6.4 Влияние шероховатости поверхности на качество деталей

Как показали результаты экспериментальных исследований, шероховатость поверхностей в совокупности с физико-механическими свойствами поверхностного слоя оказывает влияние на эксплуатационные свойства деталей машин.

Наиболее изучено по сравнению с другими параметрами поверхностного слоя, влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости металла. Установлено, что с увеличением высоты микронеровностей предел выносливости материалов снижается.

На предел выносливости конструкционных материалов влияет направление микронеровностей. Как показали результаты экспериментальных исследований, при одинаковых значениях шероховатости поверхности предел выносливости материала образцов с направлением микронеровностей, расположенных перпендикулярно их оси, в 1,5 раза ниже, чем у таких же образцов с направлением микронеровностей вдоль их оси.

Шероховатость поверхности влияет также на коррозионную стойкость металлов. Обычно рост шероховатости поверхности ведет к увеличению активности коррозии. Это связано с увеличением реальной площади коррозируемой поверхности и росту электрохимической неоднородности поверхностного слоя. При газовой коррозии во впадинах собираются агрессивные примеси среды (сульфиды, хлориды и т.д.), интенсифицирующие коррозию. Защитные окисные пленки на поверхности с грубым рельефом в большей степени склонны к растрескиванию.

Шероховатость поверхности детали (высота, форма и направление микронеровностей) оказывает влияние на износостойкость только в период приработки. От шероховатости зависит также длительность этого периода. Экспериментально установлено, что для каждой конкретной детали существует оптимальная шероховатость, при которой коэффициент трения и износ оказываются минимальными. Оптимальной следует считать шероховатость поверхности близкую к «равновесной». При этом снижается износ, сокращается продолжительность приработки, предотвращается развитие явлений повреждаемости.

6.5 Волнистость поверхности деталей

Волнистость - периодические неровности с относительно небольшим отношением шага к высоте в пределах 40≤ ≤1000. Волнистость нормируется по трем параметрам:

1. высота волнистости W_z;

2. максимальная высота волнистости W_max;

3. средний шаг волнистости S_w.

Для определения волнистости выделяется участок измерения, включающий в себя не менее пяти волн. Этот участок разбивается на пять одинаковых участков l₁, l₂..i₅ , на каждом из которых определяется высота волнистости. Высота волнистости определяется как среднее из пяти измеренных высот волнистости:

W_z = 1/5(W ₁ + W₂ +... + W₅). (24.1)

Максимальная высота определяется как максимальная высота амплитуд волны из выбранных пяти участков. Средний шаг неровности находится как среднеарифметическое на этих участках:

S_w = 1/5(S_wl + S_w2 +... + S_wS). (24.2)

Волнистость занимает промежуточное положение между погрешностями формы и шероховатостью.

Рисунок 6.4 – Волнистость и ее параметры