Шорсткість поверхні

смотреть на реферати схожі на «Шорсткість поверхні «.

Комсомольск-на-Амуре.

KOST.

&.

AKRED.

[email protected].

1. Шорсткість поверхности.

2. Шорсткість, як геометричне стан поверхности.

3. Параметри для нормування шорсткості поверхности.

1. Шорсткість поверхностей.

Шорсткість поверхні є одним із основних геометричних характеристик якості поверхні деталей і сьогодні впливає на експлуатаційні показники. У разі експлуатації машини чи приладу, зовнішніх впливів, насамперед, піддаються поверхні їх деталей. Знос тертьових поверхонь, зародження тріщин втоми, смятие, коррозионное і эрозионное руйнації, руйнація будинків-пам'ятників у результаті кавітації і ін. — це процеси, які відбуваються лежить на поверхні деталей й у деякому що прилягає до поверхні шарі. Природно, що надання поверхням деталей спеціальних властивостей, сприяє до істотного підвищення показників якості машин цілому й у першу чергу показників надежности.

Якість поверхні одна із найважливіших чинників, які забезпечують високі експлуатаційні властивості деталей машин і приладів і обумовлюється властивостями металу і методами обробки: механічної, електрофізичної, електрохімічної, термічної тощо. буд. У процесі механічного оброблення (різання лезвийным інструментом, шліфування, полірування та інших.) поверхневий пласт деформується під впливом навантажень і температури, і навіть забруднюється домішками (частки абразиву, кисень) та інші сторонніми включениями.

Геометричні характеристики якості поверхні показані на мал.1 у порядку зменшення їх абсолютних величин: відхилення форми (макрогеометрия); хвилястість; шорсткість (микрогеометрия); субмикрошероховатость. У окремих випадках хвилястість може більше похибки форми, а шорсткість більше волнистости. Хвилястість займає проміжне становище між шорсткістю і похибками форми поверхні. Критерієм їхнього розмежування служить ставлення кроку P. S до висоті нерівностей R. [pic].

Рис. 1.

Класифікація геометричних характеристик якості поверхности.

Взаємозв'язок параметрів якості поверхні деталей та його експлуатаційних властивостей одна із основних напрямів досліджень у сфері машиноі приборостроения.

Нині буде достатньо вивчено питання зв’язків якості обробленою поверхні з експлуатаційними показниками деталей та вузлів машин і приладів (тертя і знос при ковзанні і качении, рідинне тертя контактна жорсткість, міцність пресових сполук, відбивна здатність, зносостійкість при змінних навантаженнях, коррозионная стійкість і якість лакофарбових покриттів, точність вимірів, співвідношення між допусками розміру та шорсткістю поверхні і є т. буд.).

Тертя і знос деталей значною мірою пов’язані з макронеровностями, волнистостью, микронеровностями, ні з напрямом штрихів (слідів) обробки. На мал.2 показано вплив шорсткості поверхні на зносостійкість деталей машин. При взаємній переміщенні контактуючих пласких (мал.2 а) чи циліндричних (мал.2 б) поверхонь, мають микронеровности (шорсткість), у початковий момент відбувається зріз, отламывание і пластичний зрушення вершин нерівностей, бо їх контакт іде за рахунок вершин нерівностей. Залежність зносу від часу роботи тертьових поверхонь видно з графіка (мал.2 р, буд). Спочатку порівняно швидко (ділянку I) у період часу T1 відбувається початкова зношування (підробітку). При правильному режимі змащування (мал.2 в) зношування протікає повільно (ділянку II), що з освітою рівноважної шорсткості. Цей період визначає термін їхньої служби деталі. Катастрофічне зношування пари характеризується ділянкою III.

На мал.2 буд крива 2 характеризує знос поверхонь з меншими початковими шорсткостями, ніж крива l. І тут величина та палестинці час приработочного зношування зменшуються, а інтенсивність експлуатаційного зношування залишається тієї ж. При меншою шорсткості пов’язаних поверхонь час деталей великим (Т2> T1).

[pic].

Рис 2.

Шорсткість поверхні і є її впливом геть зносостійкість. а, б — схеми контакту пов’язаних деталей по котра утворює (вздовж осі) і з окружності; в — ідеалізований і фактичний контакт поверхонь; р, д.

— типові графіки зносу у времени.

Шорсткість і хвилястість поверхні взаємопов'язані між собой.

Хвилястість є елементарним відхиленням поверхні будь-який форми. Висота нерівностей волнистости і висота шорсткості приблизно однакові, ставлення кроків до висоті различны.

Хвилястість — сукупність періодично повторюваних нерівностей на поверхні, утворювані насамперед у через відкликання коливаннями чи відносними колебательными рухами у системі станок—инструмент—изделие.

Хвилястість визначається на нормальному сечении поверхні, причому шорсткість та інші відхилення форми виключаються. До волнистости, як правило. ставляться періодичні нерівності, які мають ставлення кроку до висоті більше 40. У виробів з круглим перерізом до волнистости ставляться відхилення в радіальному сечении, які мають крок менше 1/15 окружности.

2.Шероховатость, як геометричне стан поверхности.

Міцність деталей також залежить від шорсткості поверхні. Руйнування деталі, особливо в змінних навантаженнях, більшою мірою пояснюється концентрацією напруг, внаслідок наявності нерівностей. Чим менше шорсткість, тим менше можливість виникнення поверхневих тріщин утоми металу. Оздоблювальна обробка деталей (доведення, полірування тощо. п.) забезпечує значне підвищення краю їх усталостной прочности.

Зменшення шорсткості поверхні значно покращує антикоррозионную стійкість деталей. Це має особливо важливого значення в тому випадку, коли для поверхонь неможливо знайти використані захисні покриття (поверхні циліндрів двигунів і др.).

Належне якість поверхні багато важить й у сопряжениях, відповідальних умовам щільності, герметичності, теплопровідності. Із зниженням шорсткості поверхонь улучшайся їх спроможність до відображенню електромагнітних, ультразвукових і світлових хвиль; зменшуються втрати електромагнітної енергії в волноводных трактах, резонирующих системах, зменшується ємність електродів; в электровакуумных приладах зменшується газопоглощеиие і газовыделение, полегшується очищення деталей від адсорбированных газів, парів і пыли.

Важливою геометричній характеристикою якості поверхні є спрямованість штрихів — слідів механічної та інших видів обробки (Рис.3). Вона впливає зносостійкість поверхні, визначеність посадок, міцність пресових сполук. У відповідальних випадках конструктор повинен обмовляти спрямованість слідів обробки лежить на поверхні деталі. Це може бути необхідним, наприклад, у зв’язку з напрямом відносного ковзання пов’язаних деталей чи і розсилання їх руху по деталі струменя рідини чи газу. Зношування зменшується і становить мінімуму при збігу напрями ковзання і розсилання їх нерівностей обох деталей.

Високої точності завжди відповідають малі шерехатості й хвилястість поверхні. Це визначається як умовами роботи пов’язаних деталей, а й необхідністю отримання надійних результатів виміру перетворилася на виробництві. Зменшення шорсткості поверхні вносить велику визначеність в характер поєднання, оскільки розмір зазору (чи натяга), отриманий у результаті контролю деталей, відрізняється від розміру ефективного зазору чи натяга, має місце у експлуатації або за складанні. Ефективний натяг при складанні зменшується, а зазор своєю практикою механізму збільшується, причому тим більше й швидше, що більш грубо оброблені сопрягаемые поверхности.

Малу шорсткість поверхні буває необхідно використовувати й щоб надати гарного зовнішнього вигляду деталі чи зручності змісту поверхонь чистими тощо. п.

Вимоги до шорсткості поверхні повинні встановлюватися виходячи з функціонального призначення поверхні задля забезпечення заданого якості виробів. Якщо цього не потрібно, то вимоги до шорсткості поверхні не встановлюють і шорсткість цієї поверхні контролюватися має. Вимоги до шорсткості поверхні не включають вимог до дефектів поверхні (мушлі та ін.), тому при контролі шорсткості поверхні вплив дефектів поверхні має бути виключено. У окремих випадках допускається встановлювати вимоги до шорсткості окремих ділянок однієї поверхні, які можна различными.

ГОСТ 2789–73* встановлює вимоги до шорсткості поверхні незалежно від способу її отримання чи обробки. Це дає можливість застосовувати вимоги стандарту до поверхням, опрацьованим різанням і іншими методами, наприклад литтям, пресуванням, электрофизическими і електрохімічними методами тощо. д.

3. Параметри для нормування шорсткості поверхности.

Шорсткість поверхні оцінюється по нерівностям профілю (частіше поперечного), одержуваного шляхом перерізу реальної поверхні площиною (переважно у нормальному сечении). Для відділення шорсткості поверхні з інших нерівностей з відносно великими кроками (відхилення форми і волнистости) її розглядають не більше обмеженого ділянки, довжина якого називається базової довжиною l. Базою для відліку відхилень профілю середня лінія профілю т .

Для кількісної оцінки й нормування шорсткості поверхонь ГОСТ 2789–73* (Рис. 5) встановлює шість параметрів: три висотних (Ra, Rz, Rmах), два шаговых (Sm, P. S) і параметр відносної опорною довжини профілю (tp).

Параметри Ra, Rz є середню висоту нерівностей профілю (Ra — всіх нерівностей; Rz — найбільших нерівностей), параметр Rmax — повну висоту профиля.

Параметри P. S і Sm характеризують взаємне розташування (відстань) характерних точок нерівностей (максимумів) профілю і точок перетину профілю з середньої лінією (нулів профілю). Параметр tр містить найбільшу інформацію про висотних властивості профілю (він комплексно характеризує висоту і форму нерівностей профілю), оскільки він аналогічна функції розподілу. У подовжньому напрямі tp дозволяє будувати висновки про фактичної площі контакту при контактуванні шорсткуватих поверхонь на заданому рівні перерізу р.

[pic].

Рис. 3.

Профіль шорсткості, його характеристики і параметры.

На додачу до кількісним параметрами деяких випадках доцільно нормувати напрям нерівностей, наприклад, у зв’язки України із напрямом відносного переміщення тертьових пов’язаних поверхонь чи струменя рідини, чи газу щодо поверхні, і навіть для забезпечення необхідної виброустойчивости та міцності при циклічних нагрузках.

За необхідності конструктором встановлюється також спосіб чи послідовність способів отримання (обробки) поверхні, якщо вони є єдиними задля забезпечення її заданого качества.

Коли Піночета призначили параметрів шорсткості поверхонь слід перевірити можливість їхні досягнення на через відкликання раціональними методами обробки деталі. Зазвичай, треба використовувати найбільшу шорсткість, допускаемую конструктивними вимогами. Інакше може значно збільшитися вартість обробки, може бути компенсоване лише підвищенням якості вироби. У деяких ж випадках підвищення вимог до шорсткості може бути як не рентабельним, а й неприпустимим. Наприклад, при занадто гладких сопрягаемых поверхнях може виникнути явище «схоплювання», При якому частки металу відриваються від поверхневого шару тертьових поверхонь. Для таких поверхонь слід нормувати оптимальну вихідну шорсткість, що має бути близька до получающейся у процесі приработки.

Зазвичай обробити отвір важче, ніж вал. Це часто враховується призначенням різної шорсткості поверхонь сопрягаемых деталей: у отвори шорсткість кілька выше.

Правильне рішення, прийняте під час виборів параметрів шорсткості поверхонь деталей, і навіть під час виборів методів обробки, які забезпечують отримання; поверхонь із заданою шорсткістю, надає серйозне впливом геть якість: конструкції, її технологічність і дозволяє встановити найбільш економічні методи виготовлення деталей .

Задля більшої умов взаємозамінності призначення шорсткості пов’язаних поверхонь може здійснюватися залежно від точності поєднання (обраної посадки) і точності обробки (обраного квалитета). Прямий зв’язок між влучністю і шорсткістю поверхні, немає, бо дійшли самим неточним поверхням по допуску розміру у них є дуже високі вимоги шорсткості (наприклад, поверхні ручок хірургічного інструмента в т. п.). Разом про те під час виборів шорсткості поверхні треба враховувати що значення Rz должнo складати лише певну частину допуску (?p) відповідного размера.

Якщо конструкціях поєднанні, відповідно до вимог до експлуатаційним якостям деталей, необхідно обмежити відхилення форми (?ф) чи відхилення розташування (?п) проти допуском на розмір (?р), то відповідно мусить бути обмежена і шорсткість поверхні. У цьому слід орієнтуватися ва можливі (рекомендовані) методи обробки, щоб забезпечити отримання значень Rz =(0,2−0,5) ?ф чи Rz =(0,24- 0,5) ?ц .

Якщо, точність поєднання і метод обробки неможливо визначити вимоги до шорсткості поверхонь, призначення шорсткості поверхні слід на інших головним для даного випадку ознаками, орієнтуючись на дані практики передових галузей промисловості, відбиті у багатьох трудах.

Нормування шорсткості поверхні: застосовується три основних способу регламентації конструктором якості поверхні, зокрема шорсткості: 1) по прототипові (метод прецедентів); 2) розрахунковий; 3) експериментальний .

Вибір параметрів та його значень для нормування шорсткості повинен Здійснюватися з урахуванням призначення поверхні і є встановлення їхнього нерозривного зв’язку з експлуатаційними властивостями поверхні .

У таблице1приведены деякі найважливіші експлуатаційні властивості поверхні, залежать від її шорсткості, і номенклатура параметрів, при допомоги яких забезпечуються показники цих властивостей. Основним переважають у всіх випадках є нормування висотних параметрів. Переважно, у цьому однині і найбільш грубих поверхонь, нормувати параметр Ra, який більш інформативне, ніж Ra і Rmax характеризує нерівності профілю, оскільки визначається за всі точкам (чи достатньо великому числу точок) профиля.

Таблиця 1 |Експлуатаційне |Параметри шорсткості | |властивість поверхні |поверхні і є | | |характеристики, | | |що визначають | | |експлуатаційне властивість| | | | |Зносостійкість при |Ra (Rz), tp напрям | |всі види тертя |нерівностей | |Виброустойчивость |Ra (Rz), Sm, P. S, | | |напрям нерівностей | |Контактна жорсткість |Ra (Rz), tp | |Міцність сполуки |Ra (Rz) | |Міцність конструкцій |Rmax, Sm, P. S, напрям | |при циклічних |нерівностей | |навантаженнях Герметичність |Ra (Rz), Smax, P. S, tp | |сполук Сопротивление|Ra, Sm, P. S | |в волноводах | |.

Параметри Rz і Rmax нормують у випадках, коли з функціональним вимогам необхідно обмежити повну висоту нерівностей профілю, а також коли прямий контроль параметра Ra з допомогою профилометров чи зразків порівняння неможливо, наприклад для поверхонь, мають малі розміри чи складну конфігурацію (ріжучі крайки інструментів, деталі вартових механізмів і пр.).

Для відповідальних поверхонь виробляється нормування як висотних параметрів, а й шаговых і параметра tp, оскільки вони забезпечують деякі з функціональні свойства.

Вимоги до шорсткості поверхні повинні встановлюватися шляхом вказівки: 1) параметра шорсткості (однієї чи кількох); 2) числових значень вибраних параметрів; 3) базових довжин, у яких відбувається визначення зазначених параметров.

Насправді застосовуються три варіанта вказівки числових значень параметра (параметрів) шорсткості: 1) найбільшим значенням; 2) діапазоном значень; 3) номінальним значением.

Найпоширенішим стосовно деталей машин є варіант, коли зазначено числове значення параметра, відповідне найбільш грубої допускаемой шорсткості, т. е. найбільшому граничного значенням для параметрів Ra, Rz, Rmax, Sm, P. S і найменшій граничного значенням параметра tp.

У окремих випадках, коли для правильного функціонування неприпустимою і занадто гладка поверхню, застосовується другого варіанта, у якому зазначений Діапазон значень параметра; найбільший і найменший граничні значения.

Третій варіант застосовується рідше, переважно для зразків порівняння шорсткості поверхні або заради зразкових деталей, службовців тих ж цілей.. У цьому варіанті вказується номінальне значення параметра з припустимими граничними відхиленнями від цього (%). Встановлення вимог до шорсткості поверхні зазначенням номінальних значень параметра забезпечує найбільш суворий метрологічний контроль.

Таблиця 2.

Шорсткість поверхні Ra (мкм) елементів деталей.

|Элемент деталі |Шорсткість| | | | |Неробочі контури деталей. Поверхні деталей, |Rz= 320ч160 | |встановлюваних на бетонних, цегельних і дерев’яних | | |підставах | | |Отвори на прохід кріпильних деталей. Выточки, |Rz= 80 | |проточки. Отвори олійних каналів на силових валах. | | |Крайки деталі під зварні шви. Опорні поверхні | | |пружин стискування. Підошви станин, корпусів, лап | | |Внутрішній діаметр шлицевых сполук (не шлифованных).|Rz=40 | |Вільні непоєднувані торцовые поверхні валів, | | |муфт, втулок. Поверхні головок гвинтів | | |Торцовые поверхні під підшипники качения. Поверхности|Rz=.20 | |втулок, кілець, маточин, що прилягають до іншим | | |поверхням, але не посадочними. Неробочі | | |торці валів, втулок, планок. Шийки валів 12-го квалитета| | |діаметром 80—500 мм. Поверхні отворів 12-го | | |квалитета діаметром 18—500 мм 11-го квалитета | | |Неробочі торцовые поверхні зубчастих і червячных |Rz = 40ч10 | |коліс і зірочок. Канавки, фаски, выточки, зенковки, | | |заокруглення тощо, п. Болти і гайки нормальних пенсій і | | |підвищеної точності (крім різьби) | | |Кульові поверхні ниппельных сполук. Канавки під |2.5 | |ущільнювальні гумові кільця для рухливих і | | |нерухомих торцевих сполук. Радіуси скруглений на | | |силових валах. Поверхні осей для эксцентриков. | | |Опорні площині рейок. Поверхні виступаючих частин | | |быстровращающихся деталей. Поверхні направляють типу| | |"ласточкин хвіст". Опорні площині рейок. Шийки валів | | |9-го квалитета діаметром 80—500 мм, 1 1-го квалитета | | |діаметром 3—30 мм. Поверхні отворів 7-го квалитета | | |діаметром 180—500 мм, 9-го квалитета діаметром 18—360 | | |мм, 11-го квалитета діаметром 1—10 мм | | |Зовнішні діаметри шлицевого сполуки. Отвори | | |пригоняемых і регульованих сполук (вкладки |1,25 | |підшипників та інших.) з допуском зазору — натяга 25—40 мкм.| | |Циліндри, хто з гумовими манжетами. Отвори | | |підшипників ковзання. Тертьові поверхні | | |малонагруженных деталей. Посадкові поверхні | | |отворів і валів під нерухомі посадки. Тертьові | | |поверхні малонагруженных деталей. Робітники поверхні| | |дисків тертя. Шийки валів 6-го квалитета діаметром | | |120—500 мм, 8-го квалитета діаметром 6—80 мм. | | |Поверхні отворів 6-го квалитета діаметром 50—500 | | |мм, 7-го квалитета діаметром 10—180 мм, 9-го квалитета —| | |1—18 мм | | | | | |Поверхні дзеркала циліндрів, які працюють із гумовими |0,63 | |манжетами. Торцовые поверхні поршневих коліс при | | |діаметрі щонайменше 240 мм. Вали в пригоняемых і | | |регульованих з'єднаннях з допуском зазору — натяга 7—25| | |мкм. Тертьові поверхні навантажених деталей. | | |Посадкові поверхні 7-го квалитета з тривалим | | |збереженням заданої посадки: осі эксцентриков, точні | | |черв'яки, зубчасті колеса. Поєднані поверхні | | |бронзових зубчастих коліс. Робітники шийки | | |розподільних валів. Штоки і шийки валів в | | |ущільненнях. Шийки валів 5-го квалитета діаметром 30—500| | |мм, 6-го квалитета діаметром 10—120 мм. Поверхні | | |отворів 6-го квалитета діаметром 3—50 мм, 6-го | | |квалитета діаметром 1—10 мм | | |Шийки валів 5-го квалитета діаметром понад 1 до 30 мм, |0,32 | |6-го квалитета діаметром понад 1 до 10 мм. Вали в | | |пригоняемых і «регульованих з'єднаннях (шийки | | |шпинделів, златники) з допусками зазору — натяга 16—25 | | |мкм. Отвори пригоняемых і регульованих сполук | | |(вкладки підшипників) з допуском зазору — натяга 4—7 | | |мкм. Тертьові елементи сильнонагруженных деталей. | | |Циліндри, хто з поршневими кільцями | | |Поверхні деталей, працівників тертя, від зносу | | |яких залежить точність роботи механізму |0,16 | | | | |Робітники шийки валів прецизійних швидкохідних верстатів і |0,08 | |механізмів. Шийки валів в пригоняемых і регульованих | | |з'єднаннях з допуском зазору — натяга 2,5—6,5 мкм. | | |Поверхні отворів пригоняемых і регульованих | | |сполук з допуском зазору — натяга до 2,5 мкм | | | |0,04 | |Дзеркальні валики координатно-расточных верстатів та інших. | |.

1. Попова Г. Н. Іванов Б.А.

Умовне позначення в кресленнях і схемах по ЕСКД. Довідкове посібник. Під ред. канд. тих. наук Б. Я. Мірошниченко. Л., «Машинобудування», 1976. 2. Федоренко У. А., Шошин А. И.

Довідник по машинобудівному кресленню. — 14-те вид., перераб. і доп. /Під ред.

Г. Н. Попової. — Л: Машинобудування, Ленингр. отд-ние, 1981.-416с. 3. Бабулин Н.А.

Побудова і читання машинобудівних креслень: підручник для професійних навчальних закладів. — 10 вид., перераб. і доп. — М.: Вищу школу; Видавничий центр

«Академія», 1998. — 367с. 4. Гжиров Р.И.

Короткий довідник конструктора. — Л., Видавництво «Машиностроение».