Качество поверхностного слоя деталей машин

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В технике под поверхностью детали понимают наружный слой, который по строению и другим физическим свойствам отличается от внутренней части. Комплекс свойств, приобретаемых поверх­ностью детали в результате ее обработки, характеризуется обоб­щенным понятием «качество поверхности».

Качество поверхности определяется геометрией поверхности как границей тела и физико-химическими свойствами, обуслов­ленными процессами ее образования при обработке детали. Каче­ство поверхностей деталей машин влияет на такие служебные свойства, как сопротивление усталости, износо-, коррозие- и эро- зиостойкости, и связью с такими свойствами сопряжений, как прочность посадок с натягом и прочность подвижных и неподвиж­ных соединений.

Качество поверхности детали характеризуется: микро- и макро­геометрией поверхности, волнистостью, структурой, упругим и остаточными напряжениями. Глубина поверхностного слоя и ка­чество поверхности зависит от основного материала, вида обработ­ки, основных параметров инструмента, режима обработки и СОЖ.

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Шероховатостью поверхности называется совокупность неров­ностей с относительно малыми шагами, образующая рельеф по­верхностей детали и рассматриваемая на определенной базовой длине. Причинами шероховатости могут быть: геометрия процес­са резания, пластические деформации материала и вибрации ин­струмента.

Стандартом предусматриваются следующие основные парамет­ры шероховатости поверхности (рис. 7.1).

Все параметры шероховатости поверхности определяются на базовой длине. Базовая длина l — это длина базовой линии, ис­пользуемая для выделения неровностей, характеризующих шеро­ховатость поверхности.

Наиболее часто на чертежах приводятся высотные параметры R_a и R_z.

Рис. 7.1. Параметры шероховатости: R_a — среднее арифметическое отклонение профиля; R_z — высота неровностей профиля по десяти точкам; R _mах — наибольшая высота неровностей профиля; S_m — средний шаг неровностей; S — средний шаг неровностей по вершинам; t_p — относительная опорная длина профиля, где р — значение уровня сечения профиля в % от R _maх.

Среднее арифметическое отклонение профиля R_a — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля у от средней линии в пределах базовой длины l

или приближенно

где n - число выбранных точек профиля на базовой длине.

Параметр R_a является предпочтительным параметром. Значение величины R_a= 100—0,08 мкм; l = 0,01—25 мм. Согласно ГОСТ для обеспечения и удешевления внедрения в производство систем стандартизации и контроля шероховатости рекомендуется выбирать значение R_a из следующих предпочти­тельных значений, мкм: 0,012; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100.

Высота поверхности профиля по десяти точкам R_z — сумма средних арифметических абсолютных значений высот пяти наи­больших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины

R_z = 1600-0,025 мкм.

Предпочтительные значения R z мкм: 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200; 400.

Приблизительное соотношение параметров R_z, R_a и R_max состав­ляет в среднем:

• R_max =5,0 R_a; R_z =4,0 R_a - для плосковершинной и отделочно- упрочняющей обработки;

• R_max =6,0 R_a; R_z = 5,0R_a — для точения, строгания и фрезерования;

• R_max =7,0 R_a; R_z = 5,5 R_a — для остальных методов обработки. Опорная длина | профиля определяется суммой длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне на мик­ронеровностях линией, параллельной средней линии. Относитель­ная опорная длина t_p профиля определяется отношением опорной длины профиля к базовой длине:

где р — уровень сечений профиля, определяемый расстоянием между линией выступов профиля и линией, пересекающей про­филь эквивалентно линии выступов (р устанавливаем в % от R _mах); b i — длина отрезка, отсекаемого от микровыступа.

Параметр t_p достаточно полно характеризует поверхность фак­тического соприкосновения (контакта) двух деталей, образующих сопряжение.

Кроме основных, стандарт устанавливает ряд дополнительных параметров, например среднее квадратическое отклонение профи­ля; средний квадратический наклон профиля; средний арифмети­ческий наклон профиля.

Требования к шероховатости устанавливаются по одному или нескольким параметрам.

При назначении шероховатости конструктор стремится к вы­бору ее оптимальных значений, т.е. к меньшим комплексным за­тратам, связанным с изготовлением деталей машин и ее эксплуа­тацией. При этом часто пользуются нормативами, выработанными в течение длительного времени для различных условий эксплуата­ции и методов обработки, приведенных в справочниках технолога.