Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева— КАИ, Казань, Россия:

Р. В. Гавариев, старший преподаватель кафедры «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», эл. почта: Gavarievr@mail.ru
И. А. Савин, доцент, зав. кафедрой «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия:
И. О. Леушин, профессор, зав. кафедрой «Металлургические технологии и оборудование»

В статье рассмотрена проблема эксплуатационной стойкости пресс-форм для литья под давлением цинковых сплавов. Расписаны отличия между литьем под давлением алюминиевых и цинковых сплавов. Рассмотрены основные факторы, влияющие на разрушение формообразующих поверхностей, среди них напряжения, вызванные силовыми и температурными воздействиями. Выявлено, что наибольшее негативное влияние оказывают растягивающие напряжения, вызывающие зарождение новых и рост уже имеющихся трещин. Указана необходимость создания дополнительных сжимающих напряжений, которые позволят компенсировать влияние растягивающих напряжений. Этому условию удовлетворяет предложенный вариант повышения стойкости пресс-форм на основе твердых многофункциональных покрытий, нанесенных методом катодно-ионной бомбардировки. Описано основное преимущество указанных покрытий, заключающееся в том, что положительные свойства отдельного слоя не изменяются при использовании его в многослойной структуре. Также указаны основные характеристики азотирования, являющегося наиболее распространенным способом повышения эксплуатационной стойкости формообразующих поверхностей. Приведены экспериментальные данные, подтверждающие предлагаемые теоретические гипотезы. Согласно этим данным выявлено, что использование многослойных покрытий, нанесенных методом катодно-ионной бомбардировки, позволяет повысить качество получаемых отливок по пористости. Помимо этого, показатель эксплуатационной стойкости вставок с многослойным покрытием по сравнению с азотированными вставками увеличен на 25 % и составляет примерно 200 000 циклов запрессовок.

1. Денисов В. Ю. Взаимодействие сплавов алюминия с материалами пресс-форм и повышение их стойкости функциональными покрытиями : автореф. дис. … канд. техн. наук. Тюмень, 2005. — 16 с.
2. Fang H.-Z., Li R.-X., Chen R.-R., Yu B.-Y., Qu Y.-D., Xun S.-W., Li R.-D. Microstructure and mechanical properties of Al – 6Zn – 2.5Mg – 1.8Cu alloy prepared by squeeze casting and solid hot extrusion // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015. Vol. 25, No. 7. P. 2130–2136.
3. Mo W., Zhang L., Wu G., Zhang Y., Liu W., Wang C. Effects of processing parameters on microstructure and mechanical properties of squeeze-cast Mg – 12Zn – 4Al – 0.5Ca alloy // Materials and Design. 2014. Vol. 63. P. 729–737.
4. Гавариев Р. В., Леушин И. О., Савин И. А. Проблема прогнозирования эксплуатационного ресурса пресс-форм литья под давлением цинковых сплавов и некоторые пути ее разрешения // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 6. С. 26–29.
5. А. с. 1560617 СССР, МПК С 23 С 8/24. Способ азотирования молибденовых вкладышей пресс-форм / М. Ю. Беломытцев, Б. Г. Беляков, Ю. Ю. Крушинский, А. Н. Котов ; заявл. 01.03.1988 ; опубл. 30.04.90, Бюл. № 1.
6. А. с. 1678508 СССР, МПК В 22 С 23/02. Способ получения теплозащитного покрытия на металлической форме для отливки деталей из алюминиевых сплавов / Г. Д. Собольницкий, В. А. Кононов, Ю. П. Тупчий, А. Г. Соколовский, Ю. Н. Смирнов ; заявл. 25.12.1989 ; опубл. 23.09.1991, Бюл. № 1.
7. Chen J., Wei J., Yan H., Su B., Pan X. Effects of cooling rate and pressure on microstructure and mechanical properties of sub-rapidly solidified Mg – Zn – Sn – Al – Ca alloy // Materials and Design. 2013. Vol. 45. P. 300–307.

8. Ji S., Yan F., Fan Z. Development of a high strength Al – Mg₂Si – Mg – Zn based alloy for high pressure die casting // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 626. P. 165–174.
9. Горюнов И. И. Пресс-формы для литья под давлением. — Л. : Машиностроение, 1974. — 255 с.
10. Чихранов А. В., Гатауллов И. Н. Совершенствование износостойких ионно-плазменных покрытий на основе нитрида титана // Новые материалы в машиностроении. 2011. № 14. C. 121–124.
11. Ноженков М. В. Структура и свойства композиционных ионно-плазменных покрытий // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2013. № 6. С. 3–12.
12. Савин И. А. Исследование характеристик износостойких покрытий, наносимых на режущие инструменты сложной формы методом катодно-ионной бомбардировки // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 9. С. 41–44.
13. Гончаров М. В., Гончаров В. С. Ионно-плазменные слоистые композиционные покрытия с особыми свойствами // Наука — промышленности и сервису. 2012. № 6-3. C. 69–76.
14. ГОСТ 19424–97. Сплавы цинковые литейные в чушках. Технические условия. — Введ. 2001–07–01.
15. Соболь О. В. Об управлении структурной и напряженным состоянием тонких пленок и покрытий в процессе их получения ионно-плазменными методами // Физика твердого тела. 2011. Т. 53, № 7. С. 1389–1398.