Понятие о качестве поверхности.

Эксплуатационные характеристики деталей (износостойкость, стойкость против коррозии, прочность, величина сил трения и др.) в значительной степени зависят от качества поверхности.

Под качеством поверхности деталей понимают физико-механическое и геометрическое состояние поверхности.

С физико-механической точки зрения качество поверхности определяют отклонение физических и механических свойств поверхностного слоя металла от его свойств в середине детали. При каждом методе обработки происходит изменение поверхностного слоя. Так при резании возникают структуры, микротвердости (степень и глубина наклепа), возникают остаточные напряжения.

В процессе резания происходит пластическое деформирование слоя металла и изменение структуры. Металл в результате пластического деформирования становится упрочненным: увеличивается прочность и появляются остаточные напряжения.

Степень упрочнения и глубина упрочненного слоя зависят от метода обработки, режима резания, геометрии состояния (остроты) рабочей кромки инструмента и свойств исходного металла, скорости резания.

Степень упрочнения и глубину упрочненного слоя обработанной поверхности определяют путем измерения микротвердости на поверхности среза прибором ПМТ-3.

Данные измерения показывают, что при всех методах механической обработки в поверхностном слое возникает упрочнение:

Знак остаточных напряжений зависит от режима и метода обработки. Так при обтачивании с малой скоростью в поверхностном слое возникают сжимающие напряжения, а при больших скоростях растягивающие. При выборе режимов резания следует учитывать, что остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое увеличивают усталостную прочность, растяжение - снижают. Внутренние напряжения могут с течением времени приводить к изменению формы детали. При горячей обработке (горячая штамповка, литье, прокатка) поверхностный слой обезуглероживается на глубину 50-200 мк, у холоднотянутой калиброванной стали наблюдается частичное обезуглероживание до 70 мк. Обезуглероживание поверхностного слоя имеет место и при резании, когда возникают значительные температуры (например, шлифование).

С геометрической точки зрения качество поверхности оценивается следующими параметрами:

- макронеровностью,

- волнистостью,

- микронеровностью (шероховатостью).

Под макронеровностью понимают единичные, неповторяющиеся регулярно отклонения поверхности от номинальной формы с малой высотой и очень большим числом (для цилиндрических деталей- овальность сечения, криволинейность, огранка, конусность, бочкообразность, выгнутость и т.д.).

Волнистость - периодическое чередование выступов и впадин, вызванные неравномерностью процесса резания (вибрацией).

Микронеровность (шероховатость) - действительное состояние поверхности на малом ее участке (1 кв.мм).

Пример: микронеровность и волнистость поверхности.

Критерий:

Lнб/Ннб >1000 макронеровность,

L1/Н1 = 50 .100 -волнистость,

Lнм/Ннм <50 -микронеровность.

Шероховатость поверхности (ГОСТ 2789-73).

Параметры шероховатости поверхности:

Ra - среднее арифметическое отклонение профиля (100-0.008 мкм),

Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам (1600-0.025 мкм),

Rmax - наибольшая высота неровностей профиля (1600-0.025 мкм),

Sm - средний шаг неровностей (12.5-0.002 мкм),

S - средний шаг неровностей по вершинам (12.5-0.002 мм),

tp - относительная опорная длина профиля, p- значение уровня сечения профиля.

Предельные значения параметров указаны выше в скобках. При необходимости устанавливают направление неровностей поверхности.

Ra - среднее арифметическое абсолютных значений отклонений в пределах базовой длины

n

Ra @ 1/n * S |yi|,

i=L

где L - базовая длина.

Rz - сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов в пределах базовой длины

5 5

Rz= 1/5 *(S |Himax|+|S|Himin|),

i=1 i=1

где Himax - отклонение пяти наибольших максимумов профиля; Himin - отклонение пяти наибольших минимумов профиля.

Обозначение шероховатости поверхности.

На месте цифр на рисунке делаются следующие надписи:

(1)- параметр шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73;

(2)- вид обработки поверхности и др. указания;

(3)- базовая длина по ГОСТ 2789-73;

(4)- условные обозначения направления неровностей.

Применяемые знаки:

- вид обработки конструктором не устанавливается;

- поверхность, образованная удалением слоя металла (точение, шлифование, травление и др.);

- поверхность образована без удаления слоя металла (литье, обработка давлением и др.) или поверхность не обрабатываемая по данному чертежу. Ra не пишется в обозначении.