Для получения отливок с отверстиями  или углублениями на моделях в  соответствующих местах предусматривают  выступы — стержневые знаки, которые  оставляют в форме отпечатки  для установки стержней. Место, занимаемое в форме стержнем, не заполняется  металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие или углубление. Стержни изготовляют из особой стержневой смеси, набивая ее вручную или машинным способом в стержневые ящики. При этом учитывают изменение размеров отливки при затвердевании металла. Размеры стержней должны быть меньше отверстий на величину усадки металла. В зависимости от сложности изготовления стержневые ящики делают цельными и разъемными. При небольших партиях стержней ящики делают из дерева, в массовом производстве, особенно при повышенных требованиях к точности литья, применяют металлические ящики (чугунные или из алюминиевых сплавов).

     Модели  литниковой системы предназначены  для образования в форме каналов  и полостей, служащих для подачи металла, задержки шлака и выхода воздуха из полости формы. Устройство литниковой системы обеспечивает спокойное, безударное поступление металла в форму, предохраняя ее от повреждения.

     Подмодельные  щитки-плиты служат для размещения на них моделей и установки  опоки при изготовлении литейной формы вручную.

     В массовом производстве при машинной формовке эффективно применение тщательно  обработанных деревянных или металлических  модельных плит с прочно укрепленными на них или выполненными за одно целое, моделями деталей и элементами литниковой системы.

     Опоки — деревянные или металлические рамки, каркасы, основное назначение которых состоит в удерживании песчано-глинистой смеси, обеспечении достаточной прочности и жесткости формы при ее изготовлении, транспортировке и заливке металла.

     Формовочные и стержневые смеси в основном состоят из кварцевого песка определенной зернистости и жароупорности.

     Формовочные и стержневые смеси должны обладать пластичностью и газопроницаемостью, а формы и стержни, изготовленные  из них,— достаточной прочностью. Эти свойства достигаются добавкой к основному материалу глины, льняного масла, декстрина, жидкого стекла, а также деревянных опилок или торфяной крошки. Увлажненная глина добавляется как связующее вещество.

     Опилки, торфяная крошка, выгорая после заливки  металла в формы, образуют дополнительные поры, увеличивающие газопроницаемость смеси.

     Масляные  крепители (олифа, льняное масло) обычно добавляют в стержневые смеси, которые  должны обладать более высокой, по сравнению  с формовочными, прочностью. Приготовление  формовочных и стержневых смесей производится в землеприготовительных отделениях литейного цеха и включает операции предварительной подготовки (подсушивания, помола), дозирования исходных материалов и тщательного перемешивания их до получения однородного состава. В современных литейных цехах эти операции механизированы. Приготовленные смеси подвергают вылеживанию в бункере для более равномерного распределения влаги, а затем после разрыхления и контроля полученных свойств, транспортируют к рабочим местам формовщиков.

     По  назначению формовочные смеси подразделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси, непосредственно соприкасающиеся с жидким металлом, приготавливают из более качественных свежих материалов. Наполнительной служит бывшая в употреблении (горелая) смесь. В массовом производстве формы изготовляют из единой смеси, материалом для которой является бывшая в употреблении смесь со свежими добавками песка, глины, крепителей и пр.

     Изготовление  стержней может производиться набивкой стержневой смеси в ящик и трамбовкой вручную или машинным способом. Машинное приготовление стержней осуществляется на прессовых, встряхивающих, пескометных и других стержневых машинах. В массовом производстве стержни изготовляют на поточных линиях, состоящих из стержневых машин, сушильных печей и различных транспортирующих устройств. Отформованные сырые стержни сушат при температуре 160-300 °С в сушильных печах или камерах для придания им высокой прочности.

     В последнее время на большинстве  заводов применяется метод изготовления стержней из быстросохнущих смесей на жидком стекле. Сушка или химическое твердение стержней в этом случае достигается продувкой их углекислым газом в течение двух-трех минут. На некоторых заводах внедрена скоростная сушка стержней с помощью токов высокой частоты.

     Применение  указанных методов сушки способствует сокращению производственного цикла  изготовления отливок в 2-5 раз, увеличению съема отливок с Гм2 производственной площади цеха, снижению расходов на транспорт и энергию.

Специальные методы литья.

     К специальным способам относят литье: а) в постоянные металлические формы (кокиль), б) центробежное, в) под давлением, г) методом вакуумного всасывания, д) по выплавляемым моделям, е) корковое, или оболочковое.

     Специальные способы литья позволяют получать отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности, что способствует уменьшению расхода металла и трудоемкости механической обработки; повысить механические свойства отливок и уменьшить потери от брака; значительно снизить или исключить расход формовочных материалов; сократить производственные площади; улучшить санитарно-гигиенические условия и повысить производительность труда. .

     Литье в металлические формы (кокильное литье)

     Кокилем называют цельную или разъемную  металлическую форму, изготовленную из чугуна или стали.

     Кокили  предназначены для получения  большого количества одинаковых отливок  из цветных или железоуглеродистых сплавов. При литье в металлические формы получаются отливки с хорошими механическими качествами благодаря мелкозернистому строению металла вследствие быстрого остывания. Отливки имеют довольно точные очертания, почти не требующие обработки, а если в них и предусматривается припуск на обработку, то в несколько раз меньше, чем при отливке в песок. При литье в металлические формы отпадают земельное хозяйство, опоки, сушильные печи, а условия работы становятся более гигиеничными (нет пыли от формовочной земли). Из-за массивности металлической формы вес отливаемых деталей ограничен.

     В настоящее время с успехом  применяют автоматические литейные машины, в которых закрывание и открывание металлической формы механизировано. Удаление газов из газонепроницаемых форм производиться через выпоры, через трехгранные щели и вентиляционные нитяные каналы в плоскости разъема формы, достаточные по сечению для выхода газов, но недостаточные для утечки металла.

     Материал  для изготовления металлической  формы берется в зависимости  от заливаемого в него сплава; обычно применяют серый чугун, реже - малоуглеродистую сталь. Температура формы перед  заливкой должна быть не ниже 200 ^oC для стали; для чугуна - 200-300 ^oC; для алюминиевых сплавов - 250-350 ^oC; для медных сплавов - 150-200 ^oC (при массивных отливках - 120-150 ^oC).

     Формы для продления срока их службы смазывают одним из следующих  огнеупорных материалов: SiO₂ (кварцевый мукой или маршалитом), MgO (магнезитом), A_l2O₃ (глиноземом, огнеупорной глиной или бетонитом). FeO · Cr₂O₃ (хромистым железняком). Связующим веществом при этом обычно служит жидкое стекло.

     Перед заливкой медных сплавов металлическую форму не обмазывают, а окрашивают специальной краской из варенного масла с графитом (4%) или просто смазочным маслом с парафином(по 50%) и др. Для алюминиевых сплавов формы смазывают составом из 30 г окиси цинка и 30 г жидкого стекла на 1 л воды или 200 г мела и 30 г жидкого стекла на 1 л воды.

     Кокильное литье позволяет снизить расход металла на прибыли и выпоры, получать отливки более высокой точности и чистоты поверхности, улучшить их физико-механические свойства. Вместе с тем этот способ литья имеет  и недостатки. Быстрое охлаждение металла затрудняет получение тонкостенных отливок сложной формы, вызывает опасность появления у чугунных отливок отбеленных труднообрабатываемых поверхностей.

     Центробежный  способ литья применяется главным образом для получения полых отливок типа тел вращения (втулок, обечаек для поршневых колец, труб, гильз) из цветных и железоуглеродистых сплавов, а также биметаллов. Сущность способа состоит в заливке жидкого металла во вращающуюся металлическую или керамическую форму (изложницу). Жидкий металл за счет центробежных сил отбрасывается к стенкам формы, растекается вдоль них и затвердевает.

     Отливки получаются плотными, так как посторонние  включения, равно как и газы, будучи легче металла, оттесняются центробежной силой к внутренней поверхности формы, а основное тело отливки приобретает плотное здоровое строение.

     При центробежном литье формы делают из чугуна и хромоникелевой стали. С  внутренней стороны поверхности  смазываю тих слоем огнеупорного материала.

     Удлиненные  детали (цилиндры, втулки) отливают на машине с горизонтальной осью, а зубчатые колеса, круги, кольца, гребни винты и арматуру - на центробежной машине с вертикальной осью.

     При центробежном литье можно получить отливки любой формы, а не только тела вращения. При так называемом полуцентробежном литье конфигурация отливаемых деталей образуется не только центробежной силой, но и с помощью стержней. Ось вращения формы при этом совпадает с осью симметрии отливки. При центрифугировании металл в форму подается через стояк в центре, а в полость форм, расположенных на горизонтальном столе, он попадает по литниковым каналам. Таким способом можно получить отливки и не имеющие оси симметрии. Любой конфигурации.

     Наряду  с высокой производительностью  и простотой процесса центробежный способ литья по сравнению с литьем в стационарные песчано-глинистые и металлические формы обеспечивает более высокое качество отливок, почти устраняет расход металла на прибыли и выпоры, увеличивает выход годного литья на 20-60 %.

     К недостаткам способа следует отнести высокую стоимость форм и оборудования и ограниченность номенклатуры отливок.

     Литье под давлением - один из наиболее производительных методов получения точных фасонных отливок из цветных металлов. Сущность способа заключается в том, что жидкий или кашицеобразный металл заполняет форму и кристаллизуется под избыточным давлением, после чего форму раскрывают и отливку удаляют.

     По  способу создания давления различают: литье под поршневым и газовым  давлением, вакуумное всасывание, жидкую штамповку.

     При литье под давлением расплавленный  металл принудительно, под давлением  поршня или сжатого воздуха, заполняет  стальные формы и застывает в  них. вынутая из формы готовая  отливка не требует дальнейшей обработки.

     При помощи литья под давлением можно  получить очень тонкостенные детали (до 0,1 мм) с резьбой, отверстиями и сложной формы. Точность размеров деталей, отлитых под давлением, очень высокая (0,1-0,01 мм). Все отливки получаются совершенно одинаковые и взаимозаменяемыми. Изделия имеют очень мелкозернистую структуру, которая обеспечивает повышенные механические качества.

     Производительность  одной машины достигает 4000 и более  отливок в смену.

     В последнее время по способу литья  под давлением весьма успешно  отливают не только детали из легкоплавких металлов и легких сплавов, но и из сплавов меди - бронзы, латуни. Применяют литье под давлением и для армированных изделий, например, из цинковый и алюминиевых сплавов с залитыми в них стальными, латунными и бронзовыми втулками, сердечниками и т.п.

     Для легкоплавких свинцовых и оловянных сплавов формы делают из углеродистой стали, выдерживающей до 50тыс. отливок. Для цинковых сплавов применяют хромоникелевую сталь, выдерживающую до 100 тыс. отливок. Для отливок из алюминиевых сплавов лучшим материалом для форм служит хромовольфрамовая сталь.

     Недостатками  литья под давлением являются необходимость применения дорогостоящих  стальных форм и специальной установки  для сжатого воздуха, а также  ограниченные размеры и вес отливок. Большие трудности представляет литье под давлением стальных деталей.

     Литьем  под давлением производят детали приборов: барабанчики счетных машин, корпусы фотоаппаратов и корпусные  детали массой до 50 кг, головки цилиндров  мотоциклетных двигателей. В отливках можно получать отверстия, надписи, наружную и внутреннюю резьбу.