模具寿命与失效

座位号 模具寿命与失效形成性考核试卷(一) 答案及评分参考（1-3章） 一、单项选择题：（每小题2分，本大题共30分） 1.D 2.B 3.A 4.C 5.B 6.A 7.B 8.A 9.D 10.C 11.D 12.C 13.C 14.A 15.D 二、填空题：（每空2分，本大题共20分） 1.加工硬化 2.循环应力 3.大 4.大 5.纤维状；结晶状 6.低于 7.马氏体 8.模具失效 9.材料 三、简答题：（每小题8分，本大题共40分） 1. 疲劳磨损的特点是：接触表面出现许多痘状、贝壳状或不规则形状的凹坑，（2分）有些凹坑较深，底部有疲劳裂纹扩展线的痕迹。（2分）疲劳磨损裂纹一般产生在金属的表面和亚表面内，裂纹扩展的方向平行于表面，或与表面成100-300的角度，只限于在表面层内扩展。（2分）疲劳磨损没有一个明显的疲劳极限，寿命波动很大。（2分） 2.通过对模具失效残骸的研究，可查明失效的机理和过程，（2分） 并对失效的原因作出判断，（2分）从而可有针对性地采取改进和预防措施，避免同类失效再次发生，（2分）达到改进模具质量、延长模具寿命、提高服役安全性和可靠性的目的。（2分） 3.模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，（4分）造成另一部位承受过大的应力而产生塑性变形。（4分） 4.锤锻模是在复杂的工作条件下服役，其失效形式也复杂多样。（2分） 锤锻模基本失效形式有：型腔部分的模壁断裂（1分）、型腔表面热疲劳（1分）、塑性变形（1分）、磨损及锤锻模燕尾的开裂（1分）。 5.金相显微镜是失效分析中常用的手段，如加工工艺不当或工艺路线不当造成的非正常组织或材料缺陷，都可以通过金相检验鉴别出来（3分）。对于腐蚀、氧化、表面加工硬化、裂纹特征，尤其是裂纹扩展方式（穿晶或沿晶），都可从金相检验得到可靠的信息（3分）。但由于金相显微镜的分辨率低，景深小，不宜作断口观察（2分））。 四、问答题（10分） 压力铸造模是在压铸机上用来压铸金属铸件的成型模具（1分）。压铸模的行型腔表面主要承受液态金属的压力、冲刷、侵蚀和高温作用（2分），每次压铸脱模后，还要对型腔表面进行冷却、润滑，使模具承受频繁的急热急冷作用（2分）。 压铸铝合金时，压铸模型腔表面温度可达600℃且熔融的和铝合金很容易粘附钢铁材料，工作时必须对模具型腔频繁地涂抹防粘涂料，由此造成型腔表面温度的剧烈波动（1分）。因而铝合金制件的压铸模失效形式主要是粘模、侵蚀、热疲劳和磨损（2分）。当模具型腔结构复杂并存在应力集中时，模具也会在热负荷和机械负荷的共同作用下出现断裂失效（2分）。 模具寿命与失效形成性考核试卷(二) 答案及评分参考（4-5章） 一、单项选择题：（每小题2分，本大题共30分） 1.D 2.C 3.D 4.C 5.D 6.C 7.A 8.B 9.A 10.B 二、填空题：（每空2分，本大题共20分） 1.单位正应变 2.交变分量σa 3.屈服点 4.应力集中 5.韧性 6.很小 7.刚度 8.低 9.偏低 10.太大 三．名词解释题（每词5分，本大题共10分） 1.组合式模具是把模具在应力集中处分割为两部分或几部分，再组合起来使用的模具。 2.当加热温度过高、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。 四、简答题：（每小题8分，本大题共40分） 1.布氏硬度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个组成相的平均性能（3分）。因此，布氏硬度检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度（3分）。压痕大的另一优点是试验数据稳定、重复性高（2分）。 2.板条马氏体主要是位错亚结构（2分），具有较高的强度和塑性，裂纹扩展阻力较大，呈韧性断裂，因而断裂韧度较高（2分）；针状马氏体主要是孪晶亚结构（2分），硬度高而脆性大，裂纹扩展阻力较小，呈准解理或解理断裂，因而断裂韧度较低（2分）。 3.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（2分）。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（3分），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和氮化物相（3分）。 4.模具材料主要采用高碳钢或高碳合金钢。由于冶金技术的影响，这些材料不同程度地存在不同程度的成分和组织的偏析、碳化物粗大不均匀、晶粒粗大等缺陷，使得钢材的性能下降（2分）。因此，模块采用锻造工艺的目的主要是为了改善材料内部缺陷（2分），获得模块所需要的内部组织和使用性能（2分），并使模块获得一定的形状和尺寸（2分）。 5.模具工作零件最终热处理后的精加工一般采用磨削（2分）。在磨削过程中由于局部摩擦生热，容易引起磨削烧伤和磨削裂纹等缺陷（3分），并在磨削表面生产残余拉应力，造成对零件力学性能的影响，甚至成为导致零件失效的原因（3分）。 五、问答题（本题10分） 原材料内有显微裂纹（1分）；未经预处理而使用过急的加热速度（1分）； 冷却介质选择不当，冷却速度过于剧烈（2分）；在Ms点以下，冷却速度过大（1分）； 多次淬火中间未经充分退火（1分）；淬火后未及时回火、回火不足或在回火脆性区回火（2分）；表面脱碳、增碳（1分）；化学热处理不当，多次渗金属或渗金属时温度过高 （1分）。 模具寿命与失效形成性考核试卷(三) 答案及评分参考（6-7章） 一、填空题：（每空2分，本大题共30分） 1.显微结构 2.磨损 3.碳化物 4.液态金属 5.机械；偏低 6.硬质相；钴 7.热稳定性 8.塑料模具钢 9.晶粒长大 10.金属 11.调质；回火索氏体 12尺寸 二名词解释题（每词5分，本大题共20分） 1.粉末高速钢：是用粉末冶金的方法生产的高速钢，通常的生产工艺是：一雾化高速钢为原料，通过冷等静压，最终施以热等静压的高温高压烧结而成。 2.电刷镀：电刷镀是在可导电工件（或模具）表面需要镀覆的部位快速沉积金属镀层的新技术。它与普通电镀的原理相同，但形式特殊。 3.物理气相沉积：物理气相沉积是用物理方法把欲涂覆物质沉积在工件表面上形成膜的过程。，通常称为PVD法。 4.渗碳：渗碳是把钢件置于含有活性碳的介质中，加热到850-950℃，保温一定时间，使碳原子渗入钢件表面的化学热处理工艺。 三.简答题（每小题8分，本大题共40分） 1.GM钢的冷、热加工和电加工性能良好，热处理工艺范围比较宽。GM钢的硬化能力接近高速钢而韧性优于高速钢和高铬工具钢(4分)。GM钢是制作精密、高效、耐磨模具（如冲裁、冷挤、冷镦、冷剪和高强度螺栓滚丝轮）的理想材料（4分）。 2.与传统的熔铸法制得的模具钢相比，粉末烧结模具材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点（4分）。主要应用于拉丝、冷镦、冷冲、冷挤压等模具，可适应高强度、高压力负荷、高摩擦、有腐蚀介质及高温工作条件（4分）。 3.硬铬镀层硬度高，摩擦系数低，耐磨性好，耐蚀性好且镀层光亮，与基体结合力较强（4分）。可用作冷作模具和塑料模具才表面防护层，以改善其表面性能。也可用于尺寸超差模具的修复（4分）。 4.为了使冷作模具钢得到高的磨损抗力，需要在高硬度马氏体基体上弥散均匀分布的细小合金碳化物（2分）。在保持硬度的同时，提高钢的强度和韧性对提高耐磨性也是有益的（2分）。少量残余奥氏体的存在对耐磨性没有什么影响，甚至是有益的（1分）。降低钢中非金属夹杂物含量对耐磨性有利（1分）。为了提高模具的耐磨性，常采用各种表面强化方法（2分）。 5.激光非晶化是利用激光使工件表面熔化及快速冷却的工艺方法（2分），在工件表面上形成厚度为1-10微米的玻璃态非晶化组织（3分），这种非晶组织具有高强度、高韧性和高的抗疲劳强度（3分）。 四．问答题（20分） a.预硬调质型 属于这类钢种的有P20、718和H13钢。这类钢广泛用于制造大中型精密注塑模(3分）。 b.预硬易切削型 属于此类型钢的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。这类钢适用于大、中型注塑模具制造(3分)。 c.时效硬化型 属于此类钢的有25CrNi3MoAl、PMS、SM2等。这类钢很适于制作高精度塑料模，还可在软化处理至低硬度后，用作冷挤成型法制造复杂型腔模具（2分）。 d.冷挤压成型型 属于此类钢的只有LJ和8416两个钢号。适用于需要重复制造型腔或浅型腔的塑料模具，可以降低成本，提高生产率（2分）。 模具寿命与失效形成性考核试卷(一) 信息表（1-3章） 一、单项选择题 1.3-P22 2.3-P23 3.3-P24 4.3-P29 5.3-P31 6.3-P40 7.3-P17 8.2-P11 9.3-P16 10.3-P16 11.3-P19 12.1-P5 13.3-P5 14.3-P17 15.3-P38 二、填空题： 1.1-P5 2.3-P21 3.3-P18 4.3-P20 5.3-P27 6.3-P36 7.3-P38 8.2-P10 9.2-P10 三、简答题： 1.3-P21 2.1-P4 3.3-P28 4.3-P33 5.3-P42 四、问答题 3-P36 模具寿命与失效形成性考核试卷(二) 信息表（4-5章） 一、单项选择题 1.4-P61 2.4-P44 3.4-P61 4.4-P69 5.4-P74 6.5-P100 7.5-P96 8.4-P45 9.5-P100 10.5-P111 二、填空题： 1.4-P44 2.4-P51 3.4-P45 4.5-P84 5.4-P47 6.4-P54 7.5-P87 8.5-P92 9.5-P112 10.5-P108 三、名词解释题 1.5-84 2.5-P110 三、简答题： 1.4-P68 2.5-P96 3.4-P57 4.5-P103 5.5-P108 四、问答题 5-P110 模具寿命与失效形成性考核试卷(三) 信息表（6-7章） 一、填空题 1.7-P195 2.6-P123 3.6-P124 4.7-P187 5.7-P193 6.6-P131 7.6-P124 8.6-P128 9.6-P134 10.7-P184 11.7-P179 12.7-P186 二、名词解释题： 1.6-P173 2.7-P185 3.7-P191 4.7-P175 三、简答题： 1.6-138 2.6-P129 3.7-P185 4.6-P123 5.7-P195 四、问答题 6-P129