注塑模具作为注塑成型的一种关键工艺装备,在汽车、医疗器械、家电、军工等领域的塑料零件生产中已得到广泛应用。斜导柱作为注塑模具中抽芯机构的导向装置,其性能对保证注塑模的开合顺畅具有重要影响。由于斜导柱的轴向与注射模的开合方向不平行,加之工作时模具零件受热不均产生热应力,致使斜导柱承受的侧向力大,所以斜导柱极易发生磨损。为了提高斜导柱材料的表面耐磨性,目前一般采用淬火或传统的表面强化方法,或在斜导柱外加铜衬套,装配复杂,成本较高。为解决上述问题,本文以SUJ2钢作为斜导柱材料,利用等离子表面合金化技术在其表面制备含铜合金化层,研究不同工艺参数(主弧电流、扫描速度、喷嘴高度)对合金化效果的影响;同时深入研究不同主弧电流下合金化试样在室温和高温的耐磨性及磨损机理。为了控制强化材料的表面质量,建立了工艺参数与熔池尺寸的关系,为后期调整工艺参数奠定基础。工艺研究发现,SUJ2试样经等离子合金化后,低电流下无合金化层形成,只有热影响区,其显微组织主要为隐晶马氏体,残余奥氏体和球状碳化物,无Cu颗粒溶入;随着电流增大,出现合金化层,其组织转变为片状马氏体和残余奥氏体,Cu颗粒的溶入也越弥散充分。随着扫描速度的增大,合金化层的熔宽和熔深呈缓慢下降趋势;喷嘴高度直接影响合金化试样的表面质量与熔池形态,由于等离子束的刚度和稳定性随着喷嘴高度的增加而下降,导致表面质量下降;同时熔宽和熔深呈现先升后降的变化趋势,并在喷嘴高度为5mm熔池尺寸达到最大值。摩擦磨损结果表明,Cu合金化试样的显微硬度比基体提高了约4倍;其磨损率远低于基体与重熔样的磨损率,而高温下的磨损率相比室温而言略有提高。室温下,摩擦系数随主弧电流的增大先降后升,且在电流为90A时摩擦系数最小,比基体降低了约29.7%~42.8%,合金化试样的主要磨损机理为磨粒磨损和轻微粘着磨损;高温下,摩擦系数随着主弧电流的变大而逐渐减小,由于氧化膜和Cu膜的形成,合金化试样的主要磨损机理转变为以氧化磨损为主导,伴有轻微磨粒磨损,且在主弧电流为110A时摩擦性能最佳。最后,以工艺参数为输入数据,以熔池尺寸为输出数据,建立了3-10-2型结构的BP神经网络工艺参数-熔池尺寸关系模型,实现了不同工艺条件下熔池尺寸的预测。通过验证,该模型的预测误差在10%以内,具有良好的预测能力。