Tribotechnické listy

 

 

Povlakování a repase forem pro tlakové lití hliníku

Formy, jádra, komory, vložky a další díly, jsou ve styku s tekutým hliníkem namáhány cyklickým tepelným zatížením. Tento způsob namáhání vede k tepelné únavě materiálu, vzniku trhlin, "vydrolování" základního materiálu forem v kritických nejnamáhanějších místech. Současně dochází k nalepování hliníku na povrch jader, forem apod.

 


 

Důsledkem výše uvedených problémů jsou časté odstávky výroby, kdy je nezbytné formy čistit, resp. poškozené díly opravovat nebo měnit. Toto způsobuje značné ztráty výrobního času a vysoké náklady na opravy. Řešením je povlakování a možná repase forem a dalších dílů, které přicházejí do styku s tekutým Al.

 


Eroze způsobená proudícím hliníkem

Jádra a formy pro tlakové lití slitin hliníku jsou namáhány několika mechanismy. Zejména se jedná o erozi způsobenou proudícím tekutým hliníkem, nalepování hliníkových slitin na povrch forem, ke kterému dochází v důsledku chemické afinity mezi hliníkem a železem. Vlivem cyklického tepelného namáhání v průběhu tlakového lití (ohřev při vstřikování tekutého hliníku a následující chladnutí povrchu při ochlazování formy vodou, resp. separační emulzí) na povrchu pak v důsledku tepelné únavy dochází k rozvoji trhlin, které vedou až k destrukci nástroje. Jinak řečeno, kvalita a životnost forem (jader apod.) je určována zejména kvalitou povrchu.Nalepování hliníkových slitin na povrch jednotlivých dílů forem znamená také vysoké náklady spojené s odstávkou a čištěním forem. Nalepený hliník je ve většině případů odstraňován mechanicky a po několikerém čištění není možné formy, resp. jádra pro ztrátu rozměru dále používat. Zvýšení produktivity je možné dosáhnout zmenšením počtu odstávek a snížením nákladů na údržbu licích forem a využívání strojního času na plnou kapacitu.Vhodným ošetřením povrchu lze výrazně zvýšit životnost celé formy a snížit náklady na jejich údržbu (čištění). Kromě tepelného zpracování a nitridace povrchu je povlakování jader a forem tvrdými povlaky technologií PA CVD velmi efektivní metodou pro zvýšení životnosti, omezení nalepování Al na povrch formy a pro omezení chemického působení roztaveného hliníku. Povlakování také silně omezuje tvorbu a šíření tepelných trhlin.


Povlakování PA CVD

PA CVD technologie ve VÚHŽ umožňuje povlakovat těžké, rozměrné a tvarově komplikované formy homogenním povlakem. Prakticky byly povlakovány formy až do hmotnosti 1 250 kg a vnějších rozměrů do 500 x 400 x 800 mm. Technologie PA CVD garantuje homogenní povlaky po celé ploše u velmi rozměrných a tvarově komplikovaných forem. Povlak je vytvářen vylučováním z plynné fáze při teplotách přibližně 520 °C. Nucenou cirkulací plynů v reakčním prostoru a homogenním rozvojem plazmy v celém reakčním prostoru je zaručeno, že povlak o tl. 2-3 μm se vytvoří i v průchozích i neprůchozích otvorech. Experimentálně bylo prokázáno, že povlak se vytváří i u velmi tenkých drážek o šířce 1 mm do hloubky 20 mm. Pro řešení výše uvedených problémů využívá stále více zákazníků povlak Nanocomp (TiB2), jehož základní charakteristiky jsou uvedeny v tabulce.

 


Výsledky provozních testů

Výsledky dosažené u jader a forem při jejich nasazení v běžných provozních podmínkách potvrdily, že povlakování silně omezuje nalepování barevného kovu na povrch nástrojů. K nalepení hliníkových slitin na povrch formy dochází po podstatně větším počtu cyklů. V průměru se počet odlitků do nalepení slitiny zvýší šestkrát ve srovnání s nepovlakovaným stavem.Při nalepení hliníkových slitin je soudržnost nalepenin s povlakem podstatně menší než soudržnost se základním materiálem ocelí 1.2343, 1.2344 a 1.2365. Následné čištění forem je po povlakování technologií PA CVD podstatně jednodušší a pro čištění lze použít např. suchý led bez porušení naneseného PA CVD povlaku. To znamená, že povlakované nástroje je možné po očištění dále používat. V provozních podmínkách bylo dále prokázáno snížení náchylnosti povlakovaných dílů ke vzniku tepelných trhlin a vypadávání zrn. Tento přínos je zvlášť markantně projevuje v oblastech, které jsou proti vtoku tekuté hliníkové slitiny (v těchto místech je náchylnost k vypadávání zrn největší). Nitridace forem před povlakováním dále zvyšuje jejich životnost, zejména u forem a jader extrémně namáhaných. Tato skutečnost je podle názoru způsobena lepší adhezí povlaku k základnímu materiálu a vyšší tvrdostí základního materiálu.


Repase forem

Ve společnosti VÚHŽ je také možné repasovat použité formy pro tlakové lití. Je nabízena komplexní služba, kdy je použitá forma nejdříve čištěna suchou a mokrou cestou od nalepeného hliníku, dále je v případě potřeby provedeno mikronavařování, poté je forma nitridována. Finální povrchová úprava spočívá v leštění, mikrotryskání (pokud je vyžadováno) a povlakování. Lze také provést detailnější analýzu příčin selhání. Pro tyto účely disponuje společnost akreditovanými laboratořemi. Kromě povlakování, repasí a laboratorních analýz je společnost VÚHŽ schopna ve vlastní režii zajistit kompletní výrobu licích komor příp. licích potrubí, která vyrábí divize Slévárna speciální metodou odstředivého lití.

 

 

 

Společně s povlakem Nanocomp mají tyto produkty výrazný dopad na snižování provozních nákladů.Na obrázku 1 a 2 je vidět detail formy, která byla dodána pro repasi. V samotné formě byl uvíznutý odlitek, který byl následně odstraněn bez mechanického poškození povrchu formy. Na obrázku 3 je vidět forma po následné opravě a finální povrchové úpravě pracovní plochy leštěním a povlakováním PA CVD technologií. V rámci výzkumu proběhlo testování částí forem v Laboratořích a zkušebnách VÚHŽ, VaV metodiky chemické analýzy a metalografické hodnocení PA CVD povlaku bylo realizováno pomocí ŘEM Quanta FEG 450 v Regionálním materiálově technologickém centru, MMV Ostrava, na detašovaném pracovišti VÚHŽ.

 

 

Text: Martin Louda

VÚHŽ a.s.

coating@vuhz.cz

www.vuhz.cz

 

 

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
9 + 9 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd