采用離子滲氮技術(shù)能進(jìn)一步提高汽車模具使用壽命蟹幔，在模具表面形成一層比基體材料硬度和強(qiáng)韌性更高的耐疲勞滲氮提高模具抗熱變形和熱磨損的能力桥氏，使模具壽命大大延長效拭。 

　　離子滲氮具有滲氮速度快，滲層性能好猬肖、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)余窖，能有效提高鋼鐵金屬零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度函以、抗蝕性及抗燒性等性能森片。在現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

　　近年來出現(xiàn)了一些新的離子滲氮轨畏、等離子體源技術(shù)毯炊，如活性屏離子滲氮、等離子體源離子滲氮技術(shù)有著明顯的設(shè)備和工藝優(yōu)勢(shì)瞄隶，可能成為離子滲氮技術(shù)的發(fā)展方向态素。

　　汽車模具的特點(diǎn)

　　汽車模具一般分為兩大類：一是冷作模具，如汽車覆蓋件類模具第讯；二是熱作模具躲含，如汽車的一些配件熱鍛模具。

　　1.冷作模具

　　汽車制造業(yè)中大型冷作模具主要是汽車覆蓋件類模具褒碌，其外型尺寸大别肄，質(zhì)量大酣衷，主要為鑄鐵或鑄鋼制造。這些模具的使用壽命主要取決于模具材料踩验、制造和裝配精度以及模具表面的耐磨性。在汽車工業(yè)中商玫，轎車大型覆蓋件拉延成型模具常用灰鑄鐵箕憾、球墨鑄鐵、合金鑄鐵或鑄鋼制造拳昌，模具外形尺寸達(dá)5-6m袭异，模具單件質(zhì)量達(dá)20-30t。并且由于現(xiàn)代轎車覆蓋件模具正向高效長壽命和大型高精度方向發(fā)展炬藤，模具形狀愈來愈雜御铃，對(duì)模具要求也越來越高。離子滲氮技術(shù)目前已經(jīng)成為大型鑄鐵新模具或維修舊模具延長其使用壽命和改善模具沖壓件質(zhì)量的主要手段沈矿。生產(chǎn)實(shí)踐表明上真，影響鑄鐵模具離子滲氮質(zhì)量的主要因素為模具滲氮前表面凈化處理、滲氮后的表面加工羹膳、化合物層厚度和次表層硬化效果睡互。

　　2.熱作模具

　　汽車熱作模具種類繁多，模具工作條件和失效形式復(fù)雜缰寻。此類熱鍛模具在熱態(tài)下工作時(shí)甩澳，模具工作表面要承受反復(fù)的加熱和冷卻，產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力艰耿；同時(shí)還需反復(fù)承受不同程度的機(jī)械應(yīng)力岗师，尤其要承受很大的動(dòng)載應(yīng)力，使模具材料內(nèi)部受到交變的拉壓應(yīng)力苔盆，從而使金屬組織內(nèi)產(chǎn)生晶格空位瘩邀，逐步形成微細(xì)裂紋，造成型腔龜裂茵窃。另外邓晃，由于模具冷卻不佳，會(huì)發(fā)生粘难饨裕現(xiàn)象纤票，使模具表面溫度升高，塑性增加旦良，模腔在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力不斷的作用下猪攀，產(chǎn)生型腔變形。一般來說侵俗，汽車熱作模具使用壽命都比較低锨用。為了延長模具使用壽命丰刊，必須正確選擇模具材料，改善原材料質(zhì)量和采用先進(jìn)的熱處理工藝增拥，提高模具熱處理質(zhì)量啄巧，模具的正確裝配和操作也是重要因素。并非所有模具都需要或都適合表面強(qiáng)化處理掌栅，不正確的表面強(qiáng)化處理可能造成模具過早失效秩仆。

　　活性屏離子滲氮技術(shù)

　　活性屏離子滲氮設(shè)備的爐體為陽極，金屬屏為陰極猾封，接直流或脈沖電壓澄耍，而工件置于金屬屏內(nèi)部懸浮，金屬屏由不銹鋼絲結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晌缘。其原理是將高壓電源的負(fù)極接在真空室內(nèi)金屬屏上齐莲，被處理的工件置于金屬屏內(nèi)，當(dāng)金屬屏接通高壓電源后磷箕，低壓反應(yīng)室內(nèi)的氣體被電離鳖直，在電場(chǎng)的作用下，被激活的氣體離子轟擊金屬屏使金屬屏升溫侍肯；同時(shí)吨争，在離子轟擊下不斷有鐵或鐵的氮化物微粒被濺射出來，以微粒的形式沉積到工件表面硫红，微粒中的氮向工件內(nèi)部擴(kuò)散绊蚯，達(dá)到滲氮的目的。在活性屏離子滲氮過程中综姜，金屬屏同時(shí)起到兩個(gè)作用：一是通過輻射將工件加熱到滲氮處理所需的溫度箭堆；二是向工件表面提供鐵或鐵的氮化物微粒。

　　活性屏離子滲氮技術(shù)的特點(diǎn)是：在滲氮過程中挽钧，工件處于懸浮狀態(tài)猿异，離子轟擊金屬屏而不是工件本身。與常規(guī)離子滲氮相比熊朵，該技術(shù)可以處理不同形狀的工件兢涡，并能消除邊緣效應(yīng)以及空心陰極效應(yīng)，還能方便地測(cè)量工件的溫度等殖熟。

　　離子滲氮設(shè)備

　　離子滲氮設(shè)備一般由爐體局待、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)菱属、電源系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成钳榨。

　　設(shè)備參數(shù)：離子滲氮設(shè)備的工作參數(shù)隨爐體的大小而有所不同。影響滲氮工藝的參數(shù)主要有電源總功率、直流輸出電壓薛耻、整流最大輸出電流营罢、脈沖輸出電壓、脈沖輸出最大峰值電流饼齿、脈沖頻率等饲漾。整個(gè)系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)對(duì)工藝處理過程進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)完成缕溉，設(shè)備可靠考传、處理質(zhì)量穩(wěn)定。

　　離子滲氮設(shè)備節(jié)能改造：離子滲氮消耗的能量主要有電能和熱能倒淫，節(jié)能設(shè)備改造主要從降低電能和熱能的消耗角度考慮伙菊。

　　模具滲氮生產(chǎn)實(shí)例

　　汽車熱制作模具種類繁多败玉，模具工作條件和失效形式復(fù)雜祭静，模具工作表面要承受反復(fù)的加熱和冷卻，因而一般汽車熱作模具使用壽命都比較低【袈罚現(xiàn)以汽車某一熱擠壓齒輪模滲氮為例姻粱，介紹滲氮工藝及其具體的操作過程。

　　離子滲氮設(shè)備：模具離子滲氮用直徑1000mm自動(dòng)控制脈沖電源離子滲氮爐你浸。并對(duì)離子滲氮?進(jìn)行了節(jié)能改造研镀，增加保溫屏。

　　滲氮工藝：

　　(1)滲氮前的熱處理节暇。熱擠壓齒輪模滲氮前的具體熱處理工藝為：首先加熱到1050℃后淬火焙檀，然后進(jìn)行2-3次回火處理，回火溫度為580℃忿奈。此時(shí)膜具的硬度為400-450HV辟瞄。必須注意熱處理中回火工序的加熱溫度至少要比滲氮溫度高20℃一40℃。否則饰址，模具在氮化過程中坝给，由于氮化溫度超過了回火溫度，使回火后的基體組織及力學(xué)性能發(fā)生變化产舞，零件產(chǎn)生無規(guī)律變形魂奥。

　　(2)把模具表面進(jìn)行去污、脫油處理易猫，再裝爐耻煤。抽真空，當(dāng)真空度為10-20Pa時(shí)准颓，通NH3违霞，當(dāng)氣壓為500Pa時(shí)開啟電源，設(shè)定放電電壓為760-780V瞬场，繼續(xù)通氣买鸽，當(dāng)氣壓達(dá)到2000-3000Pa時(shí)停止通氣涧郊。同時(shí)升溫到520℃，保溫10-11h后關(guān)機(jī)取出模具眼五。

　　(3)溫度控制妆艘。對(duì)于熱擠壓模，它的滲氮溫度一般為510℃-550℃看幼。雖然滲氮層的厚度隨滲氮處理溫度的升高而增加批旺，但其抗腐蝕性能則隨著滲氮處理溫度的升高而下降。因此滲氮溫度過高反而不好缠染，它會(huì)使氮化物粗化猪玛、表層硬度下降并降低抗粘模能力；而同時(shí)滲氮溫度低時(shí)滲氮層薄骡梨，滿足不了使用要求衩斋。

　　(4)滲氮時(shí)間。為了提高熱擠壓齒輪模具的壽命日胖，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)瞎介，要求模具的滲層深度達(dá)到0.2-0.3mm，所以需要滲氮10-11h习荚，滲氮這么長時(shí)間后能達(dá)到所要求的厚度融辈。

　　(5)滲氮?dú)夥铡釘D壓齒輪模的滲氮?dú)夥諡榧僋H3仁娱，主要是因?yàn)槭褂眉僋H3非常方便胧蹲，價(jià)格便宜，并且獲得滲層組織硬度高囊祝，耐磨性好但用純NH3容易造成零件溫度不均勻(受分解率的影響)殉酬，并且滲氮層的組織無法控制，滲層脆性大肃续，因此只適于要求不高的模具黍檩。熱擠壓齒輪模疲勞強(qiáng)度較低，不受沖擊載荷始锚，所以使用NH3能滿足使用要求刽酱。

　　(6)氣體壓力。熱擠壓齒輪模的滲氮壓力約為2000-3000Pa瞧捌，比常用離子滲氮壓力高棵里，這樣既可以加快離子滲氮速度，又可以使?fàn)t里溫度均勻姐呐。

　　(7)放電電壓殿怜。熱擠壓齒輪模采用的放電電壓為760-780V。電壓越高，離子的能量就越大头谜，因此放電電壓能加快離子滲氮速度骏掀，影響零件尺寸，使膨脹量增大柱告。

　　(8)離子滲氮電源退博。熱擠壓齒輪模采用的脈沖電源，因?yàn)槊}沖電源較傳統(tǒng)的直流電源相比旋囤，它有利于對(duì)復(fù)雜表面進(jìn)行離子滲氮别印，保證零件表面不受弧光損傷、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)凯怕，所以目前國內(nèi)大多數(shù)采用脈沖電源嫁昌。

　　使用效果：熱擠壓齒輪模經(jīng)過離子滲氮后，表面硬度提高了近200HV左右甩楷。裝配好后試機(jī)試生產(chǎn)表明锁荚，經(jīng)過離子滲氮后，熱擠壓齒輪模具能夠擠壓生產(chǎn)零件2000-2200個(gè)退钱，而沒有進(jìn)行離子滲氮的模具只能擠壓生產(chǎn)零件800-1000個(gè)俄蔗，模具壽命提高了2倍多钠台。

　　采用離子滲氮技術(shù)能進(jìn)一步提高汽車模具使用壽命欠诊，在模具表面形成一層比基體材料硬度和強(qiáng)韌性更高的耐疲勞滲氮層，可以在保持模具表面減少熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展前提下辟劲，充分發(fā)揮離子滲氮提高模具抗熱變形和熱磨損的能力臣疑，使模具壽命大大延長。

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