн смещении этих частей возможно
недопустимое искажение контура отливкн, нарушение условий питания
ее стенок, разрушение отдельных частей формы и др. Учитывая ответ-
ственность деталей крепления частей литейной формы, а также то, что
не все детали крепления, изготовляемые службами литейного цеха, ис-
пытывают на прочность, при их проектировании принимают не менее
чем двукратные запасы прочности.
Крепление собранных форм. Под действием напора жидкого метал-
ла верхняя полуформа воспринимает силу подъема Р, которая может
быть больше или меньше массы верхней полуформы. Если форма с за-
крытыми прибылями, то в заключительной стадии заливки верхняя по-
луформа воспринимает еще и динамическую нагрузку, аналогичную гид-
равлическому удару. Во избежание частичного подъема формы под дей-
ствием напора жидкого металла литейные формы закрепляют одним нз
способов, приведенных на рис. 169.
Крепление форм литыми скобами (рнс. 169, а) целесообразно при
использовании опок со строганой поверхностью разъема, когда поверх-
ность платнков, сопрягаемая со скобами, сохраняется в хорошем состоя-
нии. Крепление прямоугольными скобамн (рнс. 169, б) менее надежно,
поэтому применяют его в случаях, если сила подъема Р незначительно
превышает массу верхней полуформы. Наиболее предпочтительными яв-
ляются способы крепления крупных форм с применением клинового сое-
динения или болтами (рнс. 169, в, а), поскольку при этом гарантируется
30&
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
Рис. 169. Способы крепления собранных форм:
1 — нижняя опока; 2 — верхняя опока; 3 — фасонная скоба; 4 — скоба квадратного сечения; 5 —
клин; 6 — подкладка; 7 — плита-клни; 8 — кессон; 9 — груз-балка; 10 — опока; // — балка; 12 —
болт; 13 — шайба-подкладка; 14 — болт специальный
надежность крепления опок. При клиновом креплении по сравнению
с болтовым облегчается и ускоряется процесс раскрепления собранной
формы, особенно когда в технологии предусмотрено раскрепление соб-
ранной формы через определенное время для уменьшения пораже-
ния отливки горячими трещинами.
В случаях, когда используемые опоки не приспособлены для креп-
ления болтами или клиновым соединением или же крепление этими спо-
собами оказывается затруднительным из-за большой силы Р, применяют
крепление форм грузами. Вариант, изображенный на рис. 169, д, являет-
ся самым несовершенным, так как при укладке грузов непосредственно
на форму часто повреждаются ее стенки, тем более, что открытая по-
верхность бывает неровной и имеет выступающие крючки. Более пред-
почтительным в этом отношении является способ крепления ложными
грузами (рис. 169, е), при котором сила Р передается на грузы через
детали 6, 7, плотно соединяющие стенки опоки с грузами.
Во избежание повреждения стенок нижней полуформы действием
давления, оказываемого грузами и опорами 10, последние укладывают
непосредственно на стенки кессона. Этот вариант получил наибольшее
применение в литейных цехах, но также не лишен недостатков, так как
грузы, расположенные в несколько рядов, загромождают форму и ме-
шают выполнению операций заливки формы н ухода за прибылями. Осо-
бенно это наблюдается, когда, кроме грузов типа балок 9, используют
еще и грузы другой геометрической формы, например изложницы.
Более совершенные способы крепления крупных литейных форм, в
том числе почвенных, изображены на рис. 169, ж—к. При этом кессоны
КРЕПЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФОРМЫ.
307
Рис. 170. Схема распределения
давления жидкого металла на
верхнюю полуформу
оборудуют соответствующими элементами
крепления, а используемые литые или свар-
ные балки П типовых размеров устанавли-
вают на подкладки, опирающиеся настенки
опоки. В данных случаях сохраняется сво-
бодный доступ ко всем стоякам и прибылям.
В целях создания безопасных условий тру-
да рабочих, выполняющих операции залив-
ки форм и ухода за прибылями, непосред-
ственно над формой располагают перенос-
ные металлические площадки с ограждени-
ями.
Определение силы подъема формы. Эта
сила слагается из вертикальной составляю-
щей силы Р„ (рис. 170), действующей на
верхнюю полуформу, и усилия всплывания
стержней Рст. Усилие (кгс), которое испытывает площадь АВ со сторо-
ны жидкого металла, будет равно
P* = hl-gF = hyF,
У ,о
где h — гидростатический напор в центре давления площадки, т. е.
в точке приложения равнодействующей напора; у — плотность жидкого
металла; F—площадь поверхности площадки в плоскости АВ.
Вертикальная составляющая силы Ря соответствует силе, действую-
щей на верхнюю полуформу, равной
Рф = Рясоза или Рф=Лу/7н,
где FH— горизонтальная проекция площадки F.
Правая часть последнего выражения представляет собой усилие, эк-
вивалентное массе воображаемого столба жидкого металла ABCD, рас-
положенного в верхней полуформе над поверхностью отливки; напор ft
измеряетси до верхнего уровня металла в открытых прибылях или же
в литниковой воронке, если прибыли закрытые.
Усилие Pct определяется по данным, приведенным в гл. II.
Расчет груза. Массу груза Grp, необходимого для удержания фор-
мы, определяют исходя из условий, что численные значения суммы масс
верхней полуформы н груза (т) должны быть больше суммы численных
значений сил подъема формы Р$ и всплывания стержней Рс (тс),
в 1,4—1,5 раза. В данном случае будем иметь
Рф = hyF, + hiyF2 — hiyF3 = (hFt 4- htF2 — htFa)y,
где ft = 0,8 m; ht = 0,6 m; Ft, F2 — соответственно площади размерами
2,1 X 2,2; 0,7 X 2,1 м; F3 — площадь сечения диаметром 0,7 м.
Пример. Исходные данные (рис. 171): масса верхней полуформы 9 т; масса
стержня 1 — 2,8 т.
Сила подъема составит
/	3,14 0,7s \
Рф = 10,8-2J-2,2+0,6-0.7-2,1 — 0,6	4	) 7,2 = 21,7 тс.
Усилие всплывания стержня диаметром 0,8 м, длиной 2,1 м примем по табл. 5
равным
2,1
Рс=4800	=5040 кгс «5,0 тс.
ЗОЯ
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
А-А
Рис. 171. Схема формовки цилиндра в горизонтальном положении
При этом получим
Рф+Рс=21,7 +5,0=26,7 тс.
Следовательно, сумма масс верхней части формы и груза должна составить
6Ф+Grp=26.7(1,4=1,5)=37,3-5-40 т,
а требуемая масса груза ~ 30 т.
Определение размеров и числа деталей крепления. Диаметр и чис-
ло болтов определяют по формуле
где Р — сила подъема верхней полуформы за вычетом массы полуфор-
мы; F—площадь поперечного сечения болта; ов— допустимое напря-
жение на растяжение.
При расчете принимают ов = 4 кгс/мм2 (с учетом запаса прочности,
дополнительной нагрузки от затяжки болтов и неравномерности распре-
деления нагрузки иа болты); диаметр болтов D = 20 мм для опок пло-
щадью до 25 м2 и D = 25 мм для опок больших размеров. Поперечное
сечение клина (рис. 169, в) определяют, считая, что он работает на срез,
а поперечное сечение болта в месте расположения прорези клинового со-
единения— иа растяжение. С учетом нагрузки от затяжки клином и не-
равномерности распределения нагрузки на каждую точку крепления до-
пустимые напряжения принимают; на срез 8 кгс/мм2; на растяжение
4 кгс/мм2. Диаметр D (рнс. 169, в) принимают равным 20—25 мм, а ши-
рину клиновидного отверстия '/3D.
Крепление свисающих болванов. Во избежание повреждения сви-
сающих болванов крупных литейных форм и стержней их изготовляют
обычно в том же положении, в котором они будут находиться в литей-
ной форме. Во время выемки болвана из стержневого ящика или осво-
бождения его от модели сам болван или же его части могут отвалиться,
если стенки его не будут прочно удерживаться каркасом и крючками.
При этом важно, чтобы каркас, удерживающий формовочную смесь, был
не только достаточно прочным н жестким, но и надежно соединенным
КРЕПЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФОРМЫ__________________________________________________________3QQ
с конструкцией, удерживающей его. В то же время используемые крюч-
ки должны легко гнуться и ие пружинить после уплотнения стенок
формы.
На рис. 172 приведен типичный пример устройства крупной литей-
ной формы, имеющей массивный свисающий болваи [91]. Форма, изго-
товляемая в кессоне 1, имеет твердую постель 2, с которой соединяются
газоотводящие трубы 3, выступающие над поверхностью разъема. Сви-
сающий болван набивают по модели. Во избежание поломки болвана,
возможной при подъеме верхней полуформы и последующем использо-
вании последней по прямому назначению, предусмотрены соответствую-
щие детали крепления, прочно удерживающие болван в заданном поло-
жении. Детали крепления состоят из следующих частей: каркаса, изгото-
вленного в виде литой рамки 4, соединенной с прутками 5, 6, удержива-
ющими боковые стороны болвана; четырех тяг 7, нижние концы которых
имеют крючки-захваты, а верхние—резьбовое соединение; промежуточ-
ен
Рис. 172. Схема устройства литейной формы отливки ковша массой 9 т
31fr
ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
ной стойки-трубы 8; плиты-опоры 9, передающей на крестовину опокн
усилия затяжки тяг 7; балок 10, имеющих прорези для болтового соеди-
нения тяг 7 с крестовинами опокн. В данном случае предусмотрено креп-
ление опоки грузами.
Исходные данные для расчета: масса свисающего болвана 7,5 т; мас-
са верхней полуформы, включая массу болвана, 18 т; диаметры болва-
на— в нижней части d> = 1100 мм, в верхней части d2 = 2250 мм; высо-
та болвана hi = 1800 мм; высота прибыли ha — 500 мм.
В рассматриваемом случае тяги 7 работают на растяжение, каркас-
рамка 4 на изгиб, а стойка-труба 8 на сжатие и продольный изгиб. Рас-
четы показывают, что стенки стальной литой рамки толщиной не менее
50 мм, принимаемой прн изготовлении каркасов в открытых формах,
имеют достаточный запас прочности на изгиб, так как при малом рассто-
янии между тягами изгибающий момент невелик. В аналогичных усло-
виях находится стойка 8, так как обычно стойки изготовляют из ката-
ных труб диаметром не менее 100 мм. Поэтому прочность деталей креп-
ления определяется в основном размерами тяг 7 и скоб 11 каркаса-рам-
ки, с коюрымн соединяются тяги.
С учетом возможной неравномерности нагрузки на каждую из че-
тырех тяг примем усилие растяжения тяг равным двукратной массе бол-
вана, т. е. 15 000 кг, или 3750 кг, приходящееся на одну тягу. Тогда, при-
нимая допустимое напряжение на растяжение равным 4 кгс/мм2 с уче-
том затяжки болтов, получим следующую расчетную площадь попереч-
ного сечення тяги-болта:
FT = 3750:4=940 мм2.
Диаметр тяги в болтовом соединении примем равным 40 мм. Диа-
метр скоб определяют исходя из следующего. Концы скоб, выступаю-
щие с обратной стороны каркаса, загибают, чтобы улучшить прочность
соединения нх с литой сталью. Можно считать, что в месте соединения
захвата тяги со скобой последняя работает на срез, а вертикальные стен-
ки— на растяжение. Принимая допустимое напряжение на растяжение
также равным 4 кгс/мм2 и учитывая, что в работе участвуют оба конца
скоб, получим расчетную площадь поперечного сечения каждой нз че-
тырех скоб:
= 3750: 8=470 мм2.
Диаметр скоб примем равным 25 мм.
Детали крепления верхней полуформы к кессону рассчитывают в зави-
симости от силы подъема, действующей на эту часть формы. Сила подъ-
ема формы действием напора жидкого металла, т. е. усилие всплывания
формы Р, будет идентичным массе столба жидкой стали, расположен-
ного над поверхностью верхней полуформы, находящейся в контакте
с жидким металлом. В данном случае будем иметь
Р = Рт*- Л« + -г(4-4) 0,4ft! +
+ ^-ha—у = Г3,14’1,12 1,8 + -^-(2,252—1,12)0,4.1,8 +
4	J L 4	4
+ J. 14-2,45» 0 5_10.0>51 7,2 = 41,3 тс,
КРЕПЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФОРМЫ 3 | |
где 0,4fti—приближенное расстояние до центра давления конической
поверхности болвана, т. е. точка приложения равнодействующей гидро-
статического напора ftj; D — внешний диаметр отливки; Дпр— общая
площадь основания прибылей.
За вычетом массы верхней полуформы и с учетом коэффициента за-
паса k = 1,4 4- 1,5 растягивающие усилия, приходящиеся на детали кре-
пления, соединяющие верхнюю полуформу с кессоном, соответственно
составят
Р = (41,3—18,0) - (1,4	1,5)^32,6-4-35 тс.
Поперечные сечения элементов крепления формы к кессону опреде-
ляют аналогично приведенному примеру расчета тяг 7, но с учетом влия-
ния неравномерности нагрузки, возможной прн асимметричной нагрузке
на болты.
Размеры элементов крепления внутренних многосекциониых холо-
дильников (рис. 118). Основные способы крепления этих холодильников
описаны в гл. VI.
При определении требуемых размеров элементов крепления подве-
шиваемых холодильников можно руководствоваться следующим. До за-
ливки формы сталью элементы крепления воспринимают всю массу хо-
лодильников Gx. После заливки формы нагрузка на элементы крепления
уменьшается и в соответствии с разницей в плотности твердой и
жидкой стали составит —— GI = 0,08GI.
7,8
В период развития I стадии процесса затвердевания стали вокруг
холодильников (см. рнс. 107, а) последние нагреваются теплотой жидкой
стали до температуры, близкой к температуре солидуса. В этот период
элементы крепления сборного холодильника должны удерживать еше и
массу металла, затвердевшего вокруг составных частей этого холодиль-
ника. Если учесть уменьшение плотности холодильника при нагре-
ве и принять массу стали, затвердевшей вокруг холодильника, равной
массе самого холодильника, то нагрузка, воспринимаемая элементами
крепления, нагретыми до той же температуры в момент завершения
I стадии процесса затвердевания, практически сохранится на прежнем
уровне, т- е. равной ~ 0,08 G,. Тогда диаметр элементов крепления, на
которых подвешен холодильник, можно определить по формуле
,	, / 0.08G
Як 1 / ---------- т
0,785лав
где п — число точек крепления холодильника; ов— предел прочности на-
гретой стали на растяжение материала холодильника.
При использовании проката нз СтЗ принимают ав = 0,10 4-
4- 0,15 кгс/мм2. Поперечные цилиндрические балки на двух опорах, к ко-
торым подвешивает скобы, удерживающие холодильник, желательно
совмещать с осями отверстий, высверливаемых в стенке отливкн. Эти
отверстия должны иметь больший диаметр, чем диаметр указанных ба-
лок. Диаметр этих балок принимают равным (1,2 4- l,5)dK при условии,
что точки подвешивания скоб, удерживающих холодильники, располо-
жены на расстоянии, равном не более 80 мм от края поверхности опоры
балки.
312
.ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВКИ КРУПНЫХ отливок
Таким образом, надежность крепления холодильников во многом за-
висит от способа подвода металла к отливке. При этом не допускается
направлять сосредоточенные потоки металла непосредственно в холо-
дильники и элементы крепления их.
7. УХОД ЗА КРУПНОЙ ФОРМОЙ
Уход за крупной формой — это комплекс технологических операций,
выполняемых на. разных стадиях изготовления отливки. Во время подго-
товки формы и стержней к сушке могут произойти механические повреж-
дения, деформация частей формы, пережог при сушке и т. д. Качество
форм и стержней оценивают по их внешнему виду, по осыпаемости по-
верхности стенок, по глубине просушенного слоя, соответствию геомет-
рической формы и размеров требованиям технологического процесса.
Крупные формы в почве должны быть огорожены с внешних сторон до
завершения сборки.
Во время сборки формы легко повредить ее стенки. Поверхности
формы, на которые опираются рабочие при установке стержней, защи-
щают щитами или мягкими материалами. Цилиндрические стержни, не
имеющие выступающих сверху металлических подъемов, устанавливают
в форму, пользуясь ремнями, как захватами. При установке стержней
важно получить минимальные зазоры по контуру знаков, особенно в тех
частях, через которые может проникнуть металл в газоотводящие кана-
лы. Значительные зазоры заделывают в доступных местах формовочной
смесью, асбестом или засыпают сухим песком. Места расположения
подъемов, выходящих иа поверхности стержней, заделывают самотвер-
деющей облицовочной формовочной смесью и прошпиливают гвоздями.
До проведения заключительной операции соединения нижней по-
луформы с верхней наращивают прибыли, если в этом есть необходи-
мость, и выполняют проверочное перекрытие формы, которое позволяет
определить толщины стенок будущей отливки и убедиться в отсутствии
отдавов стенок полуформы и стержней. Окончательное соединение полу-
форм производят только после устранения выявленных недостатков.
Простой собранных крупных форм в ожидании заливки не должен
превышать 12 ч. При большей продолжительности, но не более 24 ч, це-
лесообразно прогреть форму переносными печами, продувая газообраз-
ные горячие продукты сжигания топлива через открытые прибыли. Не-
смотря на целесообразность предварительного подогрева формы, опи-
санный способ подогрева может привести к местному пережогу поверх-
ности формы или стержней, а также к вдуванию в полость формы твер-
дых составляющих продуктов сжигания твердого топлива. С этой точки
зрения более предпочтительна продувка формы воздухом, подогревае-
мым до температуры 140—150° С специальным электрическим калори-
фером. Такие агрегаты используют с подачей горячего воздуха через
гибкие трубы.
Наиболее ответственными являются операции ухода за прибылями,
включающие засыпку открытой поверхности прибылей теплоизолирую-
щими или экзотермическими материалами и периодические доливки ста-
ли в прибыль, режим которых приведен в гл. V.
Первая доливка стали выполняется через каналы отдельной литни-
ковой системы, подведенной одновременно ко всем прибылям. Если до-
ливаемый металл подается не одновременно во все прибыли, то проис-
ходящее при этом перемещение более горячих потоков жидкой стали из
УХОД ЗА КРУПНОЙ ФОРМОЙ 313
одних прибылей в другие, причем через стенки отливки, может оказать
неблагоприятное влияние иа создание иужиой направленности затверде-
вания всей отлнвки. При этом важно, чтобы металл, изолированный сло-
ем засыпки, непрерывно сохранялся в жидком состоянии, а доливка не
способствовала развитию явлений ликвации. Для этой цели поверхность
прибыли целесообразно сначала засыпать теплоизоляционным материа-
лом, например типа вермикулита, а после последней доливки сверху по-
крыть слоем древесного угля, при постепенном сгорании которого ме-
талл в верхней части прибыли и перекрывающая его засыпка не образу-
ют твердой корочки, изолирующей прибыль от внешней атмосферы. При
второй и последующей доливках прибылей нужно использовать сталь
с меньшим содержанием углерода, серы и фосфора.
Описанный способ доливки прибылей применяют при изготовлении
отливок общего назначения. В случаях изготовления отливок особо от-
ветственного назначения, например деталей энергетического оборудова-
ния, эксплуатируемых в условиях воздействия высоких температур и
давления пара, доливка жидкого металла в прибыли производится толь-
ко через каналы литниковой системы, т. е. в соответствии с приведенны-
ми выше положениями, относящимися к первой доливке прибыли.
Большое значение имеет удаление заливов металла с поверхности
формы, когда они еще не успели полностью затвердеть.
Раскрепление верхней полуформы или равнозначное ему снятие гру-
зов производят как можно раньше, чтобы уменьшить вероятность обра-
зования горячих трещин, но лишь после образования достаточно проч-
ной корки металла, затвердевшего с поверхности отливки. Например, ес-
ли наибольшая толщина стенок отливки бо не превышает 100 мм, раз-
грузку формы можно начинать через 0,5 ч после залнвкн, при =
= 250 мм — через 1 ч, а при б„ = 500 мм —через 2 ч.
ГЛАВА X
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
1. РАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ
Разработка технологического процесса изготовления отливки начи-
нается с нанесения на чертеж детали припусков на механическую обра-
ботку, всех построений модели, ее составных частей, шаблонов, холо-
дильников и т. д., а также других данных, которые потребуются при из-
готовлении модели, литейной формы и приемке отливки. Такой доку-
мент называют размеченным чертежом. Им пользуются как основным
руководящим техническим материалом работники модельного, литейно-
го, термообрубного цехов, участвующие в изготовлении отливки, а так-
же приемщики ОТК. К оформлению размеченного чертежа предъявля-
ются технические требования, при выполнении которых работники, поль-
зующиеся нм, получат подробные указания по всем вопросам выполне-
ния предписаний технологического процесса.
Приступая к оформлению размеченного чертежа, необходимо преж-
де всего решить принципиальные вопросы создания технологического
процесса, к которым относятся: оценка технологичности конструкции ли-
той детали, разработка и согласование с конструктором предложений по
улучшению технологичности конструкции; выбор положения отливки в
литейной форме, поверхности разъема формы, способа изготовления фор-
мы и мест расположения прибылей; построение литниковой системы.
При этом учитывают необходимость использования передовых методов
изготовления отливки: машинной формовки, формовки без применения
стержней, отливки в кокиль и т. д. Наконец, требуется принять решение
о возможности использования нормальной литейной оснастки и необхо-
димости изготовления специальной оснастки.
При'разработке размеченных чертежей необходимо располагать при-
нятым в условиях данного производства количеством светокопий чер-
тежей литых деталей. Желательно, чтобы поступающие светокопии были
оформлены по системе «чертеж — деталь», т. е. каждая деталь изобра-
жалась бы на отдельном чертеже. Но при получении заказов других
предприятий такое требование не всегда выполняется. Это особенно от-
носится к случаям, когда на чертежах наносят в сборе по две и даже бо-
лее деталей в целях сокращения конструкторской работы на деталиров-
ку или исходя из условий совместной механической обработки несколь-
ких деталей и общности размеров.
Работа по таким чертежам значительно усложняется. Поэтому, если
невозможно переработать полученные чертежи по системе «чертеж —
деталь», то при использовании следует учитывать следующее. На каж-
дом чертеже наносится технология только для одного из наименований
ГАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ_____________________________________________________________315
деталей. В связи с этим требуемое для разработки технологии и выдачи
в производство число экземпляров светокопий чертежей возрастает во
столько раз, сколько на совместном чертеже нанесено стальных литых
деталей.
На каждом заводе приняты свои способы и приемы оформления раз-
меченных чертежей. Все эти приемы, как изображение контура различ-
ных элементов модели линиями соответствующего цвета, штриховка се-
чений стержней, обозначение холодильников принятым цветом окраски
или же одноцветное выполнение всех контурных линий, принципиально
не отражаются на сущности технологического процесса. Основные спо-
собы оформления размеченных чертежей и принятых при этом обозначе-
ний приведены в табл. 67. Размеченные чертежи часто оформляют, поль-
зуясь цветными карандашами, при этом для разных построений прини-
мают следующие цвета:
Плоскость разъема модели и формы	Синий
Контуры стержней и знаков	Синий
Линии разъема отъемных частей модели	Коричневый
Литниковые каналы, контуры выпоров и прибылей	Красный
Контуры наружных и внутренних холодильников и элементов Зеленый
крепления холодильников
Контуры припусков иа механическую обработку, технологи- Красный
ческих ребер и стяжек
Принципиальным вопросом способа оформления чертежей следует
считать не число применяемых цветов контурных линий, а полноту по-
строений и сведений, необходимых при пользовании чертежом. Кроме
того, при использовании копировальных машин лучшее качество копий
размеченного чертежа получается при оформлении оригинала в черном
изображении. Оформление чертежей разными цветами линий можно счи-
тать предпочтительным при изготовлении наиболее ответственных де-
талей.
Остановимся более подробно на способах выполнения отдельных по-
строений и внесения технологических указаний.
Построение знаков стержней. Все построения контура знаков стерж-
ней следует выполнять в масштабе. Вычерчивание в масштабе облегча-
ет определение контура необходимых шаблонов, каркасов стержней, по-
строение контрольных знаков, назначение зазоров по знакам стержней
и т. д. Отступление от масштаба усложняет определение основных раз-
меров каждого в отдельности элемента модели.
При сложной конфигурации совершенно не обязательно наносить
контур знаков на всех проекциях, так как при изображении этих постро-
ений на излишнем числе проекций затемняется чертеж, усложняется
пользование им и, кроме того, затрудняется возможность внесения из-
менений в размеченный чертеж. Это также относится к построению при-
былей литниковой системы и других элементов модели и литейной фор-
мы. Число проекций каждого элемента модели, в данном случае знаков,
должно быть таким, чтобы при пользовании чертежом было полное пред
ставлеиие о контуре знаков и расположении их на модели.
Таким образом, при изыскании возможности оформления чертежа
иа возможно меиьшем числе проекций требуется выбрать из них основ-
ные. Основными проекциями являются продольный и поперечный разре-
зы и вид сверху или снизу. В тех случаях, когда нанесение необходимых
построений затруднено иа основных проекциях нлн ие может быть
достаточно полным, дают дополнительные сечения, разрезы.
316
.ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Таблица 67
Обозначения технологических указаний на размеченном чертеже отлнвки
Наименование и описание обозначений
Положение отливки при сборке н
залнвке формы показывают стрелка-
ми с обозивчеиием верха н низа бук-
вами В и Я. Если этн положения ие
совпадают, в чертеж дополнительно
вписывают соответствующее указа-
ние
Совместную плоскость разъема мо-
дели и формы обозначают горизон-
тальной линией, поверх которой пи-
шут буквы Р.М.Ф. (разъем модели
и формы)
Примеры обозначений
1В
при сборке
------- формы
Н
Перед еалибкой подернуть
форму на 90°
Плоскости разъема модели и фор-
мы, если они ие совпадают, на-
носят сплошными линиями и отмеча-
ют буквами Р.М. (плоскость разъема
модели) и Р.Ф. (плоскость разъема
формы)
Номера стержней обозначают ин-
дексами Ст. 1, Ст. 2 и т. д.
Контуры стержней, попадающих на
чертеже в разрез детали, обозначают
сплошными линиями знаков. При
сложном сочетании линий, ограничи-
вающих контур стержня, его границы
показывают штриховкой, наносимой
только у его поверхности
См. рис. 166
РАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ.
317
Продолжение табл. 67
Наименование н описание обозначений
Примеры обозначений
Контуры знаков стержней, показы-
ваемых дополнительно не в разрезе
детали, наносят сплошными линиями,
причем только в тех случаях, если
изображения, показанные также и в
разрезе, не дают полного представле-
ния о построении знаков
Направление набнвки стержней или
заполнения их жидкой смесью пока-
зывают стрелками, обозначенными
буквами ЯС и номером соответствую-
щего стержня
Ст.1
I на
Формовочные уклоны знаков пока-
зывают одинарными линиями. Двой-
ными линиями показывают только
уточнения в построении знака Уклон
показывают в градусах или в виде
соответствующего отношения

12

Контрольные знаки (фиксаторы)
стержней строят так же, как н знаки
самих стержней
Зазоры между знаками стержня
и модели, а также между знаками
смежных стержней показывают двой-
ными линиями с указанием размеров
этих зазоров
Вий К
/d?\ iB
1 г 1Л 1

318
.ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Продолжение табл. 67
Наименование и описание обозначений
Литниковую систему с указанием
размеров каналов изображают в мас-
штабе. При использовании огнеупор-
ных изделий для устройства литнико-
вых каналов записывают название
и принятый условный номер этого из-
делия

Прибыли и выпоры изображают
сплошными линиями с указанием по-
строительиых размеров
Усадочные ребра и стяжки изобра-
жают сплошными линиями с указа-
нием построительных размеров. Кро-
ме того, приводят поясняющие над-
писи по удалению нлн сохранению на
отливке этих технологических прили-
вов
Внутренние холодильники, включая
нх размеры, число, места расположе-
ния и способы крепления, изображают
сплошными линиями с указанием но-
мера чертежа или нормали, по кото-
рым они должны быть изготовлены
Примеры обозначений
	А-А
£	
	
fl
Прибыль Уклон И20
Н°2	____^Прибыль
У клон 1:20
Уклон 1'20
нормаль
Стяжку срезать при механичес-
кой обработке отливки
Крючки <2>6 мм 19шт
Холп*1
10шт
РАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ
319
Продолжение табл. 67
Наименование н описание обозначений
Наружные холодильники, включая
их размеры, число и места располо-
жения, изображают сплошными ли-
ниями с указанием номера чертежа
или нормали, по которым они должны
быть изготовлены
Припуски на механическую обра-
ботку
Технологические пополнения (гаран-
тийные припуски), предусматриваемые
на отдельных поверхностях, указы-
вают цифрами, обозначающими вели-
чину этого припуска
Примеры обозначений
См рнс. 173
Контуры знаков следует наносить сплошными линиями, допуская
лишь в исключительных случаях нанесение невидимых контуров штри-
ховыми линиями. Построение контура знака лучше всего показывать
в том разрезе нли виде, который дает наиболее полное представление
о конфигурации самого стержня. Нанесение контура знака в плане в слу-
чае его совпадения с контуром детали не требуется. Но если эти контуры
не совмещаются, то в плане должно быть выполнено полное построение
внешнего контура знака. Зная уклон знаков, можно определить и контур
знака в плоскости его торцовой поверхности. При такой условности от-
падает необходимость нанесения в плане двойных линий знаков, отра-
жающих уклон боковых поверхностей знака, и, следовательно, сокраща-
ется объем графических работ по оформлению размеченного чертежа.
Нанесение на чертеж двойных линий знаков может быть рациональным
только при разработке технологических процессов изготовления отливок
особо ответственного назначения, а также при подготовке технологов-
литейщиков.
Необходимо также построение в масштабе контрольных знаков
стержней с нанесением основных размеров. Определение размеров н кон-
тура контрольных знаков нельзя возлагать на модельщика, так как ему
даже при достаточном опыте в работе значительно труднее, чем техно-
логу, учесть возможные направления перемещения стержней, условия
изготовления и сборки форм.
Границы отдельных знаков н стержней достаточно изображать од-
ной сплошной линией вместо двух параллельных линий по всей протя-
женности границ знаков н стержней, отстоящих одни от другого на рас-
стоянии заданных зазоров. Штриховка знаков стержней, изображенных
на разрезах, также является излишней, не считая отдельных случаев осо-
320
.ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
бо сложного сочетания линий чертежа и разметки, в которых трудно ра-
зобраться.
Отдельные выступающие части стержней, выходящие за пределы
контура собственно детали, также изображают сплошными линиями, ру-
ководствуясь рекомендациями, приведенными к построению собственно
знаков. К числу выступающих частей стержней, которые не служат опо-
рами стержня, можно отнести вершины центровых стержней, входящих
в полости прибылей (Ст. 4, рис. 2; Ст. 1, рис. 16). Контуры этих высту-
пающих частей так же, как и знаков, изображают в разрезе сплошными
линиями.
Основные размеры знаков, выполняемых на модели и иа стержне-
вом ящике, отличаются на величину зазоров между ними. Размер зазо-
ра указывают на чертеже между основной линией знака и проведенным
параллельно ей отрезком параллельной линии (например, зазор по кон-
туру знака стержней 1 и 4, рис. 173). Указанный отрезок прямой пред-
ставляет собой поверхность смежного знака, и поэтому его наносят имен-
но со стороны смежного знака. Зазоры по высоте знаков задают таким
же способом.
В качестве примера, иллюстрирующего описанный способ нанесе-
ния контура знаков, на рис. 173 приведен размеченный чертеж опоки
размерами в свету 1000 x 750 мм. На этом чертеже в отличие от черте-
жа, используемого при разработке технологического процесса, отсутст-
вуют основные размеры самой отливки, которые умышленно не показа-
ны для того, чтобы более наглядно проиллюстрировать способ назначе-
ния размеров знаков. Знаки стержней /, 4, 5 и 5а, 6 и ба показаны в пла-
не только внешней контурной линией и линиями границ этих стержней.
Рис. 173. Размеченный чертеж опоки размерами в свету 1000 X 750 мм (первый
способ оформления)
Число питателей	Сечение литникового хода			Сечение питателя		
	h	а	Ь	h	а	Ъ
6	35	40	35	15	35	25
РАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ 321
Вторые линии внешнего контура, которые отражали бы уклон поверх-
ности знаков, не приведены, но уклон всех знаков известен, он принят
равным 1:10 и показан на размеченном чертеже.
Основные размеры знаков стержней задают от поверхности отлив-
ки. Число указываемых в чертеже размеров знаков должно быть таким,
чтобы по ним можно было построить контур знаков. Не следует также
повторять одни и те же размеры в разных проекциях. Размеры следует
приводить на продолжении размерной линии, определяющей расстояние
до поверхности детали, к которой примыкает знак. При таком способе
нанесения размеров облегчается пользование размеченным чертежом.
Все другие указания по построению знаков стержней, которые мо-
гут быть вызваны выполнением ослаблений в знаках стержней, необхо-
димостью пояснения к построениям или другими причинами, указывают
на чертеже в виде примечаний.
Назначение припусков на механическую обработку. Указания по
определению размеров припусков на механическую обработку были при-
ведены в гл. III. На заводах принято несколько способов указания в раз-
меченных чертежах припусков на механическую обработку. Принципи-
ально эти способы подразделяются на два основных.
Первый способ применяют в условиях серийного производства отли-
вок. В этом случае на каждой обрабатываемой поверхности вычерчива-
ют контур припуска, а его величину, т. е. расстояние между контуром
детали и наносимой контурной линией припуска, указывают цифрой и
размерными линиями. При данном способе в зависимости от принятого
на заводе порядка оформления чертежей вычерченный слой металла или
заштриховывают нли же оставляют незаштрихованным.
Второй способ применяют в условиях единичного производства от-
ливок. Размеры припусков указывают при этом цифрами, расположен-
ными непосредственно у знаков механической обработки, как показано
иа рис. 173, где условно не показаны цифры класса чистоты механичес-
кой обработки с тем, чтобы выделить величину припуска. Но учитывая,
что обычно эта величина вписана в чертеж тушью или чернилами, а
цифры класса чистоты резко отличаются по цвету, последние не мешают
правильному определению указываемой на размеченном чертеже вели-
чины припуска. В чертеже нужно приводить общие или частные указа-
ния по размерам припусков на механическую обработку вертикальных
поверхностей, которые в зависимости от принимаемых формовочных ук-
лонов будут иметь переменные значения по высоте отливки.
Последний способ более прост в исполнении и облегчает оформле-
ние размеченного чертежа, поэтому его можно считать основным для ус-
ловий единичного и мелкосерийного производства отливок. Размеры при-
пусков на механическую обработку каждой поверхности необходимо
указывать только в одном месте, не допуская дублирования одних и тех
же размеров.
Построение прибылей и литниковой системы. Линии построений
прибылей и литниковых каналов наносят на чертеж аналогично спосо-
бу оформления контуров знаков. Контуры прибылей и литниковых ка-
налов выполняют сплошными линиями без указания в плане вторых ли-
ний, которые показывали бы различие в размерах нижнего и верхнего
оснований, обусловленное наличием формовочных уклонов и конусов.
В тех случаях, когда построение литниковой системы приведено на схеме
расположения модели на подмодельной плите, например при машинной
формовке, и эту схему прилагают к размеченному чертежу; в последнем
322-
ОФОГМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
дают ссылку на эту схему и показывают лишь места подвода питателей.
Повторение построительных размеров в этой схеме и в размеченном чер-
теже не допускается.
Внесение в чертеж технологических указаний. Под технологически-
ми указаниями, вносимыми в размеченный чертеж, подразумеваются све-
дения, которые в совокупности с линиями разметки чертежа и заданны-
ми размерами потребуются при изготовлении модели и литейной формы.
Эти сведения касаются вопросов изготовления или применения требуе-
мых приспособлений и шаблонов, использования при изготовлении мо-
дели и отливки дополнительных документов, например инструкций, стан-
дартов и т. д. Сведения, содержащиеся в размеченном чертеже, носят
разнообразный характер. Пользование размеченным чертежом облегча-
ется, если технологические указания изложены лаконично и в определен-
ной последовательности.
С целью создания единой системы внесения в размеченный чертеж
технологических указаний на Уралмашзаводе, а впоследствии и на
других предприятиях, была принята карта технологических ука-
заний, содержащая минимум сведений, подлежащих внесению в разме-
ченный чертеж. Эта карта наносится на чертеж при помощи штампа, а
технологу остается вписать в нее соответствующие сведения и указания.
Ниже приведен пример заполнения данной карты, относящийся к раз-
меченному чертежу опоки (рис. 173).
КАРТА 2
Карта технологических указаний по машинной
формовке
1.	Усадка //3%
2.	Изготовить модель для машинной формовки
3.	Число моделей на комплект 1 шт.
4.	Схема расположения модели на плите Л5 0001
5.	Подмодельные плнты стационарные
6.	Размер опок в свету 1500 X 1500 мм
7.	Изготовить следующие приспособления, шаблоны:
№ по пор.	№ чертежа	Наименование приспособления	В цехе	Для цеха
1 2	0002 0002	Модели холодильников Холодильник	Модельном Сталефасонном	Сталефасонного Сталефасонного
Особые указания.
Ребра модели сделать металлическими, стержневые ящики № 4, 5, 5а, 6 и 6а
сделать вытряхными для машинной формовки. Выступающие части стержневых ящи-
ков и модели армировать. Модели холодильников изготовить для машинной формовки
на стационарных плитах.
Схема расположения холодильников на подмодельной плите № 0003
Технолог
(Подпись)
Руководитель
группы
(Подпись)
Начальник
бюро
(Подпись)
Опыт показал, что в целях облегчения пользования размеченным
чертежом форму карты технологических указаний целесообразно распо-
лагать с обратной стороны чертежа, причем в той ее части, которая со-
ответствует месту расположения нижнего правого угла лицевой стороны.
РАЗМЕЧЕННЫЙ ЧЕРТЕЖ
323
Это позволяет пользоваться технологическими указаниями, например,
прн подборе вписанных чертежей приспособлений, даже не развертывая
нормально сложенный чертеж. Кроме обычного перечня сведений, в рас-
сматриваемой форме имеется свободное поле для внесения особых ука-
заний, которые могут потребоваться в каждом отдельном случае. В ча-
стности, сюда могут быть внесены конкретные указания, включающие,
например, требования к прочности модели или ее отдельных частей, ре-
комендации по изготовлению шаблонов, на которые не выпускаются чер-
тежи, и т. д.
Введением формы технологических указаний достигается определен-
ная система внесения в чертеж необходимых сведений и сокращается
время на оформление размеченного чертежа.
Оформление размеченного чертежа иа кальке. Оформление чертежа
на кальке требует значительно больше времени, чем для перенесения
технологии на 2—3 экземпляра светокопий чертежа детали, необходи-
мые для изготовления отливок. Но эти затраты времени легко окупают-
ся в условиях серийного производства отливок благодаря удобствам раз-
множения размеченных чертежей, восстановления изношенных и утерян-
ных. Кроме того, прн этом сохраняется полное однообразие копий раз-
меченных чертежей, более четкое оформление всех построений, облегча-
ется оформление изменений, вносимых в технологию путем нанесения их
на кальку н замены ранее выданных чертежей новыми. При единичном
производстве размеченные чертежи размножают на специальных
машинах
Существует два способа оформления размеченных чертежей иа
кальке.
Первый способ, когда на кальку переносят не только все технологи-
ческие построения, но н чертеж детали со всеми построительными раз-
мерами. При этом условии технолог, разрабатывающий размеченный
чертеж, несет ответственность не только за технологию, но и за полное
соответствие размеров литой детали исходному чертежу, а также за
своевременное внесение на кальку и действующие светокопии всех кон-
структивных изменений.
При оформлении размеченного чертежа на кальке необходимо сле-
дить, чтобы наносимые построения модели не слились с контуром литой
детали и не вызвали этим неясностей при пользовании чертежом, осо-
бенно при изготовлении отлнвок сложной геометрической формы. Основ-
ная трудность четкого выделения технологических построений обуслов-
лена однообразием цвета линий светокопии независимо от того, относят-
ся ли они к контуру детали или к построениям модели. В этом отноше-
нии обычный способ оформления размеченных чертежей позволяет раз-
личать цвета линий детали и наносимой разметки.
Для отличия построений, выполняемых на кальке, контур детали на-
носят жирными линиями, как в обычных чертежах, а контуры техноло-
гических построений — тонкими линиями. Для лучшего выделения
построений стержней и знаков по их внешнему контуру применяют штри-
ховку. Построение линий разметки и нанесение размеров припусков иа
механическую обработку можно выполнять аналогично способам, приня-
тым при нанесении разметки на светокопии.
Рассматриваемый способ оформления размеченного чертежа приве-
ден на рис. 174, где можно видеть отличие технологических построений
от контура готовой детали, а также способы указания размеров знаков,
прибылей, зазоров и пр. Для удобства пользования размеченным черте-
324-
.ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 174. Размеченный чертеж зубчатой полуформы (второй способ оформления)
жом умышленно опущены у знаков механической обработки цифры, обо-
значающие классы чистоты обрабатываемых поверхностей. На рассмат-
риваемом примере приведены также необходимые данные для построе-
ния контура самой детали.
Второй способ, когда на размеченном чертеже совершенно не при-
водят размеры литой детали. Все остальные построения задают, как и
при первом способе, путем нанесения на чертеж контуров и размеров
знаков, прибылей, литниковых каналов, припусков на механическую об-
работку, зазоров по границам стержней и т. д., т. е. всех даных, которые
потребуются при изготовлении модели, если одновременно руководство-
ваться чертежом детали и прилагаемым к нему размеченным чертежом.
Таким образом, при данном способе оформления размеченный чертеж
направляется в модельный и сталефасонный цехи с приложением к не-
му чертежа детали. Для приемки отливки выпускают еще рабочий чер-
теж заготовки, способ оформления которого рассмотрен ниже.
Второй способ оформления размеченных чертежей применим в ус-
ловиях серийного производства отливок. Основными преимуществами
способа являются: исключение ошибок при перенесении размеров и по-
строений на размеченный чертеж, которые не мог бы выявить модель-
щик; независимость размеченных чертежей от конструктивных измене-
ний за исключением случаев коренных изменений; упрощение методики
внесения конструктивных изменений. В последнем случае обычно огра-
ничиваются заменой чертежа детали.
Некоторое усложнение при одновременном пользовании двумя чер-
тежами ие является существенным недостатком по сравнению с отмечен-
ными преимуществами, особенно если учесть, что при первом способе
технологу-литейщику прибавляется работа по внесению конструктивных
изменений и на него же возлагается ответственность за ошибки, воз-
можные при выполнении работы, которая может быть проделана в кон-
структорском бюро.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ.
•325
2.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Технологические карты с комплексом сведений и указаний по воп-
росам изготовления, сборки и заливки литейной формы, режимами ох-
лаждения отливок и последующей обработки их в термообрубном отде-
лении или цехе используют совместно с размеченным чертежом. Объем
сведений, вносимых в технологические карты, определяется в зависимо-
сти от условий производства. Наиболее подробно заполняют технологи-
ческие карты в условиях серийного производства отливок. В этих усло-
виях важно регламентировать порядок и способ выполнения каждой тех-
нологической операции, так как даже малейшие отступления от приня-
тых способов могут вызвать большие убытки, поскольку оии выявляются
на более поздних стадиях производства.
В технологическую карту изготовления отливки единичного произ-
водства вносят только минимум сведений и указаний, имея в виду, что
типовые технологические операции нужно выполнять, руководствуясь об-
щими инструкциями, известными мастеру и рабочим. При этом учиты-
вается, что рабочие единичного производства, особенно бригадиры, име-
ют более высокую квалификацию по сравнению с условиями узкой спе-
циализации в массовом производстве. Кроме того, решающее значение
имеет необыкновенная широта номенклатуры литых деталей, изготов-
ляемых в условиях единичного производства, при которой в силу необ-
ходимости приходится ограничиваться внесением в технологию только
тех сведений, которые нельзя почерпнуть из имеющихся технологических
инструкций.
Специфике данных условий отвечает заполнение карт технологиче-
ских указаний. В отлнчие от технологических карт, применяемых в ус-
ловиях серийного производства, в карты технологических указаний вно-
сят ряд заранее разработанных, применимых к каждой отливке, общих
технологических предписаний, отпечатанных типографским способом.
При этом условии сокращается объем сведений, вносимых вновь, а сама
карта технологических указаний превращается в подробную технологи-
ческую инструкцию, разработанную для каждой отливки.
В зависимости от одного из двух основных способов формовки —
ручной илн машинной — применяют самостоятельные формы карт техно-
логических указаний. Каждая нз этих карт имеет лицевую и обратную
стороны. На лицевой стороне приводятся указания по вопросам изготов-
ления, сборки, заливки формы и последующего охлаждения отливки до
выбивкн из формы. Для упрощения лицевую сторону сокращенно назы-
вают: «Технологические указания по формовке». На обратной стороне
карты приводятся «Технологические указания изготовления стержней».
Заполненную и подписанную карту подклеивают к обратной стороне раз-
меченного чертежа н используют вместе с последним при изготовлении
отлнвки.
Применение карт технологических указаний имеет еще и то важное
преимущество, что исполнитель технологического процесса, знакомый с
типовой формой карты, заранее знает, в каком ее месте должны быть
записаны те или иные указания. Кроме того, он твердо помнит основные
указания, которые приводятся в карте как типовые, и, следовательно,
легко может усвоить содержание карты.
Заполнение карт технологических указаний. В целях упрощения
работы по заполнению карты некоторые сведения, например способ фор-
мовки в парных опоках, в почве, способ устройства твердой постели и
326-
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
т. п., перечисляют полностью с тем, чтобы при оформлении карты мож-
но было лишнее вычеркнуть, а необходимое оставить без нзмеиеиия. Сво-
бодные графы должны быть заполнены или прочеркнуты. В отдельных
случаях может ие хватить на поле карты свободного места для внесения
тех нли иных указаний. Невмещающийся текст записи переносят на чи-
стый лист бумаги и подклеивают к карте.
Размеченные чертежи и карты технологических указаний размножа-
ют после сверки копии с оригиналом, проводимой технологом. В этом
отношении предпочтительно снятие копий на специальных машинах.
Карты подписывают технолог, старший инженер н начальник тех-
нологического бюро как лицо, ответственное ие только за качество раз-
рабатываемых процессов, ио и за комплексное использование имеющих-
ся средств механизации производственных процессов н других возмож-
ностей своего цеха.
Карта технологических указаний, используемая при разработке тех-
нологических указаний машинной формовки отливок малых и средних
размеров, содержит меньше сведений из числа приведенных в рассмат-
риваемых формах карт.
Ниже приведена заполненная лицевая сторона карты технологичес-
ких указаний, относящихся к рассматриваемому в гл. XI примеру изго-
товления отливки боковой части архитрава (см. рис. 196).
КАРГА 3
Карта технологических указаний по формовке. Чертеж Л5 46100!, заказ № .....
1.	Способ формовки: в парных опоках, в почве, по-сухому, с поверхностной
сушкой.
2.	Размер опок в свету 5000 X 3000 мм, высота опок: ннэа ., верха 950 мм.
3.	Подготовка постели: на уплотненный слой смеси насыпать слой кирпичного
боя, шлака, кокса или гари толщиной 100—150 мм размерами кусков 20—80 мм (до-
пускается до 10% кусков меньших размеров). Для вывода газа расположить в углах
кессона трубы диаметром 100—150 мм, низ которых соединить со слоем указанных ма-
териалов. Далее уложить слой древесной стружки толщиной 30—40 мм и сверх ее
набить слой наполнительной смеси толщиной 100—150 мм. Затем набить слой облицо-
вочной смеси толщиной 60—150 мм.
4.	Формовочная смесь: общая облицовочная для низа Лё 1, для верха Лё 1, обли-
цовочная в местах, указанных на размеченном чертеже, хромитовая; наполнительная
№ 10. Толщина слоя общей облицовочной смеси 60—100 мм, хромитовой 15—30 мм.
5.	Форму набивать плотно, не допуская местных слабни.
6.	Форму верха, низа прошпнлнть строительными гвоздями длиной 60—80 мм, шаг
прошпиловкн 60 мм.
7.	Установить холодильники:
а)	наружные (прн набивке формы);
б)	внутренние (при сборке).
Размеры и места расположения см. в размеченном чертеже.
8.	Поверхность формы окрасить цирконовой краской.
9.	Глубина просушенного слоя формы не менее 60 мм.
10.	При установке стержней использовать шаблоны, предусмотренные в разме-
ченном чертеже. Особое внимание обратить при сборке на выдерживание следующих
размеров: толщин стенок, расстояний между осями центровых стержней с проверкой
правильности расположения этих осей.
11.	Стержни раскрепить жеребейками высотой (см. размеченный чертеж). мм.
Центровые стержни, кроме того, закрепить сверху подклиниванием под ложный груз.
12.	При выводе газов из стержней через нх знаковые части вентиляционные ка-
налы изолировать глниой или асбестовым шнуром по нх контуру от проникновения
металла в них. Направление вывода газов смотреть в размеченном чертеже.
13.	Форму перекрыть по штырям для проверки возможности отдавов кромок ее
стенок нли стержней. Прн этом одновременно проверить толщину стенок, образующих-
ся между поверхностями верхней полуформы и стержней.
14.	Форму закрепить ложным грузом массой 75 т. Нижний ряд грузов-балок рас-
положить над центровыми стержнями в направлении, перпендикулярном продольным
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАГТЫ.
-327
стенкам опоки. Между осями стояков литниковой системы и границами расположения
грузов сохранить расстояние не менее 900 мм.
15.	Масса отливки 54 900 кг.
16.	Масса жидкого металла на одну отливку 78000 кг. Общая масса стержней
38000 кг.
17.	Число заливочных ковшей 3, из них 2 емкостью по 35 т и / емкостью 10 т.
Диаметр стопорных стаканов: 60 мм в ковшах Л» 1 и 2; 45 мм в ковше № 3.
18.	Температура заливки формы 1550—1560° С.
19.	Порядок заливки формы: сначала лить через стояки № 1 и 3 до уровня ме-
талла в форме ~300 мм. Затем открыть вторые стопоры и продолжить заливку до вы- •
хода металла в прибыли на расстояние 200—250 мм от их основания. После этого
начать заливку металла в прибыли через стояк № 5, сначала из ковшей № 1 и 2, что-
бы использовать остатки стили в них, а затем из ковша № 3 (10 т).
Для заливки формы из ковша № 3 сталь выплавить отдельно с содержанием уг-
лерода по нижнему пределу.
После заливки открытые прибыли засыпать теплоизолирующей смесью (перлитом,
вермикулитом), толщина слоя 20—30 мм, а сверху древесным углем.
20.	В прибыли добавить_т металла через_ч.
21.	Верхнюю полуформу раскрепить через I ч, раскрыть через_ч.
22.	Отливку выдержать в форме до выбивки ие менее ..... ч.
Особые указания. При укладке грузов предусмотреть возможность свободного
доступа к местам крепления стенок формы и стержней клиньями
Таковы форма и возможное содержание лицевой стороны карты тех-
нологических указаний по формовке. Оборотная сторона карты, т. е.
карта технологических указаний изготовления стержней, должна содер-
жать сведения по каждому стержню в отдельности. С целью рациональ-
ного использования оборотной стороны бланка, а также создания воз-
можности для внесения в эту карту конкретных указаний по большему
числу стержней форма карты дважды дублируется на одной стороне
бланка.
В условиях серийного производства, а также при изготовлении уни-
кальных отливок разрабатывают более подробные технологические
карты.
КАРТА 4
Карта технологических указаний по изготовлению стержней
Технологические указания яо изготовлению стержней к чертежу		
К> стержней 1.	Способ изготовления 2.	Стержневая смесь № 3.	Вид каркасе 4.	Вид ослабления 5.	Способ вентиляции 6.	Прошпилить следующие места Длина гвоздей Шаг гвоздей 7.	Краска 8.	Способ сушки 9.	Отделка после сушки 10.	Контроль (шаблон, линейка, по внеш- нему осмотру)	
Особые замечания	
Технолог (подпись) Старший инженер (подпись) Начальник бюро (подпись)	
328
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
3.	РАБОЧИЙ ЧЕРТЕЖ ЗАГОТОВКИ
Рабочий чертеж заготовки (РЧЗ) служит основным документом, по
которому принимают готовые отливки, а также определяют припуски иа
механическую обработку, предусматриваемые в технологических процес-
сах механической обработки. Первоисточником для составления РЧЗ
служит размеченный чертеж. Поэтому изменения, вносимые в размечен-
ный чертеж, которые касаются размеров готовой отливки, должны быть
учтены и в РЧЗ.
Независимо от принятых способов оформления РЧЗ последний дол-
жен иметь все построения и указания, необходимые для определения
размеров отливки и фактически получаемых припусков иа механичес-
кую обработку, а в ряде случаев и требования по чистоте механически
необрабатываемых поверхностей или по допустимости литейных
пороков.
РЧЗ можно оформлять на кальке или же на светокопии чертежа
детали. Первый из этих способов может быть принят в условиях крупно-
серийного и массового производства, а второй — в условиях единичного
и мелкосерийного производства.
Так же, как и при оформлении размеченного чертежа, существует
два основных способа изображения на РЧЗ припусков и их размеров.
Первый способ применяют при оформлении РЧЗ на кальке, когда
на каждую обрабатываемую поверхность наносят контур припуска с ука-
занием размерными линиями и цифрами его величины (рис. 175, а, б).
При использовании этого чертежа принципиально безразлично, будут ли
припуски заштрихованы с оставлением сплошных линий механически об-
рабатываемых поверхностей (рис. 175, а) или же выделены только
штрихпуиктирными линиями, показывающими контур готовой детали.
Второй способ применяют только при оформлении РЧЗ на светоко-
пии чертежа детали. Величину припусков на механическую обработку
указывают цифрами у знаков обработки, а остатки от газовой обрезки
прибылей, выступающие над линией припуска, получаемого по модели,
показывают штриховым контуром (рис. 175, в, условно не показаны циф-
ры, обозначающие класс чистоты обрабатываемых поверхностей).
РЧЗ можно оформлять на светокопиях чертежей и по способу, по-
казанному на рис. 175, а. Однако этот вариант способа менее рациона-
лен по сравнению с вариантом, изображенным на рис. 175, в, так как в
данном случае без всякой необходимости увеличивается трудоемкость
оформления РЧЗ.
Принципиальным является определение размеров припусков, кото-
рые следует вносить в РЧЗ. При изготовлении мелких отливок достаточ-
\706p.8
§
Рис. 175. Способы оформления в РЧЗ припусков на механическую об-
работку
СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ________________________________—____________329
но указать в РЧЗ размеры припусков, приведенные в размеченном чер-
теже. Но в условиях изготовления крупных отлнвок, даже при самом
тщательном нсполненнн технологии нх изготовления, возможны
уже существенные расхождения в размерах заданных и фактических
припусков, выходящие за пределы допускаемых отклонений.
В подобных случаях отклонения, выявленные в процессе механичес-
кой обработки крупных отливок, расценивают как излишние припуски
на механическую обработку, полученные по вине литейного цеха. При
всей важности работ, проводимых для уменьшения припусков на меха-
ническую обработку, нельзя механически переносить размеры припусков
с размеченных чертежей крупных отлнвок на РЧЗ, так как заведомо бы-
вает известно о несоответствии задаваемых и фактических размеров при-
пусков. В этих случаях технолог должен предвидеть возможные откло-
нения и вводить соответствующие допуски, учитывающие эти откло-
нения.
По согласованию с конструктором могут быть внесены в РЧЗ спе-
циальные технические условия на отливку, регламентирующие предель-
но разрешаемые исправления заваркой, пороки, допускаемые без испра-
вления, особые условия очистки поверхности, методы контроля сплош-
ности стенок и т. д.
Если в условиях серийного производства РЧЗ разрабатывают на все
отлнвки, то при единичном производстве ограничиваются разработкой
РЧЗ только на так называемые ведущие детали, т. е. в основном на
крупные и те детали, при изготовлении которых размеры припусков наз-
начают с отступлениями от заводских нормалей. Это позволяет техноло-
гам механообрабатывающего производства, пользуясь РЧЗ, заранее пре-
дусматривать соответствующие методы обработки каждой такой отлив-
кн. Поскольку РЧЗ является документом, предопределяющим условия
приемки и обработки отливки, его согласовывают с технологом-меха-
ником.
4.	СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ
Монтажные схемы, по которым изготовляемые модели располагают
на подмодельных плитах машинной формовки, сокращенно называют
схемами расположения. Эти схемы может разрабатывать и сам техно-
лог, ио лучше передать данную работу конструкторам, которые одновре-
менно занимаются и проектированием лнтейиой оснастки, шаблонов и
приспособлений.
Схемы расположения разрабатывают после нанесения на размечен-
ный чертеж построений и указаний, определяющих контур и размеры
модели. Прн разработке схем необходимо иметь полные сведения о при-
меняемых в цехе типоразмерах опок. Эти сведения, оформленные в виде
альбома, необходимо постоянно пополнять и корректировать по мере
изготовления опок новых типоразмеров и ликвидации тех, которые уже
нельзя использовать.
Прн разработке схем расположения особенно хорошо выявляется
требуемая номенклатура типоразмеров опок, главным образом по их вы-
соте. В целях размещения в опоках закрытых прибылей независимо от
расположения ребер / (рис. 176) желательно иметь высоту опок Ноа
(мм) возможно больше, но в допускаемых пределах; например, прн сле-
дующих размерах опок в свету (мм):
зза
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рис. 176. Наименьшие расстояния моделей
и элементов литниковой системы от стеиок
и ребер опокн
700x700 Ноп = 350 -т- 300
1000X 750 /7ОП = 400-ь 350
1000X1000 //оп = 400
1500x1000 //оп = 500-ь 400
1500x1500 Н„п = 700 ч- 500
Предельную высоту опок в
каждом случае определяют с уче-
том грузоподъемности и размер-
ных параметров используемых
формовочных машин.
Размещение моделей на под-
модельных плитах производят,
руководствуясь сведениями о до-
пускаемых наименьших расстоя-
ниях, принимаемых от контура моделей и элементов литниковой системы
до стенок и ребер опок. Эти расстояния обозначены на рис. 176, а чис-
ловые значения нх приведены в табл. 68, 69.
Таблица 68
Исходные данные для размещения моделей иа подмодельных плитах (ряс 176)
Размеры, мм, (не менее) прн массе
отливкн. кг
До 50 50—150	150-300 Более 300
Размеры, мм, (не менее) прн массе
отлнвки, кг
До 50 50—150	150—300 Более 300
25
90
25
100
80
40
100
65
100—120
80
т
I
Примечание. Если верхний уровень прибылей возвышается над опокой, то на каж-
дые 100 мм возвышения размер т увеличивают на 15—20 мм.
Таблица 69
Исходные данные для определения размера к, мм (рнс. 176)
h, мм	Размер k (не менее) при массе отлнвкн, кг				| h, мм	Размер k (не менее) прн массе отливкн» кг			
	До 50	50-150	150—300	Более 300		До 50	50-150	150-300	Более 300
До 25	35	40	45	50	| 100—200	60	65	70	75
25—50 50—100	40 50	45 55	50 60	55 65	Более 200	70	75	80	85
Расстояния k н t приведены как минимальные, считают их соответ-
ствующими толщине слоя формовочной смеси лишь в местах расположе-
ния отдельных выступающих неразвитых поверхностей модели. Расстоя-
ние между двумя смежными моделями можно принимать равным от
(1,1 -=- 1,3)Л до 2k. Наименьшие значения этого расстояния относятся к
моделям, высота которых в месте определения размера k составляет не
более 40 мм. По мере увеличения высоты и протяженности сопрягаемых
поверхностей смежных моделей расстояние между последними необхо-
димо увеличивать, особенно в верхних полуформах, в целях лучшего
СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ
331
удержания на весу выступающих болва-
нов, образуемых между моделями. Эти
болваны, расположенные между стенка-
ми модели и литниковой системы, долж-
ны быть достаточно прочными, чтобы про-
тивостоять напору заливаемой стали.
На рнс. 177 приведены примеры пра-
вильного и неправильного построения и
расположения литниковой системы в про-
межутке между смежными моделями. В
первом случае (рис. 177, а) вынос стояка
за пределы болвана, образуемого между
моделями, хотя и является благоприят-
ным с рассматриваемой точки зрения, но
прн этом требуется двукратное увеличе-
ние площади поперечного сечения литни-
кового хода, что нецелесообразно. Во вто-
ром случае (рнс. 177, б) неблагоприят-
ным является расположение средних пи-
тателей, когда онн отводятся непосредст-
венно от стояка. Прн расположении лит-
никового хода и питателей только в верх-
ней полуформе (рнс. 177, в) нужно
учитывать, что окружающие их стенки
формы 1 представляют собой висячие
Рис. 177. Примеры построения и
расположения литниковой систе-
мы на подмодельных плитах
болваны, которые могут легко разрушиться под действием собственного
веса н напора жидкого металла. Размеры, которые определяют положе-
ние моделей на плитах, должны быть заданы от основных осей плиты.
Кроме того, на схеме расположения задают постронтельные размеры
литниковой системы, выполняемой на подмодельных плитах.
Разработка схем расположения моделей на координатных плитах.
При разработке этих схем нужно стремиться к такому расположению
модели, При котором соединительные планки или штифты можно было
бы разместить преимущественно в центральной части основания моде-
ли, а каналы отъемной литниковой системы — по осн расположения сое-
динительных отверстий плнты.
Во избежание ошибочного соединения модели н ее элементов с ко-
ординатной плитой принимается единая система обозначения отверстий
на схеме расположения и на плнте соответствующими координатами.
Схемы расположения разрабатывают только для нижней части модели.
Координатные отверстия обозначают иа схемах расположения, как по-
казано на рнс. 160. В этом случае при монтаже нижней половины моде-
ли руководствуются обозначением соединительных отверстий согласно
указанию «Цифры для нижней опоки», которые возрастают вверх от
цифры 5. Тогда смежный ряд цифр (левый) и контур верхней половины
модели, нанесенный на этой же схеме, принимают за основу при рас-
положении на плите верхней половины модели.
Если же с учетом особенностей контура модели потребуется разра-
ботка схемы для модели верха, то в целях сохранения принятой системы
пользования схемами расположения необходимо назначаемый в преды-
дущих случаях ряд цифр для модели низа принять для модели верха,
введя в схему соответствующую иадпись. Схеме расположения присваи-
вают номер чертежа, который вписывают в размеченный чертеж.
332
.ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
5.	МАРШРУТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Технологическим процессом изготовления литой детали предусмат-
ривается определенная последовательность выполнения технологических
операций в разных цехах завода. Эта последовательность, т. е. маршрут
отливки через определенные цехи завода, должна быть известна не толь-
ко специалистам, разрабатывающим технологический процесс, но также
диспетчерской службе завода, управляющей производством всех дета-
лей, и всем службам цехов, участвующим в этом производстве. В связи
с этим возникла необходимость в разработке маршрутной технологии и
выдаче в каждый цех, участвующий в изготовлении соответствующих де-
талей, общезаводских документов в виде маршрутных ведомостей.
Для сокращения действующих на заводе технических документов
маршрутные ведомости совмещают со спецификациями деталей, выпус-
каемыми конструкторским отделом на каждую машину или ее узлы. В
технологических службах завода вносят в эти спецификации указания о
маршруте каждой детали, которым руководствуются в дальнейшем при
составлении производственной программы цехов и управлении произ-
водством завода.
На крупных предприятиях маршрутные ведомости составляют спе-
циальные работники, поскольку ведомость заполняют одновременно на
все детали машины и узлы независимо от способа их изготовления. При-
мер заполнения такой ведомости приведен ниже. Как видно, в изготовле-
нии крупной станины массой 75000 кг участвуют цехи: модельный, ста-
лефасонный, термообрубной, механический н механосборочный. В термо-
обрубиой и в механический цехи, согласно маршруту, обозначенному по-
рядковыми номерами операций, станина поступает дважды.
КАРТА 5
Маршрутно-технологическая карта производства стальных отлнвок
и очистка поверхности, исправление выявленных пороков, термическая
обработка (укрупненная операция № 3); II) исправление пороков, ес-
ли они выявлены в процессе механической обработки, термическая об-
работка для снятия напряжений (укрупненная операция № 5); в меха-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ ОТЛИВОК В ТЕРМООБРУБНОМ ЦЕХЕ.
333
ническом цехе — грубая механическая обработка (операция № 4) и
окончательная механическая обработка (операция № 6).
При изготовлении особо ответственных литых изделий, какими, на-
пример, являются корпусные детали морских судов, детали турбин и
т. п., а также при изготовлении деталей в сварнолитом исполнении мар-
шрут может быть еще более сложным. В этих случаях оформляют мар-
шрутно-технологические карты, например для ахтерштевня, изготовляе-
мого в цельно-литом исполнении.
КАРТА 6
Маршрутно-технологическая карта производства стальной отливки ахтерштевня
№ по пор.	Ё & а»	Наименование детали	№ технологи- ческой операция	Технологическая операция	Цех-исполнитель
1	280001 П р тнчин те	Ахтер- штевень м е ч а и и е. рмяческих пече	1 2 3 4 5 6 7 8 9 Операции N» 4 й требуемых ра	Изготовление модели Формовка, заливка, вы- бивка нз формы Предварительная очистка, обрезка прибылей, обрубка, очистка поверхности, рент- генодефектоскопня, исправ- ление пороков Первая термическая обра- ботка Разметка и механическая обработка-обдирка Бросание, обстукивание Взвешивание Вторая термическая обра- ботка Очистка	поверхности, окончательная приемка и 8 можно выполнять и в термообр змеров и рабочего пространства.	Модельный Сталефасонный Термообрубной Термический Механический Термообрубиой Транспортный Термический Термообрубиой убяом цехе прн на-
Приведенный маршрут может еще усложниться, если деталь будет
изготовляться в свариолитом исполнении или в процессе производства
выявятся дефекты, что вызовет необходимость выполнения дополнитель-
ных операций, не предусмотренных в маршрутной ведомости, например
правка деталей под прессом и т. д.
6.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ ОТЛИВОК
В ТЕРМООБРУБНОМ ЦЕХЕ (ОТДЕЛЕНИИ)
Процесс обработки отливок в термообрубном цехе (отделении) со-
стоит из разнообразных технологических операций. В целях сокращения
трудоемкости разработки технологических процессов и учитывая, что вы-
полнение отдельных операций этих процессов может производиться по
единым технологическим инструкциям, ниже приведен упрощенный спо-
соб разработки.
На основе анализа производственных технологических процессов
создают типовые технологические процессы для определенных групп де-
талей, называемых в дальнейшем типовыми технологическими группа-
334
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ми. Число технологических групп принимают по возможности минималь-
ным, но таким, чтобы в большинстве случаев отливки можно было обра-
батывать по технологическим процессам, разработанным для деталей
соответствующей типовой технологической группы.
Перечень технологических групп деталей, к одной из которых мо-
жет быть отнесена отливка, приведен в приложении III, оформленном в
виде маршрутно-технологических карт обработки отливок каждой груп-
пы в термообрубном цехе. В этом же цехе выполняют термическую об-
работку отливок.
Деление деталей на отдельные технологические группы принято в
зависимости от:
а)	марки стали и свойственного ей режима термической обработки;
б)	требований, предъявляемых к чистоте поверхности отливки, не-
обходимых средств очистки поверхности и порядка выполнения техно-
логических операций;
в)	требований, предъявляемых к сплошности стенок отливки, и
предписываемых или принятых на заводе методов дефектоскопии.
Основным руководящим документом, в котором приведена последо-
вательность выполнения основных технологических операций обработки
отливок каждой типовой технологической группы, служит маршрутно-
технологическая карта, составленная по принципу маршрутной ведомо-
сти. Возрастающими цифрами указаны очередные номера выполняемых
операций. Типовым технологическим документом, разработанным на
каждую основную технологическую операцию из числа указанных
в маршрутно-технологической карте, служит «Характеристика основной
технологической операции обработки стальных отлнвок в термообруб-
ном цехе», форма которой приведена ниже.
КАРТА 7
Технологическая карта обработки стальных отливок в термообрубном цехе
Характеристика основной технологической операции об- работки стальных отливок в термообрубном цехе	Утверждаю: Главный металлург за- вода	-	
Основная технологическая операция (указывается наименование этой операции )
№ по пор.	Содержание основной технологической операции	Агрегат или инструмент	Исполнитель	Руководящий технический материал
				
				
				
				
				
				
Это позволяет при разработке технологического процесса ограни-
читься определением типовой технологической группы, к которой может
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБГАБОТКЕ ОТЛИВОК В ТЕРМООБГУБНОМ ЦЕХЕ.
335
быть отнесена данная отливка, н вписыванием порядкового номера тех-
нологической группы в карту технологических указаний.
КАРТА 8
Карта технологических указаний по обработке отлнвки в термообрубном цехе.
Чертеж детали №....... заказ №....масса отлнвки .... кг.
I.	При обработке и приемке отливки руководствоваться маршрутно-технологиче-
ской картой обработки в термообрубном цехе деталей .технологической группы.
2.	Готовые отливки принимать по данным:
а)	полной разметки не менее..отлнвок от партии...штук;
б)	проверки всех отлнвок следующими шаблонами:
№ по пор.	Назначение шаблона	№ чертежа	Примечание
			
			
			
			
в) проверки замерами следующих чертежных размеров:
г) просвечивания рентгеновскими, гамма-лучами, ультразвукового контроля (под-
черкнуть) следующих частей отливки:
Особые замечания: ___________________________________________________________________
Технолог (подпись) Старший инженер (подпись) Начальник бюро (подпись)
В размеченном чертеже должны быть указаны места подвода лит-
никовой системы, расположение и размеры прибылей, размеры припус-
ков на механическую обработку, включая припуски, остающиеся после
газовой обрезки прибылей.
Таким образом, основными технологическими документами, которы-
ми достаточно руководствоваться прн обработке отливок в термообруб-
ном цехе, являются:
1)	маршрутно-технологнческая карта обработки стальных отливок
в термообрубном цехе;
2)	характеристика каждой основной технологической операции;
3)	размеченный чертеж;
4)	карта технологических указаний.
Первый н второй документы комплектуют в виде альбомов и выда-
ют на участки обработки отливок. Кроме того, исполнителям отдельных
технологических операций выдают в постоянное пользование характери-
стики основных технологических операций.
Приведенная методика разработки технологических процессов име-
ет наибольшие преимущества в условиях единичного производства отли-
336
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
вок, но может быть также принята в условиях серийного производства.
Применение этой методики позволяет максимально упростить разработ-
ку технологии обработки отливок с учетом индивидуальных особенно-
стей каждой литой детали и в то же время позволяет обеспечить испол-
нителей всеми технологическими данными и указаниями, необходимыми
при обработке каждой отливки.
7. ИЗМЕНЕНИЕ И АННУЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
В разрабатываемые технологические процессы постоянно вносят тех-
нические усовершенствования. Целесообразность внесения этих измене-
ний должна быть технически обоснованной, поскольку они связаны с за-
тратами средств иа исправление модельной и литейной оснастки, а так-
же с непредвиденным прекращением производства отливок по этой ос-
настке.
Необходимость в изменениях может быть также вызвана выявлени-
ем ошибок, допущенных при разработке и оформлении технологической
документации, корректировкой или заменой чертежей литых деталей и
другими причинами. Изменения необходимо вносить немедленно во все
экземпляры технологической документации на основании специального
документа, чтобы своевременно предупредить возможность выпуска от-
ливок, не соответствующих новым требованиям.
На каждый случай внесения изменений оформляют извещение или
приказ определенной формы с четкими указаниями по содержанию ис-
правлений, касающихся ие только графического оформления, но и потре-
бовавшейся при этом корректировки массы отливки, расхода металла иа
отливку, нормы времени и пр. Предписывая порядок введения изменения,
указывают размер опытной партии отливок и способы проверки качест-
ва. Дальнейшее производство отливок по измененной технологической до-
кументации может быть начато по специальному разрешению техноло-
гической службы предприятия, которое оформляют лишь после всесто-
ронней проверки качества отливок опытной партии.
При самом строгом порядке оформления изменений не исключаются
случаи сохранения в производстве неисправленной технологи-
ческой документации. В целях изъятия из обращения неисправленных по
тем или иным причинам или устаревших технологических документов не-
обходимо периодически подтверждать технологическую документацию
на определенный срок. Это делают путем простановки на действующий
документ штампа срока годности. При отсутствии штампа годности или
истечении срока годности, указанного в штампе, технологическая доку-
ментация считается аннулированной и уже ие может быть использована
при производстве и приемке отливок.
Описанный порядок внесения изменений и обязательной периодиче-
ской проверки действующей технологической документации является од-
ним из действенных средств повышения технологической дисциплины и
механически исключает возможность использования не изъятых из про-
изводства устаревших документов.
ГЛАВА XI
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
РАЗЛИЧНЫХ ОТЛИВОК
1. УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ годных отливок
Принципиальные положения технологического процесса определяют,
руководствуясь техническими требованиями, предъявляемыми к качеству
литых деталей и регламентирующими методы контроля качества. В этих
требованиях могут быть предусмотрены ограничения по химическому со-
ставу, уровню механических свойств стали, по размерам и числу допуска-
емых к исправлению или без исправления литейных пороков, а также
предписаны методы контроля качества отливок, способы отбора проб на
механические испытания и т. д.
Предписываемые методы контроля сплошности стенок литой детали
могут относиться к отливке в целом или к ее отдельным частям. Совре-
менные методы неразрушаемого контроля сплошности металла уже на-
ходят применение и в единичном производстве. Однако предъявляемые
при этом требования к качеству отливок менее конкретны, чем при се-
рийном производстве отливок, когда разрабатываемые технические усло-
вия базируются на статических данных приемки и эксплуатации литых
деталей. Известные требования об ограничении допускаемых тех или
иных дефектов в определенных частях литой детали можно заранее учи-
тывать при разработке технологической документации, создавая, напри-
мер, более надежные условия питания этих частей детали, варьируя при-
пусками на механическую обработку и т. д. Если нет уверенности в стро-
гом соблюдении жестких требований технических условий, относящихся
к отливкам единичного производства, вопрос о приемлемости указанных
условий решают еще до приемки заказа предприятием.
В условиях серийного производства сплошность металла отливок
иногда оценивают по результатам выборочной оценки качества некото-
рого числа деталей, отбираемых от определенной партии. Качество отли-
вок проверяют путем разрезки на части, разбивки под копром, поломки
под прессом или другими методами, которые позволили бы наиболее
полно выивить внутренние дефекты и оценить возможные условия служ-
бы данных деталей.
Требования к качеству отливок, предъявляемые техническими усло-
виями, обусловливают и требования к технологическому процессу изго-
товления отливкн с точки зрения надежности получения годных литых
деталей. Любое новое требование, вводимое в технические условия, мо-
жет вызвать необходимость переработки технологии, а иногда может
оказаться даже невыполнимым в условиях данного предприятия.
Например, требование заказчика по ограничению содержания углерода
в стали не более чем 0,03%, отвечающее соответствующим условиям
338
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
службы литых деталей, может быть выполнено лишь при наличии в це-
хе индукционных плавильных печей необходимой емкости.
Вот почему разработке технологического процесса изготовления от-
ливки должно предшествовать тщательное изучение требований, предъ-
являемых к качеству литых деталей. Любые технические требования не
являются догмой, по предложению литейщиков они могут быть скоррек-
тированы с таким расчетом, чтобы они действительно соответствовали
возможностям получения отливок нужного качества.
При разработке технологических процессов учитывают, что условия
формирования отливки в процессе заливки формы, затвердевания н пос-
ледующего охлаждения во многом зависят от литейных свойств стали за-
данного состава, особенно от интервала затвердевания, которым опре-
деляются условия питания отливкн, от склонности стали к образованию
горячих трещин, оцениваемой'по условной трещиноустойчивости, к обра-
зованию повышенных остаточных напряжений; окисных плен и т. д. Эти
свойства зависят от химического состава стали и, в свою очередь, могут
оказывать влияние на качество отливки в зависимости от ее геометри-
ческой формы, размеров и способа изготовления.
Наилучшими литейными свойствами обладает углеродистая сталь
при содержании в ней 0,30—0,40% С (ГОСТ 977—65). Несколько худ-
шими литейными свойствами, главным образом по склонности к образо-
ванию горячих трещин, обладает сталь типа 25Л. Этот недостаток боль-
ше всего проявляется при изготовлении тонкостенных крупногабаритных
деталей. В то же время сталь 25Л обладает важным технологическим
преимуществом по сравнению со сталью 35Л — это хорошей свариваемо-
стью, что наряду с лучшими пластическими свойствами позволяет ши-
роко применять ее в машиностроении.
Отмеченные преимущества литейно-технологических свойств угле-
родистой стали особенно проявляются при сравнении их с легированны-
ми сталями, включая и низколегированные. Однако эти преимущества не
дают возможности получать высококачественные отливкн нз углероди-
стой стали элементарно простыми методами, без учета особенностей за-
твердевания стали в интервале температур и влияния различных техно-
логических факторов на условия получения годных отлнвок.
При разработке технологических процессов изготовления отливок
из углеродистой стали основное внимание уделяют получению правиль-
ной геометрической формы литых деталей, включая размерную точность,
обеспечению надлежащих условий питания стенок отливки и предупреж-
дению образования таких литейных пороков, как усадочные раковины,
недоливы и горячие трещины. При изготовлении отливок из легирован-
ной стали приходится обращать внимание на более широкий круг вопро-
сов, например на обеспечение условий получения заданного строения
стали, иа процессы вторичного окисления легирующих элементов, осо-
бенно алюминия, титана и хрома, учитывать температуру порога хруп-
кости некоторых высоколегированных сталей и т. д.
Условия получения годных отливок зависят от технологичности кон-
струкции литой детали. При этом значение данного фактора прогрессив-
но возрастает с увеличением габаритных размеров деталей. Именно при
производстве крупногабаритных отливок наиболее заметно влияние осо-
бенностей литейных свойств стали на условия формирования литейных
пороков^ Этим не отрицается влияние технологичности конструкции иа
качество малогабаритных литых деталей. При производстве последних,
особенно изготовляемых из легированной стали, наибольшее значение
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
-339
приобретают такие изменения конструкции, которые позволили бы полу-
чать отливкн с меньшим числом стержней, упростить модельную оснаст-
ку, уменьшить припуски на механическую обработку и т. п.
Технологические особенности углеродистой стали более изучены,
чем особенности легированных сталей, а сам процесс формирования от-
ливкн во время затвердевания стали в литейной форме протекает по
общим закономерностям для сплавов, затвердевающих в интервале
температур. Поэтому углеродистые стали в большей мере, чем многие
легированные стали, могут служить прототипами сталей разного соста-
ва по их основным свойствам — жидкотекучести, линейной и объемной
усадке, склонности к образованию горячих трещин.
Следовательно, на основе принятых методов изготовления отливок
из углеродистой стали можно приступать к разработке технологических
процессов производства отливок и из стали другого состава. Используя
общепринятые методы определения основных параметров технологиче-
ского процесса изготовления отливок из углеродистой стали, одновре-
менно учитывают влияние особенностей лнтейио-технологических
свойств легированной стали заданного состава на условия формирования
отливкн. Упомянутые особенности формирования отливки из легирован-
ной стали вызывают большие сложности при разработке данных техно-
логических процессов, а также необходимость в ужесточении требова-
ний к соблюдению заданных технологических режимов, учитывая, что
даже малые отклонения от последних часто приводят к непоправимым
последствиям.
Таким образом, при разработке технологических процессов изготов-
ления отливок из легированных сталей необходимо не только знать ме-
тоды разработки этих процессов при производстве отливок из углеро-
дистой стали, но и располагать сведениями о влиянии легирующих
элементов на литейные свойства стали н на условия формирования раз-
ных литейных пороков. Это позволяет предвидеть возможность образо-
вания тех илн иных пороков и предпринимать профилактические меры
при разработке технологических процессов и практическом выполнении
нх предписаний.
2. ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Из общего числа выпускаемых стальных отливок наибольшую их
часть (до 80%, считая по массе) изготовляют из углеродистой сталн.
Если даже учесть имеющиеся тенденции к увеличению области приме-
нения легированных сталей, особенно конструкционных низколегиро-
ванных, то и при этом условии еще в течение длительного времени доля
производства отливок нз углеродистой стали останется преобладающей.
Преобладающей в машиностроении также остается номенклатура ли-
тых деталей, масса которых не превышает 2000 кг. Эти детали отливают
главным образом методами машинной формовки.
При описании технологических процессов изготовления разных от-
лнвок ниже будут даны примеры использования сведений, изложенных
в предыдущих главах, принятых при разработке этих процессов. Во из-
бежание повторения примеров определения искомых величин вопросы
выбора принципиальных положений технологического процесса более
подробно рассмотрены при описании первых технологических процессов.
Общие представления о выборе основных технологических решений
в зависимости от конструкции, габаритных размеров отлнвки лучше
340
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
всего получить при детальном рассмотрении изготовления отливки круп-
ных размеров, получаемой с применением большого числа стержней и
с использованием возможностей машинной формовки. В качестве тако-
го примера ниже приведено определение основных параметров техноло-
гического процесса изготовления крупной отливки массой 6900 кг. При
рассмотрении примера дано сопоставление разных вариантов решения
рассматриваемых вопросов, чтобы показать преимущества и недостат-
ки каждого из них.
Подробно рассмотрены и примеры отливки зубчатых колес, чтобы
можно было сопоставить специфические особенности определения тех-
нологических параметров с учетом повышенных требований к сплошно-
сти металла отливки в зоне расположения нарезаемых зубьев.
Однако на этих примерах нельзя показать полностью всего много-
образия технологических решений, принимаемых в зависимости от кон-
струкции литой детали, технических условий на ее приемку, размеров
партии изготовляемых отливок и других факторов. Так как расчетные
методы определения основных технологических параметров подробно
рассмотрены в первом и втором примерах, последующее изложение ка-
сается лишь принципиальных положений технологических процессов.
Примеры изготовления отливок
I.	Корпус регулирующего кольца конусной дробилки. Характери-
стика отливки: габаритные размеры 2450 X 2450 X 865 мм, масса
6900 кг, материал—сталь 35Л.
Общее представление о геометрической форме и размерах отливки
можно получить по схеме формовки, приведенной на рис. 178. На этой
схеме показаны границы стержней, а также расположение литниковых
каналов 1—4, внутренних холодильников 5, 6 и прибылей 7, построенных
по методам, принятым в данной книге. Ниже подробно рассмотрены
вопросы, которые пришлось бы решать литейщику, приступая к разра-
ботке технологического процесса, если бы был известен только чертеж
литой детали и материал отливки.
Отливка подвергается сложной механической обработке. По ее
диаметру протачивают кольцевые пазы, имеющие форму трапецеидаль-
ной резьбы, глубина которых составляет около половины толщины
стенки отливки. На поверхности пазов не допускается заварка дефек-
тов, так как при сварочных работах нарушается размерная точность
окончательно обработанной детали. Литейные пороки, выявленные по-
сле окончательной механической обработки остальных мест отливки,
можно исправлять.
Таким образом, наиболее жесткие технические требования предъ-
являют к той части обода, в которой протачивают кольцевые пазы, т. е.
в стенке толщиной 85 мм и частично в стенке толщиной 100 мм. Поэто-
му необходимо обеспечить условия питания отливки, полностью исклю-
чающие образование усадочных раковин и пористости в ободе. Однако
при сложной геометрической форме литых деталей не всегда можно
создать строгую последовательность затвердевания стенок по направ-
лению к прибыльным частям. Кроме того, не все части стенок отливки
являются одинаково ответственными.
Исследованиями установлено, что внутренние дефекты типа уса-
дочной пористости, располагающиеся по оси симметрии поперечного
сечеиня стеики отливки, уменьшают прочностные свойства стенки прак-
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
341
Рис. 178. Схема формовки отливки корпуса регулирующего
кольца конусной дробилки
тически пропорционально площади поперечного сечения данных дефек-
тов, отнесенной ко всей площади поперечного сечения стенки. При удов-
летворительных условиях питания протяженных стенок отливки усадоч-
ная пористость может образоваться лишь в узкой осевой зоне отдель-
ных частей этих стенок. В зависимости от условий службы детали де-
фекты типа усадочной пористости в одних случаях допустимы без
исправления, а в других случаях недопустимы. Последнее как раз и от-
носится к ободу рассматриваемой отливки.
Некоторые части отливки, т. е. ее тепловые узлы, могут получаться
при данной конструкции детали с внутренними дефектами усадочного
происхождения. Если по согласованию с конструктором эти дефекты
допустимы без исправления, что относится к тепловым узлам рассмат-
риваемой детали, то при разработке технологического процесса задача
сведется к изысканию технологических мер получения минимально
возможных дефектов в указанных узлах.
Приведенный анализ технических требований к качеству отливки
и возможность выполнения их при заданной конструкции литой детали
является одной из основных задач, которые должны быть решены до
начала разработки технологического процесса. Если при этом не потре-
буется вносить изменения в конструкцию литой детали, то технологию
разрабатывают в излагаемой ниже последовательности. Некоторые от-
ступления от этой последовательности не имеют принципиального зна-
чения.
342
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Положение отливки в литейной форме. При реше-
нии данного вопроса следует учитывать, что по внешнему контуру от-
ливка имеет форму цилиндра, причем одна из торцовых сторон является
плоской, а вторая имеет выступающие части, представляющие собой
элементы крепления детали к какой-то опоре. С учетом отмеченных
конструктивных особенностей рассматриваемой отливки можно считать,
что одним нз лучших должен быть вариант выбора положения отливки
в форме, при котором ее стенки сохраняются преимущественно в верти-
кальном положении, а в качестве верхней подприбыльной части прини-
мается плоскость торцовой поверхности обода, не имеющая выступаю-
щих частей.
Проверим, насколько данное решение соответствует условиям вы-
бора положения отливки, изложенным в гл. I. Важнейшее значение
имеет первое из этих условий, согласно которому при выбранном поло-
жении достигается последовательность затвердевания всех ее частей
в направлении расположения прибылей. Это практически было пред-
решено при разработке конструкции литой детали, когда по предложе-
нию литейщика внутреннему контуру обода была придана ступенчатая
форма. Каждая смежная часть стенки отбивки большей толщины слу-
жила кольцевой прибылью для нижележащей части. Высота каждой
такой смежной части принята с учетом радиусов действия прибылей,
расположенных сверху.
Выбранное направление размещения указанных последовательно
утолщающихся ступеней обусловлено конструкцией детали, а именно
близким к плоской торцовой поверхности обода расположением тепло-
вого узла, сосредоточенного в сочленении обода с наклонной стенкой
толщиной 45 мм. Тепловые узлы, образующиеся в местах соединения
наклонной стенки с вертикальными ребрами жесткости, значительно
легче получить плотными, чем кольцевые части путем применения на-
ружных или внутренних холодильников.
Данное решение согласуется со вторым н третьим условиями выбо-
ра положения отливки в форме (см. гл. 1) и дает возможность получить
ровную поверхность разъема формы при сохранении неизменного поло-
жения формы во время сборки и заливки ее сталью. В равной мере
удовлетворяются требования остальных условий выбора положения
отливки в форме. Это относится к сохранению в вертикальном или на-
клонном положениях развитых, не подвергаемых механической обработ-
ке, поверхностей стенок отлнвки, к расположению тонкостенных частей
в нижних горизонтах литейной формы, к возможности проверки толщин
тела будущей отливки в процессе сборки формы и к созданию надеж-
ных условий удержания стержней в форме.
Поверхность разъема формы. Выбор поверхности разъ-
ема формы облегчается тем, что по своей конструкции отливка имеет
плоскую торцовую поверхность обода, над которой нет выступающих
частей. Кроме того, известно положение отливки в форме. Согласно
третьему условию выбора поверхности разъема (см. гл. I) наиболее
целесообразным является такой разъем, при котором допускается уста-
новка стержней только в нижнюю полуформу. Пятым условием выбора
поверхности разъема формы, относящимся к способам изготовления
крупных форм, рекомендуется либо совмещать поверхность разъема
с верхним контуром отливки, либо назначать ее выше этого уровня.
Упомянутые два условия можно считать основными при выборе по-
верхности разъема литейной формы данной отливки, изготовляемой
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ____________________________________343
с применением большого числа стержней, имеющей плоскую торцовую
поверхность и по сравнению с диаметром относительно небольшую
высоту.
Согласно четвертому условию основную поверхность разъема фор-
мы желательно располагать на равном расстоянии от верхнего и ниж-
него уровней опок минимально возможной высоты. Это условие не яв-
ляется основным в данном случае. Если разъем формы пройдет через
промежуточную по высоте часть обода, то потребуется применить отъ-
емные части модели в местах расположения подприбыльных утолще-
ний, а также возникнет опасность получения разностенностн обода
в случае смещения полуформ и т. д.
Выбор поверхности разъема по верхнему контуру плоского торца
обода не исключает возможности применения машинного способа на-
бнвкн данной крупной формы. Учитывая, однако, массу литейной полу-
формы и модельной оснастки, требуемая грузоподъемность формовоч-
ной машины составит более 20 тс незавнснмо даже от принятого вари-
анта поверхности разъема. Поэтому будем считать наиболее
рациональной поверхность разъема по верхнему контуру обода, а раз-
меры опок в свету равными 3000 X 3000 мм. Высоту опок и требуемую
грузоподъемность формовочной машниы определим позднее в зависимо-
сти от размеров знаков модели, высоты прибылей и устройства литни-
ковой системы. Принятый вариант в равной мере отвечает требованиям
остальных условий выбора поверхности разъема формы, рассмотренных
в гл. I
Границы стержней. Согласно геометрической форме отливкн ее
внутренний контур, ограниченный с ннжней стороны поверхностями обо-
да и наклонной стенки толщиной 45 мм, может быть получен лишь
с применением стержней. Местные выступы нижиих опорных площадок
(см. размер 2480 мм) также препятствуют свободному извлечению мо-
дели нз-формы, н для нх оформления вновь потребуются стержни.
Часть формы, образующую контур внутренней полости, располо-
женной выше основания стенкн, ограниченной с одной стороны диамет-
ром 1320 мм, можно получить тремя способами: по модели, т. е. в виде
выступающего болвана верхней полуформы; стержнем, изготовленным
по стержневому ящику; стержнем, изготовленным непосредственно по
модели, которая в этом случае должна быть отъемной от подмодельной
плиты.
Наиболее приемлемым оказался второй способ, прн котором упро-
щен процесс изготовления верхней полуформы, так как при этом не тре-
буется крепление болвана в верхней опоке н, следовательно, исключена
возможность обвала формы при отделении ее от модели и во время
последующей кантовки. Преимуществом этого способа является также
возможность тщательной проверки толщин тела будущей отливкн до
проведения окончательной сборки формы, т. е. до установки по шты-
рям верхней полуформы.
Однако и этот способ имеет недостатки, самым существенным из
которых является усложнение условий правильной фиксации положе-
ния осей стояков 1, проходящих сквозь стенку данного стержня-болвана
прн отсутствии контрольных знаков. В данном случае возникает необ-
ходимость применения специального шаблона, связывающего оси стоя-
ков и штырей, по которым соединяется верхняя полуформа с нижней.
Такая проверка дает необходимый результат, если оси стояков располо-
344
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
жены прн изготовлении стержня строго вертикально, чему должно быть
уделено внимание прн проектировании стержневого ящика.
Построение знаков стержней может зависеть от принимаемого ва-
рианта устройства литниковой системы, учитывая, что наиболее благо-
приятные условия заливки формы достигаются при подводе питателей
снизу. Для обеспечения условий заливки формы сифонным способом
принят вариант ступенчатого построения каналов литниковой системы.
Литниковый канал 2 выполнен по модели в виде замкнутого кольца,
к которому подведено два стояка 1 из стандартных огнеупорных тру-
бок. Литниковые каналы 3, далее подводящие металл- в нижний торец
обода, огибают знаки стержней, образующих кольцевую полость отлив-
ки, а также стержней 2, отделяющих эти каналы от полости кольца,
имеющего внутренний диаметр 1320 мм.
Питатели 4 выполнены расширяющимися кверху, чтобы уменьшить
скорость течения потока металла при входе в полость обода. Кроме то-
го, они имеют односторонний, считая по длине обода, наклон, способст-
вующий созданию вращательного движения металла в кольцевой поло-
сти обода. Последнее позволяет уменьшить тепловое влияние каждого
из отдельно расположенных питателей иа местные участки обода, а так-
же создать условия для частичного выноса в прибыли засоров, попав-
ших на зеркало металла вследствие, например, осыпаемости стенок
формы.
На основании изложенного можно определить внешние границы
знака модели. Выступающие части нижних опорных площадок можно
выполнить в виде отъемных частей модели. Однако учитывая, что ли-
тейную форму предусмотрено уплотнять методом встряхивания, конфи-
гурация внешних сторон этих частей должна способствовать свободному
обтеканию формовочной смесью поверхности выступающих частей без
образования местных неуплотненных участков формы. Для достижения
этой цели потребовалось ввести дополнительно восемь знаков стержней
/, построенных с обратным уклоном под углом около 60° к плоскости
разъема формы, как это показано штриховыми линиями на рнс. 178.
Границы знаков стержней 3, 4, 5, образующих внутреннюю кольце-
вую полость отливки, со'вместили с боковыми поверхностями радиаль-
ных ребер жесткости, разделяющих указанную полость на отдельные
секторы. Но чтобы уменьшить число требуемых стержневых ящиков,
т. е. не иметь одинаковых стержней, различающихся только правым или
левым расположением радиальных ребер отливки, границы знаков
стержней 3 и 5 приняли по внешнему контуру ребер, выполняемых эти-
ми стержнями.
В соответствии с числом упомянутых секторов и числом питателей
требуется изготовить на одну отливку стержней: Ст.1, 3, 5 — по 8 шт.,
Ст.2 — 4 шт., Ст.4—16 шт., а всего, включая Ст.6, — 45 шт. Как видно
нз схемы формовки (рис. 178), стержни 2 и 3 по сравнению со стержня-
ми 4 и 5 имеют более глубокие знаки высотой 80 мм, определенной по
табл. 8, н поэтому онн являются базовыми, т. е. определяющими пра-
вильность положения стержней 4 и 5.
Зазоры по границам стержней 3, 4, 5 приняты по табл. 7. Сумма
зазоров, приходящихся на каждую группу стержней, расположенных
между базовыми стержнями 3, может быть принята либо слишком боль-
шой, в результате чего возможно образование заливов металла по зна-
кам стержней, либо недостаточной для того, чтобы скомпенсировать
неточности размеров знаков. В данном случае то и другое исключается.
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛВГОДИСТОЙ СТАЛИ 345
так как зазоры принимали в зависимости от размеров знаков и, кроме
того, сумму зазоров, приходящихся иа три знака, не трудно распреде-
лить равномерно при сборке формы.
Сборку начинают с установки стержней / и 2. Далее устанавливают
базовые стержни 3, а в промежутке между ними располагают стержни
4 и 5. Последние можно изготовить без контрольных знаков, ио лучще
знак одного из этих стержней, особенно 5, сделать контрольным.
Литейная усадка. Согласно рис. 31 усадка отливки данного
размера прн толщине стенок 45, 85—100 и 155 мм может быть принята
равной соответственно 1,3, 1,4 и 1,5%. Учитывая, что стенка толщиной
45 мм будет оказывать некоторое тормозящее действие на усадку самой
массивной части обода толщиной 155 мм, можно принять среднее значе-
ние ел = 1,4%.
Размеры и число прибылей. Прн ступенчатом построе-
нии обода можно считать стенку толщиной 100 мм кольцевой прибылью
части обода толщиной 85 мм, а наиболее массивную верхнюю часть —
кольцевой прибылью для остальных частей отливкн. Отсюда возникает
задача определить число и размеры прибылей, способных обеспечить
нормальные условия питания верхней части обода, при условии, что
объем этих прибылей будет достаточным для восполнения объемной
усадки стенок всей отливки.
Первый способ расчета. В этом случае следует применить не одну,
а несколько местных прибылей. По числу мест сочленения развитых
конструктивных ребер, удерживающих данную деталь на опорных пло-
щадках, целесообразно принять восемь местных прибылей и располо-
жить их над стержнями 3. Отступление от общепринятого расположения
прибылей над местами подвода металла в данном случае не имеет зна-
чения, так как каждая вышележащая утолщенная часть обода отливки
служит кольцевой прибылью для нижележащей части.
В целях упрощения расчета зададимся заранее технологическим
выходом годного (ТВГ). Учитывая благоприятные условия для созда-
ния направленного затвердевания стенок обода, примем ТВГ = 68%
согласно табл. 27.
Тогда,- принимая ориентировочно массу литников равной 4% мас-
сы отливки, запишем условие:
ТВГ-------нлн 68------------------юм''0|>
G0+G„ + SGn	6900 + 0.04-6900 +SG„
Отсюда получим ZGn = 3173 кг, а массу одной прибыли равной
3173: 8 ~ 400 кг.
. Размеры поперечного сечения прибылей определим, руководству-
ясь табл. 26 (исполнение II). В данном случае отношение—= —— = 4,6.
о0 Joo
В табл. 26 приведены рекомендуемые данные для близкого к полученно-
му отношению = 5. Промежуточные значения искомых величии для
случаев, при которых 60 = 100 мм н 60 = 200 мм, можно принять следу-
ющими: —= .1,9 и ~ = 1,4, т. е. Dn ~ 300 мм и Нп = 420-мм. Повы-
шейное отношение —— принято в связи с тем, что при толщине прибыли
Da = 300 мм получает развитие явление ликвации.
346
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
В данном случае известны толщина н высота прибыли. Длину при-
были Ln массой ~400 кг можно определить по следующей формуле
(см. приложение I) для расчета массы прибылей полушаровой формы:
Gn= Q + (На—D„)qx + (L—D)q2 + (L—D)(H — D)q3.
После подстановки в эту формулу известных величии получим
La = 555 мм.
Общая протяженность прибылей составит 555-8 = 4440 мм. Прн
среднем диаметре обода, равном 2400— 155 = 2245 мм, общая длина
этой окружности составит 7050 мм. Расстояния между смежными при-
,	.	.	7050—4440
былями (считая по длине указанной окружности), равные -----------т
= 326 мм, не превышают суммы 2гп = 2,5 бо, приведенной в табл. 24.
Таким образом, можно окончательно принять восемь закрытых
прибылей полушаровой формы, размеры нх Dn = 300 мм, Яп = 420 мм
и Ln = 555 мм, а ТВГ = 68%.
Второй способ расчета. 1) Определение приведенной толщины стеи-
кн отливки Цо. Подприбыльная часть отливки имеет форму кольца диа-
метром 2400 мм, высотой 205 мм. Для упрощения расчета будем рас-
сматривать кольцо как брус длиной /, который сочленяется со смежны-
ми стенками толщиной 100 н 45 мм. Объем этой части отливкн Vo =
= 155-2,05/ = 3,18/ дм3. Периметр охлаждаемой поверхности рассмат-
риваемой части отливкн будем считать равным удвоенной сумме разме-
ров 155 н 205 мм за вычетом толщин смежных стенок 100 и 45 мм. При
этом условии периметр составит
Р= (155 4-205)2—100 — 45 = 575 мм = 5,75 дм,
а приведенная толщина
D 3,18/	„ сс„
ко =-----= 0,553 дм.
5,75/
2)	Определение исходной приведенной толщины прибыли. Руко-
водствуясь условием Rn — (1,1-4-1,2)/?0, размеры прибыли определим,
принимая за основу R„ = (1,1 -4- 1,2) -0,553 == 0,61 -4- 0,66 дм.
3)	Определение исходных размеров прибыли. За основу возьмем
следующее условие, принятое при первом способе расчета: прибыли
имеют полушаровую форму, число прибылей одинаковых размеров —
восемь, прибыли размещаются равномерно по длине окружности
/-огр = лДСр = л- (2400—155) = 7050 мм.
Исходные размеры прибыли можно либо принять по табл. 26 н да-
лее подобрать по номограмме (рис. 57) прибыль заданной приведенной
толщины, либо сначала найти достаточный объем одной прибыли и далее,
приняв соотношения Н„ : Dn н La : D„ по табл. 29, определить искомую
величину Dn. В данном случае проще воспользоваться первым вариан-
том. По номограмме (рис. 56) находим, что прн е11Сх = 0,041 (см. с. 77)
SV
для стали 35Л необходимо иметь ——	0,425. В данном случае при-
Vo
были охлаждаются частично и с ннжннх торцовых сторон. Поэтому от-
ношение —— примем ориентировочно с поправочным коэффициентом
Vo
у
1,05, т. е. ——= 0,445. Тогда объем одной прибыли составит
Vo
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ__________________________________________________347
уп = 0,445	= W690Q...04 =
8	8-7.8
Но объем прибыли можно определить по формуле типа Уп = *£>3
Достаточно при этом принять одно из значений Оп. приведенных
у
в табл. 26, чтобы определить множитель х ———, по которому принять
D3„
по табл. 29 соответствующие соотношения в размерах прибыли. Из чис-
ла отношений ——, приведенных в табл. 26, примем предварительно
бо
Dn — 300 и Da = 280 мм. Тогда получим х{ =	= 1,89 и х2 = |~ =
= 2,33.
Первому условию отвечает применение прибыли высотой Нп =
= 1,2Оп и длиной L„ = 2Dn, а второму условию— Нп = 1,4Оп и Ln =
= 2Dn. Приведенная толщина каждой из этих прибылей 7?n=0,265Dn=
= 0,795 дм и Т?п2 = 0,262Dn = 0,733 дм отвечает ранее принятому усло-
вию 7?п	6,1 -г- 6,65 см, ио более предпочтительна прибыль диаметром
280 мм, имеющая меньшую площадь основания. Объем такой прибыли
составит Vn — 2.264D3 = 49,8 дм3.
Можно также, задаваясь приведенной толщиной R„ и диаметром
DB, выбрать по номограмме (рис. 57) прибыль, которая удовлетворяла
бы условиям питания отливки при минимально допускаемой площади
основания.
4)	Проверка правильности определения протяженности прибылей.
Общая протяженность прибылей SLn = 8Ln = 8-560 = 4480 мм. Рас-
стояние между смежными прибылями по длине средней окружности
icp = 7050 мм, равное
7050 - 4480
8
320 мм,
ие выходит за пределы допускаемого значения 2гп (см. табл. 24).
5)	Уточнение расчетной величины /?п. Прибыль принятых размеров
охлаждается стенками формы частично с нижней торцовой стороны. По
расчету площадь торцовой поверхности прибыли, соприкасаемой со
стенками формы, составляет ~35% площади основания прибыли.
В этом случае, согласно табл. 29, будем иметь /?„ = 0,244£>п = 6,8 см.
Полученное значение /?п удовлетворяет требованию второго пункта
расчета.
у
6) Определение т]теОр и ——.
Vn
принятых размеров имеет объем
В соответствии с табл. 29 прибыль
Vn = 2,26403 = 2,264-2.83 = 49,8 дм3.
Общий объем прибылей составит 2УП = 8УП = 8-49,8 = 398,4 дм3. При
определении объема отливки учитывается и лнтииковая система. Масса
литников принята равной 0,04Go. Тогда будем иметь Уо= 1,04G° =
1,04-6900	-	SVn 398,4	„ V
=---------- = 920 дм3 и соответственно —— =--------!— = 0,433.
7,8	Vo 920
Горизонталь, отстоящая от оси абсцисс иа расстоянии, равном зна-
чению данного отношения, пересекает кривую (еИСх = 0,041) в районе
348-
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
точки 1 (рис. 56), соответствующей значению т)теор = 0,136, которое
можно считать допустимым. При перегреве заливаемой стали на 50—
70° С сверх температуры ликвидуса можно принять поправочный коэф-
фициент ki, приведенный на поле номограммы (рис. 56), равным сред-
нему значению пределов 0,86—0,90, относящихся к отливкам, имеющим
развитые поверхности стенок. Тогда получим
V
= Лтеор^1 = 0,136-0,88 = 0,12.
7) Определение ТВГ. Зная, что = 0,435 и -^Е_= 0,12, находим
г°	Гп
по той же номограмме ТВГ = 69%. Расстояние на горизонтали, пересе-
кающей кривые ТВГ, соответствующее значению —= 0,12, принимали
Гп
по масштабу. Получение столь высокого ТВГ стало возможным благо-
даря строгой направленности затвердевания основных стеиок отливки
и обусловленной ее конструкцией.
Определение размеров литниковых каналов и
условий заливки формы. В соответствии с данными табл. 36
рассматриваемая отливка относится ко II технологической группе. Про-
должительность заливки формы т определим, принимая среднюю ли-
нейную скорость подъема уровня жидкой стали v < 12 мм/с по табл. 41
для отливок II технологической группы, считая наиболее вероятным об-
разование недоливов в стенках ребер толщиной 30 мм. Принимая
Д//п = 200 мм (табл. 36), получим
НО + ЛН„ , 865 + 200	1065
т < —2-----°- <-----!--> <-----< 89 с.
v	12	12
Расход жидкой стали до уровня Д//п определим как сумму масс от-
ливки Go, литниковой системы Сл и частично прибылей (47% от их
массы), т. е.
G = Go + G„ + bG„ = 6900 + 276 + 0,47-2740 = 8464 кг.
Тогда средняя скорость заливки формы составит
ш = 8464:89 <95 кг/с.
Согласно данным табл. 42, эти условия могут быть получены при
заливке формы через один стояк, если принять диаметр стопорного ста-
кана d0 = 70 мм, либо одновременно через два стояка, если do=55 мм.
Последний вариант более предпочтителен. Если допустить, что заливка
формы начинается с торможением струи —при рт = 1,5, а заканчивает-
ся без торможения, то, согласно табл. 42, расчетная средняя скорость
заливки формы будет получена в следующих пределах напоров в сто-
порном ковше:
1800—800 мм при заливке формы через один стояк при </о = 70 мм;
1200—530 мм при заливке формы через два стояка при </о = 55 мм.
Последний случай более предпочтителен, так как согласно табл. 43
при начальном напоре, равном 1200 мм, в ковше емкостью 20 т останет-
ся 10 960 кг жидкой стали, которая может быть использована на залив-
ку данной формы без перерыва струи. Итак, емкость ковша принимается
равной 20 т. считая, что 8—9 т жидкой стали сначала расходуется на
заливку других форм.
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕВОДИСТОЙ СТАЛИ 349
Определим площадь поперечного сечення узкого места литниковой
системы Fy (литникового хода). Для расчета примем следующие исход-
ные данные (рис. 179):
Л'=Я' + Л + Я + ЯОП + ЯО= 1200 + 200 + 300 + 600 + 715 = 3015 мм;
h" = H" + h + H + НОВ—&Н„ = 530 + 200 + 300 + 600— 200 = 1430 мм,
где h — расстояие между литниковой воронкой и нижиим основанием
стопорного стакана; Н — высота лнтннковой воронки; Ноа—высота
опоки; Но — высота отлнвки.
Согласно табл. 44 примем ц = 0,36. Тогда, пользуясь номограммой
(рнс. 83), находим следующие значения Fy: для начального момента
,	Н' 1200 п _оо
заливки формы при —— =--------— = 0,398
h 3015
Fy = 37 см2;
/7*	530
для конечного момента заливкн формы прн ------=-------= 0,370
h'	1430
Fy = 35,8 см2.
Принимаем наибольшее значение Fy = Fn.x = 37 см2, при котором
можно заливать формы при полном открытии стопорных стаканов с из-
менением скорости заливки от максимального значения, превышающего
минимальную расчетную величину в 1,5 раза, до минимального, соот-
ветствующего заключительной стадии процесса заливки формы до
уровня ДЯП. Диаметр стояка принят равным 70 мм (см. с. 150), а его
площадь поперечного сечения Fc = 38,4 сц2. Но так как площадь Fc
оказалась больше расчетной величины Fy, то, руководствуясь общими
положениями применения стандартных огнеупорных литниковых трубок
для литниковых систем, примем F^x ~ Fc = 39 см2. Учитывая, что
к каждому стояку присоединены две ветви
литникового хода, площадь поперечного се-
чения последнего достаточно принять равной
—-39 = 19,5 см2.
2
Площадь поперечного сечення питателей,
приходящаяся на один стояк, может быть
принята
Fn = (l,2 -1,5)F; =
= (1,2-4-1,5)37 = 44,4ч- 55,5 см2.
В связи с большой протяженностью ка-
налов, ответвляющихся от кольцевого лит-
никового канала, служащих питателями,
примем Fn я» 55 см2, в том числе в пересчете
на каждые два питателя, приходящиеся на
один стояк,-^-•55 = 27,5 см2. Площадь вы-
ходного поперечного сечения питателей мо-
жно увеличить до 35 см2.
Рис. 179. Схема определе-
ния гидростатических напо-
ров в системе стопорный
ковш — литейная форма от-
ливки корпуса регулирующе-
го кольца:
/ — отливка: ? — внешний кон-
тур литейно* формы
35а
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Максимальную температуру заливки при содержании в стали 0,30—
0,40% С можно принять в пределах 1560—1540° С (рис. 95).
Определение высоты опок и выбор грузоподъ-
емной силы формовочной машины. Зная высоту прибылей,
размеры знаков модели и высоту моделей литниковых каналов, высту-
пающих иад знаками стержней 3, можно определить высоту опок. Высо-
ту верхней полуформы можно принять равной 600 мм, чтобы получить
достаточное расстояние между верхним уровнем прибылей и ребрами
опоки, удерживающими формовочную смесь. При высоте модели ииж-
ией полуформы, равной ~865 мм, достаточно принять высоту опоки
1200 мм. Такая опока может быть сборной из двух частей — опоки и
рамки одинаковой высоты. Размеры в свету опок нормального ряда
приняты 3000 X 3000 мм. Тогда из общего объема полости опок иижией
полуформы, равного 10,8 м3, на формовочную смесь придется ~70% и
на модель -~30%. С учетом массы сборной опоки и подмодельиой пли-
ты, равной ~6 т, суммарная нагрузка на стол формовочной машины
составит около 22 тс. Это значит, что набивку таких форм можно вы-
полнять на встряхивающих столах грузоподъемной силой 27 тс, кото-
рые имеются на заводах.
Определение допускаемой продолжительности
охлаждения отливки в ф о р м е. По конструктивным признакам
отливка относится к 1а технологической подгруппе (см. табл. 55,
рис. 128). Подобные отливки допускается выбивать из формы при
температуре 650° С.
Характерный размер отливки определим по формуле
n 2V	2-0,885	п
Rx. =---=--------= 0,077 м = 77 мм,
1 F, 23
где V — объем отливки,
У = —= 0,885 м3;
7,8
Fo — площадь охлаждаемой поверхности, Fo = 23 м?.
Эффективную относительную толщину стержней определим по
формуле
т = 2,5	= 2,5 — +	= 2,76,
6О Йо 23	0,1
где Fc — площадь выступающей поверхности стержней, т. е. площадь
верхней и нижней торцовых поверхностей внутреннего контура отливки,
1® 7 м2; бст — толщина стержней, соприкасающихся с поверхностью
средней, части обода, бСт ~ 0,2 м; 6О — толшииа стенки отливки, бо ~
~ 0,1 м.
Согласно номограмме (рис. 126), искомая продолжительность ох-
лаждения данной отливки (RXI = 77 мм, т = 2,76) до температуры
650° С составит 18 ч.
II. Зубчатые колеса. Отливки зубчатых колес широко используют
в машиностроении. Несмотря иа относительно простую геометрическую
форму и ограниченное число принципиальных разновидностей конст-
рукции литых зубчатых колес, все еще сложно изготовлять отливки
этих деталей в полном соответствии с техническими требованиями,
предъявляемыми к качеству готовых изделий. Наиболее сложно полу-
чение плотного строения стали в местах нарезки зубьев, так как порис-
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
351
тые места или другие дефекты в стенках и на поверхности окончательно
обработанных зубьев не всегда можно исправить. Технологическим
процессом изготовления этих отливок должно быть гарантировано по-
лучение плотного строения обода.
Из-за разной скорости охлаждения обода, ступицы и спиц (диска)
зубчатого колеса отливки получаются с повышенными остаточными
напряжениями. Уровень этих напряжений зависит от соотношения
в толщинах стенок указанных частей отливки, их построения, а также
от химического состава стали, способов подвода металла, температуры
заливки, размеров и расположения прибылей.
Исследованиями установлено, что наибольшие растягивающие на-
пряжения, опасные с точки зрения возможности образования трещин,
возникают в спицах. С увеличением толщины стенок спиц (диска) на-
пряжения уменьшаются. Но способ получения отливок с минимальными
напряжениями может привести к неоправданному увеличению массы
литых деталей. Поэтому в каждом конкретном случае должно быть най-
дено наиболее экономичное решение, при котором можно было бы, ис-
пользуя возможности регулирования скорости охлаждения разных час-
тей отливки, предельно уменьшить массу готового зубчатого колеса.
Исходя из изложенного, важно разработать типовые решения по
созданию рациональной геометрической формы зубчатых колес и тех-
нологических процессов изготовления отливок. В этом направлении
широко проводятся работы на заводах тяжелого машиностроения, на
результатах которых основано последующее изложение [3, 45, 78 и др.].
Разработка технологического процесса начинается еще в процессе
создания конструкции этих деталей, когда конструктор с учетом особен-
ностей литейной технологии принимает рациональные соотношения
сочленений смежных стенок с учетом влияния их на условия питания
будущей отливки и формирования остаточных напряжений.
Зубчатые колеса проектируют с одним или двумя рядами спиц,
а при большой ширине обода (более 600—700 мм) —не тремя рядами
спиц. Число рядов спиц принимают в зависимости от диаметра колеса и
ширины обода, но если последняя не превышает 150 мм, то сохраняют
только один ряд спнц.
По нормали НКМЗ им. Ленина, принципиальная конструкция зуб-
чатых колес определяется следующим [3]:
1)	с одним рядом спиц изготовляют колеса диаметром до 1000 мм
при ширине обода до 200 мм, а также диаметром до 1600 мм при шири-
не обода до 250 мм. В первом случае применяют односторонне смещен-
ные спицы таврового сечения, а во втором — центрально (по ширине
обода) расположенные спицы крестообразного сечения;
2)	прн ширине обода 250—700 мм применяют двухрядное располо-
жение спиц;
3)	в целях уменьшения напряжений в отливках колес число
спиц, расположенных в одном ряду, принимают нечетным (5—7 при
диаметре колеса до 1000 мм); при двухрядном расположении спиц и
диаметре колеса до 2500 мм спицы располагают наклонно, а при боль-
шем диаметре — горизонтально, но ступицу выполняют разъемн.ой, со-
стоящей из нескольких отдельных секторов. В этом случае усложняются
условия питания ступицы, так как прибыли должны соединяться непо-
средственно с каждой ее секторной частью;
4)	соотношения в толщинах стеиок ступицы ЬСт, спиц Ьсп и обода
boo принимают:
352-
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
при однорядном расположении спиц
«^- = 0,5 -4-0,8; -^- = 0,8ч-1,2;
^об	^об
при двухрядном расположении спиц
-^ = 0,5 ч-0,7; -^-=1,14-1,5.
^об	*об
Изложенные соображения иллюстрируются рис. 180, на котором
приведены схематичные построения границ стержней и расположение
прибылей, а в двух случаях — варианты построения вертикально-щеле-
вых литниковых систем [3].
Положение отливки в литейной форме определяют, руководствуясь
следующими условиями:
1)	максимально возможное приближение тепловых узлов отливки
к основанию прибылей в целях создания направленности затвердевания
стали;
2)	обеспечение спокойного заполнения литейной формы без дли-
тельных переливов металла через выступающие части ее стенок;
3)	размещение выступающей части ступицы преимущественно
в нижней полуформе.
Из перечисленных условий первое является важнейшим, а осталь-
ные, как показано ниже, зависят от возможности выполнения требова-
ний первого условия.
При выборе положения отливки в форме наибольшее значение при-
дают определению предпочтительного положения обода в зависимости
от построения и размеров тепловых узлов, образующихся в сочленении
обода со спицами. В зависимости от конструкции отливки эти узлы мо-
гут быть расположены иа разных расстояниях торцов обода, особенно
если колеса имеют один ряд спиц (рис. 180, а — г). Первому условию
выбора положения отливки в форме в большей мере отвечают приме-
ры, показанные на рис. 180, а, б, так как именно в этих случаях необ-
ходимая направленность затвердевания стали достигается при мини-
мальных размерах подприбыльных приливов, а следовательно, и разме-
ров прибылей.
Если колесо имеет два ряда спиц и расстояния от тепловых цент-
ров указанных узлов до соответствующих им торцов обода мало разли-
чаются, то требования первого условия, относящиеся к ободу, могут
быть выполнены при любом положении последнего. В подобных случа-
ях выбор положения отливки в литейной форме определится требовани-
ями второго и третьего условий.
Требования второго условия можно выполнять при любом положе-
нии отливки, если подвести питатели сифонным способом одновременно
к ступице и ободу. Если этот вариант литниковой системы не приемлем,
то принимают во внимание главным образом построение спиц. При из-
готовлении отливок с наклонным расположением спиц предпочтитель-
ным, согласно второму условию, является положение отливок, пока-'
заииое на рис. 180, д — з. В этих случаях при сохранении подвода
питателей только к ободу заполнение полости формы, образующей сту-
пицу, может начаться лишь после того, как уровень жидкого металла
во внешней кольцевой части полости формы достигнет' высшей точки
наклонного расположения спиц. В дальнейшем сами спицы станут слу-
жить заполненными каналами, седиияющими обод со ступицей, и
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ-----------------------------------------353
354
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
поскольку поперечное сечение их значительно больше, чем питателей,
форма будет заполняться спокойно. При таких условиях заполнения
формы легче всего избежать образования ужимин и газовых раковнн.
Третьим условием преследуется цель уменьшить по возможности
высоту прибылей, питающих обод, если торцовые поверхности ступнцы
н обода не совмещаются. Высота прибылей, достаточных для питания
указанных частей отлнвки, может быть не одинаковой, так как она оп-
ределяется в зависимости от размеров питаемых узлов. При разной
высоте закрытых прибылей, считая от плоскости разъема формы, жид-
кий металл самой высокой прибыли расходуется нерационально. Это
объясняется тем, что такая прибыль является компенсатором объемной
усадки всей отлнвки н прибылей меньшей высоты до тех пор, пока со-
храняется к ннм доступ жидкого металла через незатвердевшне проме-
жуточные части стенок отливки.
Если отступить от требований третьего условия и выступающую
часть ступицы расположить в литейной форме сверху, то расчетная,
т. е. минимальная, высота центральной прибыли может оказаться
больше, чем высота боковых прибылей, питающих обод. Чтобы полу-
чить одинаковую высоту всех прибылей, например, если они открытые,
то в рассматриваемом случае необходимо увеличить высоту сразу не-
скольких прибылей. Более экономичным было бы противоположное
решение, прн котором сохранялась бы без изменения высота боковых
прибылей, а изменялась только центральная прибыль, как это и долж-
но быть при соблюдении третьего условия выбора положения отлнвки
в форме.
Построение прибылей. Обычные прибыли выполняют за-
крытыми полушаровыми. Прн высоте опок, недостаточной для разме-
щения закрытых прибылей, последние выполняют открытыми.
Рис. 181. Расположение и размеры закрытых прибылей полушаровой формы в зави-
симости от конструкции:
д _ в _ ступицы; г, д — обода зубчатого колеса
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ,
-355
Рис. 182. Расположение и размеры открытых прибылей конической формы в за-
висимости от конструкции:
а, б — ступицы; в, г — обода зубчатого колеса
Построение прибылей, питающих обод колеса, принято по правилу
выкатывания шара из теплового узла, т. е. из сочленения обода со
спицей. Диаметр этого шара принимают равным диаметру окруж-
ности d (рис. 181, д), вписанной в тепловой узел. При трехрядном рас-
положении спиц выкатывание шара начинают из среднего узла, а при
двухрядном расположении спиц — только из верхнего узла.
Нижние части колес, имеющих два или три ряда спиц, затвердева-
ют раньше верхних благодаря влиянию краевого эффекта охлаждения
отливки. Специальными исследованиями установлено, что при нормаль-
ном соотношении толщин диска и обода иижний тепловой узел полу-
чается плотным без применения внутренних холодильников.
Способы построения обычных закрытых и открытых прибылей
с указанием основных размеров приведены на рис. 181 и 182. Размер с
представляет собой местное пополнение, компенсирующее возможность
сужения питающего подприбыльиого сечения. Это сужение происходит
вследствие теплового расширения стенок формы, изготовляемой из
обычной жидкостекольиой смеси. Данное пополнение необходимо и при
устройстве открытых прибылей.
Наиболее предпочтительные способы построения прибылей приве-
дены на рис. 181, а для ступнцы; на рис. 181, г и 182, г — для обода.
При обогреве прибылей экзотермическими смесями можнс руководство-
ваться построениями, приведенными на рис. 181, а, г и на рис. 182, в, г;
в последнем случае прибыли выполняют с минимальным формовочным
уклоном
Построение технологических пополнений и
компенсирующих приливов. Введением технологических по-
полнений стремятся компенсировать несоответственно заданной н дей-
ствительной литейной усадки отливки. Компенсирующими приливами
356
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
называют местные утолщения стенок, которые вводят с целью улучше-
ния направленности затвердевания стали, сосредоточения в этих прили-
вах возможных литейных пороков, особенно песочных и газовых ра-
ковин.
Пополнение по внутреннему диаметру ступицы назначают сверх
припуска иа механическую обработку путем введения формовочного
уклона. Пополнение, компенсирующее сужение питающего сечения при-
были, вводят только со стороны внутреннего диаметра обода в случаях
применения обычных жидкостекольиых формовочных смесей и прини-
мают с = 5 т- 8 мм. Пополнение е, компенсирующее возможное утоне-
ние стенок обода, определяют по табл. 16 в зависимости от внутреннего
диаметра обода, который приравнивают к размеру L.
К компенсирующим приливам относятся подприбыльиые утолще-
ния обода, которые можно выполнять со стороны внешнего диаметра
колеса, руководствуясь рис. 181, г, д, а иногда только со стороны внут-
реннего диаметра обода. В первом случае их полностью удаляют при
механической обработке отливки, а во втором — сохраняют иа готовой
детали в виде технологических утолщений. Переиесеине указанных
приливов с внешней стороны обода иа внутреннюю позволяет умень-
шить трудоемкость механической обработки колеса, удалить тепловой
центр подприбыльиой части обода от зоны расположения зубьев, но в
то же время эти приливы увеличивают массу колеса и, следовательно,
снижают к. п. д. готовой машины.
В случаях применения формовочных смесей, обладающих недоста-
точной термостойкостью, иногда вводят компенсирующие приливы —
так называемые шлакосбориики 1 (рис. 181, д), которые удаляют впо-
следствии газовой резкой одновременно с прибылями. Высоту этих при-
ливов принимают равной до 30 мм в зависимости от размеров отливки,
а ширину — иа 8—10 мм меньше толщины обода, оставляя одинаковые
уступы с каждой стороны. Плоскость разъема модели удобно совме-
щать с основанием шлакосбориика, который при этом соединяет в одно
подмодельной плите.
Устройстволитни-
ковой системы. Разли-
чают следующие способы
подвода металла к отливке
зубчатого колеса: в обод,
одновременно в обод и сту-
пицу и только в ступицу.
Питатели подводят к стен-
кам отливки сифоном. Ис-
ключение составляет приме-
нение вертикально-щелевых
литниковых систем при от-
носительно высокой термо-
стойкости формовочных ма-
териалов (см. гл. V). Это
позволяет при расположе-
нии питателей в подпри-
быльиых зонах избежать не-
достатки верхнего и снфои-
иого способов подвода ме-
талла, так как заполнение
целое модели приоылеи, прикрепляемых к
Рис. 183. Построение питателей при подводе ме-
талла только в обод зубчатого колеса
ОТЛИВКИ ИЭ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
357
Вид А
Рис. 184. Схема формовки двухдискового зубчатого колеса при подводе пи-
тателей в обод и ступицу:
! — компенсирующий припуск; 2, 3 — отъемные части модели; 4 — линия разъема мо-
дели прибыли; 5 — внутренний спиральный холодильник диаметром 45 мм нз проволоки
диаметром 3 мм с одним прутком-сердечником диаметром 8—10 мм
формы через каналы вертикально-щелевой литниковой системы основа-
но на послойном перемещении вверх потоков жидкого металла по ме-
ре подъема уровня металла в полости формы.
Примерное число питателей (рис. 183, 184) и места подвода их
в зависимости от диаметра отливки колеса могут быть следующими:
До 700 мм
700—1200 мм
Более 1200 мм
I питатель в обод
2 питателя в обод
2—3 питателя в обод и
I—2 питателя в ступицу
Литниковую систему, т. е. ее узкое место (канал, по которому ме-
талл поступает к питателям), рассчитывают по способу, описанному
в гл. V. Площадь поперечного сечения питателей в их устье (см.
рис. 9, а) принимают больше расчет-
ного значения Fn.
Определение размеров
обычных прибылей. Рассмот-
рим пример изготовления отлнвки
двухдискового зубчатого колеса мас-
сой 600 кг из стали 40Л (рнс. 185).
Цифры в скобках, расположенные у
знаков механической обработки, со-
ответствуют в данном случае разме-
рам припусков, принимаемых при
построении модели, а смежные с ни-
ми цифры показывают возможные
припуски на готовой отливке. Раз-
меры прибылей лучше всего опреде-
лять в зависимости от приведенных
толщин стенок питаемых частей от-
ливки и прибылей.
Соотношения в размерах приве-
денных толщин стенок отливки /?0 и
прибыли /?„ примем равными Rn =
= 1,2/?о.
Рнс. 185. Схема построения прибылей на
ободе I и ступице 2 зубчатого колеса
массой 600 кг
358-
технология ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
1. Обод. При определении при-
веденной толщины обода 7?Об можно
условно не учитывать кривизну его
боковых поверхностей. Объем и
площадь охлаждаемой поверхности
обода определим, считая условно,
что его общая длина Loe = 1 дм, так
как величина £ос войдет в числи-
тель и знаменатель уравнения R06 —
— . 1/06 и взаимно исключится. Таким
?Об
же образом можно определять и
приведенную толщину ступицы, ес-
ли диаметр стержня, образующего
центральное отверстие, составляет
не менее 2,5 толщин стенки сту-
пицы
Рис. 186. Зависимость радиуса дей-
ствия прибыли от отношения ширины
к толщине стенки обода зубчатого колеса
Объем подприбыльной части обода 1 толщиной 67 мм, высотой
223 мм и длиной Lot = 100 мм (рис. 185) с учетом подприбыльного при-
лива составит УОб = 1,67-1 дм3. Площадь охлаждаемой поверхности
обода (две боковые и иижняя стороны, исключая толщины стенок дис-
ков) составит FO6 = (2,23 + 2,28 + 0,67 — 0,60)  1 = 4,58 дм2 Тогда
получим /?Об ==—2—~ 0,36 дм. Соответственно получим Ra =
Foo 4,58
= (1,1 + 1,2) -0,36 = 0,40 = 0,43 дм. Учитывая, что часть нижиего осно-
вания прибыли охлаждается стенками формы, примем Ra = 0,45 дм.
Размеры прибыли легче определить, если известно допускаемое
расстояние между смежными прибылями, равное 2гп, которое можно
определить по данным, приведенным на рис. 186. В данном случае п =
Но 223
=~£-=“е7 ~ 3,4 и соответственно гп ~ 2,8 б0 — 2,8-67 = 187,5 мм или
2гп = 374 мм.
Если принять отношения Нп: Dn = 1,1 и Ln : Dn = 1,5 4- 2, то со-
гласно номограмме (рис. 57) значению Rn 0,45 дм соответствуют
указанные прибыли диаметром Da = 200 мм при La — 1,5 Dn = 300 мм
н £>п= 180 мм при 7-п = 2£>п = 360 мм.
При диаметре средней окружности обода 831 мм и соответственно
длиие развертки обода £Об = nDcp = 2610 мм требуемое число прибы-
лей диаметром 200 и 180 мм составит:
7рб __	2610	_ g gy__4
£п + 2гп	300 + 374
И
Сл _	2610	_ 3 gg ~ 4
L„ + 2r„	360 + 374
Более предпочтительным является первый вариант.
Объем такой прибыли, согласно табл. 29, составит
У„= 1,228£>п = 1,228-23 = 9,82 дм3; 2УП = 4-9,82 = 39,3 дм3.
2. Ступица. Плрщадь поперечного сечения ступицы 2 F„ =
= 2,15 дм2 и соответственно условный объем Уст = 2,15-1 =2,15 дм3.
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ__________________________________________________359
Условная площадь охлаждаемой поверхности ступицы составляет
5,5 дм2, а приведенная толщина 7?ст =	= -2,15 = 0,39 дм.
FCt 5,5
Прибыль, питающая ступицу, должна иметь приведенную толщину
/?п = (1,1	1,2)/?„ — 0,43 -т- 0,47 дм. Если принять Rn = 0,43 дм, то
можно применить полушаровую прибыль диаметром и высотой, равны-
ми 230 мм. Но так как протяженность такой прибыли по длине окруж-
ности диаметром 370 мм является недостаточной, приняли за основу
построение прибыли, показанное на рнс. 181, б. Ширину прибыли мож-
но принять не менее 205 мм для получения достаточного зазора х меж-
ду контурами прибыли и выступающей части стержня. Условию 7?п =
= (1,1 -5- 1,2)7?О согласно расчету соответствует применение прибыли
(рис. 185) шириной и высотой, равными 205 мм. Масса такой прибыли,
рассчитанная по данным приложения I, составит 78 кг, объем прибыли
Vn = 78 : 7,2 = 10,8 дм3, а ее приведенная толщина /?п = 0,47 дм.
у
3. Определение 7}Теор, ~~ и ТВГ. Общий объем прибылей ЕУОбщ =
= 39,3 + 10,8 = 50,1 дм3. Объем отливки Vo = 600 : 7,8 « 77,0 дм3.
Отношение = 50,1 = 0,650.
;V0	77,0
Принимая для стали 40Л е = 0,45, по номограмме (рис. 56) находим
Птеор = 0,117. Так как = Сб =-------------------- 2,9 т/м3, то
' р	° V2a6 0.898-0.898-0,253
принимая fe] = 0,88, будем иметь = fe|T}leOp = 0,88-0,117 = 0,103 и
соответственно по номограмме ТВГ = 60,3%. Учитывая, что при изго-
товлении отливок зубчатых колес можно использовать общие положе-
ния определения других параметров технологического процесса, рас-
смотренного в предыдущем примере, в данном случае определим лишь
продолжительность охлаждения отливкн в форме.
Рассматриваемая отливка относится к деталям 1а технологической
подгруппы, температура выбивки которых принимается равной 600°С
(см. табл. 55, рнс. 127). Характерный размер отливки определим по
2V
формуле 7?t = —Объем отлнвки Vo = 77 дм3. Площадь охлаждаемой
поверхности отливки F = 220 дм2,
2-77
а /?[ =------ = 0,7 дм = 70 мм. Зная
220
F	6
стержней т = 2,5 —-4----— = 2 5.
Fo	5О
2 2 1 о 067 = 1’915’ продолжительность охлаждения отливки 600° С
также, что эффективная толщина
0,11	0,12
составит 30 ч (см. рис. 126).
III. Крупные зубчатые колеса н зубчатые веицы с нарезаемыми
зубьямн. Предельные размеры, т. е. диаметр н ширина обода зубчатых
колес, не должны превышать габаритные размеры изделий, допускае-
мых к перевозке железнодорожным транспортом. В случаях превыше-
ния этих размеров колесо изготовляют сборным, состоящим из цент-
ральной части, обычно чугунной, н зубчатого венца, который, в свою
очередь, состоит из двух полувенцов или нескольких секторных частей.
Зубчатые венцы нормальных габаритных размеров делают также и
цельными. Составные части зубчатого венца имеют массивные фланцы
для болтового соединения, причем ширину последних принимают не-
сколько меньше ширины обода, чтобы можно было их края не обраба-
тывать на станке при обточке венца.
360
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Основные положения технологического процесса изготовления от-
ливок крупных зубчатых колес отличаются от положений принятых для
колес малых размеров только тем, что их изготовляют методами фор-
мовки в почве илн в кессоне. Принципы формовки, выбора мест распо-
ложения и размеров прибылей, устройства литниковой системы, а так-
же определения других параметров технологического процесса являют-
ся в основном общими для крупных колес и зубчатых венцов.
На рис. 187 для примера приведена схема формовки крупной от-
ливки зубчатого колеса, разработанная для единичного производства.
Форму изготовляют в парных опоках или в почве — кессоне.
Принципиальные положения технологии изготовления этой отлнвки
приняты в соответствии с описанными выше: поверхность разъема фор-
мы совмещена с верхним контуром обода; прибыли расположены над
ступицей и над каждым сочленением спиц с ободом; подприбыльный
прилнв начинается от среднего теплового узла; питатели подведены
сифоном в ступицу и обод, причем с односторонним направлением к по-
верхности обода в целях создания в полости формы вращательного
движения потока жидкой стали; в верхней части обода принят компен-
сирующий припуск размером 30 мм; прибыли сохранены открытыми
для возможности доливки их сверху.
Изготовление модели столь крупной отливки дорого и, кроме того,
требует большого расхода лесоматериалов. Поэтому в подобных слу-
чаях более экономично применение универсального метода формовки
по шаблону.
Некоторые особенности формовки по шаблону.
Формовку начинают с изготовления верхней полуформы по одному нз
следующих способов:
1) принимая за базу шпиндель, расположенный в нижней непод-
вижной полуформе, образуют в последней профиль, соответствующий
очертанию верхней стороны модели путем заточки шаблоном № 1; далее
над полученной таким образом фальшивой моделью устанавливают по
штырям верхнюю опоку, расставляют модели прибылен и набивают
верхнюю полуформу;
Рис. 187. Схема формовки трехдискового зубчатого колеса диаметром
3600 мм:
/ — контур шаблона W» I; 3 — контур шаблона W» 2; 3 — литниковый ход; 4 — пи-
татели 12 шт.; 5 — питатели 4 шт.; 6 — спиральные холодильники с прутком-сер-
дечником
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
361
2) фальшивую модель изготовляют иа отдельной площадке заточ-
кой по шаблону, располагая соединительные штыри опоки в том же по-
ложении относительно шпинделя, которое будет принято затем в ниж-
ией полуформе; после расстановки моделей прибылей по разметке или
шаблону относительно шпинделя приступают к иабнвке верхней полу-
формы. В этом случае можно изготовить по фальшивой модели несколь-
ко форм.
Более точным является первый способ, так как штыри, сохраняю-
щиеся в нижней полуформе, служат одновременно фиксаторами поло-
жения нижией и верхней полуформ. Нижнюю полуформу набивают,
принимая за базу шпиндель и отверстия соединительных штырей. Если
верхнюю полуформу изготовляли по первому способу, то перед набив-
кой нижией полуформы фальшивую модель разрушают. Внешний кон-
тур нижней полуформы, прежде чем окончательно заточить по шаблону,
набивают по секторной модели, ширину которой, считая по длине ок-
ружности, принимают равной 1,0—1,5 м. К этой же части модели при-
соединяют отъемную модель подприбыльиого прилива.
Стержень 2 изготовляют либо разъемным по плоскости среднего
диска, либо цельным. Первый из этих способов с последующей склей-
кой половин стержня применяют преимущественно при использовании
обычных формовочных смесей. Второй способ более целесообразен прн
использовании жидких самотвердеющнх формовочных смесей, так как
при этом повышается, например, размерная точность стержня, упро-
щается изготовление каркаса и удаление его из полости готовой от-
лнвки.
В обоих случаях необходимо предусматривать вентиляционные ка-
налы для выхода газов из стержней 2 через стенки верхней и нижней
частей формы, а из стержня 1 — через нижнюю половину формы. Ос-
тальные операции набивки и сборки формы выполняют, руководствуясь
общими положениями изготовления крупных форм.
Особенности производства отливок крупных
зубчатых венцов. Отливки типа полувенцов заметно деформиру-
ются во время охлаждения их, а также в процессе проведения термиче-
ской обработки. В зависимости от сопротивления усадке, оказываемого
стенками формы, условий охлаждения и других факторов отливки по-
лувенцов, изготовленные даже по одной и той же модели, получаются
с такими отклонениями от заданных размеров, которые невозможно
скомпенсировать изменением задаваемой литейной усадки. Для умень-
шения деформации концевых частей полувенцов следует изготовлять
общую для двух полувенцов литейную форму, в которой торцы конце-
вых частей отливкн соединяют стяжками, объединяющими две отливки
в одно целое. Если зубчатый венец состоит из четырех частей, то анало-
гично соединяют в одно целое все его части.
Но чтобы в дальнейшем, после проведения термической обработки,
составную отливку можно было разрезать на части, внешний контур
каждой такой части располагают в литейной форме на некотором рас-
стоянии от общей оси окружности. Это расстояние (эксцентриситет)
можно принять равным 150—200 мм (см. рис. 188), чтобы получить до-
статочные припуски на механическую обработку смежных торцовых
частей и необходимую толщину разделительных стержней. Соответст-
венно числу составных частей зубчатого венца принимают число шпин-
делей, оси которых располагают с учетом указанного эксцентриситета.
362-
технология ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Рис. 188. Два варианта схемы формовки зубчатого венца в и гве с пе-
рекрытием формы:
а — только стержнями; б — стержнями и плоской верхней полуформой
Рис. 189. Построение подпри-
быльиого прилива зубчатого
венца
С внутренних сторон обода (см. рис. 188) н соединительных флан-
цев выполняют технологические пополнения, компенсирующие возмож-
ные отклонения от чертежных размеров. Большое значение имеет соз-
дание условий для надежного питания стенок обода, так как н прн на-
личии прибылей в сочленениях обода с диском и ребрами жесткости
возможно образование усадочных раковнн. Простейшим способом по-
лучения плотных стенок обода является применение открытых прибы-
лей с подпрнбыльными приливами, способ построения которых показан
на рис. 189. Длину Ln и толщину В„ прибыли у ее основания принима-
ют, руководствуясь соотношением L„ : В„ 2: 1, а расстояния между
смежными прибылями — в зависимости от радиусов действия прибылей.
В целях предупреждения образования усадочных раковнн в мест-
ном механически обрабатываемом утол-
щении диска над этой частью зубчато-
го венца располагают закрытые прибы-
ли (см. рнс. 188). Но действие этих
прибылей мало эффективно, так как они са-
ми в течение некоторого времени питаются
металлом, поступающим нз верхних прибы-
лей, т. е. до полного затвердевания смеж-
ной стенкн, соединяющей указанные утол-
щения с ободом. Если рассматриваемые
участки мало отличаются по толщине от
смежных стенок, то ускоренным охлаждени-
ем нх, например облицовкой этой части фор-
мы хромитовой смесью, можно создать на-
правленность затвердевания отливкн, не
прибегая к расположению прибылей над
стенками диска.
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕВОДИСТОЙ СТАЛИ 363
Литейные формы крупных зубчатых венцов чаше всего набивают
в кессоне по шаблону с выполнением отдельных частей (например, ре-
бер, приливов, соединительных фланцев) по модели. При набивке ниж-
ней полуформы применяют секторную модель (косяк), опирающуюся
на шпиндель, аналогично изготовлению отливки трехдискового зубча-
того колеса (рис. 187). Если зубчатый венец изготовляют составным из
двух или большего числа частей, то при набивке формы по секторной
модели применяют соответствующее им число шпинделей, а секторная
модель по мере иабнвки своей части формы перебазируется на следую-
щий шпиндель. Модели подприбыльных приливов располагают в форме
по специально изготовленным шаблонам.
Для литниковых каналов применяют сифонные трубки и подводят
их преимущественно в обод венца под прибыли—либо в его торец,
либо сбоку, ио ниже основного теплового узла. В том и другом случаях
питатели располагают тангенциально с тем, чтобы создать вращатель-
ное движение металла в полости формы.
Верхнюю часть формы можно заменять стержнями (рис. 188, а),
которые удерживаются сверху грузами. Однако более надежным яв-
ляется перекрытие нижней полуформы опокой (рис. 188, б). Положение
стержней в радиальном направлении в обоих случаях фиксирует коль-
цевая поверхность 1.
Для улучшения условий питания отливки необходима доливка ме-
талла в открытые прибыли, особенно если не применяются методы ус-
коренного охлаждения обода
Направленность процесса затвердевания массивного обода можно
улучшить применением так называемой полукокильной формы
(рис. 190, а). Этот метод нашел применение при серийном производстве
литых деталей экскаватора.
Рис. 190. Два варианта технологии отливкн зубчатого веица:
а — с применен ней полукокильной формы; б — при формовке в почве
364
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Особенности конструкции и способа изготовления полукокильной
формы:
1)	форма состоит из жесткой металлической части 1, служащей
жакетом, стенки которого расположены от контура отливки на мини-
мальном расстоянии, достаточном для заполнения жидкой самотверде-
ющей смесью или для уплотнения сыпучей формовочной смесью;
2)	контур отливки получают в литейной форме по шаблону 2
(внешние очертания шаблона показаны стрелками);
3)	в центральной металлической части формы имеются литые па-
зы для литниковых каналов 3, собираемых из стандартных огнеупорных
трубок;
4)	механически обработанные торцовая 4 и внутренняя коническая
5 базовые поверхности металлической части формы фиксируют поло-
жение стержней 1, перекрывающих обод;
5)	песчаные стенки формы 6 предохраняют металлическую часть
формы от соприкосновения с жидким металлом, что дает возможность
иметь практически неограниченную стойкость данной оснастки;
6)	уменьшение толщины слоя формовочной смеси 7 с внешней и
нижней торцовой сторон обода до 25—30 мм способствует ускорению
процесса охлаждения этой массивной части отливки и улучшает на-
правленность затвердевания стали, в результате повышается техноло-
гический выход годного.
По первоначальному варианту технологии изготовления данной
отливки (рис. 190, б) форму набивали в кессоне. Контур отливки и знак
перекрывающих стержней 1 получали по шаблону, базирующемуся на
шпиндель 2. Для литниковых каналов использовали огнеупорные труб-
ки. Форму заливали одновременно через два стояка, так как расход
стали на отливку составлял 8700 кг.
При изготовлении полукокильной формы представилось возможным
уменьшить размеры прибылей и соответственно расход стали на отлив-
ку до 6980 кг. При этом условии можно заливать форму только через
один стояк. Положительное влияние тонкого слоя формовочной смеси 7
на уменьшение продолжительности затвердевания отливки возрастает
с увеличением толщины стенки последней и теплоаккумулирующей
способности смеси, образующей слой 7.
IV.	Зубчатые полумуфты. Эти детали широко применяют в маши-
ностроении. Отливки полумуфт типовой конструкции обычно изготовля-
ют мелкими сериями.
Схемы формовки отливок зубчатых полумуфт двух вариантов кон-
струкции показаны на рис. 191. В обоих случаях нарезаемые зубья рас-
положены в нижней по заливке части отливок.
Благоприятные условия для питания самой ответственной нижней
части отливки создаются путем устройства конического, расширяющего-
ся вверх припуска на механическую обработку, который полностью
перекрывает торцы зубьев. При этом условии получают плотное строе-
ние стеиок готовой детали, так как вместе с припуском на механическую
обработку срезают осевую зону верхней части стенки отливки.
В нижней части отливки зубчатой полумуфты с буртом (рис. 191,6)
образуется тепловой узел. Если толщина стенки бурта меньше или
близка к толщине вертикальной стенки отливки, то благодаря действию
краевого эффекта охлаждения создается хорошая направленность за-
твердевания стали при указанном построении кольцевого припуска иа
механическую обработку.
отливки ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.
365
Толщину (диаметр)
прибылей определяют в
зависимости от толщины
стеиок подприбыльных
частей отливки, а число и
длину прибылей — с уче-
том их радиуса действия
в соответствии с рекомен-
дациями, приведенными в
гл. IV.
Питатели подводят в
иижнюю часть отливки, а
при наличии бурта (рис.
191,6) —несколько выше
последнего. Поток метал-
ла направляют касатель-
но к вертикальной стенке,
ио, чтобы не получить
усадочных раковин в мес-
те сочленения питателя
со стенкой отливки, тол-
щина последнего должна
быть малой.
А-А
в)	S)
Рис. 191. Схема формовки отливок зубчатых полу-
муфт:
а — без бурта; б — с буртом
В случаях, приведенных иа рис. 191, стержень / имеет выступающий
знак для перенесения вверх широкого основания прибыли и более бла-
гоприятного расположения в ией усадочной раковины. Кроме того, этим
облегчается отрезка прибыли. Применение легкоотделяемых прибылей
при изготовлении данных отливок нецелесообразно.
V.	Звездочки с литыми зубьями. Основные требования к качеству
звездочек с литыми зубьями сводятся к получению чистой поверхности
зубьев, строгому соответствию чертежу конфигурации и размеров зубь-
ев и высокой поверхностной твердости последних (до НВ 350—380).
Поэтому литые звездочки изготовляют из стали типа 50Л или из низко-
легированных сталей, причем зубья подвергают поверхностной закалке.
Звездочки с литыми зубьями используют главным образом в тихоход-
ных передачах, а при большой окружной скорости поверхность зубьев
обрабатывают механически.
В связи с тем, что в машиностроении находят применение звездоч-
ки с литыми и обрабатываемыми зубьями, а способы их изготовления
имеют специфические особенности, рассмотрим основные положения
технологического процесса производства отливок этих деталей.
Принципиальная особенность технологического процесса изготовле-
ния звездочек с литыми зубьями заключается в том, что иа ободе коле-
са, независимо от его диаметра, прибыли не применяют, а литниковые
каналы подводятся только в ступицу, чтобы избежать отрицательного
влияния литников и прибылей иа размерную точность готовых деталей.
Возможность питания обода через стенки спиц улучшается по мере
уменьшения разницы в толщинах стеиок этих частей детали. Данному
вопросу, а также искусственному созданию радиально направленных
тепловых узлов в виде, например, сочленения спиц со специально вво-
димыми ребрами жесткости последних должно быть уделено внимание
еще при конструировании рассматриваемых литых деталей.
366 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Для получения размерной точности обод колеса располагают в ли-
тейной форме горизонтально, поэтому при выборе положения
отливки в форме достаточно определить, какую из торцовых сторон
ступицы следует сделать подприбыльной, чтобы обеспечить лучшие ус-
ловия питания ступицы.
Выбор поверхности разъема формы по одному из вариантов
(рис. 192) зависит от требований, предъявляемых к точности размеров
зубьев, и от размера партии изготовляемых отливок, которыми опреде-
ляется возможность применения капитальной или универсальной осна-
стки. Если, например, поверхность зубьев подвергают механической
обработке, то поверхность разъема формы можно принять, как показа-
но на рис. 192, а. В то же время при изготовлении по одной модели
10—15 отливок н более целесообразно принять поверхность разъема по
рис. 192, б. Рис. 192, в относится к случаям изготовления отливок ма-
лыми партиями (менее 10 шт.). Литые зубья, не подлежащие меха-
нической обработке, размещают в нижней полуформе (рис. 192, б, в).
'Модели диаметром до 1200 мй изготовляют с усадкой ел = 1,8%,
принятой на основании проверки фактических размеров отлнвок. При
ширине зубьев до 60 мм формовочный уклон по их профилю принимают
равным 0°30' с допуском ±0° 10'. Если же отливки изготовляют серий-
но, то профиль зубьев необходимо получать с еще меньшим уклоном —
в пределах 0° 10'—0° 15', применяя для этой цели протяжные формовоч-
ные машины или модели с протяжными знаками. На рис. 193 показана
для примера упрощенная конструкция протяжного знака модели. Дей-
ствие этой модели основано на том, что после поворота подмодельиой
плнты в положение, показанное на рис. 193, б, протяжной знак 1 под
действием силы тяжести, перемещаясь вниз вместе с опускаемой полу-
формой на расстояние h, удерживает в исходном положении части фор-
Рнс. 192. Варианты поверхности
разъема литейной формы звездо-
чек с литыми зубьями
Рис. 193. Положения протяжного знака
модели звездочки с литыми зубьямн:
а — после набивки формы; б — прн выемке
модели жэ формы; в — готовая форма
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕВОДИСТОЙ СТАЛИ 367
Виде
мы, примыкающие непосредственно к зубьям, предохраняя их от по-
ломок.
Во избежание существенного коробления отлнвок при термической
обработке необходимо обеспечить укладку нх в горизонтальном
положении с опорой на ступицу н обод. Готовые отливки, очищенные
в дробеструйной камере, проверяют шаблоном по профилю зубьев и
прн обнаружении отступления от заданного контура подгоняют пере-
носными наждаками.
VI.	Чаша шлаковоза емкостью 16,5 м3. Характеристика отливки
(рис. 194): габаритные размеры 4270 X 3350 X 2860 мм; масса 19700 кг.
Чашн шлаковоза постоянно выпускают многие заводы. Во время экс-
плуатации внутренняя поверхность чашн взаимодействует с жидким
шлаком, а внешняя—с воздухом прн разных атмосферных условиях.
Кроме того, при транспортировке шлака она воспринимает динамиче-
ские нагрузки. В связи с этим к качеству отлнвкн предъявляют следу-
ющие требования: отсутствие трещин; чистота внутренней поверхности,
отсутствие на ней неровностей и местных углублений; повышенные
пластические свойства стали, поэтому отлнвки изготовляют преимуще-
ственно из стали 25Л; недопустимость утолщения стенок сверх допусков
на размеры, учитывая, что чаша вместе с шлаком перевозится желез-
нодорожным транспортом.	•
Отливать чашу можно в двух положениях: дном вниз н дном вверх.
Более рациональным является последний вариант. На рис. 195 приведе-
на схема рационального устройства литейной формы данной отливки,
изготовляемой с применением специальной литейной оснастки [91]. Пи-
тание этой отлнвкн рассмотрено отдельно.
Выбором рационального положения отливки в форме достигаются
следующие преимущества: внутренняя, т. е. рабочая поверхность от-
ливки располагается снизу; оказывается возможным подвести питатели
в торцовую часть стенки с равномерным рассредоточением их по пери-
метру последней; благодаря минимальной площади дна чаши можно
368_______________________________________ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Рис. 195. Схема формовки чаши шлаковоза [91]
более рационально раз-
местить прибыли; во
время затвердевания
стали и последующего
охлаждения отливка
удерживается в форме
всей поверхностью бол-
вана, что позволяет по-
лучать равномерно
рассредоточенные уса-
дочные напряжения по
всему контуру ее сте-
нок.
Литейная форма
состоит из ннжней 1,
промежуточных 2, 3 и
верхней 4 частей. Ниж-
нюю часть формы, вы-
полняемую в виде бол-
вана, набивают на под-
доне 5, к которому при-
варен полый каркас 6,
представляющий собой
либо корзину, сварен-
ную нз прутков, либо
кожух с системой от-
верстий — газоотводов.
Если каркас имеет форму корзины, то его полость заполняют коксом на
длительное время, сквозь слой которого газы удаляются из формы,
пройдя трубу 7 и отверстие в поддоне.
Донную часть ннжней полуформы набивают без применения моде-
ли, а выступающую часть болвана — по модели, которую делают разъ-
емной по высоте, состоящей из нескольких частей. Положение ннжней
части модели фиксируют по поддону, а остальные части соединяют по-
следовательно по мере уплотнения очередного слоя формовочной смеси.
Толщина слоя смеси принята равной ~450 мм, исходя из условий на-
бивки формы пневматическими трамбовками. При другом способе
уплотнения или заполнения пространства между моделью и металличе-
ским кожухом толщина этого слоя может быть уменьшена, но с учетом
степени податливости применяемой формовочной смеси.
Промежуточные части 2, 3 формы набивают последовательно по
модели на другой рабочем месте. По мере уплотнения (или заполне-
ния) очередных уровней формы наращивают опоки-рамки и скрепляют
их болтами или клиновым соединением. При раздельном изготовлении
этих частей формы необходимо следить за правильностью фиксации
положения осей стояков, чтобы они точно совпали с заданными места-
ми их соединения с литниковыми каналами, размещенными в нижней
полуформе. Выступающие части модели делают отъемными. Верхнюю
часть 4 формы также набивают отдельно. Заданное положение стояка
фиксируется на подмодельной плите.
Операции отделки формы, сушки при необходимости и сборки вы-
полняют, руководствуясь общими положениями изготовления крупных
форм. Собранную форму, покоящуюся на балках-опорах 8, скрепляют
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕВОДИСТОЙ СТАЛИ.
369
болтами или клиновым соединением или же, кроме того, загружают
сверху. Способ определения массы груза изложен в гл. IX. Применение
жидкой самотвердеющей смесн для формы и стержня-болвана значи-
тельно упрощает процесс изготовления формы по сравнению с описан-
ным способом.
Рассмотрим условия питания отливки. Радиус действия прибыли
в вертикальном направлении, как отмечено выше, кратный приблизи-
тельно семи толщинам стенок отлнвкн. В данном случае высота наклон-
ных стенок в двадцать раз превышает их толщину. Незначительное уве-
личение толщины стенкн в сторону прибыли мало влияет иа увеличение
радиуса действия прибыли. Кроме того, отлнвка имеет много местных
тепловых узлов в сочленениях приливов и ребер жесткости с основной
стенкой. Все это свидетельствует о иетехнологичиости конструкции рас-
сматриваемой детали.
Для улучшения условий питания вертикальных стенок отливки не-
обходимо было бы разместить прибыли не только на донной части, но
и на разных промежуточных по высоте уровнях. Однако это очень
сложно выполнить. Создание более технологичной конструкции не пред-
ставилось возможным. Прибыль, изображенная на рнс. 195, имеет не-
достаточный объем для компенсации объемной усадки стали, залитой
в форму.
Определение размеров прибылей. Для этой цели сна-
чала необходимо ориентировочно принять места расположения прибы-
лей. Если ограничиться применением одной прибыли (рис. 195), то зона
действия, равная сумме Ьп + 2гп, ие выйдет даже за пределы границ
размера 920. В этом случае, как было показано в гл. IV, верхняя плос-
кая часть стенки неизбежно получится с усадочными раковинами, рас-
положенными за пределами радиуса действия прибыли. Еще худшими
окажутся условия питания остальных частей стенки отливки.
В виде исключения, принятого на основе допустимости сохранения
осевой усадочной рыхлости в наклонной стенке, можно было бы приме-
нить не одну, а три прибыли 1, 2, 3, расположение которых показано
условными линиями на рис. 194. Расстояние между прибылями можно
принять равным сумме радиусов действия 2гп « 200 мм. В целях при-
ближения контура прибыли 1 к стенкам наклонной части длину прибы-
ли целесообразно принять более ее толщины Дп, например, 500—600 мм.
Приведенная толщина стенки отливки в подприбыльиой части со-
ставляет 7?о «= 4,8 см. При сохранении условия Rn^ 1,2 Ro доста-
точно иметь /?п «= 5,8 см. По номограмме (рис. 58) примем при-
быль диаметром 305 мм, высотой 1,5 D„. Учитывая, что верхний кон-
тур литейной формы возвышается над основанием прибыли на 800 мм,
объем открытой прибыли данной высоты составит 92 дм3. Основание
средней прибыли примем 305 X 610 мм, тогда объем ее составит 171 дм3.
Общий объем трех прибылей равен УОбщ = 92-2 + 171 = 355 дм3, а
объем отливкн массой 19 700 кг — 2530 дм3.
Соответствие принятого объема прибылей условиям питания отлив-
кн проверим по уравнению
(Ио + Ип)е = т]теор1/п = (2530 + 355) - 0,041 = ^-355
и соответственно
2885-0,041
355
= 0,345.
370
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
При относительной плотности отливки kv =------= 0,48 т/м3 и пе-
^габ
регреве заливаемой стали на 50—70° С сверх температуры ликвидуса
расчетный относительный объем усадочных раковин, принимая ki =
= 0,86 (рис. 56), должен составить
4е- = ЧтеоР*1 = 0,345 • 0,86V„ = 0,297V„.
Результаты проведенного расчета свидетельствуют о следующем:
1)	объем прибылей принятых размеров является недостаточным
для восполнения объемной усадки стали, залитой в форму;
2)	судя по соотношению приведенных размеров Ro и /?п, отливка
затвердеет раньше, чем прибыли;
3)	увеличение объема прибылей не улучшит питание затвердеваю-
щей отливки, так как высота наклонных стенок последней на много
превосходит сумму радиусов действия прибылей и края отливки;
4)	в целях уменьшения суммарного объема и развития по толщине
стенок отливки вторичных усадочных раковин и пористости необходимо
применение наружных холодильников в местах расположения тепловых
узлов и внутренних холодильников 9 в цапфах (см. гл. VI), осуществ-
ление доливок металла в прибыли, а также изготовление отливок из
стали, не имеющей широкого интервала кристаллизации, например
25Л или 15Л.
Расчет литниковой системы достаточно выполнить аналогично то-
му, как показано на примере изготовления отливки корпуса (рис. 178 и
179). Отливку можно выбивать из формы после охлаждения ее до тем-
пературы 850° С (см. табл. 55). Продолжительность охлаждения отлив-
ки до этой температуры определяют по способу, описанному в гл. VI,
который также рассмотрен на примере изготовления отливки корпуса.
VII. Боковая часть архитрава гидравлического пресса. Характери-
стика отливки: габаритные размеры 4500 X 1700 X 2200 мм, масса 54 т,
материал — сталь 35Л.
Модель архитрава изготовляют цельной с применением отъемных
частей (рис. 196). Нижние знаки делают отъемными из-за сравнительно
небольшой ширины модели. В модели предусматривают прочные ме-
таллические подъемы для выемки ее из уплотненной формы. Формовоч-
ные уклоны внешних вертикальных стенок принимают максимально
допускаемыми конструкцией детали для облегчения выемки модели из
формы. Места подвода питателей обозначают на модели метками.
Крупная литейная форма данной отливки должна противостоять
в нижних уровнях напору столба жидкой стали высотой ~2700 мм, со-
ответствующему давлению ~ 1,8 кгс/см2. Такое давление может выдер-
живать только хорошо уплотненная сухая форма. Толщина просушенно-
го слоя формы практически не превышает 80—90 мм, а в нижних час-
тях, особенно в углах, составляет всего 30—60 мм. В связи с гигроско-
пичностью формовочной смеси толщина просушенного слоя еще умень-
шается с течением времени.
Недостаточно уплотненные места стенок формы под действием на-
пора жидкой стали могут деформироваться, это приведет к утолщению
стенок отливки (порок № 114—распор формы), соответствующему увели-
чению массы детали, и, что крайне плохо, к нарушению условий направ-
ленного затвердевания стали, так как образующиеся утолщения будут
выполнять роль местных тепловых узлов. Еще большую опасность пред-
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 371
Рис. 196. Схема формовки боковой части архитрава:
/ — холодильник; 2 — наполнительная смесь; 3 — древесная стружка; 4 — шлак, бой
кирпича; 5 — контур кессона; 6 — контур опоки
ставляют случаи прорыва слабо уплотненных стенок формы (по-
рок № 114), если они сопровождаются проникновением жидкой стали
в глубинные слои формы. Меры предупреждения распора стенок формы
и других явлений, вызывающих, например, перемещение стержней или
холодильников во время заливки формы, проникновение жидкого ме-
талла под основания знаков стержней и т. д. рассмотрены в гл. VII.
Ниже сокращенно изложены некоторые важные положения, отра-
жаемые в общих технологических инструкциях, изготовления и заливки
крупных литейных форм, которые необходимо рассматривать в сово-
купности с указаниями, приведенными в технологических картах (см.
гл. IX).
1)	Выбор места формовки. Крупные формы следует изготовлять
в кессонах. Набивка формы не в кессоне может быть допущена лишь
при условии предварительной проверки выбранного места, гарантирую-
щей невозможность проникновения в форму грунтовых вод. Это место
должно быть также расположено на возможно большем расстоянии от
водопроводных и канализационных труб.
2)	Приготовление твердой постели. Глубина кессона или вырытого
котлована должна быть больше высоты модели на 260—500 мм, считая
372 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
до поверхности разъема формы. Приготовленный котлован должен
иметь у основания плотный грунт или плотно утрамбованную формовоч-
ную смесь. Содержание остальных операций указано в технологической
карте. Твердая постель может быть выполнена в виде постоянной полой
металлической коробки, расположенной в основании кессона и имею-
щей систему отверстий — газоотводов. Полость этой коробки соединяет-
ся с трубками, через которые удаляют газы и водяные пары, выделяю-
щиеся из стенок формы. Эта система труб может быть использована
для продувки через нее воздуха в целях ускорения процесса охлаждения
отливки в форме.
Отливки, имеющие высоту до 500 мм и ширину основания до 400—
500 мм, например зубчатые венцы или бандажи, можно изготовлять и
без постели. При больших размерах отливок в таких случаях возможно
поражение их газовыми раковинами и более вероятно образование
ужимни.
3)	Набивка нижней полуформы. Операция уплотнения формовоч-
ной смесн может быть заменена заполнением формы жидкой самотвер-
деющей смесью. Приготовление форм из уплотняемых смесей чаще при-
меняют при изготовлении крупных отливок. Формовочную смесь уплот-
няют слоями толщиной 100—150 мм. Толщину облицовочного слоя фор-
мы назначают равной 60—100 мм. Для повышения прочности глубоких
форм поверх каждого слоя укладывают крючки длиной 250—300 мм,
изготовляемые из проволоки диаметром 6—8 мм. Уплотняемая часть
формы должна иметь боковую опору в виде стенки кессона или плотно
утрамбованной формовочной смеси толщиной не менее 2 м, если форму
изготовляют без кессона.
При устройстве литниковой системы из огнеупорных изделий дол-
жно быть обеспечено плотное сопряжение трубок в местах соединения
их н предохранение литниковых каналов от засорения.
4)	Отделка формы. Во время выемки модели могут произойти по-
вреждения отдельных участков формы. При отделке формы необходимо
выявлять местные неплотности набивки, которые, так же как и относи-
тельно небольшие поломки, могут быть исправлены путем плотной на-
бивки и прошпиливания. Операцию прошпиливания формы гвоздями
назначают в зависимости от свойств используемых формовочных сме-
сей. Но даже при изготовлении форм из высококачественных смесей
иногда следует прошпиливать места, интенсивно омываемые потоками
металла, и выступающие части.
5)	Набивка верхней полуформы. Наряду с изложенными требова-
ниями, предъявляемыми к плотности набивки формы, придается боль-
шое значение удержанию формовочной смеси в опоке. Особенно это ка-
сается свисающих болванов. Данная задача решается применением
крючков, а при необходимости н специальных каркасов, подвешиваемых
к ребрам опоки. В случаях использования сборных опок, состоящих из
разъемных стенок и ребер, соединения составных частей должны быть
настолько надежны, чтобы исключалась возможность деформации их
при транспортировке полуформы и при воздействии на нее усилий
всплывания составных частей формы.
Основные положения технологического процесса изготовления рас-
сматриваемой отливки сводятся к следующему.
1)	Заданное положение стержней, образующих внутренние поло-
сти отливки, фиксируется в нижнем уровне соответствующими знаками.
Для проверки положения стержней на уровне разъема формы приме-
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
-373
Рис. 197. Литой груз ба-
лочного типа
няют шаблоны, базирующиеся на наружный контур формы, и мери-
тельные линейки, имеющие ту же толщину, что и стенки отлнвки.
Стержни после проверки нх положения раскрепляют четырехстоечными
жеребейками.
2)	Для предупреждения возможности всплывания верхней полу-
формы и центровых стержней, а также точной фиксации положения по-
следних применяют ложный груз массой 75 т. Для этой цели целесооб-
разно использовать литые грузы балочного типа массой по 1Q н 15 т,
имеющие соответственно следующие размеры в мм (рис. 197): длину
Lio = 6000 и Lis = 8000, высоту Ню = 450 и Hls = 500. Для загрузки
данной формы достаточно применить пять грузов массой по 15 т.
3)	Для выемки отливки из формы в верхней части прибылей пре-
дусматривают приливные цапфы, размеры которых определяют по
табл. 70. Выемку отливок из почвенных форм производят под наблюде-
нием механика, ответственного за эксплуатацию грузоподъемных
средств.
4)	В целях создания условий для направленного затвердевания
вертикальных стенок отлнвки в нижних тепловых узлах размещены
внутренние холодильники, масса которых принята равной 4% массы
металла, сосредоточенного в тепловых узлах.
5)	В тех же целях прибыли выполнены в виде полых усеченных
конусов для возможности долива их сверху через отдельную литнико-
вую систему, каналы которой соединены с общим стояком и подведены
к каждой прибыли. Литниковая система с обратным стояком выполнена
трехъярусной. Расстояние между смежными ярусами литниковой сис-
темы приняты, исходя нз условия, что поступление жидкого металла нз
каналов каждого вышележащего яруса начинается при подходе уровня
заполненной части формы к этим каналам на расстояние, не превышаю-
щее 300 мм (см. гл. V).
В условиях цеха-изготовителя отливки был принят вариант залив-
ки 'формы одновременно из двух ковшей емкостью по 35 т, каждый из
которых имеет по два стопорных стакана диаметром d0 = 60 мм. Поря-
док заливкн формы описан в технологической карте (с. 326—327). Коли-
чество жидкой стали, необходимое для заполнения формы до уровня
ДЯП = 200 мм, составляет 60 т, из которых сначала заливают 9 т через
два стопорных отверстия до заполнения формы на уровень, отстоящий
от основания иа 300 мм, а остальные 51 т заливают одновременно через
четыре стояка.
Рассматриваемая отливка относится к III технологической группе
(табл. 36). В этом случае скорость подъема уровня металла в полости
формы должна быть не менее 6 мм/с (табл. 41). Такую скорость необ-
ходимо принимать для тех частей отливки, которые, будучи массивнее
остальных, заполняются с меньшей скоростью подъема уровня металла.
К массивным частям относятся нижний н верхний поясы данной отлив-
ки массой ~7 т каждый.
374
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Таблица 70
Размеры и ориентировочная грузоподъемная сила приливных цапф
(сталь 35Л)
части подели цапфы
Размеры цапфы, мм
							Грузоподъем-
D	Dt	Dt	L	а	R	Г	кая сила цапфы, тс
70	120	220	140	20	25	20	До 5
90	140	220	140	20	25	20	6—10
ПО	160	220	140	20	25	20	11—20
130	180	220	140	20	30	20	21—30
170	230	380	240	30	30	25	31—50
230	390	380	240	30	30	25	51—100
280	340	380	240	30	35	25	101—150
Для определения условий заливки формы воспользуемся номограм-
мой (рис. 198), считая, что принятый ковш емкостью 35 т имеет те же
размеры в поперечном сечении, что и ковш емкостью 40 т, но меньшую
высоту. Тогда заливка формы одновременно из двух ковшей начнется
через два стояка при первоначальном напоре Hi = 1930 мм. Из каждо-
го ковша будет израсходовано по 3,5 т стали с понижением напора
в ковше до Hi = 1800 мм. В пределах этих напоров можно принять
среднее значение w = 105 кг/с при do = 60 мм (табл. 42). Тогда при
средней скорости подъема уровня металла в форме v = 200 : 33,4 =
= 6 мм/с продолжительность заполнения иижнего пояса через два сто-
порных стакана составит
Но прежде чем открыть вторые стопоры каждого ковша, необходи-
мо заполнить полость формы до уровня, отстоящего от основания от-
ливки на 300 мм. Будем считать, что на это потребуется еще по 1 т
жидкого металла из каждого ковша, после чего уровень металла в ков-
шах уменьшится на 300 мм, а напор Н до 1770 мм. Согласно иомограм-
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ 375
Рис. 198. Изменение во времени расхода жидкой стали из ковшей разной ем-
кости Q при диаметрах стопорного стакана do
ме (рис. 198), на слив 1 т металла потребуется ~ 10 с, а всего до нача-
ла заливки формы одновременно через четыре стояка тг = Ti + 10 =
= 33,3 + 10 = 43,3 с. Изменение уровня металла и гидростатических
напоров в ковшах показано иа номограмме штриховыми линиями со
стрелками, которые характеризуют следующее: 1 — начальный момент
заливки формы; 2, 3 — моменты завершения процесса заполнения фор-
мы через два стояка; 4,6 — моменты, соответствующие заполнению фор-
мы до основания прибылей (слито нз ковшей 54 т стали) и до уровня
ЬНп (слито 60 т стали); 5,7 — моменты времени завершения слива соот-
ветственно 54 и 60 т стали, если бы было открыто в ковшах только по
одному стопорному отверстию вместо двух.
Отсюда следует, что продолжительность заполнения формы через
четыре стояка, эквивалентная уменьшенному в 2 раза расстоянию меж-
ду стрелками 5—3 и 7—3, составит соответственно
340—90 1ОС	38Э—90
т3 =--------= 125 с и т4 =-------= 145 с.
3	2	4	2
Общая продолжительность заполнения формы до основания при-
былей н до уровня &Н„ равна соответственно те = 125 + тг = 169 с к
т6 = 145 + тг ~ 189 с, а средняя линейная скорость подъема уровня
металла в форме до основания прибылей
И0	2200	.0	,
v = —- =------~13 мм/с.
т5	169
Принятые условия заливки данной формы соответствуют требова-
нию табл. 41 по линейной скорости подъема уровня металла о^--6 мм/с.
Этому требованию соответствуют и условия заполнения верхнего пояса,
отличающиеся от принятых для нижнего пояса заливкой формы одно-
временно через четыре стояка вместо двух. В рассматриваемом случае
не учитывали коэффициент размывания рр, так как увеличение скорости
376
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
заливки формы, возможное в пределах влияния ₽р, рассматривается
как положительный фактор.
На данном примере показана возможность проведения подробного
анализа условий заливки крупных литейных форм, пользуясь номо-
граммой (рис. 198). Основное преимущество применения такой номо-
граммы заключается в том, что в ней комплексно учитывается влияние
напора в ковше, диаметра стопорного стакана и конусности ковша на
изменение скорости разливки стали. Такую номограмму можно по-
строить и для условий применения ковшей другой емкости на основе
данных, приведенных в табл. 42 и 43.
Таким образом, при разработке технологических процессов изго-
товления стальных отливок ответственного назначения важно не толь-
ко знать методы определения данных, необходимых для построения
модели и назначения режимов выполнения разных технологических
операций, но и иметь опыт применения этих данных. С этой точки зре-
ния и рассмотрены примеры изготовления отливок из углеродистой
стали. Изложенные способы определения искомых данных применимы
к отливкам разных размеров, массы и конструкции, а также к отлив-
кам, изготовляемым из легированной стали с соответствующим уточне-
нием их в каждом случае с учетом особенностей литейных свойств ле-
гированной стали принятого состава.
3.	ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
По содержанию легирующих элементов стали разного состава под-
разделяют на трн основные группы: низколегированные, среднелегиро-
ванные и высоколегированные. В машиностроении наибольшее приме-
нение находят низколегированные конструкционные стали (ГОСТ
7832—65, ГОСТ 2176—67) с общим содержанием легирующих элемен-
тов до 2,5—3,0%. Несмотря на большое различие в составе низколеги-
рованных сталей, их литейно-технологические свойства, учитываемые
при разработке технологических процессов производства фасонных от-
лнвок, можно охарактеризовать в основном по общему содержанию
легирующих элементов и содержанию углерода. Последний обычно
больше влияет на температурный интервал кристаллизации стали, чем
легирующие элементы.
Из среднелегированных и высоколегированных сталей изготовляют
отливки специального назначения, например работающие в условиях
абразивного износа, ударных нагрузок, в агрессивных средах и т. д.
Различие в составе этих сталей может оказать более существенное вли-
яние на литейные свойства отливок, чем различие в составе низколеги-
рованных сталей.
При разработке технологических процессов изготовления отливок
из легированных сталей необходимы следующие сведения:
1)	Температура начала затвердевания стали, учитываемая при
назначении температуры заливки, определяемая экспериментально или
приближенно по данным о влиянии на это свойство разных легирующих
элементов (см. с. 171).
2)	Температурный интервал кристаллизации стали, определяемый
экспериментально или по диаграмме состояния основных элементов,
например Fe—С—Мп. Температурный интервал кристаллизации учи-
тывают при разработке методов направленного затвердевания стенок
отливки.
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
377
3)	Общая линейная усадка стали, определяемая экспериментально
нли принимаемая по аналогии со свойствами стали, близкой по химиче-
скому составу илн классу, например аустенитному, ферритному, мар-
тенситному. При этом учитывается, что однофазные стали обладают
большей усадкой. Но для построения модели требуются сведения о ли-
нейной усадке, определяемой с учетом тормозящего действия стенок
формы, размеров и конфигурации литой детали. Для определения ли-
тейной усадки различных сталей с достаточной для практических целей
точностью можно использовать поправочные коэффициенты, приведен-
ные в табл. 11.
4)	Относительный объем усадочных раковин и пористости е, учи-
тываемый при определении размеров прибылей.
5)	Трещиноустойчивость стали, учитываемая при конструировании
литниковой системы, определении мест расположения прибылей, про-
должительности охлаждения отливки в форме до выбнвки, способов
улучшения податливости стеиок формы. В зависимости от трещиноус-
тойчивости стали определяют принципиальную возможность изготовле-
ния крупногабаритных отливок сложной геометрической формы, разли-
чающихся значительной неравномерностью толщин стенок и т. д. Леги-
рованные стали в принципе обладают меньшей трещиноустойчивостью
по сравнению со среднеуглеродистыми сталями ЗОЛ и 35Л (см. гл. VII).
В то же время некоторые стали аустенитного класса, например
1Х18Н9Т, Х24Н12СЛ, обладают удовлетворительной трещииоустойчи-
востью благодаря близким к стали 25Л пластическим свойствам и зна-
чительно большим показателем прочностных свойств в области темпе-
ратур образования горячих трещин (рис. 147). Удовлетворительные
трещиноустойчивость и свариваемость стали аустенитного класса до-
стигаются при содержании в ней малого количества альфа-фазы, напри-
мер 4—5%, способствующей повышению пластичности в области высо-
ких температур. Содержание альфа-фазы можно регулировать при вы-
плавке стали.
6)	Склонность стали к образованию окисиых плен, которую важно
знать при изготовлении отлнвок из стали с повышенным содержанием
легирующих элементов, особенно хрома, алюминия, титана. Склонность
к плеиообразованию характеризуется начальной температурой интен-
сивного окисления открытой поверхности жидкой стали. Это свойство
стали характеризуется временем, начиная с которого жидкая сталь,
взятая из печи ошлакованной ложкой, покрывается с поверхности окис-
ной плеиой. С увеличением продолжительности выдержки стали в ош-
лакованной ложке до образования сплошной плены облегчается получе-
ние отливок без окисиых плен. Технологические методы получения отли-
вок без окисиых плен рассмотрены в гл. VII.
7)	Температурные интервалы порогов хрупкости высоколегирован-
ной стали, которые необходимо знать для определения режимов охлаж-
дения отливок в литейных формах и после выбивки из них, а также
способов отрезки прибылей. Данные сведения учитывают металловеды
при назначении режимов термической обработки и могут быть сообще-
ны специалистам-литейщикам.
Примеры изготовления отливок
Корпус блока парораспределения [26]. Характеристика отливки:
габаритные размеры 1650 X 1650 X 1450 мм, масса 12 т, сталь перлит-
ного класса типа 15Х1М1ФЛ.
378
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Характеристика литейных свойств стали принятого состава: темпе-
ратура начала затвердевания 1480—1495° С; поправочные коэффициен-
ты к известным свойствам стали ЗОЛ—линейная усадка = 1,0;
склонность к образованию горячих трещин Ат — 0,9; склонность к обра-
зованию усадочной пористости kytl = 0,5; относительный объем усадоч-
ных раковин и пористости е = 0,049.
Корпус блока парораспределения работает при температуре 565°С
и давлении пара 240 кгс/см2. В связи с этим готовые отливки не долж-
ны иметь дефектов сплошности металла. На продольном разрезе
(рис. 199, а) видны особенности конструкции этой детали. Принципи-
альные положения технологического процесса изготовления отливки
приведены ниже в последовательности, которая принята при разработке
технологии, и изложены достаточно подробно, чтобы не повторять их
при описании других примеров.
Выбор положения отливки в форме. Принятое поло-
жение отливки в форме (рис. 199, 6) имеет следующие преимущества:
прибыль размещена над самой массивной верхней частью стенки; ос-
новные поверхности стенок отливки расположены вертикально; стер-
жень, образующий внутренний контур отливки, имеет плоскую опору и
может быть дополнительно закреплен сверху; созданы условия для вы-
вода газов через верхние открытые части стержня; можно проверять^
правильность положения стержней в течение всего времени сборки
формы.
Построение прибыли. В целях создания условий для на-
правленного затвердевания отливки введен компенсирующий припуск 1
(рис. 199, 6), а в утолщенную часть 2 помещены внутренние холодиль-
ники диаметром 10—12 мм из низкбуглеродистой (0,1 % С) стали. Про-
верка показала хорошую свариваемость холодильников с металлом от-
ливки, однако некоторые из них сместились и места их расположения
были обнаружены на механически обработанных поверхностях. После
введения в конструкцию литой детали пополнений 3 и 4 надобность
в применении неудаляемых внутренних холодильников отпала.
Рис. 199. Конструкция (о) и основные технологические построе-
ния (6) отливки корпуса блока парораспределения
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
379
Над массивным фланцем и местными выступающими приливами 5,
6 разместили кольцевую прибыль диаметром 1150 мм у основания 7
высотой 1500 мм; размеры прибыли определены согласно соотношениям
/?п: Ro и V„: Vo, приведенным в гл. IV. Литейная усадка принята рав-
ной 2%.
Выбор поверхности разъема и способа изго-
товления формы. Основная и вспомогательная поверхности разъ-
ема формы приняты (рис. 199, б) с учетом значительной общей высоты
отливки и прибыли (~3 м). Применение вспомогательного разъема по
оси патрубков 8 позволило избежать применения стержней, которые
потребовались бы для перекрытия этих патрубков.
Отливки подобных размеров изготовляют преимущественно в фор-
мах в почве. Но учитывая повышенную ответственность литой детали,
а также возможность изготовления форм в опоках размерами в свету
2800 X 2800 мм, более целесообразна формовка в опоках, а сборка и
заливка форм — в кессоне. Модель и форма разделены по высоте на
три части — нижнюю, среднюю и верхнюю (рис. 200).
Рис. 200. Схема формовки корпуса блока парораспределения
380-
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Нижнюю часть формы набивают на ровной подмодельной плите
в положении, обратном изображенному на рис, 199, Затем поворачива-
ют вместе с моделью на 180° и устанавливают на поддон 1 (рис. 200),
Среднюю и верхнюю части формы набивают непосредственно над ниже-
лежащими частями, присоединяя последовательно среднюю, а затем и
верхнюю части разъемной модели. При этом условии облегчается полу-
чение точного соединения поперечных сечений каналов литниковой сис-
темы в разъемах формы, а также повышается размерная точность
формы.
Выбор границ и способа крепления стержней.
Стержень, образующий внутреннюю полость отлнвки, невозможно изго-
товить цельным из-за криволинейных боковых отводов. Поэтому он дол-
жен состоять нз отдельных частей. К качеству стержней, образующих
отверстия в массивных сечениях стенок отливкн, предъявляются высо-
кие технические требования, например повышенная прочность в сухом
состоянии, точность размеров, высокая термостойкость в сочетании
с легкой выбнваемостью, надежный вывод газов через его знаковые час-
ти. С учетом перечисленных требований были намечены границы стерж-
ней 1, 2, 3 и 4 (рис. 200). Стержни соединяют в один общий блок после-
довательно при установке их в форму. Наиболее трудно изготовить стер-
жень /, который имеет четыре цилиндрических знака в нижнем основа-
нии и один в верхнем. Стержень 2 имеет два длинных криволинейных
ответвления с цилиндрическими знаками.
Вертикальный канал блока стержней выполнен в виде трубы-кар-
каса 2. Весь блок стержней крепят к поддону 1 стяжным болтом 3 через
промежуточный элемент-крюк 4. При стягивании стержней гайкой 5
имеется опасность поломки их или образования трещин. Поэтому изго-
товлению и отбору стержней уделяют особое внимание. Газоотводящне
каналы, выполненные в стенках стержней путем прокладки парафино-
вых фитилей, соединены со сквозными отверстиями в стенке трубы 2 и
выведены наружу через знаки стержней. В верхней части (выше уровня
заполнения прибыли) блок стержней крепят дополнительно жеребей-
ками 6.
Хорошее качество внутренних поверхностей отливки было достиг-
нуто при изготовлении стержней из смеси, содержащей 94% хромомаг-
незита и 6% патоки.
Устройство литниковой системы и порядок за-
ливки формы. В связи с тем, что сталь, содержащая хром, молиб-
ден, ванадий, склонна к образованию окисных плен, а полость литейной
формы имеет большое поперечное сечение, а следовательно, большую
площадь открытой поверхности заливаемой стали, необходимо было
максимально сократить продолжительность заполнения формы. Залив-
ка формы из одного двухстопорного ковша не удовлетворяла этим ус-
ловиям. Потребовалось использовать прн заливке формы одновременно
два стопорных ковша. Но для размещения над формой этих ковшей,
подвешенных на кранах, стало необходимым удлинить литниковые ка-
налы (рис. 200). Литниковая система выполнена четырехъярусиой
с подводом металла через стояки / и // соответственно в первый и чет-
вертый ярусы, а через стояки III и IV — во второй и третий ярусы. Ка-
налы, соединяющие прямые стояки II—III с обратными стояками,
размещены между уровнями расположения питателей второго и третье-
го ярусов литниковой системы. Температуру заливки задавали в пре-
делах 1560—1570° С.
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
381
Форму заливали через четыре стопорных стакана в такой последо-
вательности: заполняли нижнюю часть формы через первый ярус кана-
лов (стояк /) до момента загорания сигнальной лампочки, замыкающий
контакт которой расположен на расстоянии 500 мм от основания отлив-
ки; затем начинали заливку нз второго ковша одновременно через стоя-
ки HI и IV, а через 3—5 с после этого прекращали подачу металла
через стояк /; после повышения уровня металла до оси питателя, под-
веденного в прибыль, начинали заливку через стояк II, а через стояки
III и IV заливку прекращали. В этих условиях фактическая продолжи-
тельность заливки полости формы собственно отливки н нижней части
прибыли составила 140 с при средней скорости подъема уровня металла
около 10 мм/с. Выбивка отливок нз форм допускалась при температуре
с 600° с.
Поскольку низколегированная сталь склонна к образованию горя-
чих трещин, при разработке технологических процессов важно созда-
вать плавные переходы толщин стенок, увеличивать радиусы, закругле-
ния в сопряжениях стенок, особенно в местах соединения массивных
фланцев с телом отлнвки, изменяя конструкцию деталей, а при необхо-
димости и применять известные методы внешнего охлаждения указан-
ных переходных мест. Непременным условием является также заливка
форм только сифонным способом при максимально допустимой скоро-
сти подъема уровня металла в полости формы и доливка прибылей
только под затопленный уровень. Ограничение содержания в стали се-
ры и фосфора до 0,012—0,015% способствует повышению ее трещино-
устойчивости и уменьшению возможности развития ликвационных про-
цессов. Рассмотренные условия разработки технологического процесса
изготовления отлнвки из низколегированной стали 15Х1М1ФЛ относят-
ся и к изготовлению отливок из низколегированной стали других марок.
Отливка корпуса рабочего колеса гидротурбины. Характеристика
отливки: диаметр 2650 мм, высота 660 мм; толщина стенок от 10
(выходные кромки лопаток) до 200 мм; Go = 11 200 кг; 6Общ =
= 15500 кг; материал — сталь типа 20Х13Л с повышенным содержани-
ем хрома до ^14,5%.
Рассмотрим принципиальные особенности технологии изготовления
отливок из стали 20Х13Л с учетом следующих характеристик литейных
свойств: температуры начала затвердевания ~ 1495° С; коэффициента
линейной усадки по сравнению со сталью ЗОЛ йл.у ~ 0.6; коэффициента
склонности к образованию усадочной пористости йу «= 1; коэффициента
объемной усадки 8 = 0,049. Сталь обладает повышенной склонностью
к образованию окисиых плен.
Условия получения годных отливок создают путем придания стен-
кам последних постепенного утолщения к местам расположения прибы-
лей; плавных переходов в сопряжениях смежных стеиок, применением
внешнего охлаждения мест расположения тепловых узлов, форсирован-
ной заливкой формы при условии сифонного подвода металла и после-
дующей подачи жидкой стали под затопленный уровень в вышележащие
части отливки, в том числе в прибыли; перегрева заливаемой стали на
90—120° С выше температуры начала заливки. Не допускается доливка
прибылей сверху падающей струей. Литейные свойства стали в боль-
шой степени зависят от технологии выплавки ес, особенно от режи-
ма раскисления.
В данном случае (рис. 201) конструкцию отливки нельзя считать
технологичной даже по соотношению толщин стеиок. Кроме того, в Т-
382-
технология ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Рис. 201. Схема формовки и устройства литниковой системы корпуса ра-
бочего колеса гидротурбины
образных сочленениях стенок лопаток с верхним и нижиим дисками
колеса возможно образование горячих трещин, а на развитых горизон-
тальной и наклонной поверхностях нижнего и верхнего дисков — обра-
зование окисных плен на верхних сторонах дисков. Не исключена также
вероятность получения стенок с толщиной 10 мм с недоливами. Слож-
ной представляется задача получения отливки заданных размеров.
Ниже описан технологический процесс изготовления рассматривае-
мой отливки, разработанный с учетом перечисленных выше особен-
ностей.
Нижнюю полуформу (рис. 201) собирают из стержней 1, 2, 3. Для
этого на дие кессона располагают по уровню ровную плиту /, по кото-
рой может перемещаться по роликам 2 плита 3, стыкующаяся с такой
же плитой 4, но расположенной на неподвижных опорах 5. На плитах 3
и 4 наносят в масштабе внешний контур всех знаков стержней 1 и 2.
Перед сборкой формы плиту 3 откатывают по роликам в сторону. В та-
ком положении плиты устанавливают стержни / и 2 по нанесенным
границам знаков. После проверки правильности соединения стержней
плиту 3 по роликам перемещают до упора в положение, показанное на
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
383
рис. 201, полость 6 заполняют сухой формовочной смесью и затем уста-
навливают стержень 3.
Каналы литниковой системы прокладывают в знаковых частях
стержней / во время изготовления последних. Поэтому стержни /, в ко-
торых имеются литниковые каналы, располагают равномерно по внеш-
ней окружности собираемой формы.
Верхнюю полуформу можно набивать отдельно по модели, так как
плоскость разъема формы совмещена с верхней линией знаков стерж-
ней 2. Вокруг внешнего контура знаков нижней полуформы уплотняют
формовочную смесь н в это время прокладывают литниковые каналы
из огнеупорных изделий.
Стержни изготовляют из смеси, обладающей повышенной податли-
востью. Для предупреждения образования горячих трещнн в сочлене-
ниях лопаток с дисками колеса устанавливают наружные холодильники
7. Однако, учитывая, что холодильники ухудшают питание нижнего
диска через вертикальные стенки (лопатки), часть лопаток по длине
(см. размер /) сохранили без холодильников.
Принятое расположение конических прибылей с сохранением рас-
стояния между ними, равного 2г„, обеспечивает надежные условия пи-
тания верхнего диска и лопаток.
Форму заливают одновременно через стояки 8 и 9. Тангенциальное
направление питателей создает вращательное движение потоков метал-
ла в полости формы. После подъема уровня металла в форме несколько
выше питателей 10 заливку сифоном прекращают, чтобы продолжить
ее через стояк 11. При одновременной залнвке формы снизу через сто-
порные стаканы диаметром 70 мм продолжительность данного процесса
составила 65 с до выхода металла в прибыли, а средняя скорость подъе-
ма уровня металла в форме v ~ 10 мм/с. Скорость v была еще большей
в зоне расположения лопаток. Тем не менее тонкие стенки, охлаждаю-
щиеся быстрее остальных, имели спаи из-за образования окисных плен.
Для предотвращения этих пороков потребовалось направить питатели
непосредственно в тело лопаток.
Отливки из стали аустенитного класса. Отливки из стали
110Г13Л. Характеристика литейных свойств стали: температура на-
чала затвердевания 1350—1370° С; коэффициент линейной усадки по
сравнению со сталью ЗОЛ k„,y = 1,3 -е- 1,4; коэффициент трещииоус-
тойчнвости kT = 0,4; коэффициент склонности к образованию усадочной
пористости йу.п = 2,5; коэффициент объемной усадки е = 0,067 ч- 0,069
[36, 64, 67]. Склонности к образованию окисных плен не наблюдается.
Как конструкционный материал эту сталь используют для изготов-
ления литых деталей, работающих в сочетании ударных и истирающих
нагрузон (броневые плиты щековых дробилок трубных мельниц, брони
конусных дробилок, стрелочные переводы), и деталей, работающих прн
повышенных растягивающих напряжениях в сочетании с ударными на-
грузками (передняя стенка и петля днища ковша экскаватора, черпаки
драг). Перечисленные два типа деталей будем соответственно называть
деталями I и II группы.
Детали I группы изготовляют либо с малыми прибылями бокового
питания, которые легко обрезать, либо вообще без прибылей, которые
заменяют выпорами, получая отливки со скрытыми усадочными ракови-
нами и пористостью.
Принципиальные положения технологии производства отливок из
стали 110Г13Л, используемых в условиях ударио-растягивающих на-
384------------------------------ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
грузок, определены на базе широких исследований [36, 64]. Повышенная
склонность этой стали к образованию усадочных раковин и пористости
объясняется большим абсолютным значением коэффициента объемной
усадки, а также широким (до 150° С) интервалом кристаллизации. При
недостаточном питании отливки ее стенки поражаются усадочными ра-
ковинами и пористостью, причем ширина пористой зоны составляет до
половины толщины стенки отливки (см. рис. 136, б), а при горизонталь-
ном расположении плит еще более.
После истирания поверхностной плотной корки толщиной порядка
15% толщины стенки отливки износ детали резко прогрессирует, так как
многие детали (например, зубья ковша экскаватора, броневые плиты
мельниц и дробилок) должны обладать удовлетворительной износо-
стойкостью практически по всей толщине. Поэтому наряду с организа-
цией надлежащего питания отливок в соответствии с положениями
гл. IV важнейшей задачей остается разработка методов резкого умень-
шения ширины пористой зоны и увеличения толщины плотного внешне-
го слоя твердого металла.
Одним иэ эффективных средств повышения плотности стали яв-
ляется применение наружных холодильников, устанавливаемых со сто-
роны рабочей поверхности, или облицовочных материалов, обладающих
большой теплоаккумулирующей способностью. Применение наружных
холодильников позволило, в частности, повысить ов и о„ на 15—20% по
сравнению с условиями отбора теплоты стенками песчаной формы. Но
при сочетании высокой температуры заливки и применения наружных
холодильников возможно образование транскристаллитной зоны. Ис-
следованиями показано, что при температуре заливки, не.превышающей
1420° С, отливки с толщиной стеиок до 70 мм, изготовленные с примене-
нием наружных холодильников, имели мелкозернистое строение.
Установлено также, что при определении протяженности прибылей
можно использовать те же значения радиусов действия прибыли и края
отливки, которые принимают для отливок из углеродистой стали [36].
В сопоставимых условиях торможения усадки образование горячих
трещин в.отливках из стали 110Г13Л более вероятно, чем в отливках из
среднеуглеродистой стали [64]. Это объясняется большей линейной
усадкой стали 110Г13Л, большей склонностью ее к образованию прига-
ра, при наличии которого возрастает торможение усадки в линейном
направлении стеиок отливки, а также склонностью к образованию круп-
нозернистой структуры, особенно при значительном перегреве заливае-
мой стали, к которому средиеуглеродистая сталь менее чувствительна.
Например, повышение температуры заливки стали до 1480° С способ-
ствовало образованию горячих трещин при растягивающих напряжени-
ях, в 10 раз меньших, чем при температуре 1420° С. Высокомарганцевая
сталь по сравнению со средиеуглеродистой более чувствительна к кон-
центрации напряжений при отсутствии плавных переходов толщин и
в местах сопряжения смежных стенок. Неудовлетворительные условия
питания отливок из стали 110Г13Л способствуют образованию внут-
ренних трещин, которые, например, в процессе термической обработки
могут переходить в сквозные. Последнее обстоятельство усугубляется
крайне медленным повышением пластичности во время охлаждения за-
твердевшей отливки. Например, при температуре ниже ликвидуса на
660°С относительное удлинение стали 110Г13Л ие превышало 1%, в то
время как при температуре ниже ликвидуса иа 100 и 300° С относитель-
ные удлинения стали ЗОЛ достигали соответственно 0,93 и 4,50%. Ухуд-
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
•385
шение пластических свойств во многом зависит от содержания в стали
фосфора, так как хрупкие фосфиды и фосфидная эвтектика выделяются
по границам зерен.
Отмеченное выше положительное влияние увеличения скорости ох-
лаждения тепловых узлов и малого перегрева заливаемой стали на фор-
мирование мелкозернистого строения увеличивает также сопротивляе-
мость стали действию усадочных напряжений.
Отсюда вытекают следующие основные технологические мероприя-
тия по предупреждению образования горячих и холодных трещин: ог-
раничение температуры заливки, в том числе при изготовлении толсто-
стенных отливок до 1420° С; создание плавных переходов в сочленениях
смежных стенок отливки, что особенно важно для отливок из стали
110Г13Л; интенсификация процесса охлаждения тепловых узлов при
условии нормального питания стенок отливки; обеспечение содержания
в стали фосфора ие более 0,015—0,025%, особенно при изготовлении
толстостенных отливок сложной геометрической формы, например
дражных черпаков; уменьшение торможения при усадке отливок.
Ниже приведены примеры технологии изготовления отливок из ста-
ли 110Г13Л.
Пример 1. Плита щековой дробилки. Характеристика отливки: га-
баритные размеры 740 X 740 X 150 мм, масса 380 кг. По техническим
требованиям отливка должна иметь ровную опорную поверхность 1
(рис. 202). Тем не менее, исходя из условия получения более плотной
рабочей поверхности 2, положение отливки в форме принято поверхно-
стью 1 вверх. При этом условии важно принять технологические меры
по предупреждению образования ужимин и пригара на опорной поверх-
Рис. 202. Схема формовки плиты
386-
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
ности J. Эта задача решается применением для верхней полуформы
облицовочной хромитовой или хромомагнезитовой смеси, объемной
сушки и увеличением скорости заливки формы.
При выборе места расположения прибыли и подводе металла учи-
тывали следующие условия охлаждения затвердевающей отливки
в форме. С торцовых сторон стенок действует концевой эффект охлаж-
дения, поэтому в менее благоприятных для направленности затвердева-
ния стали условиях будут находиться две средние секции отливкн, от-
деленные углублениями 3. Питающее сечение прибыли целесообразно
соединить со средними секциями и расположить его с торцовой стороны
отливки. Однако в данном случае сумма радиусов действия г„ и гк мень-
ше длины детали, поэтому верхняя часть поперечного сечения стенки
отливки может быть частично поражена усадочной пористостью, не-
смотря на достаточный объем прибыли. Уменьшение развития усадоч-
ных процессов достигается ограничением температуры заливки (до
1420° С), а при необходимости — расположением наружных холодиль-
ников в концевой зоне. Ограничение температуры залнвки стали умень-
шает также возможность поражения отливок трещинами.
Питатели подводят либо непосредственно в прибыли, чтобы уси-
лить направление температурного градиента, либо в стенку отливки,
противоположную размещению прибыли. Но в последнем случае теря-
ются преимущества, создаваемые краевым эффектом охлаждения от-
ливки со стороны, противоположной размещению прибыли. Поэтому
с точки зрения условий питания отливкн предпочтительным оказывает-
ся подвод металла в прибыль.
Принимая данный вариант подвода металла, необходимо учиты-
вать следующее:
1)	в целях создания направленного вытеснения воздуха из полости
формы поступающими потоками жидкой стали нужно иметь в концевой
стороне верхней стенки отливки либо прибыль, либо выпор, через кото-
рые вместе с воздухом должно пройти некоторое количество жидкого
металла;
2)	до заполнения полости формы собственно отливши усиленному
тепловому воздействию подвергаются открытые поверхности формы
в верхней части прибыли и смежных с прибылью участков горизонталь-
ной поверхности стенок верхней полуформы;
3)	во избежание разрушения поверхности стенок облицовке прибы-
ли высокотермостойкими формовочными материалами должно быть
уделено такое же внимание, как и поверхности 1
Иногда формы плоских отливок заливают в наклонном положении
с подводом металла в нижележащие части отливкн, что в принципе
имеет положительное значение. Но в данном случае потребовалось бы
поднять вверх не прибыльную, а противоположную часть формы, ухуд-
шив условия питания отливки. Изготовление подобных отливок методом
поворота формы, хотя и имеет положительное значение, но в производ-
ственных условиях трудно осуществимо.
Пример 2. Передняя стенка ковша экскаватора. Характеристика
отливкн: габаритные размеры 1940 X 1800 X 1830 мм, масса 2450 кг,
преобладающая толщина стенок 25—50 мм. По своей геометрической
форме отливка склонна к короблению, так как имеет корытообразное
сечение. Она работает в сложных эксплуатационных условиях, воспри-
нимая ударные нагрузки — растягивающие напряжения. Особенности
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
387
конструкции детали (рис.
35), определение литейной
усадки и условия получения
размерной точности отливки
рассмотрены в гл. III. При
выбранном положении от-
ливки в форме (рис. 203)
утолщенные части размеще-
ны вверху и сами, питаясь
жидким металлом из прибы-
лей, способны, как прибыли,
питать остальные стенки от-
ливки.
Форму изготовляют в
специальных опоках разме-
рами в свету 2500 x 2500 мм.
Внутренний контур отливки
получают по модели без
применения стержней. Для
этой цели нижнюю часть мо-
дели монтируют в специаль-
но изготовленной модельной
рамке, а верхнюю распола-
гают на ровной подмодель-
ной плите. Плоскость разъе-
ма модели и формы — фи-
гурная с уклоном направля-
ющих болванов, равным 10°.
Для получения заданной
геометрической формы под-
прибыльных частей прибыли
выполнены легкоотделяемы-
ми. Питатели литниковой
системы подведены в разные
уровни отливки. Для этой
цели литниковый ход 1 раз-
мещен в плоскости разъема
опок, далее он опускается,
проходя по знакам стержней
б и 7. От литникового хода
1, 2 отведены две пары пи-
тателей 3 в вертикальную
стенку и шесть питателей 4
в верхнюю стенку. Литнико-
вая система устроена рас-
ширяющейся, принимая об-
Рис. 203. Схема формовки передней стеики ковша
экскаватора
щую площадь поперечного
сечения питателей 3 равной Fa ~ 1,5FX, чтобы форма заполнялась сна-
чала только через нижние питатели. Общая площадь верхних питателей
принята равной FT.
Форму можно набивать на встряхивающей формовочной машине
или пескометом. Нижнюю полуформу целесообразно изготовлять из
жидкой самотвердеющей смеси, так как в этом случае можно получить
388
.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
хорошую податливость болвана. В наиболее сложных тепловых услови-
ях находится верхняя поверхность, где возможно образование ужимнн
и пригара. Эту часть формы необходимо облицовывать высокотермо-
стойкой формовочной смесью.
Таким образом, способ изготовления и заливки литейной формы
в принципе не отличается от методов, принятых для отливок из стали
перлитного класса. Исключение составляет применение ограниченного
числа прибылей в отступление от рекомендаций, приведенных по радиу-
сам действия гп и гк. Но в этом случае необходима доливка стали в при-
были. Применение дополнительного числа легкоотделяемых прибылей
над местными утолщениями 5 и 6 улучшит условия питания отливки.
Учитывая, что отливка подвергается термической обработке — закалке,
в технологическом процессе предусматривают проведение холодной
правки готовой детали, если расстояние между выступающими плоски-
ми стенками получится с отклонениями от заданного размера.
В заключение отметим общие положения, которые необходимо учи-
тывать при разработке технологических процессов изготовления толсто-
стенных отливок из стали 110Г13Л.
1)	При толщине стенок отливок 6О > 50 мм, особенно если детали
работают в сочетании ударных нагрузок и растягивающих напряжений,
содержание углерода в стали допускается не более 1,1%. При большем
содержании углерода расширяется температурный интервал затвердева-
ния стали, увеличивается выделение карбидов по границам зерен и по-
нижается трещиноустойчивость стали.
2)	Непременным условием улучшения качества отливок, работаю-
щих в условиях ударных нагрузок и повышенных растягивающих на-
пряжений, например черпаков драг, является применение прибылей,
обеспечивающих полную пропитываемость стенок, т. е. определение
размеров и расположения прибылей согласно указаниям в гл. IV.
3)	Одним из действенных средств увеличения плотности строения,
а следовательно, и механических свойств стали, например <тв
sgS 80 кгс/мм2, является увеличение скорости охлаждения толстостенных
частей отливки путем применения наружных холодильников или мате-
риалов, обладающих большой теплоаккумулнрующей способностью, но
при температуре заливки не выше 1420° С. Например, получение брони
конусных дробилок в металлической форме, образующей внешнюю (ра-
бочую) поверхность детали, позволило более чем на 50% увеличить
срок службы по сравнению с деталями, изготовляемыми в обычных
песчаных формах. Холодильники и части металлической формы
не всегда допускается располагать вблизи края отливки. При
устройстве внешней части формы, показанном на рис. 204, а, отливки
брони конуса получались с горячими трещниамн, начинающимися
у торцовых частей стенки. Применение облицовки этих частей формы
формовочными материалами /, 2 (рис. 204, б) позволило получать те
же отливки без трещин.
4)	Отливки из стали 110Г13Л ие рекомендуется изготовлять
с внутренними холодильниками, так как последние не свариваются
с телом литой детали и способствуют образованию внутренних трещин.
5)	В связи с низкими пластическими свойствами незакаленной ста-
ли 110ПЗЛ толстостенные отливки, выбитые из форм, легко поражают-
ся трещинами при местном переохлаждении отдельных частей. Такое
же явление наблюдается прн посадке отливок на горячую подину тер-
мической печи илн же при форсированном режиме нагрева их.
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ.
389
а)
Рис. 204. Схема устройства внешней части литейной формы брони
конуса
Отливки из хромоникелевой стали аустенит-
ного класса. Типичным представителем хромоникелевых сталей
аустенитного класса является сталь 10Х18Н9ТЛ. Характеристика ли-
тейных свойств этой стали [50]: температура начала затвердевания
1425—1440°С; линейная усадка 2,7—2,8%; склонность к образованию
усадочной пористости и трещиноустойчивость такие же, как для стали
ЗОЛ; склонность к образованию окисных плен повышенная. Существую-
щее мнение о большой склонности этой стали к образованию усадочных
раковин основано иа том, что в данном случае температура заливки
принимается с перегревом, превышающим 60—80° С, принятым, напри-
мер, для стали ЗОЛ.
С учетом указанных особенностей литейных свойств, а также наз-
начения рассматриваемой стали для получения отливок особо ответст-
венного назначения технологические процессы изготовления данных от-
ливок разрабатывают, руководствуясь следующими основными положе-
ниями:
1)	Размеры моделей задают с учетом повышенной линейной усад-
ки стали аустенитного класса, рекомендации по определению которой
приведены в гл. III.
2)	Размеры и число прибылей, устройство литниковой системы,
режимы охлаждения тепловых узлов определяют, задаваясь условием
создания направленности затвердевания стали, исключающей возмож-
ность образования усадочных раковин и пористости. С этой целью осо-
бое внимание обращают иа создание технологичных конструкций литых
деталей, не имеющих резких переходов в толщинах стеиок, острых углов,
местных приливов н утолщений, тепловое влияние которых невозмож-
но компенсировать применением наружных холодильников или други-
ми методами. С этой целью детали иетехнологичной конструкции можно
изготовлять в сварнолитом исполнении.
3)	Прн разработке конструкции литниковой системы, назначении
доливок стали в прибыли, определении температуры и режима заливки
форм руководствуются теми же положениями, которые приняты для от-
ливок, изготовляемых из стали, склонной к образованию окисных плен
(см. рекомендации для отливок из стали 20Х13Л).
4)	Повышенная температура заливки, а также возможность хими-
ческого взаимодействия окислов хрома и некоторых других элементов
с формовочными смесями обусловливают применение особо термостой-
ких формовочных смесей и покрытий при изготовлении отливок нз вы-
соколегированных сталей.
390-
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ отливок
Рис. 205. Схема построения лит-
никовой системы и прибыли отлив-
ки диска [58]:
1 — отливка; 2 — кольцевая прибыль
Основные положения технологии из-
готовления отливок ответственного наз-
начения из стали 10Х18Н9ТЛ проиллю-
стрируем на двух примерах (рис. 205,
206) [58].
В первом случае (рис. 205) техноло-
гом-литейщиком совместно с конструкто-
ром была создана исключительно техно-
логичная конструкция литой детали, что
позволило при расходе 1600 кг жидкой
стали на отливку применять только си-
фонный подвод металла. Питатели (4 шт.)
равномерно рассредоточены по перимет-
ру обода. Форму заливают одновременно
через два стояка, но в этом случае ветви
литникового хода не соединены между собой, чтобы не вызвать допол-
нительных напряжений.
Во втором случае (рис. 206) отливку корпуса арматуры мвссой
350 кг изготовили с применением метода поворота залитой формы. Кон-
струкция рассматриваемой отливки менее технологична, чем в первом
случае. Здесь имеются тепловые узлы. Несмотря на это, направленное
утолщение стенок в сторону прибыли было создано путем построения
припусков на механическую обработку, показанных в виде темных
полей.
При относительно малой минимальной толщине стенок (40—50 мм)
заливка формы сифонным способом, даже и с последующей подачей
металла в прибыли, может нарушить направленность температурного
градиента по высоте отливки. По принятой технологии форму повора-
чивают перед заливкой в положение, показанное в правой части
рис. 206 в виде контура отливки 1, прибылей 2, 3, 4 и литниковых ка-
налов 5, 6. Над верхними точками отливки и прибыли размещены выпо-
ры 7, 8. Часть поверхности выпоров образуют полые наружные холо-
дильники 9, 10, применение которых позволяет ускорить затвердевание
металла в выпорах до поворота формы прибыльными частями вверх.
ОТЛИВКИ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ_______________________________________________391
При заливке форма расположена под углом 30° при температуре
жидкого металла 1600° С (перегрев на ~160°С). Через 60 с после за-
ливки, т. е. когда выпоры затвердеют, форму поворачивают на 120°
прибылями вверх. До поворота формы процесс кристаллизации стали
в полости формы не получает заметного развития. Тем не менее, во из-
бежание объемной усадки охлаждающейся стали необходимо создать
условия, при которых уменьшение ее объема могло компенсироваться
понижением уровня металла в выпорах и стояке. Для этого верхняя
часть стояка также должна возвышаться в исходном состоянии над
уровнем самой отливки.
Производство отливок повышенной ответственности требует комп-
лексного оснащения цеха современным оборудованием, средствами
технического контроля, применения высококачественных исходных ма-
териалов, высокой квалификации исполнителей и неуклонного выполне-
ния предписаний технологических процессов.  Даже незначительное
отклонение от последних, которое может не оказать влияния на качест-
во отливок вз углеродистой стали, не проходит незамеченным при при-
емке этих отливок из легированной стали.
Эскиз
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Исходные данные для определения массы обычных прибылей
(плотность жидкой стали принята равной 7,2 кг/дм9)
I. Прибыли полушаровой формы
L, Я. D п  п п	Формулы для определения массы прибылей, кг (размеры, дм)
II II =°=а	Q
Lr — Dn Hr > Dn	Q + (^п—On)9i
^п = Wn < Dr	(Пп—^п)<71
3 3 II V ОС я я	• z /	-1	Q + (^п Dn)qz X	д	А
Lr > Dr Hr > Da	Q + (Нп— Dn)qt + (Ln—6П)<72+ (Ln— Dn) X X Wri—Dn)<73	r	z.
Dn Hr < Dn	Q	(Dn' —/fn)?i + (Ln—	—U-n—£\i) X X (Dn—
дп	Q	th	Qi	<h	Dn	Q	9i	91	9a
по	6,3	6.9	7,8	7,9	310	140	54	62	22
120	8,1	8.1	9,3	8,6	320	154	58	66	23
130	10,4	9.6	1!	9.4	330	161	62	70	24
140	12,9	11	12	10	340	185	65	74	24,5
150	15,9	13	14	11	350	202	69	79	25
160	19,3	14	16	11,5	360	219	73	83	26
170	23,2	16	19	12	370	237	77	88	26,5
180	27,5	18	21	13	380	258	82	92	27,5
190	32,3	20	23	14	390	279	86	98	28
200	37,7	23	26	14,5	400	301	90	103	29
210	43,6	25	28	15	410	324	95	108	29,5
220	50,1	27	31	16	420	348	100	113	30
230	57,4	30	34	16,5	430	374	104	119	31
240	62,1	32	37	17	440	401	109	124	32
250	73.5	35	40	18	450	429	115	130	32,5
260	82,8	38	43	19	460	458	116	136	33
270	92,7	41	47	19,5	470	490	125	142	34
280	103	44	50	20	480	520	130	148	34,5
290	115	48	54	21	490	556	135	154	35
300	127	51	58	21,5	500	580	141	161	36
Продолжение прилож. I
П. Прибыли лолушаровой формы со срезом
Эскиз			Ln- Нп-		Формулы для определения массы прибыли, кг (размеры, дм)						
<* \А /««.AW А у\/ S	Y			в в QQ И И		<2						
			Я а V и В0»0		Q+(H„-Dn)qt						
			Е Я qQ II V с с		Q-(Da-Hn)qt						
			Qq A II Е С		Q + (Ln—L)n)qt						
			ЛА С С -Ji;		Q+ (^n Ai)fll + (^n		^n) X X (^П	^n)?8						
			L>D„ H<D„		Q '(Al ^п)<71+ (^n— ^n)ft+ (^n — -Dn) (Оп-Яп)*						
°п	В	Q	<h		<71	Dn	В	Q	<7i	<h	<7a
150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320	120 128 136 144 152 160 168 176 184 192 200 208 216 224 232 240 248 256	13,8 16,8 20,2 24>0 27,1 32,9 38,1 43,8 50.0 56,8 64,2 72.2 80.9 90,2 100,2 111,0 123,0 135,0	9 10 12 13 15 17 19 21 23 25 28 30 33 35 38 41 44 47	8 9 10 12 14 15 17 19 21 23 25 27 30 32,7 35 38 41 44	8,6 9.2 9,8 10,4 10,9 11,5 12.1 12,7 13,3 13.8 14,4 15,0 15,6 16,1 16.7 17.3 17,9 18,4	330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500	264 272 280 288 296 304 312 320 328 336 344 352 360 368 375 384 392 400	148 162 176 192 217 226 244 263 283 304 327 350 375 400 425 451 483 513	50 54 57 61 64 68 72 76 80 84 89 93 97 102 107 112 117 122	47 50 53 56 59 63 66 70 73 77 81 85 89 93 98 102 107 111	19,0 19.6 20,2 20,8 21,3 21,9 22.5 23,0 23,8 24,2 24,8 25,4 25.9 26.5 27.1 27.6 28,2 28.8
Продолжение прилож. I
III. Прибыли конической формы
Эскиз		Ln- «о- Dn	Формулы для определения массы прибылей, кг (размеры, дм)
		Ln ~ без вырезов	<2
		Ln » Dn один вырез	Qi
		Ln » Dn два выреза	Q.
		> L»n без выреза	Q + (Ln ^п)?
h-t-WJ		Ln > Dn один вырез	Qi+(i-n—®n)4i
		два выреза	Q2+ (L„-D„)q2
°nl‘	"п	Q	0.	Q,	Q	91	9э	°п/е	"п	Q	<?		Q	<71	<71
200/30	200 220 240 260 280 300	50,0 55,4 61,0 66,8 72 6 78,5	47,4 52,8 58.4 62,2 70,0 75,9	44,8 50.2 55.8 59,6 67,4 73,3	30 34 37 40 43 46	29 33 36 39 42 45	28 32 35 38 41 44	380/57	380 410 440 470 500 540 570	342 370 402 432 464 506 538	324 354 384 414 446 488 520	306 336 366 396 428 470 502	109 118 127 136 146 158 167	105 114 123 132 142 154 163	102 111 120 129 139 151 160
220/33	220 240 260 280 300 320	66,3 73,0 79.8 86,7 93,7 101,0	62,9 69,6 76,4 83,3 90.3 97,6	59,5 66,2 73,0 79,9 86,9 94,2	37 40 44 47 51 55	35.8 38,8 42,8 45,8 49.8 53.8	34,6 37 6 41,6 44,6 48,6 52,6	410/62	410 440 470 500 540 580 610	429 464 499 525 583 632 670	407 442 477 513 561 610 628	385 420 455 491 539 588 606	127 137 147 157 170 183 193	123 133 143 153 169 179 189	119 129 139 149 162 175 185
	240	86,3	81.9	77.5	44	42,5	41.0		440	581	504	477	146	141	136,4
	260	94,2	89,8	85.4	48	46.5	35.0		470	570	543	516	157	152	147
	280	102	97,6	93.2	52	50,5	49.0		500	611	584	557	167	162	157
240/36	300	ПО	106	101	55	53,5	52,0	440/66	540	667	640	613	181	176	171
	320	119	115	НО	59	57,5	56,0		580	722	695	668	196	191	186
	340	127	123	118	63	61,5	60,0		620	778	751	724	200	205	200
	360	136	132	127	67	65.5	64.0		660	836	809	781	205	220	215
260/39	260 280 300 320 360 380	110 119 128 138 158 168	104 113 122 132 152 162	99 108 117 127 147 157	51 56 60 64 72 77	49,3 54,3 58,3 62,13 70 3 75,3	47,6 52.6 56,6 60.6 68,6 73,6	480/22	480 520 560 600 640 680 720	689 753 817 883 949 1020 1090	654 718 782 848 914 985 1055	619 683 747 813 879 950 1020	144 190 205 220 236 252 268	138 184 199 214 230 246 262	132 178 193 208 224 240 256
Продолжение прилож. I
Dn/‘	"n	0	0.	<?>	Q	91	fl	Dn/‘	«п	Q	<?.	Q,	Q	ft	fl
		134	127	120	60	58	56		520	876	826	776	205	198	191
	280								560	911	861	811	221	214	207
	300	148	141	134	64	62	60		600	1030	980	930	238	231	224
280/42	320 350	159 175	152 168	145 161	69 75	67 73	65 71	520/78	650 700	1120 1220	1070 1170	1020 1120	259 280	252 273	245 226
	380	192	185	178	62	80	78		740	1300	1250	1200	297	290	283
	400	204	197	190	87	85	83		780	1380	1330	1280	314	307	300
	300	168	159	151	68	65,7	63,5		560	1100	1044	988	237	229	221
	320	181	172	164	73	70,7	68,5		600	1180	1124	1068	256	247	239
	350	200	191	183	80	77,7	75,5		650	1290	1234	1178	278	270	262
300/45	380	219	210	202	87	84,7	82,5	560/84	700	1400	1344	1288	300	292	284
	400	232	223	215	92	89,7	87.5		750	1520	1464	1408	323	315	307
	420	245	236	228	97	94,7	92,5		800	1630	1574	1518	346	338	330
	450	264	255	247	104	103	98		840	1720	1664	1608	364	356	348
	320	204	194	183	77	74.4	71,9		610	1420	1347	1275	282	273	263
	350	226	216	205	85	82,4	78,9		660	1540	1467	1395	306	297	287
	380	247	237	226	92	89,4	85,9		710	1670	1597	1525	330	321	311
320/48	400	262	252	241	9f	95,4	91.9	610/91	760	1810	1737	1665	355	346	336
	420	276	266	255	103	100	97,9		810	1940	1867	1795	379	369	360
	450	299	289	278	111	108	106		860	2080	2007	1935	404	395	385
	480	322	312	301	119	116	114		910	2210	2137	2065	429	420	410
	350	268	254	240	93	89,9	86,9		660	1790	1698	1606	329	318	307
	380	293	279	265	101	97,9	94,9		720	1970	1878	1786	361	350	339
	410	319	305	291	ПО	107	104		770	2130	2038	1946	387	376	365
350/53	440	344	330	316	118	115	112	660/99	820	2280	2188	2096	414	403	392
	470	371	357	343	127	124	121		880	2470	2378	2286	446	435	424
	500	398	384	370	135	132	129		940	2660	2568	2476	478	467	456
	520	416	402	388	141	138	135		990	2820	2728	2636	506	495	484
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Огнеупорные шамотные изделия, применяемые дли литниковых систем
I. Огнеупорные изделия общего назначения по ГОСТ 11586—69
Наименование изделия						Ni изделия	Размеры, мм									
							d	И	h	D	D,	D.	Dt	dt	d,	01
	Воронки															
		7				1	70	200	15	120	95	225	270	—	—	—
																
						2	80	300	15	140	110	245	295	—	—	—.
Ч																
	'		 к	fc				3	90	300	15	150	120	270	320	—	—	—
		1				4	100	300	15	160	130	270	320	—	—	—
		П														
Трубки центровые														•		
	]г	1, dl				6	70	300	15	120	95	—	—	101	96	—
																
		d				7	80	300	15	140	110	-—	—	116	111	—
		1		3 4 T|		8	90	300	15	150	120					126	121	
	§11 111Я	J- 4			Г	9	100	300	15	160	130			136	131	
		1), b														
																
																
Звездочки четырехходовые
прямоугольные с пазом
Трубки сиффонные пролетные
69	35 и 40
70	50
71	60
Трубки сифонные пролетные
с одним отверстием
75
76
77
35 и 40
50
60
			1	«	II					
95	—	A=2I0	101	—	C,=55	65	60	96
95	—	A=210	116	—	C,=66	65	60	III
95	—	A=-210	126	—	C,=55	65	60	121
L 150	10	В=80	62	—	—	65	60	 56
200;	12	B=100	78	—	—	81	76	72
250 300	21	B= 120	94	—	—	100	94	88
L 150	10	B=80	62	—	—	65	60	56
200	13	B=100	—		—	82	77	—
250;	21	B=120		C	*	—	100	94	—
300								
Продолжение прилож. II
Наименование изделия										№ изделия	Размеры, мм									
											а	« 1 * 1 °			D, | D,		о.	di		
	Тру i	бки си< L	)О1 d и	1И1 1	je кон ’0 яв	це к 1	вы >	е 4J		84	35 и 40	L 150 200 250 300	10	В=80	—	fe=25	—	—	—	56
II. Специально изготовляемые изделия с частичным использованием стандартных частей [3]
Схематичные построения двух вариантов устройства литниковой системы	
4 И tK	J IF 2	51в П Х|	/^1
							
№ поз.	Наименование	Номер или марка изделии	ГОСТ	№ поз.	Наименование	Номер или марка изделия	гост
1 2 3 4 5	Трубка центровая Колено литниковое Тройиик литниковый Трубка сифонная и литниковая пролетная Воронка	6, 9, 10 КЛ 70-70 КЛ 100-100 ТЛ 70-70 ТЛ 100-100 70-71 ТЛ 70 ТЛ 100 1. 2. 4	11586—69 11586—69 11586—69	1 2 3 4 5 6	Питатель литниковый Трубка центровая Колено литниковое Трубка литниковая укороченная Тройиик литниковый Вороика	ПЛ 90-20 ПЛ 120-30 ПЛ 120-40 6, 7. 9 К 70-70 К 100-100 ТУ 70 ТУ 100 ТЛ 70 ТЛ 100 1. 2. 4. В-50	11586—69 11586—69
III. Специально изготовляемые огнеупорные изделия [3]
Наименование изделия	Номер или марка изделии	Размеры, мм										
		d	н	1 h	1 D	1 D>	D,	Dt	В		d,	L,
Вороики р 4	,, * —та ЕЕ	В-50	50	200	13	100	76	71	214				
Продолжение прилож. 11
Наименование изделия		Номер или марка изделия	Размеры, мм										
			d	H(L)	A	<	О,	D,	о,	в	<*|	d,	Ь|
	Трубки литниковые	ТЛ 70	70	300	15	12	95	90		120	101	96	
	я? не	ТЛ 100	100	300	15	12	130	125		160	136	131	
	г__	Чвй=^~												
с?	S  77» **!	1 ГН" ((СВ)) 03												
													
	я/1- L -1	|- Д г												
	Трубки литниковые	ТЛ 70-70	70	200	15	12	95	90		120	101	96	100
	с боковым отверстием												
	(L,	ТЛ 100-100	100	200	15	12	130	125		160	136	131	100
	’ dt *												
	к.	u#..j яу												
													
	-	r< Nk												
													
													
	|	L R5/ | ЯДХ| . й . |												
Трубки литниковые укороченные	ТУ 70	70
..* AJ KJ М		
1	1			1	11 1	'				1		
200	12	60	—	—	—	120	101	96	—
200	12	80	—	—	—	160	130	125	
100	15	12	95	90	—	120	101	96	—
100	15	12	130	125	—	160	136	131	—
		Ь	bi	62	t				
—	10	115	90	130	12	—	101	96	—
—	15	115	120	160	12		101	96	—
—	20	160	120	160	15	—	135	131	—
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Последовательность выполнения операций обработки в термоочистном цехе (отделении) стальных отливок разных технологических групп
«			Основные технологические операции																
гическо 1ИВОК	Типичные представите- ли марок стали		Предвари- тельная очистка		м 5 1 F	А р	ая об- отжиг лиза-	Очистка поверхности		Подрезка зали- вов, прибылей 1 и литиикоа				О X	Термическая обработка после очистки		1 >ная »верх* ।	Окончательная приемка	
№ технолй группы OTJ		отливок	в гидро- камере	зубилом	Термическ обработка ВЫСОКИЙ О'	Газовая о( прибылей । инков	Термическ работка — или норма цня	в бара- бане	в дробе- струйной установке		Обрубка	Разметка	«ь в о X	Исправлен дефектов	аакалка илн отпуск	отпуск	5 = « S § S Е о st Г oSS	до Отпус- ка	« О с о
I	15Л 25Л 35Л	До 1 т	—	1	—	2	3*	4	—	5	6	7	8	9	—	11*	—	10	12
11	15Л 25Л 35Л	То же	—	1	—	2	3*	—	4	5	6	7	8	9	—	11*	—	ю	12
III	45Л 50Л 55Л	>	—	2	—	3	1	4	—	5	6	7	8	9	—	10	11	—	12
—RT	45Л 50Л 55Л	До 10 т	1	—	—	3	2	—	4	5	6	7	8	9	—	ю	11	—	12
V	15Л 25Л 35Л	Более 1 т	1	—	—	2	3	—	4	5	6	7	6	9	—	10	11	—	12
V1	15Л 25Л 35Л	Более 50 т	1	—	—	2	8	—	—	4	3	5	6	7	—	9	—	—	10
VII	35ХНЛ	До 3 т	—	2	1	3	10 илн ЮА	4	—	5	6	7	8	9	ЮА нли 10	11	12	—	13
VIII	35ХНЛ	То же	—	2	1	3	10 или ЮА	—	4	5	6	7	8	9	ЮА нлн 10	11	12	—	13
IX	110Г13Л	До 6 т	1	-	—	3	-	-	—	5	4	6	7	8	i		9	ю	—
X	20Х25Н13Л	1 До 1 т |	1		1 -	1 -	| 2***	1 -	1 -	4	-	1 3	5	6	7	1 -	-	8	9	—
XI	| ЮХ18Н8Л	| То же	1 1	1 -	1 -	| 2—	1 -	1 -	5	-	6	7	8	9	3	4	10	-	II
♦	Окончательную термическую обработку отлнвок небольшой массы можно проводить после выполнения всех технологических операций очистки и заварки. •	• Специальные методы контроля приведены а карте технологических указаний (см. с. 335). •	•• К недородно-флюсовая резка млн обрезка аноднсьмехамическая. пилой, резцом.																			
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Авербух Н. И. Рациональные прибыли для стальных отлнвок.— «Литейное
производство», 1962, № 6, с. 6—10.
2.	Авербух Н. И. Вертикальио-щелевая литниковая система для стальных отли-
вок.— «Литейное производство», 1960, № 12, с. 7—9.
3.	Авербух Н. И. Типовая н групповая технология стального лнтья. М., «Маши-
ностроение», 1968, 95 с.
4.	Авилов И. И. Исследование температурного поля жидкой стали в ковше.—
В сб.: «Научно-техническая информация о работах ЦНИИТМАШ». М, ОНТИ
ЦНИИТМАШ. № 68. с. 56—66.
5.	Атлас литейных пороков. Т. 1. Классификация, пороки общего типа, пороки
отлнвок из серого чугуна. Пер. с нем. под ред. П. Ф. Василевского. М.. ЦБТИ, Мини-
стерство тяжелого машиностроения СССР, 1957. 194 с.
6.	Атлас литейных пороков. Т. 11. Пороки отливок нз ковкого чугуна, стали н
сплавов цветных металлов. Перевод с нем. под ред. П. Ф. Василевского, М.. ЦБТИ
тяжелого машиностроения, ЦНИИТМАШ, 1958, 228 с.
7.	Берг П. П. Основы учения о формовочных материалах. М„ Машгнз. 1948.
341 с.
8.	Бидуля П. Н. Технология стальных отливок. Учебное пособие. М.. Металлург-
издат. 1957. 287 с.
9.	Бидуля П. Н.. Новиков П. Г. и др. Исследование качества литого металла
крупных стальных отливок.— В сб. «Производство стального фасонного лнтья». М..
Машгиз, I960. (ЦНИИТМАШ. кг. 97). с. 74—104.
10.	Буров В. С. Применение прибылей, работающих под газовым давлением.
М.— Киев. Машгиз. 1951. 24 с.
II.	Василевский П. Ф. Стальные отливки. М.— Свердловск. Машгиз, 1950. 405 с.
12.	Василевский П. Ф., Быков М. А. Вертикально-щелевые литниковые системы
в производстве стальных отливок.— «Литейное производство», 1967. № 5. с. 4—5.
13.	Василевский П. Ф.. Быков М. А. Основные положения конструирования и рас-
чета многоярусных литниковых систем.— В сб. «Научно-техническая информация о ра-
ботах ЦНИИТМАШ». М.. ОНТИ ЦНИИТМАШ № 68, 1967. с. 67—74.
14.	Василевский П. Ф.. Высокое Н. Н. Определение продолжительности охлажде-
ния крупных стальных отливок в литейных формах.— «Литейное производство». 1971.
№ 8. с. 12—15.
15.	Василевский П. Ф.. Головач Ю. Ю. Газовый режим и изменения сечений лит-
никовых каналов.— В сб. «Научно-техническая информация о работах ЦНИИТхМАШ».
М.. ОНТИ. ЦНИИТМАШ, № 68, 1967. с. 84—97.
16.	Василевский П. Ф„ Головач Ю. Ю. Расчет литниковых систем стальных отли-
вок при заливке форм из стопорных ковшей.— В сб. «Улучшение качества отливок».
Горький, Волго-Вятское ЦБТИ, 1966,-с. 164—170.
17.	Василевский П. Ф„ Головач Ю. Ю. Упрощенный метод расчета литниковых
систем прн заливке стали из стопорного ковша.— В сб. «Технология машиностроения».
ЦНИНТИАМ. вып. 3. 1964. с. 1—7.
18.	Василевский П. Ф., Кузнецов Г. А. Температурные поля и особенности форми-
рования стальных отлнвок с внутренними холодильниками.— В сб. «Научно-техническая
информация о работах ЦНИИТМАШ № 68. М.. ОНТИ ЦНИИТМАШ, 1967. с. 6—16.
19.	Васнлевский П. Ф„ Назаратии В. В. и др. Выбор методов ускоренного ох-
лаждения крупных стальных отливок.— В сб. «Прогрессивная технология литейного
производства». Горький. Волго-Вятское книжное издательство. 1969. с. 253—260.
20.	Василевский П. Ф., Назаратни В. В., Бельцов П. Ф. Особенности строения и
механических свойств стали в крупных отливках.— «Литейное производство», 1968,
№ 11, с. 2—5.
21.	Василевский П. Ф., Новиков П. Г., Фиксен Н. В. Основные направления раз-
вития технологии формовки тяжелых отливок.— «Литейное производство», 1959, № 9,
с. 5—13.
22.	Василевский П. Ф., Плотииский Л. Е. Исследование условий отвода теплоты
от крупной литейной формы.— В сб. «Взаимодействие литейной формы и отливки», М.,
изд-во АН СССР, 1962, с. 56—61.
23.	Василевский П. Ф., Плотииский Л. Е. Исследование условий предупреждения
образования горячих трещин в крупных отливках из перлитной стали. ОНТИ,
ЦНИИТМАШ, № 13, М„ 1960, с. 99—114.
24.	Василевский П. Ф., Побежимов П. И. К вопросу об унификации системы оцен-
ки литейных свойств сплавов.— «Литейное производство», 1967, № 12, с. 8.
25.	Василевский П. Ф-, Савейко В. Н. Плотность, выход годного и запас прочно-
сти литых деталей.— «Литейное производство», 1964, № 3, с. 13—16.
26.	Василевский П. Ф„ Трубицын Н. А. и др. Особеииости технологии производства
крупных турбинных отливок из жаропрочной стали перлитного класса.— В сб. «Науч-
но-техническая информация о работах ЦНИИТМАШ, М., ОНТИ ЦНИИТМАШ, 1967,
с. 34—41.
27.	Вейник А. И. О влиянии конвекции на процесс затвердевания слитка.— «Ли-
тейное производство», 1951, № 3. с. 14—16.
28.	Вейиик А. И. Расчет отливки. М., «Машиностроение», 1964, 403 с.
29.	Гиршович Н. Г. Чугунное литье. Учебное пособие. М.— Л., Металлургиздат,
1949, 708 с.
30.	Горшков А. А. Отливки для металлургического оборудования. М.— Свердловск,
Машгиз, 1947, 284 с.
31.	Грузии В. Г. Контроль температуры жидкой стали. В сб. «Гидродинамика
расплавленных металлов». М., изд-во АН СССР, 1958, с. 87—102.
32.	Грум-Гржимайло В. Е. Производство стали. Изд. 3-е. М.—Л., Госмашметиз-
дат, 1933, 408 с.
33.	Гудремои Э. Специальные стали. Т. 1. Пер. с нем. Под ред. чл.-кор. АН
СССР А. С. Займовского и М. Л. Берштейна. М., Металлургиздат, 1959, 952 с.
34.	Гуляев Б. Б. Затвердевание и неоднородность стали. Под ред. проф. Ю. А. Не-
хендзи. М.— Л., Металлургиздат, 1950, 228 с.
35.	Гуляев Б. Б. Литейныф процессы. М.—Л., Машгиз, 1960, 416 с.
36.	Даиилии Б. Л., Василевский П. Ф., Побежимов П. К. Питание отливок из
стали Г13Л.— «Литейное производство», 1968, № 5, с. 6—7.
37.	Десницкий В. П. Производство легированных стальных отливок для энергома-
шиностроения. М.—Л.. Машгиз, 1961, 198 с.
38.	Дубровский А. М., Кряиин И. Р. Применение воздушных холодильников для
устранения горячих трещин в стальных отливках.— В сб. «Литейное производство».
№ М-60-70/5, ИТЭИН, 1960, с. 1—10.
39.	Дубровский А. М„ Ларионов В. Н. и др. Технология изготовления цельнолитых
рабочих колес из нержавеющей стали 0Х12НДЛ для крупных гидротурбин.— В сб. «На-
учно-техническая информация о работах ЦНИИТМАШ», М., ОНТИ, ЦНИИТМАШ,
№ 64—65, 1966, с. 27—36.
40.	Каган Н. Я- Основные направления механизации и автоматизации литейных
цехов мелкосерийного производства.— «Литейное производство», 1969, № 11, с. 9—11.
41.	Колосов М. И., Кульбацкнй А. П. Различна стали. М„ Металлургиздат, 1957,
211 с.
42.	Контроль, предупреждение и исправление брака фасоииого стального литья.
Под ред. А. И. Клаузена. ВИСХОМ, М., Машгиз, 1949, 236 с.
43.	Кннпп Эрвин. Пороки отливок. Пер. с ием. М., Машгиз, 1958, 276 с.
44.	Корольков А. М. Усадочные явления в сплавах и образование трещин при за-
твердевании. М., Изд-во АН СССР, 1952, (Институт металлургии им. А. А. Байкова
АН СССР), 72 с.
45.	Кряини И. Р. Создание крупных литых и сварио-литых деталей из легирован-
ной стали для мощных гидравлических турбин.— «Литейное производство», 1968, № 8,
с. 5—8.
46.	Кряини И. Р., Дубровский А. М. Исследование и разработка новой технологии
отливки лопастей мощных гидротурбин.— В сб. «Производство стального фасонного
литья». М., Машгиз, 1960 (ЦНИИТМАШ, кн. 97), с. 183—208.
47.	Литейное производство. Учебник. Под ред. проф. И. Б. Куманина, М., «Ма-
шиностроение», 1971, 319 с.
48.	Ломакин А. В., Мирский Л. Ф. и др. Формовка крупного стального литья.—
«Литейное производство», I960, № 11, с. 29—31.
49.	Манакин А. М., Денисов В. А. и др. Крупные стальные отлнвкн М.. «Маши-
ностроение». 1969, 216 с.
50.	Марочник стали и сплавов. Министерство тяжелого энергетического и тран-
спортного машиностроения. Управление металлургии. ЦНИИТМАШ. М., 1971, 484 с.
51.	Медведев Я. И. Газы в литейной форме. М., «Машиностроение», 1965. 240 с.
52.	Назаратнн В. В., Василевский П. Ф. Разработка универсальной кинетической
диаграммы процесса затвердевания плоских стальных отливок Научная публикация.
М., ЦНИИТМАШ, № 183, 1968. 4 с
53.	Назаратнн В. В., Василевский П. Ф. Экспериментальное исследование процес-
са затвердеваиня массивных стальных отливок при различных условиях охлаждения.
Научная публикация. М., ЦНИИТМАШ, № 182, 1968, 4 с.
54.	Намюр Р. Расчет размеров питателя прибыли при литье в песчаную форму.
«23-й международный конгресс литейщиков». Пер. с нем. М., Машгнз, 1958, с. 161—171.
55.	Неймарк А. М. Брак стальных отлнвок деталей угольных машин н мероприя-
тия по его уменьшению. М-. ЦИТИ, 1955. 41 с.
56.	Нестерцев С. П. Жаропрочное стальное литье М.. Машгнз, 1960, 162 с.
57.	Нестерцев С. П. Усовершенствованная методика определения жидкотекуче-
сти.— «Литейное производство», 1962. № 9, с. 39—41.
58.	Нестерцев С. П., Анурова Л. А., Любимова Н. Г. Технология производства
крупногабаритных литых деталей из стали аустенитного класса. В сб. «Научно-техни-
ческая информация о работах ЦНИИМАШ». М., ОНТИ ЦНИИТМАШ № 68, 1967,
с. 42—46.
59.	Нетяжденко А. Ф. Отливка крупных стальных деталей с прибылями, дейст-
вующими под газовым давлением. М., Машгнз, 1951 (Оргтяжмаш), 10 с.
60.	Нехендзи Ю. А. Стальное лнтье. Учебник. М.. Металлургнздат, 1948, 766 с.
61.	Нехендзи Ю. А., Оболенцев Ф. Д. О работе прибылей, действующих под «ат-
мосферным» давлением.— В сб. «Литейное производство*. М.— Л., Машгиз, 1949
(ЛОНИТОЛ). с. 109—116.
62.	Новиков И. И. Горячелемкость литых металлов и сплавов. М„ «Наука», 1966,
299 с.
63.	Нюренберг М. М.. Василевский П. Ф., Побежимов П. И. Роль технологических
н конструктивных факторов в образованнн горячих трещин в отливках из стали Г13Л
Научная публикация М.. ЦНИИТМАШ, № 235, 1970. 4 с.
64.	Нюренберг М. М„ Побежимов П. И., Василевский П. Ф. Образование трещин
в толстостенных отливках нз стали 110Г13Л.— «Литейное производство», 1970. № II,
с. 27—29.
65.	Отливка стальных деталей с закрытыми прибылями под газовым давлением.
М„ Металлургнздат. 1956 (Оргчермет), 84 с.
66.	Плотннскнй Л. Е. Беспленное лнтье высокохром истых сталей.—В сб. «Литей-
ное производство». М.. Машгиз, 1960, НТО Машпром. с. 210—220.
67.	Побежимов П. И. Литейные свойства сталей, применяемых в тяжелом маши-
ностроении.— «Литейное производство». 1969, № 4. с 6—8
68.	Полисадов В. Н. Легкоотделяемые прибыли отлнвок. М.. Машгиз. 1952, 34 с.
69.	Пржибыл И. Затвердевание н питание отлнвок. Пер. с чешского под ред.
проф. П. Н. Бндули. М.. Машгиз, 1957, 287 с.
70.	Пронов А. Н. Усадка и прочность стали в процессе кристаллизации и после
нее. Под ред. акад. Н. Т. Груцова. М„ Металлургнздат, 1950, 44 с.
71.	Попель С. И. Влияние поверхностных свойств стали н ее окисленности иа при-
гар формовочной смеси к отливкам.— В сб. «Теория н практика литейного производст-
ва». М.— Свердловск. Машгнз. 1959 (Уральский политехнический институт нм.
С. М. Кирова), вып. 89, с. 173—187
72.	Попов А. Д., Кузин Р. П. Пригар н засоры на стальных отливках, изд. 2-е, доп.
М.— Свердловск, Машгиз, 1947, 91 с.
1966 ^2з*>а^НН°ВИЧ Б’ введение и литейную гидравлику. М., «Машиностроение»,
74.	Рыжиков А. А. Теоретические основы литейного производства. М.— Сверд-
ловск, Машгнз, 1954. 331 с.
75.	Рыжиков А. А. Улучшение качества отливок М.—Свердловск, Машгиз, 1952.
266 с.
76.	Савейко В. Н. О рациональной форме прибыли стальной отлнвки. Труды
ЦНИИТМАШ^ М.. ОНТИ ЦНИИТМАШ, № 26. 1962, с. 81—91.
77.	Савейко В. Н. Исследоваине влияния геометрической формы отлнвки на ее
плотность —В сб. «Научно-техническая информация о работах ЦНИИТМАШ» М
ОНТИ ЦНИИТМАШ. № 68. 1967, с. 98—103.
78.	Савейко В. Н., Бельцов П. Ф. Расчет прибылей для отлнвок нз углеродистой
ЦНИИТМАШ JC МЧН1967ХН175СК83 ин*ормацня 0 Работах ЦНИИТМАШ». М., ОНТИ
79.	Системы литниковые для фасонных стальных отливок в песчаных формах.
РТМ 82—63. М., Изд-во стандартов, 1963, 51 с.
80.	Справиик В. И., Василевский П. Ф. и др. Влияние серы на трещиноустойчи-
вость стали 15Х1М1ФЛ.— «Литейное производство», 1972, № 3, с. 33—34.
81.	Стасюк Г. Ф. Особенности жидкотекучести сложных сплавов.— «Литейное про-
изводство», 1965, № 3, с. 37—39.
82.	Трубии К. Г., Ойкс Г. Н. Металлургия стали. Учебник. Изд. 3-е, пер. и доп.
М., «Металлургия», 1964, 770 с.
83.	Трубицын Н. А. Исследование влияния содержания углерода в стали на обра-
зование горячих трещин в отливках. /Груды ЦНИИТМАШ. М., ОНТИ ЦНИИТМАШ.
№ 26, 1962, с. 92—105.
84.	Трубицын Н. А. Влияние некоторых металлургических и технологических фак-
торов иа образование горячих трещин в стальных отливках.— В сб. «Усадочные про-
цессы в металлах», М.. Изд-во АН СССР, 1960, с. 133—140.
85.	Трубицын Н. А., Бидуля П. Н. Влияние состава стали на образование горя-
чих трещин в отливках.— «Литейное производство», 1958, № 6, с. 22—26.
86.	Трубицын Н. А., Василевский П. Ф. Высокотемпературные испытания механиче-
ских и технологических свойств литых сплавов. № 14-68-559/69. М„ ГОСИНТИ.
1968. 22 с.
87.	Фасонное стальное литье. Справочник литейщика. Под ред. проф. Н. Н. Руб-
цова. М., Машгиз, 1962, 611 с.
88.	Фролова М. В. Исследование влияния условии затвердевания стали на строе-
ние и свойства металла крупных отлнвок. Труды ЦНИИТМАШ. М„ ОНТИ ЦНИИТ-
МАШ. 1962, № 26, с. 4—33.
89.	Фуидатор В. И. Литниковые системы и заливка металлов. М., Машгиз,
1951, 262 с.
90.	Цибрик А. Н. Теплоизоляционные материалы для облицовки форм и прибылей
отливок и слитков. Киев (Институт технической информации), 1962, 28 с.
91.	Чернов Ю. И., Долбеико Е. Т., Шейкер Б. 3. Изготовление отливок в тяже-
лом машиностроении. Альбом. М.. «Машиностроение», 1964, 155 с.
92.	Чернов Ю. И., Кизилов А. И. Справочник по литейной оснастке. М.. Машгиз.
1961, 407 с.
93.	Чивиксии Я. Е., Кузии А. В., Гуляев Б. Б. Роль температуры металла и ат-
мосферы в форме при образовании плен в отливках из высоколегированных сталей.—
В сб. «Оптимизация металлургических процессов». Вып. 1, М„ «Металлургия», 1967,
с. 111—119.
94.	Ширяев В. В. Производство крупных стальных отливок с регулированием ох-
лаждения литейных форм. Труды ЦНИИТМАШ. М., ОНТИ ЦНИИТМАШ № 26, 1962,
с. 43—61.
95.	Ямшаиов П. И. Искусственное давление в прибылях отливок. М.— Свердловск.
Машгиз, 1949, 78 с.
96.	Ямшанов П. И., Воеводкииа Н. П. Применение внутренних холодильников для
крупных отлнвок.— В об. «Технология машиностроения. Литейное дело», М.— Сверд-
ловск. Машгиз. 1953. с. 28—50.
97.	Ямшаиов П. И., Воеводкииа Н. П. Свойства металла крупных стальных отлн-
вок.— С сб. «Технология машиностроения. Литейное производство». Свердловск. 1956.
(УЗТМ). с. 44-53.
98.	Ямшаиов П. И., Воронова И. И. Причины возникиовеиия трещин под прибы-
лями крупных отливок.— В сб. «Производство крупных отливок». М., Машгиз. 1958
(Уралмашзавод), с. 88—98.
99.	Bishop Н. F., Jonson W. Н. Resering of Steel Castings, «Foundry», 1956, N 2. 3.
p. 70—74; 136—141.
100.	Bishop H. F., Pellini W. S., Zone d'efficacite des masselotes pour la coulee
desplaques d’acier. «Fonderie». 1952, IV. N 75, p. 2914—2916.
101.	Mary R.. Jaumain M. Contribution a 1'etude des entrainements de
sable dans les moulages d’acier en sable vert. «Fonderie», 1959, N 165. X. p. 443—452.