Шероховатость поверхности

В процессе изготовления деталей на их поверхности появляется шероховатость – ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров.

Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:

- шероховатость поверхности может нарушать характер сопряжения деталей за счет смятия или интенсивного износа выступов профиля;

- в стыковых соединениях из-за значительной шероховатости снижается жесткость стыков;

- шероховатость поверхности валов разрушает контактирующие с ними различного рода уплотнения;

- неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей;

- шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий;

- шероховатость влияетна точность измерения деталей;

- коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях и т.п.

Шероховатость поверхности является характеристикой качества поверхности детали. Она оказывает существенное влияние на износостойкость, усталостную прочность, герметичность и другие эксплуатационные свойства.

Шероховатость поверхности представляет собой совокупностьнеровностей, образующих рельеф реальных поверхностей с относительно малыми шагами в пределах базовой длины l, которая нормируется в зависимости от параметров шероховатости в пределах ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25, т.е. чем больше микронеровности, тем больше базовая длина.

Типовая шероховатость поверхности, обработанная методами резания, представлена в виде профилограммы на рисунке 12

Рисунок 12 – Профилограмма поверхности

Линия, на которой выделяется совокупность поверхностных неровностей, называется базовой линией.

В качестве базовой линии при оценке неровностей используется средняялиния, которая является базой для отсчета отклонения профиля.

Средняя линия профиля m – это базовая линия, имеющая формуноминального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля от этой линии минимально.

Шероховатость поверхности регламентируется следующими стандартами:

ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения.

ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

ГОСТ 2.309-73. Обозначение шероховатости поверхностей.

По ГОСТ 2789-73 установлены следующие параметры шероховатости:

1 Среднее арифметическое отклонение профиля Rа – это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины

Ra = = ,

где l – базовая длина;

n – число выбранных точек профиля на базовой длине;

y_i – отклонение профиля

2 Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов и глубин пятинаибольших впадин профиля в пределах базовой длины

Rz = ,

где y_pi – высоты пяти наибольших выступов профиля;

y_vi – глубины пяти наибольших впадин профиля

3 Наибольшая высота неровностей профиля Rmax – расстояние между линией выступов (линия, проходящая через высшую точку) и линией впадин (линия, проходящая через низшую точку) профиля в пределах базовой длины.

4 Средний шаг неровностей профиля Sm – среднее значение шагов неровностей профиля в пределах базовой длины

Sm =

где S_mi – шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии между точками пересечения ее с одноименными сторонами соседних неровностей;

n – число шагов в пределах базовой длины.

5 Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины

S = ,

где S_i – шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее наивысших точек соседних местных выступов профиля;

n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины

6 Относительная опорная длина профиля tp – отношение опорной длины профиля к базовой длине, %

tp = ,

где η_р – опорная длина профиля

Из всех перечисленных параметров шероховатости наиболее часто применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra является предпочтительным, так как его определяют по значительному большему числу точек профиля, чем Rz.

Использование параметра Rz в качестве контрольного в значительной степени определяется способами измерения рассматриваемых параметров.

Значения Ra преимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. Определение Ra на грубых поверхностях связано с опасностью поломки алмазной иглы, а на очень гладких – с низкой достоверностью результатов из-за того, что радиус конца иглы не может фиксировать очень малые неровности.

Поэтому Rz рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320…10 и 0,1…0,025 мкм, в остальных случаях – Ra.

При расчетах ответственных подвижных соединений и прессовых соединений необходимо учитывать параметр Rz, а чертежах вбольшинстве случаев заданы значения Ra. В этих случаях можно воспользоваться зависимостью

Rz = K∙Ra,

где К = 4 при Ra = 80…2,5 мкм; К = 5 при Ra = 1,25…0,02 мкм

Для числовых значений высотных параметров установлены соответствующие базовые длины, которые представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Соответствие числовых значений Ra, Rz, Rmax числовым значениям базовой длины l

Ra, мкм	До 0,025	0,025…0,4	0,4…3,2	3,2…12,5	12,5…100
Rz, Rmax, мкм	До 0,1	0,1…1,6	1,6…12,5	12,5…50	50…400
l, мм	0,08	0,25	0,8	2,5	8,0

ГОСТ 2.309-73 устанавливает типы направлений неровностей и их условное обозначение, которые представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Условные обозначения направления неровностей

ГОСТ2.309-73 устанавливает обозначения и правила нанесения шероховатости поверхности на чертежах изделий. Структура обозначения шероховатости поверхности показана на рисунке 13

Рисунок 13 – Структура обозначения шероховатости на чертежах

В обозначении шероховатости применяют следующие знаки: