8.2. Методы измерения и оценки качества

ПОВЕРХНОСТЕЙ

Оценку шероховатости производят при контроле и приемке деталей, а также при выполнении исследований в лабораторных условиях. Применяемые методы оценки можно разделить на прямые и косвенные. Для косвенной оценки используют эталоны шероховатости.

Профилометры выпускают стационарного типа и переносные; они позволяют измерять шероховатость в пределах R_a=0,02100 мкм. Действие профилометра основано на ощупывании поверхности алмазной иглой, движущейся по ней по заданной траектории. Возникающие при этом механические колебания иглы вызывают в электрической системе прибора соответствующие Э.Д.С. На шкале прибора оценка шероховатости дается по R_a и R_max .

Профилографы применяются для записи микропрофиля в виде профилограмм. При последующей обработки снятой профилограммы могут быть получены значения R_a и R_z для данной2 поверхности. Профилограммы предназначены для лабораторных исследований и не пригодны для цехового контроля деталей.

Радиус закругления иглы 1012 мкм. ИЗП – 17.

Профилометры – профилографы одновременно позволяют видеть значения шероховатости и записывать на профилограмме. Модель 201, 205 R_a=2,50,04 мкм.

Пределы вертикального увеличения 1000 –200000 раз, горизонтальное 2- 4000 раз.

Бесконтактный метод с использованием оптических приборов: двойной микроскоп МИС-11 (световое значение). Сменными объективами достигают увеличения до 517 раз. Определяют шероховатость по параметру R_z. Недостаток метода – необходимость измерений и подсчетов результатов измерений. Метод применяют лабораторном исследовании и выборочном контроле.

Микроинтерферометры используют для измерения шероховатости в пределах R_z=0,1…0,03 мкм. В поле зрения прибора наблюдаются искривленные интерференционные полосы соответственно профиля микронеровностей. Высоты этих искривлений измеряются окулярным микрометром при увеличении в 490 раз. Фотографирование производят при увеличении в 290 раз. Незначительная величина поля зрения прибора при фотографировании ограничивает его применение очнь точных поверхностей по базовой длине. Применяют при лабораторных исследованиях.

При рассмотрении поверхности, оптическая система прибора образует интерференционные полосы. Из-за неровностей они искривляются в полном соответствии с их профилем. Изображение поверхности вместе с интерференционными полосами рассматриваются в окуляр.

Модель МИИ-4, МИИ-5, МИИ-12.

Для измерения шероховатости труднодоступных и внутренних поверхностей, а также деталей без снятия их со станка применяют иммерсионно-репликовый интерферометр МИИ-10. на приборе рассматриваются не сама поверхность, а ее отпечаток (реплика).

Существует ряд методов, позволяющих оценивать шероховатость поверхности не по профилю, а по площади (интегральные методы).

Пневматический метод контроля. Через сопло измерительной головки прижатой к поверхности подается воздух под определенным давлением. По расходу воздуха оценивается значение шероховатости.

Метод электрической емкости стр. 148 Я.

Метод сравнения поверхности контролируемой детали с аттестованными эталонами шероховатости являются наиболее простым и доступным способом контроля деталей в цеховых условиях. Эталоны ложны быть изготовлены из тех же материалов, что и контролируемые детали, т.к. отражательная способность материала (чугун, сталь, цветные сплавы и др.)оказывают существенное влияние на глазомерную оценку шероховатости поверхности.

Механическая обработка эталонов должна производиться тем же методами, которыми обрабатываются контролируемые детали.

Визуальная оценка по эталонам субъективна, особенно для тонкообработанных поверхностей. В этих случаях рекомендуют пользоваться переносным или стационарным сравнительным микроскопом, в котором изображение контролируемой поверхности и эталона совмещены в поле одного и того же окуляра, разделенным на две равные части, и увеличены в 10-50 раз.

Измерение волнистости поверхностей возможно на профилографах на большой трассе исследования и применения ощупываемых игл с большим радиусом округления острия, а также специальными приборами:

• волнографами;

• волнометрами.

Измерение погрешностей формы и волнистости по окружности производят на приборах завода «Калибр» и фирмы «Тейлор-Госон» Телиронд. Запись производится в полярных координатах при увеличении в 500-1000 раз.

Оценка физико-химического состояния поверхностного слоя после механической обработки проводят по следующим параметрам:

Пластические деформации характеризуются изменением степени пластической деформации по глубине поверхностного слоя (послойная степень деформации) и степень деформации отдельных зерен.

6. Размерные цепи должны состоять из небольшого количества звеньев.

Применение взаимозаменяемости по групповому методу:

4. Сборка шарикоподшипников (подбирают шарики и диаметры колец);

5. Поршней и поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания;

6. Резьбовые соединения (шпильки с корпусами, изготовленных из алюминиевых сплавов).

– наклеп поверхностного слоя оценивается глубиной h_ и степенью наклепа U, интенсивность наклепа по глубине не поверхностного слоя – называется градиентом наклепа U_гр

;

;

где Н_max и Н_исх – максимальная и исходная микронеровность слоя.

Наиболее распространенным методом оценки физико-химического состояния поверхностного слоя является оптическая микроскопия полированных металлических поверхностей с помощью металлографических микроскопов. Проводится металлографический анализ поверхностей фазовый состав, формы и размеры структурных составляющих, плотность дислокаций (микроскопы МИМ-7, МИМ-8).

Электронная микроскопия – применяется для изучения кристаллографии и дефектов структуры.

Для определения глубины и общей характеристики поверхностных слоев пользуются обычными методом исследования микрошлифов. Микротвердость поверхностных слоев исследуют методом вдавливания алмазной пирамиды на приборе ПМТ-3. наиболее удобно исследовать глубину поверхностного слоя и измерение его микротвердости по мере удаления от поверхности на образцах с микрошлифом, выполненном в виде косого среза под углом 0302. Косой срез получают притиркой, используя пасту ГОИ, это уменьшает до минимума возможные изменения поверхностного слоя.

Основными методами определения остаточных напряжений – рентгеноструктурный анализ. Остаточные напряжения в поверхностном слое металла при этом определяют, стравливая с поверхности образца слои толщиной 5-10 мкм, и после каждого стравливания снимают рентгенограмму. Этот метод длителен и трудоемок; на снятие и обработку одной рентгенограммы требуется около 10 часов.

Изучение остаточных напряжений в поверхностных слоях выполняют, используя методы Н.Н. Давиденкова или Г. Закса. Эти напряжения определяют расчетом по величине деформации образца после снятия с него напряженного слоя. Для тонких слоев применим рентгеновский метод, основанный на измерении межатомных расстояний в напряженном и ненапряженном металле.

Поляризационно-оптические методы изучения остаточных напряжений – проводятся исследования на моделях из прозрачных оптических активных материалов (эпоксидные смолы, стеклоцеллулоид, плексиглас др.), обеспечивающих в ней геометрическое, тепловое и механическое подобие.

Микротрещины в поверхностном слое определяют различными методами дефектоскопии (магнитной суспензии, магнитной индукции, ультразвуком, флюоресценции).