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真空鋁型材擠壓模具離子注入表面強化沈麗如丨鐵軍董玉英丨謝峰丨徐麗云李炯丨譚軍丨陳克茂陳洪再2，吳錫坤2（1核工業(yè)西南物理研究院，四川成都610041 2廣東興發(fā)鋁型材廠，廣東528219）的經(jīng)濟效益。我院與廣東興發(fā)鋁型材廠合作，將離子注入技術(shù)應(yīng)用于鋁型材生產(chǎn)，對鋁型材擠壓模具進行了表面改性處理51只離子注入改性后的模具在線表中的注入劑量是Ti和C或N的總劑量可見，離子注入在材料近表面形成了TC/TN、Fe2T、FeN和FeC含量增高，表面洛氏硬度得到提高。其中單一注入T+效果不如混合注入明顯。
表1 H13鋼注入工藝參數(shù)及X4衍射測試結(jié)果2擠壓模具的離子注入實驗21離子注入改性模具擠壓模具的離子注入實驗中，選用了1800噸和880噸兩種類型的組合模具進行離子注入處理。注入工藝選用了（T+C）和（T+N）混合注入，注入?yún)?shù)選用上述佳注入?yún)?shù)范圍（6~ 1017m1注入過程中，模具表面溫度控制在500°C以下，避免表面退火而降低注入效果。經(jīng)離子注入處理后的擠壓模具，表面光潔度得到改善，模具形狀和幾何尺寸精度未降低；用離子注入改性模具擠壓出的鋁型材手感更加光滑、細膩，光亮度提高22在線試驗結(jié)果將離子注入改性的擠壓模具和未注入改性的模具進行了實際擠壓鋁型材對比測試試驗試驗中，為了保證測試數(shù)據(jù)的準確性，從修模、熱處理、滲氮和鋁型材擠壓參數(shù)等方面盡量保證一致。雖然如此，由于模具材料初始條件、人工修模以以及鋁實驗中，首先進行了少量不同注入工藝的對比實驗，以進行參數(shù)優(yōu)化為不同劑量（T+C）離子注入擠壓模具的對比試驗結(jié)果，3工件的注入?yún)?shù)效果好，中間使用壽命平均提高了2078為不同劑量（T+N）離子注入擠壓模具的試驗結(jié)果，其中4樣品的注入?yún)?shù)好，中間使用壽命平均提高了108.（T+C）離子注入的效果比（Ti+N）離子注入好。這可能是由于C的注入更有助于降低模具表面的摩擦系數(shù)。從擠壓鋁型材時的擠壓參數(shù)來看，注入（T+C）離子的模具的電流小于注入（T+N）離子的模具。但考慮到注入機的實際情中主要采用了（T+N）混合注入改性工藝在工業(yè)批量生產(chǎn)中共計處理了模具105只，已進行了51只對比實驗。其中，（T+C）注入的模具有5只，且都有效果，中間使用壽命平均提高了1436；（T+N）注入的模具有46只，其中有8只沒有效果，有38只模具平均提高了1395.經(jīng)分析，8只離子注入模具沒有效果主要是模具本身的缺陷造成擠壓出的鋁型材厚薄不均、底拱或側(cè)拱、不平等原因造成的為在1800噸壓機上模具離子注入前后的使用對比結(jié)果10只離子注入的模具中有3只模具無效果，其余模具的中間使用壽命比離子注入前提高了1C以上的模具占了70，提高了50以上的模具占了50，提高了100以上的模具占了30，7只模具平均提高了1171.為在1800噸壓機上的新模具離子注入與未注入的使用對比結(jié)果（所選擇的對比模具為同類型模具）可知，11只離子注入的模具中有1只模具由于總是底拱而無法1800噸壓機上舊模具離子注入前后的中間使用壽命1458為880噸壓機上新模具離子注入與未注入的使用。結(jié)果i（所選擇的對比模具為同類（型PublishingHouse.Allrights為880噸壓機上舊模具的離子注入前后的使用結(jié)果從中可看出，離子注入的17只模具中有4只無效果，其余模具的中間使用壽命比離子注入前平均提高了10以上的模具占了765，提高了50以上的模具占了588，提高了100以上的模具占了471，13只離子注入模具平均提高了3討論與結(jié)論經(jīng)離子注入后，模具總的中間使用壽命平均提高了14C，改善了鋁型材的表面光潔度。經(jīng)離子注入的新模具的中間使用壽命的增長率高于舊模具12；新模具離子注入改性的有效率達90~ 100，而舊模具的有效率僅為70~80究其原因是模具的修復(fù)都是人工進行，由于模具的損壞形式各異，以及修模的人員差異等因素，使得模具表面狀態(tài)不同所至，表現(xiàn)出修模質(zhì)量在鋁型材生產(chǎn)中的重要性。
對于不同的擠壓力情況下，離子注入模具的中間使用壽命的增長率也不同。在1800噸壓機上離子注入模具的中間使用壽命平均增長率為126；在880噸壓機上，離子注入模具中間使用壽命平均增長率為153，比在1800噸壓機上高2晚；由此推斷：目前的離子注入工藝提高模具的中間使用壽命的主要機制可能是離子注入提高了模具的表面硬度在對比實驗中，更換模具的原因有：擠壓出的鋁型材表面產(chǎn)生粗紋、拉溝、割開、棒雜拉爛底拱側(cè)拱及扭擰等等，其中大多數(shù)是由于鋁型材表面產(chǎn)生粗紋而更換模具。這些粗紋主要是由于模具表面磨損造成的。模具的磨損主要是由于鋁材原料中含有較多的AW3顆粒以及高溫、高壓下的沾著磨損導(dǎo)致的。
13鋼擠壓模具離子注入表面改性工藝改進方向還是以提高表面硬度和降低表面摩擦系數(shù)為主。
