模具材料-考試題答案

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1、. 模具材料 一、名詞解釋 1. 模具失效 : 是指模具喪失正常的使用功能，不能通過一般的修復(fù)方法使其重新服役的現(xiàn)象。 2. 模具壽命 : 是指模具在正常失效前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品數(shù)目。 3. 冷作模具 : 是指在常溫下對材料進(jìn)行壓力加工或其它加工所使用的模具。 4. 冷拉深模具 : 是將材進(jìn)行伸延使之成為一定尺寸，形狀產(chǎn)品的模具 。 5. 熱作模具 : 是指將金屬坯料加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工的模具。 ６ .基體鋼 ：是指在高速鋼淬火組織基體的化學(xué)成分

2、基礎(chǔ)上，添加少量的其他元素，適當(dāng)增減碳元素含量，使鋼的成分與高速鋼基體成分相同或相近的一類模具鋼。 7. 回火穩(wěn)定性 ：是指隨回火溫度的升高，材料的強度和硬度下降的快慢程度 。 8. 熱穩(wěn)定性 ：鋼在受熱過程中保持組織和性能穩(wěn)定的能力。 9. 激光合金化 ：是利用激光束使合金元素與基體表面金屬混合熔化，在很短的時間內(nèi)形成不同化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的高性能表面合金層。 10. 激光淬火：是指鐵基合金在固態(tài)下經(jīng)激光照射，使表層激光照射，使表層被迅速加熱至奧氏體化狀態(tài)，并在激光停止照射后，快速自冷淬火得到馬氏體組織的一種工藝方法。

3、 11. 激光熔覆 ：是利用激光束在工件表面熔覆一層硬度高，耐磨，耐蝕和抗疲勞性好的材料，以提高工件的表面性能。 12. 滲碳 : 是把鋼件置于含有活性炭的介質(zhì)中。加熱至 850 ℃ -950 ℃，保溫一定時間，使碳原子滲入鋼件表面 的化學(xué)熱處理工藝。 . . 13. 滲氮 : 滲氮是把鋼件置入含活性氮原子的氣氛中，加熱到一定溫度，保溫一定時間，使氮原子滲入鋼件表面的熱處理工藝。 14. 電鍍 : 是指在直流電的作用下，電解液中的金屬離子還原沉積在零件表面而形成一定性的金屬鍍層的過程

4、 15. 電刷鍍 : 是在可導(dǎo)電工件 {或模具 }表面需要鍍覆的部位快速沉積金屬鍍層的新技術(shù)。 16. 氣相沉積 : 是將含有形成沉積元素的氣相物質(zhì)輸送到工件表面，在工件表面形成沉積層的工藝方法。 17. 熱硬性 : 是指鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能。 18. 冷熱疲勞 : 是指材料在多少度高溫和多少度低溫以多大的頻率交替的情況下可以保持多長時間的正常使用性能。 二、填空 1. 根據(jù)工作條件，模具分為 冷作模具 、 熱作模具 和 塑料模具 三大類。 2

5、. 根據(jù)工藝特點，冷作模具分為： 冷沖裁模具 、 冷拉深模具 、 冷擠壓模具、 冷鐓模具 等。 3. 模具在使用過程中產(chǎn)生失效的主要形式有： 過量變形 、 表面損傷、 斷裂開裂、 冷熱疲勞 等 ４ .熱作模具可分為： 錘鍛模、 壓力機(jī)模鍛、 熱擠壓模 、 熱沖裁模 、 壓鑄模 等。 ５ .影響模具使用壽命的主要因素有： 模具結(jié)構(gòu) 、 模具工作條件 、 模具材料 、 模具熱處理與表面強化 、模具制造工藝 等。 6. 模具鋼分為： 冷作模具鋼 、 熱做模具剛 、 塑料模具鋼 、

6、 其他模具鋼 等大類。 7. 模具材料的力學(xué)性能主要有： 耐磨性 、 韌性 、 硬度和熱硬性 、 抗疲勞性 等。 8. 模具材料的工藝性能主要有： 加工性 、 淬透性和淬硬性 、 氧化、脫碳敏感性 等。 9. 衡量冷作模具材料變形抗力的指標(biāo)主要有： 硬度 、 抗壓強度 、 抗拉強度 、 抗彎強度 等。 . . 10. 冷作模具材料的工藝性能主要有： 鍛造工藝性 、 切削工藝性 、 熱處理工藝性 等。 11. 冷作模具材料種類繁多，主要用于制造 沖壓 、 剪切 、 輥壓 、 壓印 、

7、 冷鐓 和 冷擠壓 等。 12. 碳素工具鋼的主要缺點、淬火變形大 、 耐磨性差 、 硬度不高 和 易脫碳 等。 13. 按用途不同，熱作模具材料分為低耐熱高韌性鋼 、 中耐熱鋼 、 高耐熱鋼等。 14. 根據(jù)塑料的熱性能和成型方法的不同，塑料成型模具分為 熱固性 、 熱塑性 兩大類。 15 、模具的主要失效形式是 塑性變形 、 表面損傷 、 開裂與斷裂 和 冷熱疲勞 。 16 、硬質(zhì)合金的種類很多，但制造模具用的硬質(zhì)合金通常是 普通硬質(zhì)合金鋼 和 鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼 。 17 、熱作模具包括

8、 熱鍛模 、熱鐓模 、熱擠壓模 、壓鑄模 等。 18 ．時效硬化鋼塑料模的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進(jìn)行 固溶處理 ，第二步 進(jìn)行 時效處理 。 19 ．模具熱處理工藝性主要包括： 退火工藝 、 淬透性 、 淬硬性 、 氧化和脫碳敏感性 等。 20 ．時效硬化鋼塑料模的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進(jìn)行 固溶處理 ，第二步 進(jìn)行 時效處理 。 三、簡述題 *1. 簡述模具失效分析的方法和步驟

9、 答： 1.現(xiàn)場調(diào)查與處理 2.模具材料和制造工藝和工作情況調(diào)查 3. 模具工作條件分析 4.模具失效的綜合分析 5. 提出防護(hù)措施。 2. 簡述冷作模具的工作條件及性能要求 答：冷作模具在工作中承受拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞、摩擦等機(jī)械作用，從而會發(fā)生脆斷、鐓粗、磨損、 咬合、啃傷、軟化等現(xiàn)象。因此冷作模具材料應(yīng)具備一定的斷裂抗力、變形抗力、磨損抗力、疲勞抗力以及抗咬 合能力。 . . 3. 簡述熱作模具的工作條件及性能要求。 答：熱作模具是在機(jī)械載荷和溫度均發(fā)生循環(huán)變化的

10、情況下工作。 要求模具有一定的硬度較高的強度和沖擊韌性 等。 *4. 影響模具壽命的主要因素有那些？ 答： 1.模具的結(jié)構(gòu) 2.模具的工作條件 3.模具材料的使用 4.模具的熱處理與表面強化 5. 引起模具失效的原因主要有幾方面？ 答：材料的選擇、加工工藝、工作條件、人為操作。 6. 模具表面硬化和強化的目的和方法是什么？ 答：模具表面硬化和強化的目的：提高模具表面的硬度、耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性能，從而大幅度提高模具的使用壽命。方法：化學(xué)熱處理、涂鍍技、術(shù)氣相沉積技術(shù)以及模具表面的其他處理技

11、術(shù)。 7. Cr12MoV鋼有何特點？ 答：強度高、耐磨、易淬透、穩(wěn)定性高、抗壓強度高及微變形。 8. 反映冷作模具材料斷裂抗力的指標(biāo)有哪些？其主要影響因素是什么？ 答：反映冷作模具材料斷裂抗力的指標(biāo)有：硬度、抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度。主要影響因素是：硬度、抗壓強度。 *9. 簡述模具材料的選用原則。 答：根據(jù)模具生產(chǎn)條件和工作條件的需要，結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)因素，應(yīng)該選擇合適模具需要，經(jīng)濟(jì) 合理，技術(shù)先進(jìn)的模具材料。 10. 簡述冷作模具用鋼的使用性能和工藝性能。

12、 答：冷作模具用鋼的使用性能：具備一定的斷裂抗力、變形抗力、磨損抗力、疲勞抗力以及抗咬和能力。工藝性 能：具有良好的鍛造工藝、性切削工藝性和熱處理工藝性。 *11. 簡述熱作模具用鋼的使用性能和工藝性能。 答：使用性能： 1.硬度要求為 40~52HRC 2.較高的強度 3.較高的沖擊韌性和斷裂韌度 4.好的熱穩(wěn)定性 5.好的 . . 回火穩(wěn)定性 6.搞的熱疲勞抗力 7.好的抗熱磨損與抗氧化性能。 工藝性能： 1.良好的鍛造工藝性 2.良好的淬火工藝性 3.良好的切削工藝性 12. 分別舉

13、例說明冷沖裁模、冷鐓模、冷擠壓模的選材原則及熱處理要點。 答： 1 、冷沖裁模；鋼板、有色金屬板材或其他板材；熱處理變形小、不開裂和高硬度。 2、冷鐓模；金屬棒狀 坯料，熱處理常用噴水淬火法，要充分回火。 3 、冷擠壓模；如梭子冷擠壓凹模使用 CrWMn 鋼制造的，宜采用 較低的淬火溫度。 13. 簡述鋼結(jié)硬質(zhì)合金的特點。 答： 1.工藝性能好 2.良好的物理、力學(xué)性能 3 較高的強度和較低的密度 4.良好的自潤性 5.較低的摩擦系數(shù) 6. 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性

14、 15. 影響熱作模具材料熱疲勞性能的因素有哪些 ? 答：影響熱作模具材料熱疲勞性能的因素有：模具材料所含的合金元素和其熱處理工藝。 16 ．試述 5CrMnMo 鋼熱鍛模熱處理工藝及注意事項，熱鍛模燕尾可采用哪些方法處理 ? 答：退火：以每小時升高 25 ℃ ~30 ℃／ h 的速度加熱到 770 ℃，然后保溫 2 到 4 小時后隨爐冷卻到 680 ℃，再 保溫 4 到 6 小時，隨爐冷卻至 500 度，期間冷卻速度≤ 30 ℃／ h ，之后空冷至室溫。淬火：經(jīng) 600 ℃ ~650 ℃溫 度預(yù)熱后加

15、熱到 830 ℃ ~860 ℃，保溫后油淬。淬火時應(yīng)該注意，鋼模塊如果出油溫度低，容易淬裂，常在 200 左右出油 *17 ．影響熱作模具壽命的因素有哪些 ?提高熱作模具壽命的措施有哪些? 答：影響熱作模具壽命的因素有： 1.硬度 2.強度 3. 沖擊韌性和斷裂韌度 4.熱穩(wěn)定性 5.回火穩(wěn)定性 6.熱疲勞抗 力 7.抗熱磨損與抗氧化性能。提高熱作模具壽命的措施： 1.合理選材 2.設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu) 3.使用正確的 加工工藝 4.進(jìn)行合理的熱處理和表面強化 .

16、*18 ．塑料模具對其材料的切削加工性、塑性加工性和熱處理工藝性有何要求？ 答：1.塑料模具材料應(yīng)具有好的切削加工性和表面拋光性 2. 良好的塑性加工性 3. 熱處理變形小， 脫碳敏感性低， 淬火應(yīng)力和淬火開裂傾向小，淬透性和淬硬性高。 . . 19． 時效硬化型塑料模具鋼適于制作哪類塑料模具，其熱處理特點如何？ 答：時效硬化型塑料模具鋼適于制作一般精密塑料模具、 高精密塑料模具、 對沖擊韌度要求不高地塑料模具和采 用冷擠壓的工藝方法加工型腔的塑料模具。熱處理特點：首先進(jìn)行固溶處理，即把鋼加熱到高溫，使各種合

17、金元 素溶入奧氏體中， 完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織。 第二步進(jìn)行時效處理， 利用時效強化達(dá)到最后要求的力學(xué) 性能。 *20 ．電刷鍍工藝有何特點？ 答： 1.不受鍍件限制 2.鍍層質(zhì)量高 3. 沉淀速度快 21 ．簡述化學(xué)鍍與電鍍的工藝特點，并比較兩者的優(yōu)缺點。 答：化學(xué)鍍可獲得單一金屬鍍層、合金鍍層、復(fù)合鍍層和非晶態(tài)鍍層?；瘜W(xué)鍍的均鍍能力好，仿形性好，鍍層致密設(shè)備比較簡單操作方便，復(fù)雜的模具進(jìn)行化學(xué)鍍還可以避免熱處理引起的變形。 *22 ．激光表面處理技術(shù)主要有哪些主要類型和方法？ 答：類型

18、：激光表面熱處理， 激光表面改性技術(shù) 方法：激光淬火 激光非晶化 激光沖擊硬化 激光表面合金化 激 光熔覆 五、綜合題 1 ．大批量生產(chǎn)用的某型螺母沖孔模如圖所示，硬度要求為 58 ～60HRC 試分 析該沖孔模在使用過程中的工況條件以及可能的失效方式。請選擇適合制造 該模具的材料，擬定該模具的制造工序，并制定出其淬火工藝和回火工藝。 答： 60Si2Mn 1 、此為冷作模具，在工作中受拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞摩擦等機(jī)械作用從而發(fā)生脆斷、 鐓粗、磨損、咬合、啃傷軟化等現(xiàn)象。

19、2、其主要為摩擦失效以及塑性變形、斷裂、崩刃等。 3 、工藝路線：胚 料——鍛造——球化退火——粗加工——淬火 + 回火 (調(diào)質(zhì)處理 )——精加工——表面激光淬火——精磨—— 模具 *2 ．批量生產(chǎn)的彎曲連桿熱鍛件及錘鍛模如圖所示，試分析該熱鍛模在 . . 使用過程中的工況條件以及可能的失效方式。 請選擇適合制造該模具的材料， 擬定該模具的制造工藝路線， 并說 明其熱處理工序的工藝方法。 答：該模具在服役過程中不僅要承受沖擊力和摩擦力的作用， 還要承受很大的壓應(yīng)力、

20、 拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用， 同時也受到交替的加熱和冷卻作用。該模具可能的失效形式為磨損失效、斷裂失效、熱疲勞失效及變形失效等。 根據(jù)其使用工況條件及失效形式的分析，模具應(yīng)具有較高的高溫硬度、高溫強度、良好的韌性和抗冷熱疲勞 性能，故選用 5CrMnMo 鋼來制造。該模具的制造工藝路線為：下料——鍛造——退火——粗加工——淬火 + 回火——精加工——成品 淬火工藝：淬火加熱溫度 840-860 C，油淬，冷卻加至 150-180 C 出油并立即回火。 回火工藝：鍛模部分回火加熱溫度為 490-510 C，模具燕尾部分回火加熱溫度為 620-640 C。 .