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.

Шероховатостьповерхности являетсяхарактеристикой качестваповерхности детали. Она оказывает существенное влияние на износостойкость, усталостную прочность, герметичность и другие эксплуатационные свойства.

Шероховатость поверхностипредставляет собойсовокупностьнеровностей, образующих рельеф реальных поверхностей с относительно малыми шагами в пределах базовой длиныl, 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, называетсябазовой линией.

В качестве базовой линиипри оценке неровностей используетсясредняялиния, которая является базой для отсчета отклонения профиля.

Средняя линия профиля m– этобазовая линия,имеющая формуноминального профиляи 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 высотпяти наибольших выступовиглубин пятинаибольших впадинпрофиля 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. ПараметрRaявляется предпочтительным, так как его определяют по значительному большему числу точек профиля, чемRz.

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

Значения Raпреимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. ОпределениеRaна 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 Rzрекомендуется 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 значенияRa. В этих случаях можно воспользоваться зависимостью

Rz=K∙Ra,

где К = 4 при Ra= 80…2,5 мкм; К = 5 приRa= 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,Rmaxчисловым значениям базовой длиныl

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: