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

Р. В. Гавариев, доцент кафедры конструирования и технологий машиностроительных производств (КТМП), канд. техн. наук, эл. почта: gavarievr@mail.ru
И. А. Савин, заведующий кафедрой КТМП, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: savin.ia@kaichelny.ru

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия:

И. О. Леушин, заведующий кафедрой металлургических технологий и оборудования, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: igoleu@yandex.ru

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия:
К. Н. Гавариева, старший преподаватель кафедры конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств, канд. техн. наук, эл. почта: gavarievakn@mail.ru

Литье под давлением (ЛПД) является высокопроизводительным методом получения отливок высокого качества со сложной наружной конфигурацией. При этом для него характерны недостатки, связанные с высокой стоимостью металлических пресс-форм, а также их относительно малой эксплуатационной стойкостью. Традиционно используемые на практике и в теории способы повышения эксплуатационной стойкости связаны с оптимизацией технологических процессов литья, а также с применением дорогостоящих материалов в совокупности с различными способами химико-термической обработки формообразующей поверхности. К недостаткам обоих подходов можно отнести длительность и сложность наладочных и испытательных работ, а также необходимость высокой квалификации инженерных работников, что зачастую труднореализуемо. Предложен один из возможных способов повышения стойкости металлических форм путем применения покрытий на металлической основе, наносимых методом катодно-ионной бомбардировки (КИБ) на формообразующие поверхности пресс-формы. Преимуществами данных покрытий являются малая толщина, износо- и трещиностойкость, возможность использования различных металлов в качестве основы покрытия. Для подтверждения эффективности применения покрытий, полученных с помощью КИБ, в условиях процесса ЛПД проведены лабораторные исследования и промышленные испытания. Изучение образца под микроскопом позволило выявить хорошее сцепление покрытия со сталью 4Х5МФС, используемой в качестве материала для изготовления формообразующих вставок пресс-форм, а также химическую инертность по отношению к заливаемому расплаву. Согласно результатам производственного эксперимента, эксплуатационная стойкость формообразующих вставок с покрытием TiCN – TiN – MoN, нанесенным способом КИБ, по сравнению со вставками с азотированием выше на 25 % и составляет 180 тыс. циклов запрессовок при литье цинковых сплавов.

1. Горюнов И. И. Пресс-формы для литья под давлением : Справочное пособие. — Л. : Машиностроение, 1973. — 256 с.
2. Жуков А. А., Немтырев О. В., Хасанова Л. А. Исследование коррозионной стойкости сталей для пресс-форм литья под давлением // Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 4. С. 31–35.
3. Gavariev R. V., Gavarieva K. N. The principle of choosing the composition of the protective coating for die casting molds // Defect and Diffusion Forum. 2021. Vol. 410. P. 495–500. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ddf.410.495.
4. Белопухов А. К. Технологические режимы литья под давлением. — М. : Машиностроение, 1985. — 272 с.
5. Жуков А. А., Немтырев О. В. Исследование тепловой структурной стабильности сталей для пресс-форм литья под давлением // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2014. № 4 (34). С. 3–10.
6. Tojal M. C., Silva F. J. G., Campilho R. D. S. G., Pinto A. G., Ferreira L. P. Case-based product development of a high-pressure die casting injection subset using design science research // FME Transactions. 2022. Vol. 50, Iss. 1. P. 32–44.
7. Бородин И. П., Ширяев В. Ю., Шатов Ю. С., Седых О. В. Восстановительная термическая обработка и ремонт изделий металлургического назначения // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2012. № 11. С. 41–43.
8. Лившиц В. Б., Мильчакова Н. Е., Берестнев А. А. Способ упрочнения вкладышей пресс-форм для литья с кристаллизацией под давлением // Литейное производство. 2018. № 3. С. 30–32.
9. Schuchardt T., Müller S., Dilger K. A near-surface layer heat treatment of die casting dies by means of electron-beam technology // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 8. 1236. DOI: 10.3390/met11081236.
10. Колесников М. С., Мухаметзянова Г. Ф., Мухаметзянов И. Р. Аналоговые исследования термомеханической усталости поверхностно-упрочненных сталей, применяемых для изготовления пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов // Литейщик России. 2015. № 1. С. 22–27.
11. ГОСТ 5950–2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. — Введ. 01.01.2002.
12. ГОСТ 25140–93. Сплавы цинковые литейные. Марки. — Введ. 01.01.1995.
13. Верещака А. С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. — М. : Машиностроение, 1993. — 336 с.
14. Gavariev R. V., Savin I. A., Gavarieva K. N. Determination of properties of wear-resistant coatings of metal forms // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 732–737. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.316.732.