Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Проблема возникновения и дальнейшего развития эрозионных и коррозионных повреждений дорогостоящей оснастки и пресс-форм для литья сплавов из цветных металлов при производстве изделий авиационной и ракетно-космической техники является весьма значимой и влечет за собой серьезные экономические издержки. Помимо довольно значимых экономических издержек, накапливающиеся дефекты оснастки для литья и пресс-форм не позволяют получить качественную отливку, что неизбежно приводит к проблемам при производстве ответственных дорогостоящих изделий [1–3]. Материал оснастки для литья и пресс-форм подвергается значительным тепловым, механическим и химическим воздействия вследствие контакта поверхности этих изделий с жидким расплавом цветных металлов [1]. Негативный эффект от влияния указанных факторов усугубляется неоднородностью температуры заливаемого расплава, его неравномерным распределением по поверхности оснастки и явлениями, связанными с гидравлическим ударом [1–3]. Такие условия эксплуатации неизбежно приводят к формированию в поверхностных слоях сложного напряженного состояния, приводящего к изменению размеров и формы оснастки для литья, износу поверхности, зарождению и дальнейшему развитию трещин и термоусталостных повреждений.
Одним из наиболее эффективных способов решения указанной проблемы может служить улучшение эксплуатационных характеристик поверхностного слоя формообразующих деталей оснастки и пресс-форм за счет нанесения защитных покрытий. Такие покрытия повышают способность материала сопротивляться возникновению эрозионных и коррозионных повреждений, существенно увеличивая ресурс работы изделий. Защитные покрытия могут быть нанесены различными методами, среди которых особенно можно выделить газотермическую группу методов и различные вакуумные методы [2–7]. В настоящее время для нанесения высококачественных износостойких покрытий, на примере использования режущих инструментов с такими покрытиями, хорошо показали себя электродуговой и магнетронный вакуумные ионно-плазменные методы [8, 9]. В данной работе ввиду более высокой производительности был выбран вакуумный электродуговой метод нанесения износостойкого покрытия, а в качестве материла для защиты рабочих поверхностей оснастки и пресс-форм для литья сплавов из цветных металлов был выбран нитрид титана-алюминия (TiAl)N, т.к. данный материал обладает высокой твердостью и высокой стойкостью к окислению. Данный состав покрытия при правильно подобранных режимах осаждения, способен обеспечить защиту рабочим поверхностей и существенно увеличить срок службы оснастки и пресс-форм для литья.
Для нанесения вакуумных ионно-плазменных износостойких покрытий в настоящей работе использовалась вакуумная электродуговая установка ННВ-66-И1. Для осаждения покрытия состава (TiAl)N толщиной от 6 до 10 мкм использовались оптимальные режимы, разработанные авторами в НИИ Технологий и проблем качества при Самарской университете, которые обеспечивают получение покрытий с высокими значениями твердости и высокую стойкость к окислению. Такой диапазон толщины покрытия способен эффективно обеспечить защиту активных поверхностей пресс-форм от внешних негативных воздействий. Получены опытные образцы покрытия и проведен сравнительный анализ свойств материала пресс-формы для литья алюминиевых сплавов из коррозионностойкой стали 95Х18 и материала пресс-формы этой же марки стали с нанесенным вакуумным ионно-плазменным электродуговым покрытием из (TiAl)N.
Анализ показывает, что нанесение вакуумного ионно-плазменного электродугового покрытия из (TiAl)N повышает свойства пресс-формы следующим образом: твердость и относительная износостойкость — более чем в 4 раза, температуру начала окисления — примерно на 10 %.
