Качество поверхности Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства изделия
Качество поверхности, прежде всего, определяется шероховатостью, геометрией и свойствами поверхностного слоя.
Геометрия:
волнистость – ее влияние связано с тем, что площадь контакта меньше рассчитанной, то есть удельное давление больше, больше износ; если высота неровности
2,5÷8мкм (развертывание, шлифование) – площадь контакта составляет 10%
0,8÷2,5 мкм – 40%
при притирке – 60%
при тонком шлифовании и суперфинишировании - 80÷90%
отклонение формы
шероховатость 50÷1000 (определяется методом обработки, свойствами материала заготовки, состоянием инструмента, режимами резания, применением СОЖ и др.)
микрошероховатость <50
субмикрорельеф (наличие окислов и соединений с жидкими фазами, например, СОЖ, которая распространяется в тонкой прослойке видоизмененной структуры)
Структура материала изменяется в процессе эксплуатации от долей микрометра до нескольких мкм.
з
она
резко-выраженных дефектов, с большими
структурными искажениями, наблюдается
раздробление зерен (зона наклепа)зона пластической деформации, происходит вытягивание зерен в направлении силового воздействия
переходная зона
Все, что касается упрочнения или наклепа, связано с изменением характера 1-й и частично 2-й зон. Глубина и физико-механические свойства зависят от способа обработки. Например, при шлифовании возникает искажающая геометрию структурная неоднородность глубиной порядка 0,05÷0,15мм.
При лезвийной обработке на характер изменений оказывает влияние силовое и тепловое воздействия. Напряжения при этом могут быть как сжимающие, так и растягивающие. В поверхностном слое может происходить также как упрочнение, так и разупрочнение материала. Это связано с наличием деформации материала в процессе обработки. Конечное соотношение определяется соотношением тепловых и силовых явлений в зоне резания.
Качество поверхности во многом определяет надёжность и долговечность изделия. Если построить график зависимости износа от времени, то различимы следующие стадии:
П
риработка,
характеризующаяся наибольшим износом,
на
величину которого существенное влияние
оказывает «направление» шероховатости
относительно поверхности скольжения
направление шероховатости перпендикулярно направлению скольжения
у одной детали совпадает
у обеих деталей совпадает
Для конкретных условий работы существует оптимальная шероховатость, обеспечивающая минимальный износ.
Нормальная эксплуатация, где износ или не происходит, или очень мал (при длительной работе на этом участке смазка не так равномерно распределяется по поверхности материала, возникает сухое трение и соответственно выход из строя сопрягаемых деталей, ввиду этого применяют специальные меры удержания смазки – пористый хром, применение маслоудерживающих каналов)
И нтенсивный износ, приводящий к разрушению (катастрофичный, аварийный)
На качество поверхности оказывает влияние вид материала заготовки. Так, например, введение некоторых элементов в состав материала позволяет уменьшить или увеличить шероховатость. Для её уменьшения, в сталь вводят серу или углерод. Кроме этого, на качество поверхности влияет метод её получения, режимы обработки, жёсткость технологической системы и условия обработки.
════════════════════════════════════
Сформулируем некоторые принципы при выборе параметра шероховатости:
Высокое качество поверхности должно быть оправдано необходимостью и условиями функционирования, то есть технически обосновано
прочность соединений с натягом выше у деталей, образованных шлифованием и развертыванием, чем при точении и растачивании
коррозия возникает и распространяется быстрее на грубо-обработанных поверхностях
к коррозии приводит возникновение микротрещин при наклепе, в напряженных поверхностях