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 настоящее время в мировом производстве фасонного точного литья применение специальных способов литья занимает ведущее место. Из большого числа специальных способов литья в мировой практике особое место занимает литье под давлением (ЛПД). Преимущества ЛПД общеизвестны и не требуют особых комментариев, однако среди их большого числа необходимо особенно выделить следующее: ЛПД — это самый производительный способ литья, позволяющий получать отливки высокого качества со сложной конфигурацией наружной поверхности и с самым высоким коэффициентом использования материала (до 99,5 %). Однако в ряде случаев производителям отливок приходится сталкиваться с низкими показателями качества поверхности получаемых отливок, делающими экономически неэффективным использование этого метода. Традиционно используемый способ повышения качества отливок связан с применением дорогостоящих сложнолегированных сталей в комбинации с различными вариантами химико-термической обработки деталей пресс-форм, наименее затратным из которых выступает азотирование. Он широко реализуется для ЛПД алюминиевых и медных сплавов, однако требует альтернативы в случае, когда речь идет о цинковых сплавах с существенно меньшими температурами плавления. Данная статья направлена на решение актуальной проблемы недостаточного качества поверхности отливок цинковых сплавов, получаемых методом ЛПД, путем нанесения многослойных покрытий на формообразующие поверхности пресс-форм методом катодно-ионной бомбардировки. Приведены результаты экспериментальных исследований, на основе которых проведено сравнение различных вариантов составов покрытий с точки зрения шероховатости поверхности получаемых отливок. Также приведено уравнение для прогно зирования шероховатости получаемых отливок в зависимости от параметров наносимого покрытия.

1. Гавариев Р. В., Савин И. А., Леушин И. О. Влияние функциональных покрытий на эксплуатационную стойкость пресс-форм литья под давлением для цинковых сплавов // Цветные металлы. 2016. № 1. С. 66–70. DOI: 10.17580/tsm.2016.01.11
2. Горюнов И. И. Пресс-формы для литья под давлением. — Л. : Машиностроение, 1973. — 256 с.
3. Pankratov D. L., Gavariev R. V., Gavarieva K. N. Influence of multilayer coatings on the operational stability of molds for injection molding // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 134, No. 1. DOI: 10.1088/1757-899X/134/1/012031
4. Shaparev A., Savin I. Calculation of the amount of the reduction required for the formation of compound layers during cold rolling of bimetals // Materials Science Forum. 2016. Vol. 870. Р. 328–333. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.870.328
5. ГОСТ 25140–93. Сплавы цинковые литейные. Марки. — Введ. 1995–01–01.
6. Shin S.-S., Lim K.-M., Park I.-M. Characteristics and microstructure of newly designed Al – Zn-based alloys for the die-casting process // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 671. P. 517–526.
7. Rollez D., Pola A., Prenger F. Zinc alloy family for foundry purposes // World of Metallurgy — ERZMETALL. 2015. Vol. 68 (6). P. 354–358.
8. Yan S., Xie J., Liu Z., Wang W., Wang A., Li J. Influence of different Al contents on microstructure, tensile and wear properties of Zn-based alloy // Journal of Materials Science and Technology. 2010. Vol. 26 (7). P. 648–652. DOI: 10.1016/S1005-0302(10)60100-4
9. Çuvalci H., Çelik H. S. Investigation of the abrasive wear behaviour of ZA-27 alloy and CuSn10 bronze // Journal of Materials Science. 2011. Vol. 46 (14). P. 4850–4857. DOI: 10.1007/s10853-011-5396-9
10. Kapranos P., Brabazon D., Midson S. P., Naher S., Haga T. Advanced casting methodologies: inert environment vacuum casting and solidification, die casting, compocasting, and roll casting, casting, semi-solid forming and hot metal forming // Comprehensive Materials Processing. 2014. Vol. 5. P. 3–37.
11. Hekimolu A. P., Savakan T. Effects of contact pressure and sliding speed on the unlubricated friction and wear properties of Zn – 15Al – 3Cu – 1Si alloy // Tribology Transactions. 2016. Vol. 59 (6). P. 1114–1121. DOI: 0.1080/10402004.2016.1141443
12. Yang L. J. The effect of casting temperature on the properties of squeeze cast aluminium and zinc alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 140. P. 391–396. DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00763-5
13. Jayal A. D., Badurdeen F., Dillon Jr. O. W., Jawahir I. S. Sustainable manufacturing: Modeling and optimization challenges at the product, process and system levels // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2010. Vol. 2 (3). P. 144–152. DOI: 10.1016/j.cirpj.2010.03.006
14. Dornfeld D. A. Moving towards green and sustainable manufacturing // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing — Green Technology. 2014. Vol. 1 (1). P. 63–66. DOI: 10.1007/s40684-014-0010-7
15. Dawal S. Z. M., Tahriri F., Jen Y. H., Case K., Tho N. H., Zuhdi A., Mousavi M., Amindoust A., Sakundarini N. Empirical evidence of AMT practices and sustainable environmental initiatives in malaysian automotive SMEs // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2015. Vol. 16 (6). P. 1195–1203. DOI: 10.1007/s12541-015-0154-6
16. Pankratov D. L., Kashapova L. R. Methodology development for the sustainability process assessment of sheet metal forming of complex-shaped products // Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 86, No. 1. 012003.