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1、第一章模具失效与模具寿命 1.模具失效模具失效是指模貝丧失正常的使用功能,不能通过一般的修复方法(如刃磨、抛 磨等)模具失效使其重新服役的现彖 2?模具使用寿命模具使用寿命(也称模具正常寿命)是指模具在正常失效前生产出的合格产 品的数目。模具使用寿命若其在使用过程屮经过多次修模,则模具的使用寿命为首次寿命与各 次修模寿命的总和。 3?模具在使川过程中,岀现变形、微裂纹、腐蚀等现彖但没冇立即丧失服役能力的现彖称为模 具损伤模具损伤。模具损伤 4. 模具的失效一般可分为非正常失效(也称早期失效)和正常失效两类。在模具使用一定期限 后,由缓慢塑性变形、均匀的磨损或疲劳破坏而出现的失效为正常火效。由于
2、模具表面的相对 运动,而从模具的接触表面逐渐失去物质的现彖称为磨损磨损。磨损 5. 模具在工作中会与坯料的成形表面和接触,产生相对运动而造成的磨损,当这种磨损使 模 具的尺寸发牛变化或使模具表面的状态发牛改变而使其不能正常工作时,则称为磨损失磨损失 效 6 按磨损机理不同可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损等。磨 粒磨损:引起模具表面材磨粒磨损工件表血的硬突出物和外来硬质颗粒在加工时刮擦模貝表 面,料脱落的想象。 影响屛粒辭损的因素主要有幣粒的形状和大小、辭粒哽度与模具材料硬度比值、模具与工件 的表面压力、工件厚度等。 改进措施 : 提高模具材料的硬度 ; 对模具进行表
3、面耐磨处理; 及时清理模具和工件表面的磨粒 粘着磨损:使其在相対运动中造成粘着点发生断裂而使粘着磨损山于模貝- 与工件表血的凸凹 不平,模具材料产牛剥落的现象。 影响粘着磨损的因素主要有材料性质、材料硬度、表面压力等 疲劳磨损:在循环应力作用卞,两接触面相互运动时产牛的表面金属疲劳剥落现象疲劳磨损 影响疲劳磨损的因素主要有材料的冶金质量、材料硬度、表面粗糙度等 7?模具在工作中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现彖称为断裂失效断裂失效。 断裂失效 8. 山于模具材料多为中、髙强度钢,塑性相对较差,断裂时没有或仅有少量的塑性变形发生, 因而经常表现为脆性断裂脆性断裂。脆性断裂 9 疲劳断
4、裂疲劳断裂是指在较低的循环载荷作用下,工作- ?段吋间后,由裂纹缓慢扩展,最后 发生断裂的现象。 10. 舉?性变形失效的主要形式有塌陷、墩粗、弯|11|等。冷冲裁模模具刃口在压力和摩擦力的 作用下,最常见的失效形式是磨损失效。从磨损机理上看,主要是黏着磨损,同时也伴随冇磨 粒磨损和疲劳像损;从磨损的部位考虑,则可细分为刃口磨损、端面磨损和侧面磨损三种。 由于凸模的受力较人,且在一次冲裁过程屮经受两次摩擦过程(进入和离开各一次),磨损较 快。磨损会使刃口变钝,棱角边圆,甚至会产牛模具表面层的脱落,使冲压件表面产生毛刺、 尺寸超差等。压铸模压铸铝合金的失效形式和失效机理。在压铸铝合金时,压铸模的
5、型腔表 面温度可达600 摄氏度左右,且熔融的铝合金液体很容易粘附钢铁材料,使用时必须在模具的 型腔表面反复涂抹防粘涂料,由此便造成了模具型腔表面的温度波动。所以,压铸模的失效形 式主耍有粘膜失效、侵蚀失效、热疲劳失效、磨损失效等。 第二章模具材料概述 电火花加工常常作为模貝 - 的最后加工工序。电火花加工可在淬火、回火模具的表面形成淬火 马氏体的白亮层。由于高碳马氏体的固有脆性和显微裂纹的存在,往往导致模具的早期开裂失 效。另外,电火花加工可在模具表面形成不良的残余应力,降低模具的使用寿命。可以通过电 加工规准,來减少碾化层的厚度,或者用喷丸法筹去除变质层 不正确的机加工可能在以下三个方面导
6、致模具的早期失效: 1、 不当的切削,形成尖锐鬪角或过小的闘角半径是,常常造成应力集中,使模具早期失效; 2、 表而粗糙度值人,存在不允许的刀痕,常常使模具因早期疲劳破坏而失效; 3、 机加工没冇完全均匀的去除轧制和锻造形成的脱碳层,致使模具热处理后形成软点和过大 的残余应力,导致模具早期失效。 第三章冷作模具材料及热处理 1 冷作模具用钢应具备哪些使用性能? 冷作模具材料应具备一定的断裂抗力、变形抗力、磨损抗力、疲劳抗力以及抗咬合能力。2 冷作模具用钢应具备哪些工艺性能? 对冷作模具材料的工艺性能要求,主要冇锻造工艺性、切削工艺性、热处理工艺性等。 6 简述采用线切割加工成形的冲裁模选材料原
7、则及热处理要点。 采用线切割加工成形的凹模一般选用淬透性高的钢材,以保证淬火后的整块钢材性能均匀一 致,而R 热处理后的内应力应处于蝕小状态。内应力越小,线切割变形和开裂的可能性越 小,因而常釆用分级淬火或高温回火的方法。 7 简述钢结硬质合金的特点。 钢结硬质合金是以钢为粘结相,以碳化物( 主要是碳化钛、碳化钩 ) 做硬质相,川粉末冶金方 法生产的复合材料。其微观组织是细小的硬质相弥散均匀地分布于钢的基体屮。 钢结便质合金是介于钢和便质合金Z 间的边缘材料,具冇以下优异的特性: (1)工艺性能好:具有可加工性和可热处理性,是一?种可加工、可热处理的特种硬质合金。 (2)良好的物理、力学性能:
8、钢结硬质合金在淬硬状态下,貝有很高的硬度。钢结硬质合金 还具有较高的比强度、较低的密度( TiC 系) 、良好的口润滑性和鮫低的摩擦系数、优良的化学 稳定性、与钢相近的热膨胀系数等一系列优良的特性。 第四章热作模具材料及热处理 1、热作模貝钢是怎样分类的?写岀常用热作模貝钢的编号。 按用途对分为热锻模、热墩模、热挤压模、压铸模和高速成形模具等;按照工作温度和失 效形式不同,可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢( 35()37()摄氏度 ) 、屮耐热 (550? 600摄氏度 ) 、高耐热钢 ( 600? 650摄氏度 ) 等; 低耐 热 高 韧 性 热 作 模 具 钢 : 一 、低 耐 热 高
9、韧 性 热作 模 具 钢 : 5CrNiMo 钢 5CrMnMo 钢 4CrMnSiMoV 钢 5NiCrMoV 钢和 5Cr2NiMoV 钢中耐热热作模具钢: 二、 中 耐 热 热 作 模 具 钢 : ( 1) 5%銘都 洛 系 热 作 模 具 钢 : 含 H11 钢 ( 4Cr5MoSiV) H13 钢 ( 4Cr5MoSiVl) 4Cr5W2SiV 钢( 2)倂铝系热作模具钢:HM ? 1 钢( 3Cr3Mo3W2V) 和 HM-3 钢 (25CrMo3VNb) 析出硬 化型热作模具钢 PH 钢( 2Cr3Mo2NiVSi) 高耐热热作模具钢: 3Cr2W8V RM-2 钢( 5Cr4W
10、5Mo2V) 012A1 钢( 5CrMo3SiMnVAl) 三、高耐热热作模具钢:CG-2 钢( 6Cr4Mo3Ni2WV) GR 钢(4Cr3Mo3W4VNb) HD 钢 (4Cr3Mo2NiVNbB) Y10 钢( 4Cr5Mo2MnVSi) 和 Y4 钢( 4Cr3Mo2MnVNbB) 四、特殊用途都热作 模具钢及热处理:奥氏体热作模具钢:1、高猛系奥氏体钢:( 1) 高猛系奥氏体模貝 - 钢: 5Mnl5Cr8Ni5Mo3V2 和 7MnlOCr8NilOMo3V2 (2)高猛奥氏体无磁模具钢: 7Mnl5Cr2A13V2Wmo (7Mnl5)钢 2、钻银系奥氏体模具钢:4G14Ni
11、4W2Mo 、 Crl4Ni25Co2V 高温合金硬质合金难熔合金压铸模用铜合金 2、 简述热作模具的工作条件及性能要求。 热作模具是在机械载荷和温度均发生循环变化情况下工作的。热作模具材料都使用性能耍 求:硬度、强度、冲击韧度和断裂韧度、热稳定性、回火稳定性、热疲劳抗力、抗热磨损与抗 氧化性能。热作模具材料的工艺性能要求:锻造工艺性、淬火工艺性、切削工艺性。 3、 影响热作模具材料热疲劳性能的因素有哪些? 热疲劳通常以20-750 摄氏度条件下反复加热冷却吋所发生裂纹都循环次数或当循环一定次数 后测定的裂纹长度來确定 4、 热作模具钢的化学成分有什么特点? 5、 热作模具材料的选用应考虑哪些
12、主要因素? 8、影响热作模具寿命的因素冇哪些?提高热作模具寿命的扭施冇哪些? 影响模具寿命都因素有模具结构、模具工作条件、模具材料、模具热处理与表面强化、模具 制造工艺 第五章塑料模具材料及热处理 1、册料模具的主要失效形式有几种,为何磨损失效属于正常失效形式? 塑料模具在服役过程小,可产牛磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效、疲劳失 效及热疲劳失效等 2、 塑料模具对其制造材料有哪些性能要求? 使用性能要求:( 1)较高的硬度、耐磨性和耐蚀性(2)较高的强度、韧性和疲劳强度 (3)耐热性( 4)尺寸稳定性( 5)热导性工艺性能要求:(1)切削加工性能和表而抛光 性(2)塑性加工性( 3
13、)电加工性( 4)热 处理工艺性( 5)表面处理工艺性( 6)表面刻蚀性 能和镜面加工性能( 7)焊接性 3、 対塑料模具材料的硬度、耐磨性、耐蚀性、强度、韧性和疲劳强度等性能指标要求如何? 4、 犁料模具材料尺寸稳定性的意义何在?影响该指标的因素有哪些? 为保证塑性制品都成型精度,塑性模具在长期服役过程中都尺寸稳定性至关重要。为此,m 料模具除应具备足够都刚度外,还要求赠料模具材料具有较低都热膨胀系数和稳定的组织。 5、 塑料模具对其材料的切削加工性、塑性加丄性和热处理工艺性有何耍求? 6、 目前依据强化方式或服役特性将鴉料模具材料人体分为几类? 渗碳型塑料模具钢、预硕型塑料模具钢、整体淬硕型塑料模具钢、耐蚀型塑料模具钢、时效 硬化型塑料模具钢以及其他类型模具材料等六大类。 7、 时效硬化型塑料模貝钢适于制作哪类塑料模具,?其成分和热处理特点如何? 时效硬化槊 ?料模具钢在固溶硬化后变软(一般28-34HRC)可进行切削加工,待冷加工成型 后进行时效处理,可获得很高的综合力学性能,时效热处理变形很小,而且这类钢一般具冇焊 接性能好以及可以进行表面氮化等优点,适于制造复杂、精密、高寿命的塑料模具。
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