5.1 Параметри шорсткості поверхонь виробів. Вплив шорсткості на експлуатаційні властивості деталі

Якість поверхні – це сукупність характеристик шорсткості і хвилястості, фізико-механічних, хімічних властивостей і мікроструктури поверхневого шару. Якість поверхні формується внаслідок дії технологічних чинників. Часто якість поверхні деталі може мати значний вплив на експлуатаційні характеристики деталі, особливо у рухомих і нерухомих з’єднаннях.

Шорсткість поверхні – це сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками. Шорсткість поверхні характеризується параметрами шорсткості (ГОСТ 2789-94): R_a (400...0,008 мкм), R_z (1600...0,025 мкм), R_max, S_m (12,5...0,002 мм), S, η_р, t_p (10...90%) (рис.5.1).

Рисунок 5.1 – Характеристики профілю шорсткості

Часто величина шорсткості вибирається конструктором в залежності від точності і розмірів сполучених деталей (табл.5.1).

Таблиця 5.1 - Залежність шорсткості від розмірів і точності сполучених деталей (Т - допуск)

Середнє арифметичне відхилення профілю (R_a):

,

де l – базова довжина, y - відхилення профілю від базової лінії, n - кількість вибраних точок на базовій довжині.

Висота нерівностей профілю за десятьма точками (R_z):

,

де y_pi – висота і-го найбільшого виступу профілю, y_vi - глибина і-ї найбільшої западини профілю.

Найбільша висота нерівностей профілю (R_max) – це відстань між дотичною до виступів профілю і дотичною до впадин в межах базової довжини.

Середній крок нерівностей профілю (S_m) – середнє значення кроку нерівностей профілю в межах базової довжини.

Середній крок місцевих виступів профілю (S) – це середнє значення кроків виступів профілю в межах базової довжини.

Опорна довжина профілю (η_р) – сума довжин відрізків b_i, які відтинаються на заданому рівні в матеріалі профілю лінією, еквідістантною середній лінії в межах базової довжини.

Відносна опорна довжина профілю (t_p) – відношення опорної довжини профілю до базової довжини.

Хвилястість поверхні – сукупність виступів і впадин поверхні, які періодично повторюються і взаємна відстань між якими значно більша нерівностей, які утворюють шорсткість.

Вплив шорсткості на експлуатаційні властивості деталі. Шорсткість може суттєво впливати на такі експлуатаційні властивості деталі:

1 Тертя і спрацювання. Зменшення шорсткості до певної межі зменшує інтенсивність спрацювання. Дуже мала шорсткість поверхні може призвести до підвищення інтенсивності спрацювання внаслідок схоплювання матеріалів і відсутності мастильного прошарку (рис.5.2).

Рисунок 5.2 – Вплив шорсткості на інтенсивність спрацювання поверхонь

2 Характер посадок. При розрахунку посадок з натягом слід враховувати величину зминання мікронерівностей поверхні.

3 Втомну міцність. Зменшення шорсткості зменшує концентрацію напружень в поверхневому шарі і ймовірність появи втомних тріщин (рис.5.3).

Рисунок 5.3 – Вплив шорсткості на границю витривалості

4 Корозійну стійкість. Зменшення шорсткості часто призводить до підвищення корозійної стійкості.

5 Інші властивості: герметичність з’єднань, обтічність, теплопровідність і т.д.