模具寿命考点总结(1)

一、名词解释

磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象叫磨粒磨损。工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。

疲劳断裂：是指在较低的应力下，经多次使用，裂纹缓慢扩展后发生的断裂

钢结硬质合金：是以碳化物为硬质相，以钢为粘结相，用粉末冶金方法制成。

粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘着磨损。

模具寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工产品的件数。模具正常失效：模具经大量的生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役时，称模具的正常失效。

基体钢：是指成分与高速钢淬火后的基体组织成分大致相同、而性能有所改善的一类钢。蠕变：是指工作温度高于金属的再结晶温度、工作应力超过金属在该温度下的弹性极限时，随着时间的延长，金属发生极其缓慢的变形现象。

化学气相沉积是利用反应气体在加热工件表面上发生化学反应析出金属或化合物而获得镀层的方法。

电火花表面强化处理：是利用火花放电时释放的能量，将一种导电材料熔渗到工件表面，构成合金化的表面强化层，从而达到改善工件表面的物理及化学性能的目的。

二．思考题

1.冷作模具材料按成分性能分哪五种？各举一牌号，简述冲裁模具材料的选用。

（1）高碳工具钢：T10

（2）高碳低合金工具钢：9Mn2V

（3）高耐磨钢：CrMnV

（4）高强度钢：W6Mo5Cr4V2

（5）特殊用途冷作模具钢：9Cr18

选用：

1）薄板（t《1.5mm）

小批量，形状简单的零件常选用T8，T10，T11；

中批量，形状复杂尺寸较大的选用9Mn2V、CrWMn；

大批量，形状复杂尺寸大的选用Cr12MoV、Cr10；

负荷较大耐磨的小冲头选用W18CrV、W6Mo5Cr4V；

特大批量选用YG15、YG20、DT、GT35；

2）厚板（t》1.5mm）

小批量：T10、9Mn2v、CrWMn；

大批量：凹模选用Cr12MoV；凸模选用W18Cr4V

2.写出T10钢制作冷冲模的工艺路线。并说明其中预调制处理的作用。

工艺路线：下料——锻造——球退——粗加工——调质——半精加工——淬火+回火。

作用：减少热处理的变形和降低精加工的表面粗糙度值，细化碳化物。

3.复习Kic的计算公式。P21

4.硬质合金制作冷挤压模具时需要注意哪些问题。

（1）必须根据冷挤压的具体条件来选择不同种类的硬质合金。

（2）硬质合金凹模内壁，尽量做到不出现拉应力。

（3）硬质合金主要适宜于做形状简单的轴对称零件的凹模。

（4）硬质合金主要用于生产批量大和自动化生产的场合模具。

5.写出W18Cr4V常见热处理工艺及低淬低回工艺，并对低淬低回工艺加以说明。

经过改锻、反复镦粗和拔长以改善碳化物分布；锻后进行退火；一般进行一次或二次预热后淬火；经500-600度三次回火。

一般刀具淬火温度是1260-1280度，而冷挤压凸模为提高韧性、淬火温度为1240-1250度。这样淬火可获得细晶粒，增大钢抗裂纹形成与扩展的能力，同时基体中合金元素及碳的含量降低了，有利于形成板条马氏体，从而有利于韧性的提高。经500-600度三次回火后使残余奥氏体充分转变消除，同时产生硬度最佳的二次硬化，获得较好的力学性能。

6.写出下列美国牌号：

W1A-8 :T8 , W1A-9.5:T10，O1:CrWMn，O2: 9Mn2V,D2:Cr12Mo1V, D3:Cr12，A2: Cr5Mo1V，H11:4Cr5MoSiV, H12: 4Cr5W2SiV , H13:4Cr5MoSiV1，H21:3Cr2W8V 。

7.热作模具材料按合金含量和热处理性能分为哪四种，各举一牌号。

（1）低耐热高韧性钢：5CrNiMo、5CrMnMo;

（2）中耐热韧性钢：4Cr5MoSiV、4Cr5W2SiV;

（3）高耐热性钢：3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V;

（4）特殊用途热作模具钢：超高强度钢（40CrMo）、马氏体时效钢18Ni(250)、高速工具钢、奥氏体耐热钢.

8.简述锤锻模工作条件、失效形式及材料选用。

工作条件：工作时承受巨大的冲击载荷、压应力、拉应力和弯曲应力，型腔表面常和1100-1200°C的金属接触被加热，模具达300-400度，局部温度达500-600度。因此，锻压时模具快速加热升温，结束时用水或油冷却润滑降温，对模具产生急冷急热作用。

失效形式：产生磨损，包括粘着、氧化、磨粒磨损；可能发生断裂同时由于模具受到急冷急热作用引起体积变化，极易产生热疲劳裂纹而龟裂；还有塑性变形，造成型面塌陷。

材料选用：一般选用低耐热高韧性钢

（1）中小型（《3t）锤锻模可选用5CrMnMo钢

（2）大型（》3t）及复杂锤锻模可选用5CrNiMo、4CrMnMoSiV钢

（3）大型、重载锤锻模可选用5Cr2NiMoV钢

9.比较冷冲裁模与热冲裁模的工作条件及失效形式。

冷冲裁模：工作条件为主要承受冲击力、剪切力。而模具的刃部可看成特殊的剪刀，承受冲击、剪切、弯曲和挤压，并产生急剧摩擦。失效形式主要为磨损、崩刃失效。

热冲裁模：工作条件切边凹模完成剪切过程，因而凹模刃口与毛坯相摩擦，同时也承受一定的冲击载荷。由于热边切，切边模的刃口将受热升温，工作条件较苛刻。失效形式刃口磨损、崩刃，卷边。

10.什么是超高强度钢和马氏体时效钢。

超高强度钢：一般超高强度钢的σb≥1400MPa、σs>1300MPa，较高的屈强比，还具有足够的韧性和塑性。既有超高强度又有足够韧性

马氏体时效钢：一类含有大量稀缺而贵重的Ni、Co等元素，成本较一般工具钢高得多，但具有许多优良性能，制造模具有较长使用寿命，而总成本下降。

11.塑料模按加工方法及原材料性能分成哪几种。

加工方法：切削加工成型塑料模和冷压成型的塑料模

原材料性能：热固性和热塑性成型塑料模

12.简述冷压成型塑料模具钢的要求，指出其主要选用钢种牌号。写出制模工艺路线及使用状态下的组织。

1）退火状态塑性高，变形抗性低，HBS<=150,δ>=35%,型腔复杂的深型腔，要求HBS<=130,δ>=45%

2）淬火后变形抗力高

3）含碳量不宜过多，力求使用低碳或超低碳钢材

主要选用钢种牌号：20Gr，12GrNi3A，40Gr，T7A，0GrNi，0Gr4Mo

工艺路线：退火—冷压成型—退火—机加工—渗碳—淬火+回火—精加工

使用状态下的组织：表面为回火马氏体+碳化物+A’心部为回火马氏体+F

13.简述强烈磨损的热固性塑料模材料的选用，写出该模具的一般加工路线并说明预调制处理的作用。

加工时，含有固态粉末或玻璃纤维的物料进入型腔，需要型面高硬度和耐磨性，可选用冷作模具钢制模，如：Cr12、9mN2V、CrWMn、GCr15、Cr6WV、Cr12MoV、7CrMn5WMo等

工艺路线：球化退火—机加工—（预调质处理）—机加工—淬火+回火—机加工

预调质处理的作用：减少热处理的变形和降低精加工的表面粗糙度值，细化碳化物。由于预调质可获得回火索氏体，比容比球状珠光体大，可减少最终淬火后比容差，降低组织应力；同时提高了材料屈服强度，淬火后有获得细针马氏体，增加了塑性变形抗力。回火索氏体又具有好的加工性能。

14.写出马氏体时效钢制作模具的一般工艺路线。

钢种：18Ni（250）,18Ni（300），18Ni（350）

固溶处理（或固溶调质处理）—机加工—时效处理

15.细化碳化物的主要方法有哪些。

高温固溶碳化物，低温淬火（用于高碳含量）；调质处理后，低温淬火（用于中碳钢）；形变超细化，高温形变与高温固溶相结合（用于合金钢）。

16.常见的模具分类方法有哪些。

（1）按模具所加工材料的再结晶温度分：冷变形模具、热变形模具、温变形模具；

（2）按模具加工坯料的工作温度分：热作模具、冷作模具、温作模具；

（3）按模具成形的材料分：金属成形用模具、非金属成形用模具；

（4）按模具的用途分：锻造模具、冲压、挤压、拉拔、压铸、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、其他模具等。

17.总结淬火回火工艺。

18.简述磨粒、粘着、疲劳磨损机理，因素（影响）及提高耐磨性方法。

磨粒：（1）机理：当磨粒与工件和模具表面接触时，作用在磨粒上的作用力分为垂直和平行表面的两个分力，垂直分力使磨粒压入金属表面，平行分力使磨粒与金属表面产生相对切向运动，二者结合构成完整磨粒磨损。

（2）影响因素：?磨粒的大小和形状磨粒尺寸越大，磨损量越大。?磨粒硬度Hm与模具材料硬度Ho 二者相对值对磨损影响很大。?模具与工件表面压力压力越大，磨损越严重。④磨粒尺寸与工件厚度的相对比值工件厚度越大，磨损越小。

（3）提高方法：?提高模具材料的硬度?进行表面耐磨处理?采用防护措施

粘着：（1）机理：

（2）影响因素：?表面压力压力越大，磨损越大；?材料性质材料塑性越高，磨损越严重；?材料硬度两材料硬度相差较大时，磨损不大；硬度接近时，磨损严重；

（3）提高方法：?合理选用模具材料?合理选用润滑剂和添加剂?采用表面处理。

疲劳:(1)机理：

（2）影响因素:?材质?硬度?表面粗糙度

（3）提高方法：?合理选用润滑剂?进行表面强化处理

19.粘着磨损有哪几种。

轻微粘着磨损和严重粘着磨损（涂抹、擦伤、胶合）

20.断裂失效的种类及影响断裂失效的主要因素？

种类：（1）按断裂性质分：塑性断裂、脆性断裂。

（2）按断裂路径分：沿晶断裂、穿晶断裂、混晶断裂、

（3）按断裂机理分：一次性断裂、疲劳断裂。

主要因素：（1）模具表面形状：由于成形件结构与工艺的需要，模具零件存在截面突变凹槽、圆角半径及尖角。在这些部位易产生应力集中，形成裂纹并导致断裂。

（2）模具材料：模具材料的冶金质量及加工质量对断裂失效影响较大，具体反映在材料的断裂韧性上。模具材料的断裂韧性高能有效防止裂纹的产生及降低裂纹的扩展速度，从而减小断裂失效。

21.等强温度对穿晶、沿晶断裂是如何影响的。

温度大于等强温度时易产生沿晶断裂，温度小于等强温度时易产生穿晶断裂。

22.穿晶、沿晶断裂断口形状。

穿晶：微孔洞、存在位错；沿晶：球块状、棒状和树枝状。

23.短时、长时高温强度分别考虑的指标，简述产生蠕变现象的条件，提高热强性的途径。P50

短时高温强度较多考虑高温屈服强度和抗拉强度，长时高温强度则需注意蠕变极限和持久强度。

条件：工作温度高于金属的再结晶温度；工作应力超过金属在该温度下的弹性极限。

途径：加入能提高钢的再结晶温度的合金元素；基体强化、固溶强化、晶界强化；

24.模具选材的一般原则是什么？

（1）使用性能足够

（2）工艺性能良好

（3）供应上能保证

（4）经济性合理

25.模具硬度要求。

冷作模具一般要求硬度在60HRC左右，热作模具一般在42-50HRC，塑料模具通常在45-60HRC。