Вимірювання шорсткості та хвилястості поверхні.
Вимірювання шорсткості та хвилястості поверхні
Якість обробленої поверхні визначається шорсткістю та хвилястістю, а також фізико-механічними характеристиками поверхневого шару.
Під шорсткістю поверхні розуміють сукупність мікронерівності (з відносно малими кроками), що знаходяться на даній поверхні і розглядаються на певній (базовій) довжині.
Хвилястість (хвилясте викривлення поверхні) — сукупність періодичних, більш менш регулярно повторюваних і близьких за розміром піднесень і западин, що чергуються. Хвилястість займає проміжне положення між відхиленнями геометричної форми (конусність, овальність тощо) і шорсткістю поверхні.
Фізико-механічні властивості поверхневого шару визначаються структурою, твердістю, залишковою напругою, характером зміни властивостей по глибині.
Якість обробленої поверхні деталі багато в чому залежить від операцій остаточної обробки.
Шорсткість і хвилястість поверхні.
Шорсткість і хвилястість поверхні значно впливають на такі важливі експлуатаційні властивості деталей машин, як зносостійкість, втомна міцність, контактна жорсткість, антикорозійна стійкість та ін.
Хвилястість поверхні.
Внаслідок шорсткості і хвилястості поверхонь, що сполучаються фактична площа контакту значно менше номінальної, що веде до збільшення питомих тисків, порушення масляної плівки, руйнування і деформування виступаючих нерівностей, тому грубі поверхні мають низьку зносостійкість. Наявність мікронерівностей викликаєконцентрацію напруг у западинах гребінців, що призводить до появи тріщин і знижує міцність деталей (особливо працюючих при знакозмінних навантаженнях).
Шорсткість поверхонь, що сполучаються, визначає контактну жорсткість сполучення. При збільшенні шорсткості поверхонь контактна жорсткість знижується. Так, зміна висоти мікронерівності напрямних металорізальних верстатів з 5..7 до 10. 12 мкм знижує контактну жорсткість в 3 рази.
Шорсткості після обробки мають значний вплив на корозійну стійкість деталей в атмосферних умовах. Вогнища корозії утворюються насамперед у западинах. Чим чистіше оброблена поверхня, тим вища її корозійна стійкість. Щоправда, під час роботи деталей в агресивних середовищах шорсткість поверхні незначно впливає корозійну стійкість.
Мікронерівність (шорсткості) надають також великий вплив на стабільність рухливих і нерухомих посадок. В результаті зносу поверхонь, що труться, можлива зміна посадок (збільшення зазору). Це може статися не тільки протягом тривалої експлуатації, але й у період приробітку, коли відбуваються особливо інтенсивне зношування та деформування мікронерівностей (до 65. 70 % їх висоти). Надійність нерухомих посадок вище при нижчій шорсткості поверхонь, що сполучаються.
Крім того, шорсткість поверхні впливає на умови мастила, герметичність сальників та інші характеристики поверхонь та сполучення.
Слід, однак, мати на увазі, що надмірні вимоги до шорсткості поверхонь призводять до ускладнення та подорожчання технології виготовлення деталей та у багатьох випадках є марними з точки зору покращення експлуатаційних властивостей деталі. Так, для деталей рухомих з'єднаньЗалежно від умов роботи є свої оптимальні значення шорсткості поверхні. При більш грубій поверхні деталей відбувається їх посилене зношування, а при більш чистій поверхні шорсткість після короткого періоду роботи знижується до оптимальної.
Визначення шорсткості та хвилястості поверхні.
Застосовують такі основні способи визначення шорсткості поверхні: за стандартами; приладами, заснованими на обмацуванні поверхні алмазною голкою; оптичними приладами; за допомогою зліпків.
Основним методом цехового контролю шорсткості поверхні деталей машин є спосіб порівняння з еталонними поверхнями відповідних класів, отриманими тим же методом обробки, що і дана деталь. При цьому еталонні зразки повинні бути виготовлені з того самого матеріалу, що і деталь, що контролюється. Крім еталонних зразків при цьому способі можна як зразок використовувати готові деталі, шорсткість поверхні яких атестована. Спосіб застосовується для поверхонь, що мають класи шорсткості від 1-го до 12-го. Причому зіставляють для класів з 1-го по 6-й візуально, для 7-го класу з використанням лупи з п'ятикратним збільшенням, для класів 8. 12 за допомогою мікроскопа порівняння, в якому зображення контрольованої поверхні і еталона знаходяться в полі одного і того ж окуляра зі збільшенням 10. 50 раз.
У лабораторних умовах для оцінки шорсткості поверхні застосовують спеціальні прилади:профілометри, подвійний мікроскоп, інтерфераційний мікроскоп та ін. ще не так сильно відомому на українському ринку неруйнівного контролюTR 210,торгова назва:Вимірник шорсткості поверхні TR 210.
Принцип дії профілометра TR210 заснований на обмацуванні профілю поверхні алмазною голкою, що переміщується в напрямку вимірювання. Прилад забезпечений головкою з алмазною голкою, яку вручну переміщають досліджуваною поверхнею зі швидкістю 10. 20 мм/с. Головка складається з постійного магніту, в полі якого розташовані рухомий сердечник та обмотка. Через нерівності поверхні стрижень з алмазною голкою і рухомим сердечником здійснює невеликі вертикальні коливання, долаючи деякий опір плоских пружин. В результаті в обмотці виникає мікрострум, який надходить у підсилювач, а потім у гальванометр, який відтарований на величину Ra, мкм. На профилометре всі результати зберігаються на згадку про приладу, у наступних параметрах: Ra, Rz, Ry, Rq.
Хвилястість поверхні вимірюють на профілактографах (при цьому збільшують базову довжину вимірів і застосовують тупішу алмазну голку), а також на спеціальних приладах. У деяких випадках хвилястість оцінюють на оптиметрах та мікронними індикаторами.
Взаємозв'язок точності та шорсткості поверхні. Зазвичай певної точності деталей приблизно відповідає певна шорсткість поверхні: