7.Основные характеристики качества поверхностного слоя деталей. Схема поверхностного слоя.
В процессе изготовления и эксплуатации детали на ее поверхности возника-
ют неровности, в поверхностном слое изменяется структура металла, фазовый и химический состав, в детали возникают остаточные напряжения.
Поверхностный слой детали – наружный слой детали с измененной струк-
т
урой,
фазовым и химическим составом по
сравнению с основным металлом, из
которого изготовлена деталь. Внешняя
поверхность этого слоя граничит с
окружающей средой или с сопряженной
деталью. Существуют различные
схематические представления зон
поверхностного слоя. Одна из этих схем
показана на рис. 5.10; в ней различают
следующие зоны:
Рис. 5.10. Схема поверхностного слоя детали
* зону 1 (толщина 1...102 нм) адсорбированных из окружающей среды молекул и атомов органических и неорганических веществ (воды, промывочной или смазывающе-охлаждающей жидкости – (СОЖ), и др. толщиной до100 нм;
* зону 2 продуктов химического взаимодействия металла с окружающей средой (обычно оксидов), толщиной 10-1 мкм;
* граничную зону 3 толщиной в несколько межатомных расстояний; металл в этой зоне имеет иную, чем в объеме, кристаллическую и
электронную структуру;
* зону 4 с измененной структурой, фазовым и химическим составом толщиной около 10... 150 мкм и более, возникающую при изготовлении детали и изменяющуюся в процессе эксплуатации;
* зону 5 основного металла.
Толщина и состояние указанных слоев поверхностного слоя может изме-
няться в зависимости от состава материала, метода обработки условий эксплуатации. Оценка этого состояния осуществляется методами химического, физического или механического анализа. Многообразие состояния поверхностного слоя и методов его оценки не позволяет выделить единственный показатель, определяющий это состояние или, как принято говорить, качество поверхностного слоя. Поэтому в научной и инженерной практике качество поверхностного слоя оценивается набором единичных или комплексных параметров, с той или иной стороны оценивающих состояние поверхностного слоя, выбор которых зависит от метода оценки.
Для характеристики и оценки неровностей поверхности, структурно-
фазового и химического состава ПС деталей после различных методов и режимов обработки разработана классификация параметров ПС, представленная ниже:
1) геометрические параметры неровности поверхности;
2) физическое состояние;
3) химический состав;
4) механическое состояние__
8. Геометрические параметры неровностей поверхности – шероховатость, волнистость.
Для характеристики и оценки неровностей поверхности, структурно-
фазового и химического состава ПС деталей после различных методов и режимов
обработки разработана классификация параметров ПС, представленная ниже:
1) геометрические параметры неровности поверхности;
2) физическое состояние;
3) химический состав;
4) механическое состояние.
Геометрические параметры неровности поверхности оцениваются пара-
метрами шероховатости, волнистости и регулярных микрорельефов.
Геометрические отклонения реальной поверхности условно делят на макро-
геометрические (отклонения геометрической формы и волнистость) и микрогеометрические (шероховатость).Макрогеометрические отклонения от правильной геометрической формы(собственно погрешности формы), это — единичные, на протяжении всей рассматриваемой поверхности, отклонения от идеальной геометрической формы поверхности: овальность, конусность, бочкообразность (рис. 5.11). Они характеризуются значительным отношением протяженности ( L1 ) поверхности к отклоне-
нию от правильной ее формы (h1 ): L1 h1 1000 . Высота отклонения может составлять 10-2-103 мкм на всей его длине.
Характер и расположение микронеровностей по отношению к направлению
подачи зависят, главным образом, от способа обработки. Так, при грубом точении и строгании наибольшая шероховатость наблюдается в направлении движения подачи, т.е. для этих способов обработки, как и для большинства других, характерна поперечная шероховатость. Оценку чистоты обработки поверхности детали производят в том направлении, в котором получаются наибольшие значения высот микронеровностей, т. е. в направлении наибольшей шероховатости поверхности.
Шероховатость поверхности характеризуется рядом стандартизованных
по ГОСТ 2789-73:
- средним арифметическим отклонением профиля - Ra , мкм;
- высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz , мкм;
- наибольшей высотой неровностей профиля Rmax , мкм;
- средним шагом неровностей профиля - Sm , мм;
- средним шагом неровностей профиля по вершинам S , мм;
- относительной опорной длиной профиля tp , %.
При необходимости используют также и не стандартизованные параметры
по ГОСТ 25142-82 и результатам работ, выполненных Э.В. Рыжовым, Н.Б. Демкиным, А.Г. Сусловым, Ю.Г. Шнейдером и рядом других исследователей
Волнистость поверхности в России не стандартизована, и для ее оценки ис-
пользуют параметры, аналогичные параметрам шероховатости, или параметры, установленные отраслевыми нормалями или зарубежными стандартами.
Волнистость поверхности оценивается:
- высотой волнистости Wz , мкм;
- максимальной высотой волнистости Wmax , мкм;
- средним шагом волнистости Smw и др.