真空铝型材挤压模具离子注入表面强化沈丽如丨铁军董玉英丨谢峰丨徐丽云李炯丨谭军丨陈克茂陈洪再2，吴锡坤2（1核工业西南物理研究院，四川成都610041 2广东兴发铝型材厂，广东528219）的经济效益。我院与广东兴发铝型材厂合作，将离子注入技术应用于铝型材生产，对铝型材挤压模具进行了表面改性处理51只离子注入改性后的模具在线表中的注入剂量是Ti和C或N的总剂量可见，离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。其中单一注入T+效果不如混合注入明显。

　　表1 H13钢注入工艺参数及X4衍射测试结果2挤压模具的离子注入实验21离子注入改性模具挤压模具的离子注入实验中，选用了1800吨和880吨两种类型的组合模具进行离子注入处理。注入工艺选用了（T+C）和（T+N）混合注入，注入参数选用上述佳注入参数范围（6~ 1017m1注入过程中，模具表面温度控制在500°C以下，避免表面退火而降低注入效果。经离子注入处理后的挤压模具，表面光洁度得到改善，模具形状和几何尺寸精度未降低；用离子注入改性模具挤压出的铝型材手感更加光滑、细腻，光亮度提高22在线试验结果将离子注入改性的挤压模具和未注入改性的模具进行了实际挤压铝型材对比测试试验试验中，为了保证测试数据的准确性，从修模、热处理、渗氮和铝型材挤压参数等方面尽量保证一致。虽然如此，由于模具材料初始条件、人工修模以以及铝实验中，首先进行了少量不同注入工艺的对比实验，以进行参数优化为不同剂量（T+C）离子注入挤压模具的对比试验结果，3工件的注入参数效果好，中间使用寿命平均提高了2078为不同剂量（T+N）离子注入挤压模具的试验结果，其中4样品的注入参数好，中间使用寿命平均提高了108.（T+C）离子注入的效果比（Ti+N）离子注入好。这可能是由于C的注入更有助于降低模具表面的摩擦系数。从挤压铝型材时的挤压参数来看，注入（T+C）离子的模具的电流小于注入（T+N）离子的模具。但考虑到注入机的实际情中主要采用了（T+N）混合注入改性工艺在工业批量生产中共计处理了模具105只，已进行了51只对比实验。其中，（T+C）注入的模具有5只，且都有效果，中间使用寿命平均提高了1436；（T+N）注入的模具有46只，其中有8只没有效果，有38只模具平均提高了1395.经分析，8只离子注入模具没有效果主要是模具本身的缺陷造成挤压出的铝型材厚薄不均、底拱或侧拱、不平等原因造成的为在1800吨压机上模具离子注入前后的使用对比结果10只离子注入的模具中有3只模具无效果，其余模具的中间使用寿命比离子注入前提高了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.为在1800吨压机上的新模具离子注入与未注入的使用对比结果（所选择的对比模具为同类型模具）可知，11只离子注入的模具中有1只模具由于总是底拱而无法1800吨压机上旧模具离子注入前后的中间使用寿命1458为880吨压机上新模具离子注入与未注入的使用。结果i（所选择的对比模具为同类（型PublishingHouse.Allrights为880吨压机上旧模具的离子注入前后的使用结果从中可看出，离子注入的17只模具中有4只无效果，其余模具的中间使用寿命比离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只离子注入模具平均提高了3讨论与结论经离子注入后，模具总的中间使用寿命平均提高了14C，改善了铝型材的表面光洁度。经离子注入的新模具的中间使用寿命的增长率高于旧模具12；新模具离子注入改性的有效率达90~ 100，而旧模具的有效率仅为70~80究其原因是模具的修复都是人工进行，由于模具的损坏形式各异，以及修模的人员差异等因素，使得模具表面状态不同所至，表现出修模质量在铝型材生产中的重要性。

　　对于不同的挤压力情况下，离子注入模具的中间使用寿命的增长率也不同。在1800吨压机上离子注入模具的中间使用寿命平均增长率为126；在880吨压机上，离子注入模具中间使用寿命平均增长率为153，比在1800吨压机上高2晚；由此推断：目前的离子注入工艺提高模具的中间使用寿命的主要机制可能是离子注入提高了模具的表面硬度在对比实验中，更换模具的原因有：挤压出的铝型材表面产生粗纹、拉沟、割开、棒杂拉烂底拱侧拱及扭拧等等，其中大多数是由于铝型材表面产生粗纹而更换模具。这些粗纹主要是由于模具表面磨损造成的。模具的磨损主要是由于铝材原料中含有较多的AW3颗粒以及高温、高压下的沾着磨损导致的。

　　13钢挤压模具离子注入表面改性工艺改进方向还是以提高表面硬度和降低表面摩擦系数为主。