Лекция №1.
Тема: Основные понятия о чистоте обработанной поверхности.
Понятие о качестве поверхности.
Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали.
Факторы, влияющие на качество поверхности.
Критерии оценки частоты обработанной поверхности.
Методы оценки чистоты поверхности.
1. Понятие о качестве поверхности.
Качество поверхности деталей характеризуется чистотой их обработки и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.
Под действием давления и тепловыделения при резании поверхностный слой получает физические свойства, отличие от физических свойств остальной массы металла.
В поверхностном слое определённой толщины металл наклёпан, в той или иной мере разрушена его кристаллическая структура.
Толщина этого слоя при грубом точении может достигать 0,5 мм.
Отмечена – зависимость, чем вязче материал, тем больше отличаются свойства поверхностного слоя от свойств остального материала.
Качество поверхностного слоя и чистота обработки поверхности деталей оказывают очень большое влияние на их эксплуатационные свойства. К ним относятся: а) износоустойчивость трущихся поверхностей; б) усталостная (циклическая) прочность деталей; в) прочность неподвижных посадок деталей; г) устойчивость поверхностей против коррозии.
В некоторых случаях поверхность детали должна быть чисто обработана для обеспечения прочного покрытия их другими металлами (хромирование, никелирование).
К геометрическим характеристикам формы поверхностей деталей относятся следующие:
1. Макрогеометрические отклонения – это единичные, на протяжении всей рассматриваемой поверхности, отклонения от идеальной геометрической формы поверхности.
Рис. 1. Макрогеометрические отклонения
К ним относятся: овальность, конусность, бочкообразность.
2. Волнистость поверхности – это наличие многих, многократно и закономерно повторяющихся, более или менее одинаковых по размерам отклонений, носящих характер волн.
Причины появления волнистости поверхности являются вибрации обрабатываемой детали, станка и инструмента, неравномерность подачи.
Наиболее отчетливо волнистость появляется при точении, фрезеровании, строгании, протягивании и шлифовании.
3. Микрогеометрические отклонения или микронеровности, обуславливающие шероховатость.
Характеризуется
Чистота поверхности характеризуется высотой и характером микронеровностей. Микронеровности являются результатом оставления следа на поверхности режущим инструментом.
Различают поперечную и продольную шероховатость.
Рис. 2. Волнистость
Поперечная – характеризуется микронеровностями в направлении подачи АС. Продольная в направлении главного движения АВ.
L2 – шаг волны.
L3 – шаг поперечной микронеровности.
L3' – шаг продольной микронеровности.
Характер и расположение микронеровностей по отношению к направлению подачи зависят от способа обработки. (Так при глубоком точении и строгании наибольшая шероховатость наблюдается в направлении подачи)
Оценку чистоты обработанной поверхности проводят в том направлении, в котором получаются наибольшие значения высоты микронеровностей.
2. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали.
Износоустойчивость. На износоустойчивость оказывает влияние устойчивость поверхностного слоя против разрушения, а так же геометрические характеристики поверхности.
При больших макрогеометрических отклонениях износ протекает неравномерно. В первую очередь истираются выступающие участки поверхности.
При волнистости и микронеровностях тоже само разрушаются выступающие участки. Они могут истираться, деформироваться, сминаться и некоторых случаях даже срезаться.
При наличии смазки масляная плёнка может быть разорвана вершинами неровностей в этих местах получится сухое трение.
Рис. 3. Схема протекания процесса износа.
А – ускоренный первичный износ (приработка).
В – зона нормальной работы.
С – катастрофического износа.
Нельзя считать, что наиболее чисто обрабатываемые поверхности являются наиболее износоустойчивыми. Это объясняется тем, что условия удержания смазки между трущимися поверхностями связаны со степенью их шероховатости.
Усталостная (циклическая) прочность. От степени чистоты обработки зависит во многих случаях и прочность деталей. При нанесении риски на поверхность тела из твёрдого хрупкого материала (например, стекла) в этом месте получается концентрация напряжений, и прочность материала резко уменьшается (этим пользуются при разделении стекол на куски).
При испытании на усталость образцов из калённой стали было доказано, что разрушение происходит в местах образования при обработке наиболее глубоких и остро очерченных царапин и подрезов. Впадины между гребешками обработанной поверхности могут быть очагами концентрации внутренних напряжений, где появляются мелкие трещины, ведущие к дальнейшему разрушению.
Особенность. Прочность деталей из чугуна цветных материалов мало зависит от чистоты обработки, так как в этих сплавах в меньшей степени возможна местная концентрация напряжений.
Прочность неподвижных соединений. При запрессовке одной детали в другую натяг, получающийся при запрессовке детали с очень шероховатой поверхностью, оказывается иным, чем при запрессовке детали с гладкой поверхностью, оказывается иным, чем при запрессовке детали с гладкой поверхностью (при одном и том же диаметре). Прочность неподвижного соединения зависит в основном от высоких микронеровностей.
Стойкость против коррозии. От качества и чистоты обработанной поверхности в значительной мере зависит стойкость поверхности противокоррозирующего действия жидкостей, газов, воды.
Чем чище обработанная поверхность, тем площадь соприкосновения её с коррозирующей средой меньше, следовательно, и меньше влияние этой среды.