模具寿命与失效

1、模具寿命与失效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、按模具交工胚料的工作温度分：热做模具，冷作模具，温作模具3、模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。4、非正常失效：模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时，称为模具的早期失效，也叫做非正常失效。4、模具发生正常失效时，已达到或超过模具预定的寿命。5、按经济法观点对失效分类：正常耗损失效，模具的使用时间已到寿命终止期，属正常失效模具缺陷失效，属于模具质量问题，应由模具制造者承担责任。误用失效，属于使用不当造成的失效，应由模具使用者承担责任。受累性失效，属于其他原因或自然灾害

2、等不可抗拒的因素所造成的失效。6、影响磨粒磨损的因素：磨粒的几何形状对磨损率也有较大的影响。当默默里的棱角尖锐且凸出较高时，金属表面磨损率较大。当磨粒棱角不尖锐且凸出较小时，磨损率较小。要减小磨粒磨损量，金属的硬度Hm应比磨粒的硬度Ha高。（要求满足Hm1.3Ha）模具与工件之间的表面压力越大，磨粒压入金属表面的深度越深，则磨损量越大。但当压力达到一定值后，磨粒棱角变钝，使磨损量的增加减缓。工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件的深度越深，对模具的磨损量减小。7、影响粘着磨损的因素：材料性质，相同金属或互溶性大的材料组成的摩擦副，粘着效应较强，易产生粘着磨损。性质不同的金属或互溶性较小的材料

3、组成的摩擦副，不易产生粘着磨损。材料硬度，模具材料的工件材料硬度相差越大，则磨损越小。两者硬度越接近则磨损越严重。模具与工件表面压力。滑动摩擦速度8、使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象称为气蚀磨损9、气蚀磨损和冲蚀磨损是疲劳磨损的一种派生形式，易在注塑模与压铸模中出现。10、液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，使局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑的现象称为冲蚀磨损11、韧性断裂断口的宏观特征为端口截面尺寸减小，有缩颈现象。12、脆性断裂端口的宏观特征为断口截面尺寸无明显变化，不产生缩颈。13、晶界断裂的概念，特点？答：裂纹沿多晶体晶界扩展分离产生的断裂，也称为晶界断裂。特点：沿

4、晶断裂在室温下往往是脆性断裂。14、疲劳裂纹总是在应力最高、强度最弱的部位上形成；疲劳断口明显地分为疲劳扩展区（光亮区）和最后断裂区（粗糙区）；韧性材料断口具有纤维状特征，脆性材料断口具有结晶状特征。15、磨损对断裂的促进作用（论述磨损、塑性变形、断裂的相互作用）（多种失效形式的交互作用）答：磨损对断裂的促进作用，磨损沟痕可成为裂纹的发源地。当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂。 磨损对塑性变形的促进作用，模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部位承受过大的应力而产生塑性变形。 塑性变形对磨损和断裂的促进作用，局部塑性变形后，改变了模具零件间正常

5、的配合关系。如塑性变形后，模具间隙不均匀，间隙变小，必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，进而促进磨损失效；另一方面，塑性变形后，模具间隙不均匀，承载面积变小，会带来附加的偏心载荷以及局部应力过大，造成应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。16、由于拉伸模在工作中受到较大的摩擦力，因而这种模具的失效形式主要是粘着磨损和磨力磨损。17、冷镦模最常见的失效形式：磨损失效和疲劳断裂失效18、根据金属坯料的流动方向与凸模运动方向之间的关系可将冷挤压分为四种类型：答：1.正挤压 金属坯料的流动方向与凸模运动方向相同为正挤压2.反挤压 金属坯料的流动方向与凸模运动方向相反为反挤压3.复合挤压 金属坯料的流动

6、方向一部分与凸模运动方向相同，另一部分与凸模运动方向相反为复合挤压4.径向挤压 金属坯料的流动方向垂直于凸模运动方向为径向挤压19、锤锻模基本失效形式有：型腔部分的模壁断裂、型腔表面热疲劳、塑性变形、磨损及锤锻模燕尾的开裂。模具的早期脆性断裂是在锤击次数较少时发生的。20、由于被压铸的金属材料不同，其融化的温度差别很大，使得压铸模的工作条件和使用寿命有很大差别例如：1.压铸锌合金时，压铸模型腔的表面温度不超过400摄氏度，热负荷较小，模具的工作寿命较长；2.压铸铝合金时，压铸模型腔的表面温度可达到600摄氏度左右3.压铸铜合金时，压住模型腔的表面温度可达750摄氏度以上4.压铸铁合金时，压铸模

7、型腔的表面温度高达1000摄氏度以上，模具的寿命很低，往往压铸几百次就发生失效。21、.简述为何回火不足会成为塑模开裂因素当模具热处理时，由于回火不足，组织中仍有较多的残余的残余奥氏体，在服役温度下残余奥氏体讲转变为马氏体，从而产生相变内应力，这也是引起模具开裂的因素。22、材料产生弹性变形的能力称为弹性。材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。23、应力状态：拉应力增大时，容易使材料产生脆性断裂。称为应力状态的软性系数。值越大，表示应力状态越软，材料发生韧性断裂的倾向越大；反之，应力状态越硬，材料倾向于脆性断裂。24、模具结构形状的突变部位、表面缺口及材料的各种缺陷处，都易产生应力集中并造成三向不等

8、拉伸等硬性应力状态，而增大脆性的破坏的倾向。25、断裂韧度Kic是材料抗裂纹失稳扩展的抗力指标。26、平均应力 m是不随时间而变化的常量，可视为循环应力的静载分量；应力半幅 a则是循环应力的交变分量。 27、模具在循环应力的作用下经过一定周次所发生的断裂失效称为疲劳。造成疲劳的根本原因是循环应力种的交变分量 a。28、引起疲劳失效的循环应力的最大值 max低于材料的屈服强度 s。29、模具表面的应力集中部位，加工和使用过程中所造成的表面损伤，材料本身的冶金缺陷等，都易成为疲劳断裂的裂纹源。尤其表面存在较大拉应力时，疲劳裂纹多萌生于表面应力集中处。30、因应力集中导致的疲劳失效，在各种影响因素中

9、居首位。材料的强度越高，疲劳缺口敏感度越大，而强度较低、内部又有许多缺陷的灰铸铁，其疲劳缺口敏感度很小。31、如何确定磨粒磨损的损力指标答：根据接触面上的符合性质和应力大小不同，磨粒磨损可分为低应力磨粒磨损和高应力磨粒磨损，以及介于低应力与高应力之间的磨损。在低应力磨粒磨损条件下，材料的磨损量与接触压力成正比，与材料的硬度成反比。这要求模具钢具有高的硬度和耐磨性，应提高钢中碳和合金元素的含量，并经过适当的热处理，使其显微组织在高强度的基体上均匀分布有更硬的碳化物或氮化物相。高应力磨损多发生在摩擦表面承受高能量冲击载荷时，其应力很高，足以将磨粒打碎，并使材料表面层产生小量塑性变形。在这种冲击磨损

10、条件下，要求材料有很高的加工硬化能力，加工硬化后的硬度要高。为了提高材料的耐磨性，不仅要求有高的硬度，还要求有较好的韧性。32、拉伸试验测定的性能指标：1.弹性极限 2.屈服极限 3.抗拉强度 4.刚度E 5.延伸率33、图 p6334、布氏硬度试验的优点是压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能。因此。布氏检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度。压痕大的另一优点是试验数据稳定，重复性高。布氏硬度试验的缺点是因压痕直径较大，一般不宜在成品件上直接进行检验；此外，硬度不同的材料需要更换直径D和载荷F，同时压痕直径的测量也比较麻烦。35、洛氏硬度试验的优点是操作简便迅速；

11、压痕小，可对工件直接进行检验；采用不同标尺，可测定各种软硬不同和薄厚不一试样的硬度。缺点：压痕较小，代表性差；尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，使所测硬度值的重复性差、分散度大；用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能彼此互换。36、维氏硬度试验优点：由于角锥压痕清晰，采用对角线长度计量，精确可靠；任意选择载荷，而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束。此外，维氏硬度也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度所测试件厚度更薄。缺点：其测定方法较麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，所以不宜用于成批生产的常规检验。37、整体式模具缺点：整体式模具不

12、可避免地存在凹圆角半径，易造成应力集中，并引起开裂。优点：采用组合式模具可避免应力集中和裂纹的产生。38、冲裁模凸、凹模的刃口间隙是工作间隙，也叫冲裁间隙，不仅影响冲裁过程和冲裁质量，也影响模具的寿命。39、对模具发生断裂或塑性变形失效的影响答：设备速度越高，模具在单位时间内受到的冲击力越大，设备施力时间越短，冲击能力来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度，因此，设备速度越高，模具越易发生断裂或塑性变形失效。40、简述润滑对模具寿命的影响答：由于减少了模具与工件的直接接触，因此减少了模具的磨损，使得成型力降低。润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降低

13、模具温度，这对提高模具寿命都是有利的。41、模具材料的基本性能包括使用性能和工艺性能。使用性能包括：强度、塑性、韧性、耐磨、耐腐蚀、耐热、疲劳、热稳定。（7个）42、板条马氏体性能特点：板条马氏体主要位错亚结构，具有较高的强度和塑性； 针状马氏体性能特点：针状马氏体主要是孪晶亚结构，硬度高而脆性大。43、一般中、低强度钢在韧脆转变温度以上，主要是微孔聚集型的断裂机理，发生韧性断裂， 较高；在韧脆转变温度以下，主要是解理型断裂机理，发生脆性断裂， 较低。44、耐磨性与哪些因素有关答：耐磨性不仅与材料的强度、韧性及硬度有关，还与钢中碳化物的数量、大小及分布有关。一般来说，强度或硬度及韧性越高，碳化

14、物越细小、分布越均匀，材料的耐磨性越好。45、论述减轻粘着磨损的主要措施答：1.尽量选择互溶性少、粘着倾向小的材料配对；选择强度高、不易塑性变形的材料。2.提高氧化膜的稳定性，提高氧化膜与基体的结合力；降低表面粗糙度，改善润滑条件。3.采用表面渗硫、渗磷、渗氮等处理工艺，在材料表面形成化合物或非金属层，降低接触层原子结合力，减小摩擦系数，避免直接接触，以降低磨损量。46、论述提高疲劳磨损抗力的措施答：1.提高冶金质量，提供优质纯净材料；或钢中含有适量塑性硫化物夹杂，能将脆性氧化物夹杂，包住形成共生夹杂物，降低氧化物的破坏作用，可提高材料抗疲劳磨损的能力。2.在基体为马氏体的组织中，减小碳化物粒

15、度并使其成球状均匀分布，使基体中马氏体、残余奥氏体和未溶碳化物量之间有最佳匹配。3.合理选择表面硬化工艺，在一定深度范围内保持残余压应力4.改善模具表面状态，减少冷热加工缺陷，降低表面粗糙度，降低摩擦系数。47、论述提高耐热疲劳抗力的措施答：1.模具不可避免地存在圆角、孔等应力集中因素，在不影响使用性能的前提下，应尽量选择最佳结构，使截面圆滑过渡，避免或降低应力集中。2.选择优良的抗热疲劳性的材料，是决定零件具有优良抗疲劳应力的重要因素。3.采用表面强化工艺，如表面热处理、化学热处理、喷丸和滚压强化等，改善和提高模具的抗热疲劳性能。4.对于低调疲劳和热疲劳失效，可通过改善材料塑性来改善失效抗力

16、。48、模具零件切削加工的目的是消除毛坯成型时产生的表面缺陷，并使零件获得一定形状、尺寸精度和表面粗糙度。49、由于加热温度过高、保温时间过长及炉内温度不均匀等，引起模具钢晶粒粗大的现象称为过热。50、模具淬火加热时保护不良，介质中含有较多氧化物或腐蚀物质，加热超过一定温度时会使模具表面氧化、脱碳或腐蚀。51、产生裂纹的主要原因：冷却速度过大；淬火后未及时回火、回火不足或在回火脆性区域回火38？防止裂纹的措施 例如高速钢两次预热52、产生硬度不足的原因答：1.淬火前原材料内部存在组织有缺陷等质量问题，如碳素工具钢种出现石墨碳。2.热处理工艺不当 a.加热温度过低，或保温时间不足，使奥氏体合金化

17、不充分，甚至没有完成全部相变。 b.冷却速度过慢，使得部分奥氏体在冷却过程发生了分解，而不能形成足够数量的马氏体。 c.回火度过高，使硬度降低过多。二次硬化钢，回火温度太低或太高，都会造成硬度不足的现象。53、产生脆性的主要原因答：淬火加热温度过高，回火温度偏低，在回火脆性区回火等。54、冷作模具钢的基本性能要求是在热处理后有高的工作硬度、好的韧性、良好的工艺性能以及高的耐磨性55、冷作模具钢的基本性能：硬度、耐磨性56、简述新型的高碳低合金钢的用途和特性答：GD钢特性：这类钢一般采用淬火、低温回火，得回火马氏体基体，弥散分布少量碳化物。这种组织强度高，韧性好，有一定的耐磨性能。用途：常用于工

18、作刃口温度不高、要求强韧性好的冷挤、冷镦和冲裁模具。57、简述高速基体钢用途特性答：特性：既保持了高速钢的高抗压强度、红硬性和高耐磨性能，又提高了韧性和抗疲劳性能，实现了强韧性、红硬性和耐磨性较好地统一。用途：这类钢主要用于强韧性和耐磨要求高的场合，如加工难变形材料的模具及大型、复杂、受冲击载荷大的模具。58、简述高碳中铬耐磨钢的用途和特性答：特性：具有较强的二次硬化效应和较高的强韧性和耐磨性。用途：主要用于代替Cr12、Cr12MoV及高速钢的应用领域，有较好的技术经济效益。59、热作模具钢的性能：在机械负荷和热冲击的双重作用下具有一系列高温性能，如高温强度、热稳定性、热疲劳抗力、抗氧化性和

19、抗热熔损性能。60、T10A性能要求：一般要求热处理工艺简便，热处理变形小或者不变形，预硬状态的切削加工性能好，镜面抛光性能和图案蚀刻性能优良，表面粗糙度低，使用寿命长。61、论述新型塑料模具钢的种类与应用答：1.预硬调质型，属于这类钢种有P20、718、和H13钢，这类钢广泛用于制造大、中型精密注塑模。属CrMo系调质钢。2.预硬易切削型，此类型钢的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。适用于大、中型注塑模具的制造。3.时效硬化型，属于此类钢的有25CrNi3MoAl、PMS、SM2钢。用作冷挤成型法制造复杂型腔模具。4.冷挤压成型型，只有LJ和8416两个钢号。适用于需要重复制造型腔或浅型

20、腔的塑料模具，可降低成本，提高生产率。62、65Nb钢，铌的作用主要如下：答1.能生产比较稳定的NbC，并可溶入MC和M2C碳化物中，增加其稳定性，使碳化物在淬火加热时溶解缓慢，组织晶粒长大，使晶界呈弯曲状。2.使奥氏体中的贫碳区增加，淬火后可以获得较多的板条马氏体。马氏体尺寸很细。3.铌还使回火过程中析出的M2C、MC碳化物弥散细小，比较稳定。因此65Nb钢有比较宽的淬火和回火温度范围。63、钴结硬质合金应用、性能、成分、特点答：国内外应用最广泛的硬质合金。它是以难熔金属的碳化物（如碳化钨、碳化钛等）为硬质相，以金属钴为粘结相，用粉末冶金的方法制造的合金材料。与钢相比，其韧性、可加工性较差。在模具生产中，被广泛应用于制造拉丝模（拉丝模为冷作模具）、冲压模等，其使用寿命远远高于钢制模具。64、模具表面处理技术分为气相沉积、化学（有化学变化处理）、涂镀65、p175下面不明白66、p176不明白67、渗碳也是渗氮，一般要