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表麵粗糙度及檢測

來源:技術文章    發布時間:2020-04-22    瀏覽:253次

    用任何方法獲得的零件表麵,都不會絕對的光滑平整,總會存在著由較小間距的峰和穀組成的微觀高低不平。這種加工表麵上具有的微觀幾何形狀誤差稱為表麵粗糙度。主要是在加工過程中,由於刀具切削後留下的刀痕、切屑分離時的塑性變形、工藝係統中存在高頻振動及刀具和零件表麵之間的磨擦等原因所形成的。表麵粗糙度對零件的功能要求、使用壽命、可靠性及美觀程度均有直接的影響。為了正確地測量和評定零件表麵粗糙度,自從1956年頒布了1個表麵光潔度標準JB 50-56以來,我國對表麵粗糙度國家標準已進行了多次修訂,現在實施的相關標準主要有GB/T3505-2000《產品幾何技術規範(GPS 表麵結構 輪廓法表麵結構的術語、定義及參數》(代替GB/T3505-2000)、GB/T1031-2009《產品幾何技術規範(GPS 表麵結構 輪廓法 表麵粗糙度參數及其數值》(代替GB/T 1031-1995)、GB/T 10610-2009《產品幾何技術規範(GPS)表麵結構 輪廓法 評定表麵結構的規則和方法》(代替GB/T 10610-1998)、GB/T131-2006《產品幾何技術規範(GPS 技術產品文件中表麵結構的表示法》(代替GB/T 131-1993《機械製圖 表麵粗糙度符號、代號及其注法》)、GB/T 6062-2009《產品幾何技術規範(GPS 表麵結構 輪廓法 接觸觸針式儀器的標稱特性》(代替GB/T 6062-2002。本章將對上述標準的主要內容進行介紹。

一、表麵粗糙度輪廓的界定

    物體與周圍介質分離的表麵稱為實際表麵為了研究零件的表麵結構,通常用垂直於零件實際表麵的平麵與該零件實際表麵相交所得到的輪廓作為評估對象。該輪廓稱為表麵輪廓,它是一條輪廓曲線如圖6.1所示。

圖6.1零件的實際表麵與表麵輪廓

    加工以後形成的零件的實際表麵一般處於非理想狀態,其截麵輪廓形狀是複雜的,同時存在各種幾何形狀誤差。一般說來加工後零件的實際輪廓總是包含著表麵粗糙度輪廓、波紋度輪廓和宏觀形狀輪廓等構成的幾何誤差,它們疊加在同一表麵上,如圖6.2所示。

    表麵形狀誤差、表麵粗糙度、表麵波紋度之間的界定,通常按表麵輪廓上相鄰兩波峰或波穀之間的距離,即按波距的大小來劃分,或按波距與峰穀高度的比值來劃分。一般來說,波距小於1mm,大體呈周期性變化的屬於表麵粗糙度範圍;波距在110 mm之間呈周期性變化的屬於表麵波紋度範圍;波距大於10 mm的屬於表麵宏觀形狀誤差範圍。

圖6.2 零件表麵輪廓的組成(λ—波長)

二、 表麵粗糙度對零件使用性能的影響

    零件表麵粗糙度越小,則表麵越光滑。表麵粗糙度的大小對零件的使用性能和使用壽命有很大影響,尤其對高溫、高速、高壓條件下工作的機械零件其影響更大,主要表現在以下幾個方麵:

(一)對耐磨性的影響

    具有微觀幾何形狀誤差的兩個表麵隻能在輪廓峰頂處接觸一般來說,相互運動的兩個零件表麵越粗糙,兩配合表麵之間的實際有效接觸麵積就越小,導致單位麵積上壓力增大,表麵磨損加劇;表麵越粗糙,摩擦係數就越大,摩擦阻力越大,因摩擦而消耗的能量也越大,零件的磨損也越快。因此降低零件表麵粗糙度,可以減少摩擦損失,提高傳動效率,延長機器的使用壽命。但是,如果表麵粗糙度值要求過小,零件的表麵過於光滑,一方麵會增加製造成本,另一方麵由於配合表麵過於光潔,加大了接觸表麵金屬分子間的吸附力,且不利於潤滑油的儲存,容易使相互配合的工作麵間形成半幹摩擦甚至幹摩擦,反而使摩擦係數增大,使金屬接觸麵產生膠合磨損而損壞。

(二)對配合性質穩定性的影響

    對於有配合要求的零件表麵,表麵上的微小波峰被去掉後,它們的配合性質會發生變化。對於間隙配合,在零件相對運動的過程中配合表麵上的微小峰被磨去,使間隙增大,因而影響或改變原設計的配合性質。配合間隙的尺寸越小,這種影響就越嚴重。對於過盈配合,裝配時配合表麵上的微小波峰將被擠平而使實際有效過盈減小,從而降低了零件的聯結強度;對於過渡配合,零件會在使用和拆裝過程中發生磨損,使配合變鬆,降低了定位和導向的精度。上述微觀凸峰被磨損或被擠平的現象,對那些配合穩定性要求較高、配合間隙過盈量較小以及高速重載機械影響更顯著。

(三)對耐疲勞性的影響

    零件表麵越粗糙,表麵微小不平度凹痕越深,其根部曲率半徑越小,對應力集中越敏感,特別是在交變應力的作用下,影響更大,往往在零件表麵輪廓的微小穀底處產生疲勞裂紋而使零件失效,所以,對於承受交變載荷、重載荷及高速工作條件下的零件,提高其表麵質量,降低粗糙度值,可提高其疲勞強度。 

(四)對抗腐蝕性的影響

    由於腐蝕性氣體或液體容易積存在波穀底部,並通過表麵的微觀凹穀向零件表層滲透。零件表麵越粗糙,凹穀越深,則集聚在零件表麵上的腐蝕性物質也越多,腐蝕作用就越嚴重。因此,減小零件的表麵粗糙度值可以增強其抗腐蝕的能力。

(五)對密封性的影響

    靜力密封時,粗糙的零件表麵之間無法嚴密地貼合,容易使氣體或液體通過接觸麵間的微小縫隙發生滲漏;對於動力密封,其配合麵的表麵粗糙度參數值也不能過低,否則受壓會破壞油膜,從而失去潤滑作用。

    表麵粗糙度對零件性能的影響遠不止以上幾個方麵,如對零件的表麵鍍塗層、接觸剛度、衝擊強度、流體流動阻力、導體表麵電流的流通、產品的測量精度及外觀質量等都會產生不同程度的影響。  

    綜上所述,為了保證零件的使用性能和壽命,在進行幾何精度設計時必須對零件表麵粗糙度輪廓提出合理的技術要求,這是零件精度設計中必不可少的項目,也是評定零件表麵質量的一項重要指標。

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