ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 104 ТЕХНОЛОГИЯ стью, термической стабильностью и наноразмерной толщиной, они одновременно проявляют критичные эксплуатационные ограничения. К последним относится склонность к хрупкому разрушению и недостаточная адгезионная прочность как между разнородными слоями покрытия, так и на границе раздела с подложкой из материала пресс-формы. Таким образом, современное производство располагает значительным арсеналом технологий осаждения металлизированных слоев на рабочие поверхности литейной оснастки. Тем не менее масштабное промышленное внедрение этих разработок сдерживается комплексом технико-экономических барьеров. Наиболее существенными из них выступают недостаточная адгезия к материалу подложки, технологическая сложность процессов нанесения, недостаточная изностойкость, склонность к хрупкому разрушению и строгие требования к минимальной толщине формируемого слоя. Целью исследования является сравнительный анализ влияния различных методов упрочнения формообразующей поверхности прессформ – классического азотирования и нанесения износостойких покрытий методом катодно-ионной бомбардировки (TiN и многослойного TiCNTiN-MoN) – на ключевые показатели качества алюминиевых отливок, полученных литьем под давлением. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: – экспериментальная оценка пористости: проведен сравнительный анализ уровня и характера пористости в отливках, полученных с использованием пресс-форм с азотированной поверхностью и с поверхностями, защищенными покрытиями TiN и TiCN-TiN-MoN; – исследование шероховатости поверхности: определено влияние типа защитного покрытия на шероховатость поверхности отливок и прослежена динамика изменения этого параметра в зависимости от количества рабочих циклов пресс-формы; – сравнительный анализ эксплуатационной стойкости: оценен и сопоставлен эксплуатационный ресурс пресс-форм с различными типами защитных поверхностей по критерию сохранения требуемого качества отливок. Методика исследований Для подтверждения рабочей гипотезы о взаимосвязи между применением упрочняющих покрытий, нанесенных методом катодно-ионной бомбардировки (КИБ), и улучшением свойств литых деталей была реализована программа экспериментальных испытаний. Основной задачей этих испытаний стало сопоставление степени пористости и уровня шероховатости поверхности готовых отливок. Объектами сравнительного исследования выступили две группы образцов: – образцы, полученные с использованием пресс-форм с КИБ-покрытиями – монослойным TiN (3 мкм) и многослойным TiCN-TiN-MoN (6 мкм); – образцы, изготовленные по базовой технологии с применением азотированной прессформы из стали 4Х5МФС, толщина упрочненного слоя которой составила 100 мкм. Данный метод азотирования принят в качестве стандартного в практике литья под давлением. Выбор сравниваемых методов упрочнения с существенно различной толщиной формируемого слоя (азотирование ~100 мкм, однослойное TiN ~3 мкм, многослойное TiCN-TiN-MoN ~6 мкм) обусловлен их промышленной репрезентативностью. Указанные толщины соответствуют типичным технологическим режимам, применяемым в производстве для каждого из методов. Сравнение проводилось в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации, где толщина слоя представляет собой неотъемлемую характеристику технологии. Целью работы являлось не изолированное сравнение свойств слоев равной толщины, а комплексная оценка конкурирующих технологических решений в их стандартном исполнении. Нанесение КИБ-покрытий проводилось в вакуумной установке ВУ-1БС методом катодного распыления, где материал покрытия испарялся с катодной мишени и осаждался на поверхность пресс-формы, выступавшую в качестве анода. Режимные параметры процесса приведены в табл. 1. В качестве объекта исследования использовалась отливка типа «ручка», выполненная из алюминиевого сплава АК7 (ГОСТ 1583–93). Такой выбор обусловлен склонностью массивных сегментов данной конфигурации к образованию
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1