Неоднородность свойств волнистого слоя

Процесс волнообразования на обрабатываемой поверхности при механической обработке изменяет харк-ки качества поверхностного слоя. Шероховатость волнистой поверхности различна на вершинах и впадинах. Во впадинах высота шерохо-ти на 20-30% большечем на вершинах. Это объясняется тем 2-мя причинами: 1Относительные колебания инструмента и детали приводят к увеличению глубины резания во впадинах и уменьшению на вершинах. 2Самоперерезание профиля волн. Инструмент как бы дважды проходит через область вершины волны и в результате 2-х кратного прохода высота шероховатости уменьшается. Увеличение высоты шероховатости во впадинах отрицательно влияет на аэро- и гидродинамические свойства поверхности, на коррозионную стойкость и усталостную прочность. Уменьшение шероховатости на вершинах волн приводит к повышению износостойкости и контактной жесткости поверхностей.

Неравномерная глубины резания в результате наличия волнистости приводит к изменению температуры в зоне контакта инструмента и детали, а так же влияет на величину и глубину распределения пластической деформации. На участках большей глубины резания возникают тепловые удары, которые вызывают мгновенный нагрев и структурные изменения в поверхностном слое. С увеличением температуры и продолжительности теплового воздействия снижается наклеп. Конечное состояние поверхностного слоя зависит от преобладания силового или теплового фактора. Сростом величины волнистости увеличивается глубина проникновения и абсолютная величина сжимающих остаточных напряжений, а величина растягивающих напряжений снижается. В целом образование волнистости на поверхности детали ухудшает физико-механические свойства.

Нормирование шероховатости поверхности один из наиболее ответственных этапов проектирования детали. Шероховатость определяет эксплуатационные свойства детали, и эта вязь сложная и во многих случаях конструктору неизвестная.

Есть 3-и основных источника для нормирования шероховатости: 1 Прототип, т. е. Шероховатость детали устанавливается в зависимости от шероховатости аналогичной детали. 2 Расчёт.(редко осуществляется). 3 Эксперимент (наиболее точен и надёжен, но трудоёмок0.

Первый способ ненадёжен и не точен. Нормированием детали по прототипу можно пользоваться лишь в тех случаях, если условия работы обоих деталей полностью аналогичны и если прототип работает качественно и на него есть стандарт. Нормирование шероховатости на осн. расчёта возможно лишь в том случае, если известны имперические зависимости между шероховатостью поверхности и эксплуат. св-вами.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА ИЗНОС –это зависимость протекания износа во времени.

В первый период времени износ быстро пртекает при этом поверхности деталей прирабатываются друг к другу происходит полное или частичное разрушение исходных неровностей, образ. равновесная шероховатость с высотой неровностей на 1 /3 – 2/3 меньше исходной. Дальше наступает нормальный износ при равновесной шероховатости. Величина начальной и установленой величины износа зависит от от шероховатости поверхности. Если величина шероховатости черезмерно мала, то величина поверхности контакта, стремится к понижению маслоёмкост поверхностей, износ растёт. Если шероховатость черезмерно велика, то снижается поверхность контакта и велико удельное сопротивление.

Оптимальное значение шероховатости практически определяется для каждой пары трения экспериментально.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ НА УСТАЛОСТНУЮТ ПРОЧНОСТЬ.

Из этих графиков видно, что микронеровности являются концентраторами напряжений и определяют усталостную прочность. Но она зависит и от таких пораметров качества поверхности, как:остаточные напряжения,поэтому для создания упрачненного слоя регламентируют не только шероховатость, но и способ обработки.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА ГИДРОПЛПТНОСТЬ. Решающее значение имеет не высота неровностей, а радиус выступов и виадин неровностей и их шаг S.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА КОРРОЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ. Решающее значение имеют параметры: радиус впадин r, и угол впадины неровностей b. Чем больше r и b, тем лучше сопротивление коррозии, тем медленнее коррозия развивается.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА КОНТАКТНУЮ ЖЕСТКОСТЬ. Контактная жёсткость деталей определяет сохранение во времени первоначаль ного их взаиморасположения как в станке, так и в …., например – направляющие металлореж. станков Контактная жёсткость зависит не только

От твёрдости материала деталей, но и в большей степени от фактической площади контактирования, площадь контакта зависит от шероховатости. Из параметров шероховатости наибольшее влияние на контактную жёсткость оказ. величины Ra и tр,f а так же радиус округления впадин шероховатостей r.

В начале определяют способ обработки, затем режимы, при кот. образуется шероховатость соответствующая требуемой жесткости.

ВЛИЯНИЕ ЩЕРОХОВАТОСТИ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ. Ползучесть – пластическое течение металла под воздействием постоянного нагружения. Различают 3 осн. стадии при ползучести: -мгновенная деформация –стадия неустановившейся деформации, когда скорость непрерывно изменяется; -стадия установки деформации.(Vдеформ.= Const); -стадия ускоренной ползучести, кот завершается разрывом.

На всех 3-ёх стадиях, определяющим сопротивлению ползучести явл. качество поверхностного слоя. Наиболбшая ползучесть у обточенных деталей, несколько меньшая у шлифованных.Значительно меньшая у деталей ПДД. Объясняется это тем, что на поверхности обработанных деталей создаётся наклёп и получается новый микрорельеф, где неровности имеют пологий характер с большими радиусами впадин.

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА. В природе не сущ. абсалютно гладких поверхностей, а наличие неровностей влияет на характер отражения от них света, это влияние необходимо учитывать практически во всех случаях. Часть падающего пучка отражается в направлении зеркального отражения, остальная – отражается вокруг этого направления. Доля рассеивающейся части падающего пучка зависит от соотношения между высотой неровностей отражаемой поверхности и шагом.

ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ НЕРОВНОСТЕЙ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС. При обработке поверхностей различными методами с одинаковым Ra, экспериментальные свойства поверхностей различны.

При равных условиях за счёт варьирования неровностей отношение. и отношение направления движения трения, коэф. трения может измениться в 5 –15 раз.Направление неровностей влияет на все характеристики, поэтому при обозначении Ra, конструктор при необходимости указ. направление неровностей.

ПОСТРОЕНИЕ ОПОРНОЙ КРИВОЙ ПРОФИЛЯ Ra. hр-опорная длина профиля, т.е. сумма длин отрезков, отсечйнных на заднем уровне сечения в материале профиля выступов линией,эквидистантной средней линии в пределах базавой длины l.Для построения графика опорной длины поверхности на проводят среднюю линию, затем, через вершины выступов и впадин проводим линии пораллельные средней. В пределах всех этих линий весь профиль принимается за 100% затем это расстояние разбиваем на участки. Опорная длина профиля определяется на уровне сечения профиля, значение ур- ня сечения р выбирают из ряда в % - 10 15 25 30 40 50 …. 80 90 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90

СУБМИКРОШЕРОХОВАТОСТЬ. Субмикроскопический рельеф поверхности имеет особую природу возникновения, его пораметры завис. от внутренних несовершенств кристаллической решётки. Качественные и количественные характеристики субмикрорельефа в значительной степени опред. окислами и адсорбироваными слоями жидкости. Зависимость эта выражается формулой Rc.н.р.=f(Д,s,К),где Д- пораметр, учитывающий особенности кристалич. строения решётки. s- действующие в поверхностных объёмах мет. напряжения. К-пораметр, учитывающийхарактеристики адсорбционных слоёв на поверхности детали.

ТЕХНОЛОГИЧКСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИК КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ. Влияние скорости обработки на шероховатость поверхности: При повышении V в пределах 20 – 40 м/мин наблюдается резкое повышение Rz., это объясняется тем, что появляется на Р И нарост. При дальнейшем повышении V, Rz падает до 100м/мин.,дальнейшее повышение v не влияет на Rz.

ВЛИЯНИЕ ПОДАЧИ НА Rz. При рабете с подачами меньшими 0.02 мм/об, радиус закругления резца становится соизмеримым с величиной подачи, что затрудняет процесс стружкообразования. При точении с подачей > 0.15 шероховатость любого резца повыш. потому, что на образование Rz кроме упругой и пластической деформации влияют и геометрические параметры процесса резания.глубина резания практически не влияет на величину Rz.

НОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ. Один из наиб. ответственных и сложных этапов проектир-я, поскольку шер-ть опред-ет все экспл-е св-ва детали,связь экспл. св-в детали и шер-ти часто неизвестна.Есть три осн. источника для норм-я шер-ти: 1. Прототип - шер-ть устан-ся в завис-ти от шер. аналог-ой детали.(Не надежен и не точен).Исп-ся если условия работы прототипа и проект-ой дет. аналогичны,и протот. раб. кач-но и стандартизован. 2. Расчет - опред-ют пар-ры шер-ти расч. путем.(Редко осуществим).Возможен если известны имперические завис-ти между шер-тью и экспл-ми св-ми. 3. эксперементальная -(Наиб. точен и надежен но трудоемок)