Взаимосвязь эксплуатационных свойств деталей машин с характеристиками качества их поверхностей и поверхностных слоев
| Геометрические характеристики поверхности | Физико-механические характеристики поверхностного слоя | ||||||||||||||
| Эксплуатационные свойства | Шероховатость | Волнистость | Наклеп поверхностного слоя | Остаточные напряжения | |||||||||||
| <3 | • | к cd В | со | X 6 & | £ СО | &3 | с | Ь | ь -с | ||||||
| Износостойкость: трение без смазочного материала | + | + | + | + | * + | + | + | *1 | + *1 | ||||||
| трение | + | + | + *1 | + | + *1 | + | _j_ *1 | ||||||||
| трение со смазочным материалом | +*1 | + | + | + | _j_ *1 | + | + | +♦1 | + | _J_ *1 | |||||
| избирательный перенос *2 г ' ' | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||
| Сопротивление усталости | + | + | + | - | + | + *1 | + *1 | ||||||||
| Контактная жесткость | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||
| Виброустойчивость | + | + | + | + | + | + *1 | + | + | + | ||||||
| Коррозионная стойкость | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||
| Прочность соединения с натягом | + | + | + | *1 | + | + | + | ||||||||
| Плотность (герметичность) соединений | + | + | + | + | + | + | |||||||||
| Прочность сцеплений покрытий | + | +*1 | + | _j_ *1 | + | + | + | + | + | + | + *1 | + | + | ||
| Обтекаемость газами и жидкостями | + | + | + | + | _|_*1 | _|_*1 | + | + | + | + |
*' Характеристики, оказывающие основное влияние на данное эксплуатационное свойство. *2 Избирательный перенос (ИП) — вид фрикционного взаимодействия, характеризуемый в основном молекулярной составляющей силы трения. Устойчивым признаком ИП является образование защитной металлической пленки, обладающей способностью снижать трение и уменьшать износ.
Обозначения: Ra— среднее арифметическое отклонение профиля; Rz —высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmax —наибольшая высота неровностей профиля; Sm —средний шаг местных выступов профиля; tp— относительная опорная длина профиля; г— радиус закругления выступов; г'— радиус закругления впадин; Wa —среднее арифметическое отклонение профиля волн; Fornax — наибольшая высота волн;Sw— средний шаг неровностей волн; Н— микротвердость поверхностного слоя; h —глубина наклепанного слоя; ст — остаточные напряжения на поверхности; ha —глубина залегания остаточных напряжений.
Высота неровностей профиля по десяти точкам определяется суммой средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:
5 5
где ypi — высота х-го наибольшего выступа профиля; yvi — глубина i-й наибольшей впадины профиля.
Расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины представляет собой наибольшую высоту jRmax неровностей профиля.
Отрезок средней линии профиля, содержащий неровность профиля, называется шагом неровностей профиля. Средний шаг неровностей профиля Sm — это среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.
Средний шаг местных выступов профиля S - это среднее значение шагов выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины.
Опорная длина профиля г^ определяется суммой длин отрезков Ь,-, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии, в пределах базовой длины:
лР= L ъ.
Для сопоставления размеров опорных поверхностей, обработанных различными методами, удобно пользоваться понятием относительной опорной длины профиля tp,, определяемой отношением опорной длины профиля к базовой длине:
/
Стандарт распространяется на шероховатость поверхностей со следующими интервалами числовых значений параметров: Ra = = 100 -f- 0,008 мкм; Rz = R max = 1600-г 0,025 мкм; S = Sm = 12,5 -г- 0,002 мм; гр = 90-г10% при р = 90+5% от R max; / = 25^0,01 мм.
При необходимости устанавливают требования к направлению неровностей поверхности: параллельное, перпендикулярное, перекрещивающееся, произвольное, кругообразное, радиальное.
Требования к шероховатости устанавливают по одному или нескольким параметрам путем указания их числовых значений (наибольшего, номинального или диапазона значений) и значений базовой длины, на которой происходит определение параметра.
Кроме указанных в стандарте параметров шероховатости, в инженерных расчетах часто используют такие параметры, как среднее квадратическое отклонение профиля в пределах базовой длины
-у J у2 (х) dx 1 о
и высоту наибольшего профиля Rp — расстояние от средней линии до высшей точки профиля в пределах базовой длины.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НЕОБХОДИМЫХ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Требования к параметрам шероховатости устанавливают на основании их связи с функциональными показателями деталей машин, причем значения этих параметров могут быть рассчитаны по теоретическим или эмпирическим уравнениям связи показателей эксплуатационных свойств деталей машин и их соединений с характеристиками качества поверхностей (табл. 2).
Технологическое обеспечение шероховатости поверхности базируется в основном на экспериментальном изучении зависимостей между методом окончательной обработки и параметрами шероховатости (табл. 3).
Достигаемая при определенном методе обработки шероховатость прежде всего характеризуется высотными методами Ra, Rz или R max. Однако поверхности с одинаковой высотой неровностей, но полученные различными технологическими методами, могут иметь различные эксплуатационные свойства, например по-разному сопротивляться действию сил, стремящихся деформировать выступы. Такие поверхности прежде всего могут различаться опорными (несущими) площадями.
Оценка по опорной длине профиля не дает достаточно полного представления об опорной площади, так как шероховатость поверхности в поперечном и продольном направлениях различна и не связана постоянным
2. Рекомендуемые значения параметров шероховатости поверхности деталей машин
|