Деталей машин

Идеально правильная поверхность не может быть получена никакими методами обработки. Любая поверхность физического тела несовершенна. Степень несовершенства зависит от масштаба рассмотрения.

Различают следующие отклонения от геометричной правильной поверхности:

1. Макрогеометрические отклонения

а) конусность, овальность, выгнутость (L:Н 1000, где L – шаг неровностей, Н – высота неровностей);

б) волнистость (L:Н 50……1000).

2. Микрогеометрические отклонения (1<L:Н<50). Рассматриваются на малых участках с длиной квадрата до 1 мм. Микрогеометрию поверхности называют шероховатостью.

3. Субмикрогеометрические отклонения (L:Н 1). Рассматриваются на участках поверхности, размеры которых соизмеримы с межатомными расстояниями.

Шероховатость – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности.

Влияние на прочность ДМ оказывает в основном поперечная шероховатость (относительно прикладываемой нагрузки). Шероховатость представляет собой след режущего инструмента, искажённый вследствие пластической и упругой деформации и вибрации технологической системы.

Основнысм параметрами шероховатости являются:

1.Rа – среднее арифметическое отклонение профиля;

1. Rz - высота неровностей профиля по 10-ти точкам;

3. Rmax - максимальная высота профиля;

4. Sm Средний шаг неровностей.

5. t_p – относительная опорная длина профиля на уровне р;

6. ρ - радиус вершин;

7. ρ’ - радиус впадин.

На формирование шероховатости при механической обработке оказывают влияние все режимы обработки, материал заготовки и инструмента, геометрия инструмента, жёсткость технологической системы.

Влияние шероховатости на усталостную прочность впервые предложил учитывать Нейбер с помощью коэффициента концентрации напряжений. При кручении и сдвиге .

При растяжении и изгибе

,

где - коэффициент, зависящий от методов обработки.

Для механической обработки , при шлифовании 1,2…1,5. На практике применяют эффективный коэффициент концентрации направлений

,

где к - коэффициент чувствительности материала к концентраторам направлений (для углеродистых сталей (к = 0,1…0,2).

Влияние шероховатости на усталостную прочность графически выглядит так:

Рис.1

1. Продольное направление шероховатости

2. Поперечное направление шероховатости относительно прикладываемой нагрузки.

При продольном направлении шероховатости усталостная прочность деталей возрастает до 1,5 раз при больших значениях шероховатости. Чем меньше шероховатость, тем разница в усталостной прочности меньше.

Влияние на износостойкость шероховатость оказывает только в момент приработки. Чем ближе технологическая шероховатость к равновесной при трении, тем меньше интенсивность износа и меньше период приработки.

Для снижения износа на поверхность наносят регулярный микрорельеф, представляющий собой пересечение траектории движения инструмента. В местах пересечения образуются канавки, которые служат для хранения смазки и сбора продуктов износа.

На коррозионную стойкость шероховатость оказывает незначительное влияние. Но увеличение параметров Ra, Rz, Rmax несколько уменьшает коррозионную стойкость, а увеличение параметров S_m, ρ, ρ' несколько увеличивает коррозионную стойкость.