Геометрические характеристики поверхностного слоя

В данном параграфе мы рассмотрим две разновидности отклонений от правильной геометрической формы: волнистость поверхности и ее шероховатость.

Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину, на которой оценивается шероховатость. Волнистость занимает промежуточное место между шероховатостью и отклонением формы. Ориентировочно границы между перечисленными разновидностями отклонений можно установить по значению отклонения шага волн S_{J (}. к их высоте W_z (рис. 5.3):

• • при S_l€/W_z < 40 — шероховатость поверхности;
• • при 1000 > S_w/W_z > 40 — волнистость;
• • при S_w/W_z> 1000 — отклонения формы.

Волнистость поверхности W_z определяется как среднее арифметическое из пяти значений высоты волн.

Рис. 53. Волнограмма поверхности.

Средний шаг волнистости S", — среднее арифметическое значение длин волн S_w., измеренных по средней линии.

До настоящего времени волнистость поверхности в России не стандартизирована, вследствие чего при повышенных требованиях к отклонениям от правильной геометрической формы конструкторы и технологи промышленных предприятий используют отраслевые нормали или руководящие технические материалы.

В соответствии с рекомендациями Института машиностроения РАН волнистость в зависимости от ее высоты подразделяют на девять классов:

На практике есть примеры использования этих рекомендаций в авиационной, шарикоподшипниковой промышленности, а также в научных исследованиях.

В отличие от волнистости шероховатость поверхности в нашей стране стандартизирована ГОСТом 2789—73, который соответствует международной рекомендации по стандартизации ИСО Р468.

На рис. 5А приведено увеличенное изображение шероховатости поверхности с обозначением стандартных параметров.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей высотой от 10 ² до 10³ мкм с шагом меньшим, чем базовая длина /, используемая для ее измерения.

Базовая длина I — длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Базовая линия (поверхность) — линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно про;

Рис. 5.4. Параметры шероховатости поверхности 114.

филя (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Значения параметров шероховатости поверхности определяются от единой базы, за которую принята средняя линия т. Средняя линия т — базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднеквадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Шероховатость поверхности оценивается на длине L, которая может содержать одну или несколько базовых длин (/).

Значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Отклонение у профиля — расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Линия выступов профиля — линия, эквидистантная по отношению к средней линии и проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Линия впадин профиля — линия эквидистантная по отношению к средней линии и проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.

Установлено шесть параметров шероховатости поверхности.

1. R_a — среднее арифметическое отклонение профиля — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

или где / — базовая длина; п — число выбранных точек на базовой длине. Нормируется в мкм.

2. R_z — высота неровностей профиля по десяти точкам — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубины пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где у_{)1 — высота г-го наибольшего выступа профиля; у_ы — глубина z-й наибольшей впадины профиля. Нормируется в мкм.

3. R_max — наибольшая высота неровностей профиля и линий впадин профиля в пределах базовой длины /. Нормируется в мкм.

4. S_m — средний шаг неровностей профиля — среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

где п — число шагов в пределах базовой длины /; S_mj — шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, ограничивающей неровность профиля. Нормируется в мм.

5. S — средний шаг местных выступов профиля — среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины:

где п — число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины /; $] — шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля. Нормируется в мм.

6. t_p — относительная опорная длина профиля — отношение опорной длины профиля к базовой длине /: t_p = r_p/l. Нормируется в процентах (%).

Опорная длина профиля — сумма длин отрезков а, в пределах базовой длины, которые отсекаются на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной по отношению к средней линии т:

Значение уровня сечения Р нормируется в % от R_imx и выбирается из ряда 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% R_max.

Рассматриваемый стандарт предоставляет возможность конструкторам регламентировать направление следов обработки технологической поверхности. В табл. 5.1 приведены типы направлений неровностей поверхности.

Таблица 5.1

Тины направлений неровностей поверхности.

Окончание табл. 5.1.

На рис. 5.5 представлена структура знака изображения шероховатости поверхности.

Рис. 5.5. Структура обозначения шероховатости поверхности.

Например:

Данное обозначение следует читать следующим образом: окончательная обработка поверхности — полирование, R_a не более 0,1 мкм, базовая длина 0,08 мм, средний шаг неровностей профиля не менее 0,01 мм, параллельное направление неровностей и относительная опорная длина профиля t на уровне сечения 40% от линии выступов должна быть равна не менее 60%.