过程性考核试题-参考答案

模具寿命与失效习题（1）2011.3

一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题于上的

括号内。(每题2分，本大题共30分)

1.气蚀磨损和冲蚀磨损是疲劳磨损的一种派生形式，易在（D）和压铸模中修复出现。(P22)

A、冲裁模

B、热锻模

C、挤压模

D、注塑模

2.模具在使用过程中，由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸，而不能通过修复继续服役的现

象称为（B）。(P23)

A、过量弹性变形失效

B、塑性变形失效

C、磨损失效

D、断裂失效

3.断口的宏观特征为断口截面尺寸减小，有缩颈现象，这种断裂称为（A）。(P24)

A、韧性断裂

B、脆性断裂

C、沿晶断裂

D、穿晶断裂

4.冷拉深模的失形式主要是（C）。(P30)

A、磨粒磨损

B、疲劳磨损

C、粘着磨损和磨粒磨损

D、冲蚀磨损

5.金属坏料的流动方向与凸模的运动方向相反的挤压为（B）。(P31)

A、正挤压

B、反挤压

C、复合挤压

D、径向挤压

6.断口的宏观分析是用肉眼、（A）或低倍立体显微镜观察和分析断口的形貌。(P40)

A、放大镜

B、扫描电子显微镜

C、透射电子显微镜

D、电子探针

7.磨粒磨损的主要特征是摩擦表面上有（B）。(P17)

A、金属转移

B、擦伤、划痕

C、麻点、凹坑

D、贝壳状凹坑

8.模具经大量生产使用，因缓慢塑性变形或均匀磨损或疲劳而不能继续服役时，称为模具的（A ）。

A、正常失效

B、早期失效

C、误用失效

D、磨损失效(P11)

9.按经济法观点，误用失效的责任应由模具（ D ）承担责任。(P16)

A、制造者

B、保管者

C、运输者

D、使用者

10.模具的表面损伤主要包括（C）、接触疲劳、表面腐蚀等。(P16)

A、表面氧化

B、表面突起

C、表面磨损

D、表面粗焅

11.发生粘着磨损，致使摩擦副之间不能相对运动的现象称为（D）。(P19)

A、涂抹

B、擦伤

C、撕脱

D、咬死

12.在成型过程中，材料两向受压，一向受拉，通过模具的模孔而成型，获得所需形状尺寸的型

材、毛坯或零件。这种工艺称为（C）。(P5)

A、挤压

B、冲压

C、拉拔

D、压铸

13.在再结晶温度以下使材料发生变形的模具称为（C）。( P5 )

A、冷作模具

B、热作模具

C、冷变形模具

D、热变形模具

14.工件表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在于工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起

模具材料表面脱落的现象称为（A）。( P17 )

A、磨粒磨损

B、粘着磨损

C、腐蚀磨损

D、氧化磨损

15.一般情况下，塑料注射模的温度变化较急剧，易产生（D）。?

A、氧化

B、脱碳

C、蠕变

D、热疲劳裂纹

二、填空题：(每空2分，本大题共20分)

1.冷变形模具工作时，被加工材料会产生，使塑性变形抗力增大。

2.两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损或

麻点磨损。(P21)

3.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，则磨粒磨损量越大。(P18)

4.模具材料和工件材料硬度相差越，则粘着磨损越小。

5.发生疲劳断裂时，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。(P27)

6.压铸铜合金模具使用寿命远低于压铸铝合金。( P36 )

7.当塑料模具热处理时，由于回火不足，组织中仍有较多的残余奥氏体，在服役温度下残余奥氏

体将转变为，从而产生相变内应力，这也是引起模具开裂的因素。

8.模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。( P10 )

9.影响模具寿命的内在因素主要指模具的结构，模具的材料和模具的加工工艺。( P10)

三、简答题：（每小题8分，本大共40）

1.简述疲劳磨损的特点。( P21)

答：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10°～30°的角度，只限于在表面层内扩展。疲劳磨损没有一个明显的疲劳极限，寿命波动很大。疲劳磨损除受循环应力作用外，还要经受复杂的摩擦过程，可能会引起表面层一系列物理化学变化以及各种力学性能与物理性能变化等，所以工作环境比整体疲劳更复杂更恶劣。

2.简述模具失效分析的意义。( P38)

答：对模具进行失效分析的主要目的是为了避免或减少同类失效现象的重复发生，延长模具的使用寿命，以利提高经济效益。、、

模具失效分析的任务就是判断模具失效的性质，分析模具失效的原因，并提出防止或延迟模具失效的具体措施。

3.简述磨损对塑性变形的促进作用。( P28)

答：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。

4.简述锤锻模的基本失效形式。( P33)

答：锤锻横基本失效形式有:

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.

5.简述金相显微镜观测在失效分析中的作用。( P42)

答：金相显微镜是失效分析中常用的手段，如加工工艺(铸造、锻造、焊接、热处理、表面处理等)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。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。

四、问答题(10分)

1.计论压力铸造的工作条件及压铸铝合金时模具的失效形式。( P36)

答：（1）压力铸造模(简称压铸模)是在压铸机上用来压铸金属铸件的成型模具。压铸模的型腔表面主要承受液态金属的压力、冲刷、侵蚀和高温作用，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）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。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。

模具寿命与失效习题（2）2011.3

一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题于上的括号内。(每题2分，本大题共20分)

1.利用扭转实验可以测定材料的（ D）。( P61 )

A、弹性极限σe

B、屈服极限σs

C、延伸率δ

D、切变模量G

2.材料抵抗弹性变形的能力称为（ C）。( P61 )

A、强度

B、硬度

C、刚度

D、韧度

3.材料产生塑性变形能力的衡量批标是（ D ）。( P61 )

A、抗拉强度σb

B、屈服强度σs

C、断裂韧度KIc

D、延伸率δ

4.洛氏硬度试验的优点是（ C ），可对工件直接进行检验。( P69 )

A、压痕大

B、操作麻烦

C、操作简便

D、重复性高

5.试验表明，冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于（D）。( P74 )

A、强度

B、硬度

C、刚度

D、塑性

6.属于材料工艺性能的是（ C ）。( P101 )

A、耐磨性

B、耐热性

C、淬透性

D、冲击韧性

7.在高碳钢中，回火马氏体的断裂韧度低于（）。( P )

A、下贝氏体

B、上贝氏体

C、渗碳体

D、菜氏体

8.金属材料的弹性模量E和切变模量G主要受温度和材料（B）的影响。( P45 )

A、合金化

B、截面形状和尺寸

C、冷变形

D、热变形

9.在高温下，材料保持其组织、性能稳定的能力称为（）。( P )

A、热稳定性

B、耐热疲劳性

C、高温强度

D、热硬性

10.热处理加热温度过低容易产生的缺点是（B）。( P111 )

A、硬度过高

B、硬度不足

C、淬火裂纹

D、氧化、脱碳

二、填空题：(每空2分，本大题共20分)

1.弹性模量E表示材料受拉伸作用，内部为拉应力时，产生单位正应变所需正应力的大小。

( P44 )

2.造成疲劳断裂的根本原因是循环应力中的交变应力。分量σа ( P53 )

3.材料发生塑性变形的根本原因，是由于在外力作用下，模具整体或局部产生的应力值大于材料屈服点的应力值。( P45 )

4.整体式的模具不可避免地存在凹圆角半径，易造成应力集中，并引起开裂。( P84 )

5.受载模具的应力状态软性系数 值越大，表示应力状态越软，材料发生韧性断裂的倾向越大。

( P47 )

6.强度较低，内部又有许多缺陷的灰铸铁，其疲劳缺口敏感度。

7.采用可靠的导向装置是保证模具刚度的重要措施。( P87 )

8.在其他条件相同的情况下，冲压设备速度越高，模具寿命越下降。( P93 )

9.热处理工艺不当，例如：淬火加热温度过高，或高温停留时间过长，回火温度偏低等，都会

使模具零件产生脆性。( P112 )

10.引起磨削加工缺陷的主要原因有：磨削量太大，砂轮太钝；砂轮磨粒粗细与工件材料组

织不匹配，冷却不利。( P108 )

三、名词解释：（每小题5分，本大共10分）

1.组合式模具( P84 )

解：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。

采用组合式模具可避免应力集中和裂纹的产生。

2.过热( P110 )

解：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。

四、简答题：(每小题8分，本大题共40分)

1.简述布氏硬度的优点及应用。( P68 )

答：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，布氏硬度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。

2.简述马氏体的类型和亚结构对材料断裂韧度的影响。（P96）

答：板条马氏体主要是位错亚结构，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；针状马氏体主要是孪晶亚结构，硬度高而脆性大，裂纹扩展阻力小，呈准解理或解理断裂，因而断裂韧度较低。

3.简述降低应力磨粒磨损的主要措施。（P57）

答：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。

4.简述模块采用锻造工艺的目的。( P103)

答：模块采用锻造工艺的目的主要是为了改善材料内部缺陷，获得模块所需要的内部组织和使用性能，并使模块获得一定的形状和尺寸。

5.简述磨削加工质量对模具零件性能的影响。( P108)

答：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，并在磨削表面生成残余拉应力，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。

五、问答题(10分)

1.产生热处理裂纹的原因有哪些？( P110 )

答：模具预处理组织不良、碳化物偏析严重、冷加工应力过大、淬火操作不当、模具本身形状复杂薄厚不均等，都可能导致产生淬火裂纹。

淬火裂纹将使模具报废，不易发现的裂纹将引起摸具的早期断裂。

常见的裂纹有纵向裂纹、横向裂纹和表面裂纹。

模具寿命与失效习题（3）2011.3

一、填空题：(每空2分，本大题共30分)

1.激光表面处理的目的是改变工件及化学成分和显微结构，从而提高工件的表面性能。（P195）

2.冷作模具在工件时，一般承受较大的冲击载荷和挤压力，刃口或作表面产生剧烈的摩擦和。

3.高碳低合金冷作模具钢一般采用淬火+低温回火处理，获得回火马氏体基体，弥散分布少

量。这种组织强度高、韧性好，有一定的耐磨损性能。

4.热浸镀是将工件浸在熔触的液态金属中，在工件表面发生一系列物理和化学反应，取出冷

却后表面形成所需的金属镀层。（P187）

5.火焰线材喷涂法由于熔触微粒所携带的热量不足，致使涂层与工件表面以机械结合为主，一

般结合强度偏低。（P193）

6.钴结硬质合金的成分主要由碳化钨、碳化钛为硬质相，以金属钴为粘结相构成。（P163）

7.热作模具钢除一般要求好的室温强韧性外，还应具有一系列高温性能，如高温强度、、

热疲劳抗力、抗氧化性和抗热熔损性能。

8.对塑料模具钢的性能要求是：热处理工艺简便，热处理变形小或不变形，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。（P128）

9.在65Nb中，铌的作用之一是能生成稳定的65NbC、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，阻止晶粒长大，使晶界呈弯曲状。（P134）

10.电镀是指在直流的作用下，电解液中的金属离子还原沉积在金属表面而形成一定性能的金

属镀层的过程。（P184）

11.模具在渗氮前一般要进行以获得组织。

12.电刷镀工艺灵活，操作方便，不受镀件形状、尺寸、材质和位置的限制。（P186）

二、名词解释：（每小题5分，本大共20分）

1.粉末高速钢

答：

2.电刷镀（P185）

答：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。

3.物理气相沉积(P191)

答：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(Physical Vapour Deposition) 法。

4.渗碳(P175)

答：渗碳是把钢件置于含有活性碳的介质中，加热到850一950℃，保温一定时间，使碳原子渗入钢件表面的化学热处理工艺。

工件经渗碳后其表面硬度和耐磨性大大提高，同时由于心部和表面的碳含量不同，硬化后的表面获得有利的残余压应力，从而进一步提高渗碳工件的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。

三、简答题（每小题8分、本大题40分）

1.简述GM钢的特点及应用范围。(P138)

答：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强韧性优于高速钢和高铬工具钢。GM钢是制作精密、高效、耐磨模具(如冲裁、冷挤、冷镦、冷剪和高强度蠊栓滚丝轮)的理想材料。

2.简述粉末烧结模具材料。(P129)

答：粉末烧结模具材料是应用粉末冶金的方法制得的。与传统的熔铸法制得的模具钢相比，具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点。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。

3.简述镀铬的优点及应用。(P184)

答：电镀铬镀铬层有良好的耐蚀性。根据镀液成分和工艺条件的不同，镀铬层的硬度可在400—1200HV内变化。在低于500℃下力Ⅱ热，对镀铬层的硬度无影响。镀铬层的摩擦系数低，尤其是干摩擦系数是所有金属中最低的，因此有很好的耐磨性。

①防护、装饰性镀铬层厚度为o.5μm，广泛用于汽车、白行车、钟表、日用五金等。

②镀硬铬硬度高，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，

可用作冷作模具和塑料模具的表面防护层，以改善其表面性能。镀层的厚度达0.3-0.5mm，可用于尺寸超差模具的修复。镀硬铬是在模具上应用较多的表面涂镀工艺。

③松孔镀铬若采用松孔镀铬，使镀层表面产生许多微细沟槽和小孔以便吸附、储存润

滑油，这种镀层具有良好的减摩性和抗粘着能力。例如，在3Cr2W8V钢制压铸模的型腔表面镀上0.025mm厚的多孔性铬层，可提高使用寿命1倍左右。

4.如何提高冷作模具材料的耐磨性？(P123)

答：②耐磨性耐磨性是冷作模具钢基本性能要求，除影响模具使用寿命外，还影响产品匪的尺寸精度和表面粗糙度。影响耐磨性的因素很复杂，对于一定条件下工作的冷模具钢而言，为了得到高的磨损抗力，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。因此含Cr、W、Mo和V等合金元素的高碳钢，热处理后有高的耐磨损性能。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。少量残余奥氏体的存在(<10％)匪对耐磨性没有什么影响，甚至是有益的。降低钢中非金属夹杂物含量对耐磨性有利。为了提高模具的耐磨性，常采用各种表面强化方法。

5.简述激光非晶化及其优点。(P195)

答：激光非晶化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，在工件表面上形成厚度为1-10μm的玻璃态非晶化组织，这种非晶组织具有高强度、高韧性和高的耐磨性。

四、问答题（10分）

1.试述新型塑料模具钢的种类及用途。（P129）

答：根据化学成分和特殊性能，新型塑料模具钢可分为：

①预硬调质型 718钢可视为P20钢的改良型。H13钢是典型热作模具钢。

这类钢广泛用于制造大、中型精密注塑模。

②预硬易切削型属于此类型钢的有5NiSCa、SMl和8Cr2S等。

这类预硬易切削塑料模具钢适用于大、中型注塑模的制造。

③时效硬化型属于此类钢的有25CrM3MoAl、PMS、SM2和06Cr闻6MoVTiAl钢等。

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。

④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。