3.3. Качество изготовления поверхности.*-

Надёжность и долговечность работы изделия в значительной степени зависит от качества поверхностей деталей. Под качеством поверхности понимается не только её чистота и геометрические характеристики, но и физико-механические свойства поверхностного слоя.

После обработки детали на металлорежущем станке на её поверхности остаётся шероховатость – следы, оставляемые режущим инструментом. Эти следы представляют собой неровности в виде впадин и выступающих гребешков, имеющие различную форму и размеры. Величина таких отклонений определяется шероховатостью поверхности и зависит от классов чистоты. Для оценки чистоты поверхности условно принято 14 классов.

Шероховатость поверхности обозначается параметрами R_a и R_z , величина которых определяется по таблицам в соответствии с ГОСТ 25142-82 :

R_a – среднеарифметическое отклонение абсолютных значений профиля, в пределах базовой длины;

R_z - сумма пяти наибольших выступов и пяти наибольших впадин на базовой длине.

R_z =

Значение шероховатости указывается на рабочих чертежах в соответствии с выбранным классом чистоты.

Однако фактическая шероховатость всегда будет больше вычисленной теоретическим путём.

Рис.3.9

Как видно из Рис.3.9 наблюдается значительное отклонение фактической микрогеометрии, от вычисленной теоретически.

Следовательно, качество обработанной поверхности нужно рассматривать как с геометрической, так и с физической точек зрения.

С точки зрения геометрической качество поверхности определяют отклонениями реальной поверхности от идеализированной. Эти отклонения возникают вследствие влияния различных производственных факторов и условно делятся на три вида: макрогеометрию, волнистость и микрогеометрию.

С точки зрения физической, качество поверхности определяют отклонениями физических свойств верхнего слоя металла от физических свойств металла в сердцевине детали. К физическим факторам относятся: остаточные напряжения, микроструктура, химический состав и т.д., характеризующие поверхностную прочность и влияющие на износ, коррозионную и эрозионную устойчивость и др.

Основные параметры, определяющие качество поверхности и зависящие от них эксплуатационные свойства деталей сведены в таблицы №.3.1.

Таблица №3.1

Макрогеометрические параметры являются следствием отклонений от идеализированной формы поверхности такие как: бочкообразность, седлообразность, конусность, эллипсность, огранка и т.д., и характеризуются отношением L/h>1000. Волнистость – характеризует отклонение поверхности от плоскостности и прямолинейности при соотношении 50<L/h<1000. Микрогеометрия поверхности или шероховатость характеризуется отношением L/h<50, где L шаг между вершинами шероховатостей. Как видно из таблицы №3.1 для оценки микрогеометрии поверхности применяются щуповые и оптические приборы, а также методы сравнения контролируемой поверхности с образцовой ( эталонной) поверхностью.

В помощь щуповым и оптическим приборам применяют метод слепков, который нашёл применение при оценке чистоты поверхности деталей большой величины.

В заводских условиях невозможно поверхности всех выпускаемых деталей оценивать с помощью приборов. Оценку производят на глаз (с применением лупы) путём сравнения микрогеометрии изготовленных деталей с микрогеометрией эталонных образцов. Сравнительные образцы изготовляют в форме пластинок, обработанных с микрогеометрией, соответствующей тому или иному классу ГОСТ 2789-59, обычно 1-5 классам чистоты.

Чистота поверхности соответствующая 6-12 классам чистоты контролируется профилометрами или профилографами, а 13-14 классы чистоты с помощью микроскопов.

Изменение свойств поверхностного слоя материала может быть достигнуто различными путями. В зависимости от режима и вида обработки, а также от марки материала, в поверхностном слое может возникать наклёп от нескольких сотых до десятых долей миллиметра, напряжения сжатия или растяжения.

Изменение физико-механических свойств поверхностного слоя оказывает влияние на износ детали при эксплуатации и надёжность её работы в течение всего гарантийного срока службы.

Влияние физико-механических свойств поверхностного слоя детали на её эксплуатацию, а также методы и средства контроля приведены в таблице №3.2.

Широкое применение, для достижения необходимых физико-механических свойств поверхностного слоя, находят специальные технологические процессы создающие в поверхностном слое наклёп, отрицательные напряжения и обеспечивающие упрочнение поверхности.

Таблица№3.2

К таким процессам относятся: цементация и азотация поверхностного слоя, дробеструйная обработка, алмазное выглаживание и др. Такая обработка снижает неровности, повышает усталостную прочность и износостойкость.