ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Качеством поверхности детали (заготовки) называют совокупность свойств, определяющих состояние ее поверхностного слоя. Конкретное состояние поверхностного слоя возникает в результате воздействия на него одного или нескольких последовательных технологических методов. Качество поверхности характеризуется шероховатостью, волнистостью, физико-химическим состоянием и физико-механическими свойствами поверхностного слоя материала детали.

Обработка резанием не обеспечивает идеально ровную поверхность. Режущие кромки инструмента вследствие действия ряда факторов оставляют неровности в виде впадин и выступов, различающихся по форме и размеру.

Шероховатость поверхности - совокупность неровностей с относительно малыми шагами в пределах базовой длины l.

Волнистость - совокупность периодически чередующихся неровностей, у которых расстояние между смежными возвышенностями или впадинами превышает базовую длину l. Шероховатость и волнистость взаимосвязаны с точностью размеров детали.

Физико-механические свойства поверхностного слоя характеризуются: твердостью, структурными и фазовыми превращениями, остаточными напряжениями, состоянием кристаллической решетки. Поверхностный слой после обработки резанием отличается от основной массы металла. Под действием силы резания меняются его твердость, кристаллическое строение и др. Толщина дефектного поверхностного слоя зависит от материала заготовки, вида и режимов обработки и достигает при некоторых видах черновой обработки 0,5 ... 1,0 мм.

2. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН

Правильность выполнения машиной ее служебного назначения и долговечность ее работы во многом определяются качеством поверхностей составляющих ее деталей. От качества поверхности зависят эксплуатационные характеристики: износостойкость поверхностей трущихся пар; характер посадок неподвижных и подвижных соединений; усталостная или циклическая прочность при знакопеременной нагрузке; антикоррозионная стойкость; гидродинамические свойства поверхности.

Преждевременный выход машин из строя обусловлен в основном износом поверхностей пар трущихся деталей. Поломки деталей из-за их некачественного изготовления или заниженной прочности встречаются на практике значительно реже.

Трущиеся поверхности постепенно изнашиваются. Из-за неровностей поверхностей соприкосновение трущихся деталей происходит не по всей номинальной площади, а по вершинам выступов (гребешков шероховатости) обеих поверхностей. При этом давление одной детали на другую передается только на выступы, находящиеся в контакте. Выступы могут приминаться или срезаться при движении одной детали по другой. Смятие вершин выступов происходит интенсивно в начале работы сопряженной пары (приработка). При этом увеличивается суммарная площадь контакта. Последующий нормальный износ при правильной подаче смазочного материала протекает довольно медленно. В определенный момент износ вновь начинает резко возрастать (аварийный износ) до разрушения трущихся поверхностей.

Характер посадок подвижных соединений зависит от качества сопрягаемых поверхностей. Значительная шероховатость сопряжения поверхностей приводит к тому, что первоначальная посадка после непродолжительной работы переходит в более свободную из-за износа поверхностей. В неподвижных посадках натяг, который получается при соединении деталей с более шероховатой поверхностью, оказывается иным, чем при соединении деталей, имеющих менее шероховатую поверхность.

Шероховатость поверхности оказывает влияние на предел выносливости детали. Это объясняется тем, что риски, которые получают на поверхности при обработке резанием, вызывают концентрацию напряжений. Вначале появляются микротрещины, которые затем увеличиваются и приводят к разрушению детали. Поверхности с малой шероховатостью обладают большей противокоррозионной стойкостью, так как общая площадь контакта с коррелирующей средой меньше, чем у поверхностей со значительной шероховатостью. Шероховатость поверхности определяет ее аэро- и гидродинамические свойства. При обтекании поверхности газами и жидкостями в зависимости от высоты неровностей сопротивление движению различно.