Шероховатость поверхности по видам обработки металла

Классы шероховатости поверхности

Факторы, влияющие на качество поверхности

Шероховатость поверхности зависит от метода и режима обработки, качества применяемого режущего инструмента, жесткости техно­логической системы, физико-механических свойств обрабатывае­мого материала, вида применяемой смазывающе-охлаждающей жид­кости, вибраций технологической системы и др.

Каждому методу обработки (точение, шлифование и др.) соот­ветствует свой диапазон получаемой шероховатости поверхности. В табл. 3.1 приведена шероховатость поверхности при различных методах обработки стали и серого чугуна и сопоставлены параметры шероховатости с параметрами средней экономической точности. Из сопоставления этих параметров можно увидеть их взаимосвязь: чем выше точность получаемого размера, тем меньше шероховатость поверхности.

Далее, на стр. 7 см. табл. 3.1.

Таблица значений шероховатости

№	Классы шерохова-тости пов-сти	Параметры шероховатости, мкм	Базовая длина, l, мм
Ra	Rz
1.	2.	3.	4.	5.
1.	1	80, 63, 40, 50*	320, 250, 200, 160	8,0
2.	2	40, 32, 20, 25*	160, 125, 100, 80
3.	3	20, 16, 10, 12,5*	80, 63, 50, 40
4.	4	10, 8, 5, 6,3*	40, 32, 25, 20	2,5
5.	5	5, 4, 2,5; 3,2*	20, 16, 12,5; 10,0
6.	6	2,5; 2,0; 1,25; 1,6*	10,0 8,0; 6,3	0,8
7.	7	1,25; 1,00; 0,63; 0,80*	6,3; 5,0; 4; 3,2
8.	8	0,63; 0,50; 0,32; 0,40*	3,2; 5,2; 2,0; 1,6
9.	9	0,32; 0,25; 0,160; 0,20*	1,6; 1,25; 1,00; 0,80	0,25
10.	10	0,160; 0,125; 0,080; 0,10*	0,80; 0,63; 0,50; 0,40
11.	11	0,080; 0,063; 0,040	0,40; 0,32; 0,25; 0,20
12.	12	0,040; 0,032; 0,020	0,20; 0,16; 0,125; 0,100
13.	13	0,020; 0,016; 0,010	0,100; 0,080; 0,063; 0,050	0,08
14.	14	0,010; 0,008; 0,012*	0,050; 0,040; 0,032

Примечание: * — предпочтительные значения параметров R_a

Обозначений шероховатости поверхности на чертежах

*Обдирочное шлифование применяют в качестве предварительной обработки поверхностей отливок и поковок, не выдерживая допуска на размер.

**Этот метод не повышает точности размера, полученного на предшествующей обработке.

При обработке заготовок лезвийным инструментом шероховатость поверхности в значительной мере зависит от скорости резания и подачи. На рис. 3,5, а показано влияние скорости резания на шероховатость поверхности при точении стали (кривая 1) и чугуна (кривая 2). После обтачивания стальной заготовки со скоростью резания около 20 м/мин (кривая 1) наблюдается наибольшая шеро­ховатость, что связано с явлением активного образования нароста на режущей части резца. При скорости резания свыше 80 м/мин образование нароста практически прекращается. Кроме того, при высоких скоростях резания значительно уменьшается глубина пла­стически деформированного слоя, что также снижает шероховатость поверхности.

На рис. 3.5, б показана зависимость шероховатости поверх­ности от подачи при точении заготовки из стали 45 резцом с радиу­сом закругления вершины 2,5 мм. Из рисунка видно, что изменение малых подач (до 0,2 мм/об) незначительно влияет на изменение шероховатости поверхности. Но при переходе в область подач свыше 0,2 мм/об микронеровности обработанной поверхности воз­растают более интенсивно.

Рис. 3.5. Графики зависимостей шероховатости поверхности от скоростей резания и подач

С увеличением глубины резания шероховатость поверхности возрастает незначительно и практически ее можно не учитывать.

Значительное влияние па шероховатость поверхности оказывает состояние режущей части инструмента: микронеровности режущей кромки инструмента ухудшают шероховатость обработанной по­верхности; это особенно заметно при обработке протяжками, раз­вертками или широкими резцами. Затупление режущего инстру­мента приводит к увеличению шероховатости обработанной по­верхности.

При обработке заготовок абразивным инструментом шерохова­тость поверхности снижается с уменьшением зернистости и повы­шением твердости шлифовального круга, повышением скорости резания, уменьшением продольной и поперечной подач.

При обработке стали с высоким содержанием углерода (С > 0 5%) получается более чистая поверхность, чем при обработке низкоуглеродистой стали.

Применение смазывающе-охлаждающей жидкости улучшает ше­роховатость обработанной поверхности. Одновременно повышается стойкость инструмента. На рис. 3.6 показано (по данным К. С. Колева) влияние охлаждения на микрогеометрию поверхности при точении стали Х4Н быстрорежущим резцом при подаче S = 0,67 мм/об: 1 — точение без применения охлаждения; 2 — охла­ждение водной эмульсией (0,5 % соды и 0,1 % мыла).

Жесткость технологической системы значительно влияет на шероховатость и волнистость поверхности. Так, например, при точении нежесткого вала с установкой на центры наибольшая шеро­ховатость поверхности получается примерно в средней части по длине вала. Недостаточная жесткость системы может быть причи­ной появления вибрации при резании и, как следствие, образова­ния волнистой поверхности.

Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей и заготовок в значительной мере зависят от воздействия тепловых и силовых факторов в процессе обработки. Поверхностный слой обработанной стальной заготовки состоит из трех зон (рис. 3.7): I – зоны резко выраженной деформации, характеризуемой иска­жением кристаллической решетки, дроблением зерен и повышенной твердостью; II – зоны деформации, характеризуемой вытянутыми зернами и снижением твердости по сравнению с первой зоной; III — переходной зоны (зоны постепенного перехода к структуре основ­ного металла).

Исходные заготовки из стали, полученные ковкой, литьем или прокатом, имеют поверхностный слой, состоящий из обезуглероженной зоны и переходной зоны, т. е. зоны с частичным обезуглерожи­ванием. Например, заготовки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный слой в пределах 150—300 мкм, а полу­ченные свободной ковкой — от 500 до 1000 мкм.

При обработке стальных заготовок резанием глубина деформации распространяется до 100—300 мкм. У чугунных заготовок глубина распространения деформации незначительна (до 15 мкм).

При механической обработке металлов деформация поверхност­ного слоя сопровождается упрочнением (наклепом) этого слоя. С увеличением глубины резания и подачи глубина наклепанного слоя возрастает. Так, например, при черновом точении глубина наклепа составляет 200—500 мкм, при чистовом точении 25—30 мкм, при шлифовании 15—20 мкм и при очень тонкой обработке 1—2 мкм.

С увеличением скорости ре­зания глубина наклепа умень­шается. Это объясняется уменьшением продолжитель­ности воздействия сил реза­ния на деформируемый ме­талл. На рис. 3.8 показано (по данным К. С. Колева) влияние скорости резанияvпри точении стали ЗОХГС (кривая 1) и стали 20 (кри­вая 2) на наклеп Н_d.

При шлифовании деталей доминирующим фактором яв­ляется тепловой, служащий причиной появления в поверх­ностном слое обрабатываемого металла растягивающих на­пряжений. На рис. 3.9 пока­зана схема распределения ос­таточных напряжений σ по­сле шлифования на глубину h поверхностного слоя (кри­вая 1). Появление растягива­ющих напряжений связано с быстрым нагреванием поверхностного слоя в зоне контакта металла детали с шлифовальным кругом. После прохождения шлифоваль­ного круга поверхностный слой, охлаждаясь, стремится сжаться, вызывая растягивающие напряжения. При шлифовании с выхажи­ванием (т. е. с последующим выключением продольной подачи) значительно уменьшаются напряжения растяжения и увеличи­ваются напряжения сжатия (кривая 2).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8661 — | 7436 — или читать все.

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью. Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются.

Содержание

Параметры шероховатости [ править | править код ]

Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала. Для широкого класса поверхностей горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются, и образуется эксплуатационная шероховатость. Эксплуатационная шероховатость, воспроизводимая при стационарных условиях трения, называется равновесной шероховатостью.

На рисунке схематично показаны параметры шероховатости, где: l <displaystyle l> — базовая длина; m <displaystyle m> — средняя линия профиля; S m i <displaystyle S_> — средний шаг неровностей профиля; S i <displaystyle S_> — средний шаг местных выступов профиля; H i m a x <displaystyle H_> — отклонение пяти наибольших максимумов профиля; H i m i n <displaystyle H_> — отклонение пяти наибольших минимумов профиля; h i m a x <displaystyle h_> — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; h i m i n <displaystyle h_> — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; R m a x <displaystyle R_> — наибольшая высота профиля; y i <displaystyle y_> — отклонения профиля от линии m <displaystyle m> ; p <displaystyle p> — уровень сечения профиля; b n <displaystyle b_> — длина отрезков, отсекаемых на уровне p <displaystyle p> .

• Высотные параметры:

• Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины;

R a = 1 l ∫ l 0 | y i | d x <displaystyle R_=<frac <1>>int limits _^<0>left|y_
ight|,dx>R a = 1 n ∑ i = 1 n | y i | <displaystyle R_=<frac <1>>sum _^left|y_
ight|>

Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины;

R z = ( ∑ i = 1 5 | H i m a x | + ∑ i = 1 5 | H i m i n | ) / 5 <displaystyle R_=left(sum _^<5>|H_|+sum _^<5>|H_|
ight)/5>

• Rmax — наибольшая высота профиля;

t p = 1 l ∑ i = 1 n b i <displaystyle tp=<frac <1>>sum _^b_>

Ra, Rz и Rmax определяются на базовой длине l, которая может принимать значения из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Параметр Ra является предпочтительным.

Способы измерения [ править | править код ]

ISO 8503 определяет требования по определению компараторов профиля, который предназначен для визуального и тактильного сравнения стальных поверхностей, очищенных абразивоструйным способом. Компараторы профиля поверхности используются на строительных площадках для оценки шероховатости поверхности перед нанесением красок и других подобных продуктов или перед другими видами защиты поверхности [1] .

Параметры и характеристики

Surface roughness. Parameters and characteristics

Дата введения 1975-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 N 995 дата введения установлена 01.01.75

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 07.05.80 N 2019

Издание (август 2018 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в мае 1980 г., январе 2017 г. (ИУС 7-80, 7-2017)

ВЗАМЕН ГОСТ 2789-59

1. Настоящий стандарт распространяется на шероховатость изделий независимо от их материала и способа изготовления (получения поверхности). Стандарт устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатости поверхности, числовые значения параметров и общие указания по установлению требований к шероховатости поверхности.

Стандарт не распространяется на шероховатость ворсистых и других поверхностей, характеристики которых делают невозможным нормирование и контроль шероховатости имеющимися методами, а также на дефекты поверхности, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) или случайных повреждений (царапины, вмятины и т.д.).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

Требования к шероховатости поверхности

2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.

3. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня, приведенного в п.6, значений выбранных параметров (по п.8) и базовых длин, на которых происходит определение параметров.

Если параметры Ra , Rz , определены на базовой длине в соответствии с табл.5 и 6 приложения 1, то эти базовые длины не указываются в требованиях к шероховатости.

При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.

Числа из табл.2-4 и п.9 используются для указания наибольших и наименьших допускаемых значений, границ допускаемого диапазона значений и номинальных значений параметров шероховатости.

Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.

Допустимые предельные отклонения средних значений параметров шероховатости в процентах от номинальных следует выбирать из ряда 10; 20; 40. Отклонения могут быть односторонними и симметричными.

4. Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

5. Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например,к участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).

Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.

2-5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

6. Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры:

Ra — среднеарифметическое отклонение профиля;

Rz — наибольшая высота профиля;

— полная высота профиля;

Sm — средний шаг неровностей;

S — средний шаг местных выступов профиля;

— относительная опорная длина профиля, где — значение уровня сечения профиля.

Параметр Ra является предпочтительным.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

Типы направлений неровностей поверхности

7. Типы направлений неровностей поверхности выбирают из табл.1.