Геометрія поверхні

Оцiнка геометричних параметрiв поверхнi деталей машин включає оцiнку макро-, мiкро- i субмiкрогеометрiї з врахуванням природи i механiзмiв утворення геометричних відхилень, тобто з розподiлом на складовi, якi викликаються механiчною обробкою, внутрiшньою будовою i навантаженням при експлуатацiї.

Макрогеометрiя. Пiд макрогеометрiєю розумiють вiдхилення вiд форми поверхнi всiєї деталi або великих її дiлянок. Макронерiвностi являють собою вiдхилення поверхнi вiд номiнальної форми всiєї деталi: вiдхилення контуру вiд округлостi: для цилiндрiв - конусоподiбнiсть, некруглiсть, бочкоподiбнiсть, сiдловитiсть; для площин - неплощиннiсть, випуклiсть, вгнутiсть та iншi.

Пiд хвилястiстю поверхонь розумiють сукупнiсть бiльш чи менш регулярно почергових пiдвищень чи впадин з кроком хвилi, значно бiльшим за її висоту.

Хвилястiсть являє собою сукупнiсть вершин i впадин, якi перiодично повторюються на поверхнi, на вiдстанi меншiй, нiж у макронерiвностей i бiльшiй - нiж у мiкронерiвностей. Форма коливань близька до синусоїди з перiодом порядку 10 мм. Для хвилястостi вiдношення кроку до висоти нерiвностей змiнюється вiд 150 до 500.

Хвилястiсть в напрямі головного руху при рiзаннi називають поздовж-ньою, а в перпендикулярному напрямі - поперечною (рис.4.2).

Рис.4.2 Схема хвилястості поверхні: (- крок хвилі в повздовжньому напрямку; HB - висота хвилі в повздовжньому напрямку; (0 - довжина хвилі в поперечному напрямку; H0 - висота хвилі в поперечному напрямку

Мiкрогеометрiя (шорсткiсть) - характеристика форми i розмiрiв по-верхневих нерiвностей з вiдносно малим кроком на базовiй довжинi (вiдношення кроку до висоти нерiвностей повинно бути менше 50). Шорст-кiсть поверхнi - розмiрна характеристика поверхнi i регламентована ГОСТ 2789-73, ГОСТ 2309-73 та методичними вказiвками по впровадженню згiдно ГОСТ2789-73. У вiдповiдностi з цими державними стандартами передбачається 6 основних параметрiв, що характеризують щорсткiсть поверхнi: 3 висотних - Rа, Rz, Rmax, 2 крокових - S i Sm, вiдносна опорна довжина профiлю tp (рис.4.3).

Рис. 4.3 Вихідна шорсткість

Середнiм арифметичним вiдхиленням профiлю Rа, називають середнє арифметичне абсолютних значень вiдхилень профiлю в межах базової довжини l:

(4.1)

На профiлограмi розмiщення середньої лiнiї профiлю визначають так, щоб площі виступів і впадин контура профіля F по обидвi сторони вiд неї були рiвнi, тобто:

(4.2)

Вiдносна однорiднiсть мiкронерiвностей поверхнi деталi дозволяє судити про шорсткiсть в даному напрямку по результатам обслiдування дiлянки порiвняно невеликої довжини. Довжину базової лiнiї, що використовується для видiлення нерiвностей, якi характеризують шорсткiсть поверхнi, називають базовою довжиною l.

Висота нерiвностей профiлю по 10 точках Rz представляє собою суму середнiх абсолютних значень висот з п'яти найбiльших виступiв профiлю i глибин п'яти найбiльших впадин профiлю в межах базової довжини:

(4.3)

де ypi - висота найбiльшого i-го виступу профiлю;

yvi - глибина i-ї найбільшої впадини профiлю.

Найбiльша висота нерiвностей профiлю Rmax є повною висотою профiлю, тобто вiдстанню мiж лiнiєю виступiв профiлю i лiнiєю впадин профiлю в межах базової довжини.

Середнiй крок мiсцевих виступiв профiлю S - середнє значення крокiв мiсцевих виступiв профiлю в межах базової довжини:

(4.4)

Середнiй крок нерiвностей профiлю Sm - середнє значення кроку нерiвностей профiлю по середнiй лiнiї в межах базової довжини:

(4.5)

Параметри S i Sm дають уяву про вiдстанi мiж характерними точками перетину профiлю iз середньою лiнiєю.

Вiдносна опорна довжина профiлю tp - вiдношення опорної довжини профiлю, що дорівнює сумi довжин вiдрiзкiв, які вiдсiкаються на заданому рiвнi в матерiалi профiлю лiнiєю, еквiвалентною середнiй лiнii в межах базової довжини до базової довжини:

(4.6)

Параметр tp характеризує форму нерiвностей профiлю, даючи уяву про розподiл висоти нерiвностей по рiвнях сiчення профiлю.

Параметри S i Sm в комплексi з висотними параметрами Ra i Rz дозволяють визначити крiм висоти нерiвностей i їх нахил, що має значення для антифрикцiйних характеристик поверхонь, якi труться.

Графiчне зображення реального профiлю по даним вимiрювань шорсткостi називають профiлограмою шорсткостi.

Субмiкрогеометрiя характеризує вид нерiвностей, якi є геометричнм вiдображенням структури поверхневих шарiв металу i його недосконалень. Субмiкроскопiчний рельєф розглядається на дiлянках поверхнi вiд одного i до декiлькох мiкрометрiв. Параметри субмiкрорельєфу кiлькiсно визначаються за допомогою електронної фрактографiї, зокрема, такi параметри як: вiдносна площа поверхнi покритої плiвками вторинних структур, площа дiлянок i ювiнiльних дiлянок, товщина вторинних структур, висота субмiкронерiвностей на плiвках i ювiнiльних дiлянках.

Вихiдна поверхня характеризується наявнiстю розвинутого субрельєфу, утвореного в процесi фiнiшної технологiчної обробки шлiфування.

При зношуваннi, в режимi структурно-енергетичної пристосованостi поверхнi тертя, покриття плiвками вторинних структур мають слабо виражений субмiкрорельєф.

Субрельєф поверхонь тертя, покритих вторинними структурами її типу, обумовлений в основному наявнiстю виглажених дiлянок, покритих плiвками i дiлянок iз зруйнованою плiвкою. Субмiкрошорсткiсть виглажених дiлянок незначна.

В мiру припрацювання вiдбувається зростання значення субмiкрорельєфу, при цьому роль вихiдного мiкрорельєфу зменшується.

Рiзка рiзниця в масштабi величин шорсткостей, якi утворюються при структурно-енергетичнiй пристосованостi, на вiдмiну вiд шорсткостей при технологiчнiй обробцi i процесах пошкодження виявляється за допомогою аналiзу топографiї поверхнi.

Дата добавления: 2013-12-14