RU205710U1 - Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием - Google Patents
Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU205710U1 RU205710U1 RU2021110062U RU2021110062U RU205710U1 RU 205710 U1 RU205710 U1 RU 205710U1 RU 2021110062 U RU2021110062 U RU 2021110062U RU 2021110062 U RU2021110062 U RU 2021110062U RU 205710 U1 RU205710 U1 RU 205710U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- coating
- hrc
- hardness
- mold
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
- B22C23/02—Devices for coating moulds or cores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
- B22D15/04—Machines or apparatus for chill casting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к литейному производству. Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием содержит предварительно очищенную методом катодно-ионной бомбардировки формообразующую поверхность, на которую нанесено трехслойное покрытие. Первый нижний слой (2) покрытия твердостью 51-56 HRC выполнен толщиной 1,5 мкм из нитрида титана. Второй слой (3) твердостью 60-66 HRC выполнен толщиной 2 мкм из карбонитрида титана и молибдена. Третий слой (4) твердостью 52-57 HRC выполнен толщиной 1,0 мкм из нитрида молибдена. Обеспечивается повышение эксплуатационного ресурса металлического кокиля для литья магниевых сплавов. 1 ил., 1 пр.
Description
Полезная модель относится к литейному производству и может быть применена для повышения эксплуатационных свойств металлического кокиля при литье магниевых сплавов.
Известен «Способ азотирования молибденовых вкладышей металлической формы» (авторское свидетельство СССР №1560617, С23С 8/24, опубл. 30.04.1990), в котором формообразующие детали металлической формы - молибденовые вкладыши обладают защитным азотированным слоем, полученном в среде диссоциированного аммиака при температуре 1100-1150°С с выдержкой 12-15 ч, после чего их отжигают в вакууме 10 -10 Па при 1100-1150°С в течение 7-10 ч. Данное техническое решение позволяет увеличить стойкость вкладышей пресс-форм в 3-5 раз в сравнении с неазотированными. К недостаткам азотирования формообразующей поверхности можно отнести повышенную хрупкость, а также склонность к образованию трещин разгара. В конечном счете, это влияет на образование облоя и ухудшению шероховатости отливок и формообразующей поверхности формы. Это снижает эксплуатационный ресурс металлической формы.
Известна «Пресс-форма для литья под давлением алюминиевых сплавов» (патент РФ №187255, B22D17/22, B22C 23/02, C23C 8/24 опубл. 2019.26.02). Устройство представляет собой пресс-форму для литья под давлением алюминиевых сплавов, выполненную из металла с многослойным покрытием на формообразующей поверхности, при этом покрытие содержит пять слоев: первый, нижний слой, из которых, выполнен из нитрида молибдена толщиной 1,5 мкм и твердостью 52-60 HRC, второй слой выполнен из молибдена толщиной 1 мкм, третий слой выполнен из карбонитрида титана и молибдена толщиной 2 мкм и твердостью 64-72 HRC, четвертый слой выполнен из молибдена толщиной 1 мкм, а пятый слой выполнен из нитрида молибдена и циркония толщиной 1,5 мкм и твердостью 52-60 HRC. Недостатками данной пресс-формы с покрытием являются слабая адгезионная связь между слоями покрытия, по причине относительно большой толщины и большого количества слоев, что приводит к возникновению трещин внутри покрытия и преждевременному разрушению пресс-формы, что уменьшает эксплуатационный ресурс.
В качестве прототипа взято техническое решение «Металлическая форма для литья в кокиль» (патент РФ № 197080, B22D 15/04,B22C 23/02 опубл. 2016.04.10). Устройство представляет собой металлическую форму для литья алюминиевых сплавов, содержащую формообразующие поверхности с покрытием, при этом покрытие имеет три слоя, причем первый, нижний слой, выполнен толщиной 1 мкм твердостью 56-64 HRC из нитридов титана и молибдена с обеспечением адгезионной связи покрытия с формообразующей поверхностью формы, второй, промежуточный слой, выполнен толщиной 2 мкм твердостью 64-72 HRC из карбонитрида титана, третий, верхний слой, выполнен толщиной 2 мкм твердостью 56-64 HRC из нитрида циркония, причем слои покрытия нанесены катодно-ионной бомбардировкой. Данное техническое решение предполагает нанесение на кокиль трех слоёв покрытия: первый - нитрид металлов титана и молибдена 2, второй - карбонитрид титана 3 и третий - нитрид циркония 4. Данная металлическая форма позволяет обеспечить повышение долговечности кокиля, за счет увеличения адгезии нижнего слоя покрытия с металлической поверхностью пресс-формы, а также между слоями покрытия.
Можно выделить следующие недостатки описанной формы, влияющие на эксплуатационный ресурс:
слишком высокие показатели микротвердости слоев, повышающие хрупкость и уменьшающие трещиностойкость;
наружный слой имеет относительно низкое сопротивление температурным воздействиям со стороны заливаемого расплава.
Предлагаемая полезная модель призвана устранить вышеперечисленные недостатки аналогов и прототипа.
Решаемой технической проблемой является создание металлического кокиля для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием, с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эксплуатационного ресурса металлического кокиля для литья магниевых сплавов.
Технический результат достигается тем, что предварительно очищенная методом катодно-ионной бомбардировки формообразующая поверхность металлического кокиля защищена покрытием из следующих слоев:
первый (нижний) слой толщиной 1,5 мкм и твердостью 51-56 HRC из нитрида титана для адгезионной связи покрытия с поверхностью металлического кокиля;
второй слой толщиной 2 мкм и твердостью 60-66 HRC из карбонитрида титана и молибдена, обеспечивающий твердость покрытию;
третий слой толщиной 1,0 мкм и твердостью 52-57 HRCиз нитрида молибдена для обеспечения низкого коэффициента трения.
Техническая сущность полезной модели заключается в том, что процесс литья в кокиль магниевых сплавов характеризуется воздействием циклических силовых и температурных нагрузок на формообразующие поверхности кокиля 1 (фиг.1). Наибольшее воздействие оказывает высокая температура плавления (до 800ºC), которая обуславливает необходимость создания покрытия с высокими показателями теплостойкости, кроме этого, магниевые сплавы обладают плохой жидкотекучестью (Липницкий, А.М. Технология цветного литья / А.М. Липницкий, И.В. Морозов, А.А. Яценко. – Л.: Машиностроение, 1986 – 224с.), поэтому требуется обеспечить минимально возможный коэффициент трения на поверхности кокиля. В таких условиях предлагаемая полезная модель должна превосходить аналогичные решения. Согласно теоретических рекомендаций (Гавариев Р.В. К вопросу определения свойств износостойких покрытий металлических форм // Р.В. Гавариев, И.А. Савин, Д.Л. Панкратов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.- 2019. - Т. - 75. - № 3. - С. 81-84.) многослойные покрытия дают возможность повышения эксплуатационных свойств за счет использования слоев различных составов с переменной микротвердостью. Таким образом, каждый слой покрытия будет выполнять определенную функцию: первый слой 2 должен обеспечить максимальное сцепление покрытия с материалом кокиля за счет наличия в составе слоя элементов инструментальной основы, второй слой 3 обладает максимальной микротвердостью, третий слой 4 должен обладать высокой термодинамической устойчивостью и обеспечить минимальный коэффициент трения.
Физический смысл процесса заключается в химической адгезионной связи разнородных тел. Процесс можно разделить на два этапа: первый – сближение поверхностей, второй - образование химических связей. Для начала процесса необходимо активировать инертную в обычных условиях поверхность тел (термически, механически, радиационно), спровоцировав тем самым разрушение поверхностных пленок и электронных конфигураций. Затем происходит сближение двух фаз за счет сил Ван дер Вальса, в результате которого происходит перекрытие электронных оболочек и высвободившиеся атомы образуют новые химические связи (Верещака А.С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями / А.С. Верещака, И.П. Третьяков. - М.: Машиностроение, 1986 - 192 с.).
Важным моментом с практической точки зрения является предварительная очистка формообразующей поверхности кокиля от различных окислов и загрязнений. Очистка осуществлялась путем предварительной механической очистки с последующей бомбардировкой поверхности ионами титана (основа нижнего слоя покрытия). Данные действия позволяют повысить адгезионную связь формообразующей поверхности кокиля и наносимого покрытия.
Пример 1.
Было проведено сравнение показателей стойкости различных покрытий при помощи производственного эксперимента процесса литья в кокиль отливок типа «Корпус» из сплава МЛ9. Для эксперимента была изготовлен металлический кокиль с несколькими формообразующими поверхностями, на каждую из которых было нанесено износостойкое покрытие: азотированный слой, покрытие, описываемое в прототипе и предлагаемое в данной полезной модели.
Рабочие параметры процесса нанесения покрытия:
давление в рабочей камере 4,5·10-3Па;
температура разогрева деталей кокиля 300ºС;
ток соленоида 3,7А;
напряжение на аноде 1200В;
ток анода 0,12А.
В результате эксперимента были получены следующие показатели стойкости:
азотированный кокиль показал значения, равные примерно 10600 циклам;
кокиль с покрытием, описанным в прототипе, показал значение стойкости в 12000 циклов;
наибольший результат соответствовал кокилю с покрытием, предлагаемом в данной полезной модели, 13700 циклов, что в 1,14 раз больше, чем у прототипа.
Прочность сцепления покрытия с материалом кокиля определялась при помощи механического адгезиметра elcometer 510, при этом согласно методике производственных испытаний на основе 9 измерений количественная величина составила 48 МПа, при этом образец с покрытием, указанным в прототипе, показал значение в 50 МПа. Измерение твердости покрытия осуществлялось с использованием алмазной пирамидки при помощи микротвердомера ПМТ-3. Измерение коэффициента трения на формообразующей поверхности кокиля является весьма сложной задачей, как с практической, так и с теоретической точки зрения, поэтому оценку данного показателя производили на основе изучения косвенных признаков, таких как шероховатость формообразующей поверхности, качество поверхности получаемых отливок, наличие пористости в получаемых отливках. На основе измерений были получены следующие результаты: шероховатость формообразующей поверхности кокиля нанесения покрытия изменилась незначительно и составила Ra=0,4 мкм, общий объем газовых пор в получаемых отливках не превышал 1,0% от общего объема, качество поверхности полученных отливок, удовлетворяло требованиям ГОСТ 26645-85. Указанные значения косвенных параметров указывают на то, что в потоке расплавленного металла по формообразующей поверхности с многослойным защитным покрытием, предложенном в данной полезной модели не возникало дополнительных завихрений, вызванных поверхностным слоем, таким образом можно сказать, что предлагаемое покрытие обладает низким коэффициентом трения. Таким образом, за счет повышения физико-механических свойств поверхностного слоя формообразующих деталей обеспечивается повышение эксплуатационного ресурса кокиля.
Claims (1)
- Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием, содержащий формообразующую поверхность с нанесенным трехслойным покрытием, отличающийся тем, что первый, нижний, слой твердостью 51-56 HRC выполнен толщиной 1,5 мкм из нитрида титана, второй слой твердостью 60-66 HRC выполнен толщиной 2 мкм из карбонитрида титана и молибдена, третий слой твердостью 52-57 HRC выполнен толщиной 1,0 мкм из нитрида молибдена, при этом формообразующая поверхность предварительно очищена методом катодно-ионной бомбардировки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110062U RU205710U1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110062U RU205710U1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU205710U1 true RU205710U1 (ru) | 2021-07-29 |
Family
ID=77197076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110062U RU205710U1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU205710U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795775C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Способ получения защитного покрытия в вакууме на формообразующей поверхности металлической пресс-формы для литья магниевых сплавов |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1678508A1 (ru) * | 1989-12-25 | 1991-09-23 | Предприятие П/Я Г-4585 | Способ получени теплозащитного покрыти на металлической форме дл отливки деталей из алюминиевых сплавов |
US20050255329A1 (en) * | 2004-05-12 | 2005-11-17 | General Electric Company | Superalloy article having corrosion resistant coating thereon |
EP1916707A2 (en) * | 2003-05-02 | 2008-04-30 | Air Products and Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films by CVD or ALD processes onto diffusion barrier layers |
RU151832U1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием |
RU161036U1 (ru) * | 2015-10-12 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием |
RU187255U1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением алюминиевых сплавов |
RU197080U1 (ru) * | 2019-07-16 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Металлическая форма для литья в кокиль |
-
2021
- 2021-04-12 RU RU2021110062U patent/RU205710U1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1678508A1 (ru) * | 1989-12-25 | 1991-09-23 | Предприятие П/Я Г-4585 | Способ получени теплозащитного покрыти на металлической форме дл отливки деталей из алюминиевых сплавов |
EP1916707A2 (en) * | 2003-05-02 | 2008-04-30 | Air Products and Chemicals, Inc. | Methods for depositing metal films by CVD or ALD processes onto diffusion barrier layers |
US20050255329A1 (en) * | 2004-05-12 | 2005-11-17 | General Electric Company | Superalloy article having corrosion resistant coating thereon |
RU151832U1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием |
RU161036U1 (ru) * | 2015-10-12 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием |
RU187255U1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-02-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Пресс-форма для литья под давлением алюминиевых сплавов |
RU197080U1 (ru) * | 2019-07-16 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Металлическая форма для литья в кокиль |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795775C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Способ получения защитного покрытия в вакууме на формообразующей поверхности металлической пресс-формы для литья магниевых сплавов |
RU2799372C1 (ru) * | 2023-03-29 | 2023-07-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Способ нанесения защитного покрытия на металлическую форму для литья магниевых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI694156B (zh) | 鋁鈷鉻鐵鎳矽合金、粉體及其披覆成形塗層 | |
JP5435326B2 (ja) | ダイカスト用被覆金型およびその製造方法 | |
Zhou et al. | Thermal barrier coatings with a double-layer bond coat on Ni3Al based single-crystal superalloy | |
US11866830B2 (en) | Abrasive tip coating | |
CA2990731C (en) | Contour-following protective layer for compressor components of gas turbines | |
RU187255U1 (ru) | Пресс-форма для литья под давлением алюминиевых сплавов | |
Czupryński et al. | Testing of flame sprayed Al2O3 matrix coatings containing TiO2 | |
RU205710U1 (ru) | Металлический кокиль для литья магниевых сплавов с многослойным защитным покрытием | |
TW201606108A (zh) | 靶及製造靶的方法 | |
US20130244054A1 (en) | Composite material and method for improving fatigue properties of titanium alloy by coating metallic glass layer | |
RU197080U1 (ru) | Металлическая форма для литья в кокиль | |
RU161036U1 (ru) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием | |
TWI786289B (zh) | 複合體以及製造複合體的方法 | |
RU151832U1 (ru) | Пресс-форма для литья под давлением с многослойным покрытием | |
CN104988460B (zh) | 钛合金表面耐磨Cr‑Si复合涂层及其制备方法 | |
JP6944045B2 (ja) | 物理蒸着用ターゲット及びそれを用いたナノ複合コーティング膜及びその製造方法 | |
JP2000038653A (ja) | 表面被膜を有する金型又は鋳型 | |
RU2799372C1 (ru) | Способ нанесения защитного покрытия на металлическую форму для литья магниевых сплавов | |
Zhao et al. | Surface modification of die casting mold steel by a composite technique of hot-dipping and plasma electrolytic oxidation | |
Ramesh et al. | Slurry erosive wear behavior of plasma sprayed inconel-718 coatings on Al6061 alloy | |
RU2569870C1 (ru) | Способ нанесения защитного покрытия на пресс-форму для литья под давлением | |
Jeong et al. | Fatigue properties of Al–Si casting alloy with cold sprayed Al/SiC coating | |
RU2767970C1 (ru) | Способ нанесения защитного покрытия на металлический кокиль для литья медных сплавов | |
RU2784931C1 (ru) | Способ нанесения защитного покрытия на металлическую форму для литья алюминиевых сплавов | |
JP5531178B2 (ja) | 鋳造金型表面用保護膜 |