19 Влияние шероховатости и волнистости поверхности на усталостную прочность и эксплуатационные свойства деталей.
В ходе образования микрогеометрии поверхности детали при обработке, образовываются поверхностные слои детали, которые в будущем будут существенно отличаться по своим физико-механ. свойствам от сердцевины детали.
При резании металла под воздействием давления резания и выделившегося тепла происходит частичное обезуглероживание поверхностного слоя, в нем образовываются разрывы и трещины . При обработке пластинчатых материалов, типа стали, меди, алюмин. сплавов, в поверхностном слое происход. Значительное структурное изменение. Вследствие эксплуатационные свойства деталей, в частности их износостойкость, усталостная прочность, хар-р посадок, коррозионная стойкость в значительной степени будет завесить от таких показателей качества поверхностей как микрогеометрия поверхностей и физико-мех. свойства поверхностных слоев.
Установлено на практике, что при подвижных посадках шероховатость поверхности оказывает самое существенное влияние на хар-р первичного процесса приработки трущихся поверхностей . В первоначальный период приработки, когда поверхности притираются друг к другу, порядка 60-70% неровностей быстро изнашиваются по высоте в итоге низкая шероховатость поверхности в ходе этого ухудшается, а вот грубая микрогеометрия станет лучше.
Для 2 сопряженных деталей образуемая шероховатость поверхностей в зависимости от приработки не зависит от исходной шероховатости. Полученная поверхность имеет оптимальную шероховатость, поэтому целесообразно делать предварит. эксперимент , чтобы определить шерох. Поверхностей деталей = или близкую к оптимальной, качество посадок при эксплуатации будет стабильным
Качество поверхности влияет на износ сопрягаемых деталей , в частности на износ , через волнистость и макрогеометрию, т.к. в ходе приработки возникает поверхность вполне определенной несущей способности.
Качество поверхности влияет на прочность соединений , особенно при прессовых посадках. Так прочность прессовых соединений при высоте неровностей Rz=30-40мкм на 30-50% ниже соединений где Rz=18мкм, хотя натяг на 15% выше.
Концентраторы напряжения: резьбовые соединения, шпоночные канавки, дефекты поверхностей (трещины, раковины, выбоины и т.д.).
Особое влияние на усталостную прочность оказывают усталостные трещины и шероховатости поверхн. слоев.
Малая локальная трещина в поверхностном слое под действием крутящих нагрузок уходит вглубь металла и приводит к разрушению.
Влияние дефектов оценивается при помощи коэф., кот назыв.- коэффициент поверхностной чувствительности металла
Он показывает % понижения предела усталости материала при данной фактической микрогеометрии по сравнению с пределом усталости полированной поверхности.
Шейки валов которые работают на усталость обязательно полируют, даже после ремонта.
20. Методы оценки и контроль шероховатости поверхности детали
Методы контроля подразделяются на 2 группы:Качественная -субъективное сравнение с образцами (эталонами шероховатостей)- объективное сравнение с образцами.Количественная- высота микронеровностей определяется оптическими приборами- определение высоты микронеровностей ощупывающими приборами (профилометры, профилографы) На местах качественная оценка производится с помощью эталонов образцов шероховатости.
Образцы должны быть изготовлены из того же материала, что и контролируемая деталь, чтобы учесть одинаковые отражающие способности материалов
Механообработка эталонов должна производиться теми же методами, что и контролируемая деталь.
Визуальную оценку шероховатости поверхностей деталей, обработанных отделочными методами, при сравнении их с поверхностями эталонов следует производить с помощью лупы с пятикратным или большим увеличением.Количественная оценка производится различными типами оптических приборов .Первый оптические приборы созданы в СССР под руководством Линника (двойной микроскоп Линника, микроинтерферометр Линника). Принцип интерференции основан сначала на разделении, а потом на слиянии потоков после освещения контролируемой поверхности. При освещении разной высоты неровностей после слияния возникают в виду разности частот пучков интерференционные полосы. Недостаток : поле зрения 0,5 мм2, длительность процесса измерения.Существуют также ощупывающие приборы (профилографы, профилометры) предназначенные для документального контроля с записью на спец. ленту. Погрешность в пределах 20-25%.
Принцип работы профилометров основан на измерении микронеровностей поверхности путем ощупывания ее алмазной иглой Прибор имеет электрическое устройство со специальными датчиками, с помощью которого автоматически определяет величину среднего квадратического отклонения от средней линии профиля обработанной поверхности.Профилографы также основаны на принципе ощупывания поверхности алмазной иглой. Эти приборы являются оптико- механическими. При помощи оптического устройства профиль поверхности записывается на фотографической ленте в увеличенном виде.