Что такое базовая длина в шероховатости поверхности

1. Нормирование и методы оценки шероховатости поверхностей.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные достоинства деталей машин, является микрогеометрия (чистота их поверхности).

Шероховатость поверхности относится к категории микрогеометрии, то есть рассматривает отклонения реальных поверхностей от номинально гладких на небольших участках до нескольких квадратных миллиметров. Реальная поверхность состоит из чередующихся ориентированных или беспорядочно расположенных небольших выступов или впадин, получающихся при механической обработке вследствие копирования поверхности режущих кромок, пластической деформации поверхностного слоя материала под воздействием усилий от обрабатывающего инструмента, трения его о деталь, вибраций и т. п.

Все основные понятия, обозначения параметров и их числовые значения, необходимые для оценки шероховатости поверхности изделий (кроме деревянных или имеющих ворсистую поверхность типа фетровых, войлочных и т. п.) установлены в ГОСТ 2789-73, а в части терминов и определений – в ГОСТ 25142-82.

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная, например, с помощью базовой длины.

Базовая длина l – длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующая шероховатость поверхности.

Базовая линия проводится относительно профиля неровностей определённым образом и имеет заданную геометрическую форму. Величина шероховатости измеряется в сечении, нормальном к номинальной поверхности данного элемента детали, в направлении, при котором она имеет наибольшее значение, то есть поперёк следов обработки. Для повышения достоверности измерения сами измерения рекомендуется производить неоднократно и принимать за результат среднее значение.

Представление о реальном профиле шероховатой поверхности дают профилограммы, получаемые на различного типа профилографах в результате «ощупывания» исследуемой поверхности алмазной иглой либо путём фотографирования её на специальном микроскопе. На рис. 1. Показана схема профилограммы. Следует иметь в виду, что изображение профиля на профолографммах получается несколько утрированным в связи с тем, что увеличение по вертикали (100 … 200000) всегда больше, чем по горизонтали (10 … 10000).

Средняя линия профиля m – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведённая так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля y_i от этой линии минимально:

Приближенно средняя линия на профилограммах определяется по равенству сумм площадей, заключенных по обе стороны между ней и линией контура профилограммы (см. рис. 1):

.

Средняя линия профиля служит базой для определения числовых значений параметров шероховатости поверхности. Такая система отсчета в международной практике носит название М.

Количественная оценка шероховатости:

1. Высотные параметры;

2. Шаговые параметры.;

1.1 Наибольшая высота неровностей профиля R_max – расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

1.2 Высота неровностей профиля по десяти точкам F_Z – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

.

.

1.3 Среднее арифметическое отклонение профиля R_a – среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

.

2.1 Средний шаг неровностей профиля S_m – среднее значение шага неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины:

,

где S_mi – шаг неровностей, равный длине отрезка средней линии между точками пересечения её с одноименными сторонами соседних неровностей; n – число средних шагов в пределах базовой длины.

Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины:

,

где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины.

Для всех трёх высотных параметров выделены предпочтительные значения

Предпочтительные значения, мкм

400; 200; 100; 50; 25; 12.5; 6.3; 3.2; 1.6; 0.8; 0.4; 0.2; 0.1; 0.05; 0.025

100; 50; 25; 12.5; 6.3; 3.2; 1.6; 0.8; 0.4; 0.2; 0.1; 0.05; 0.025; 0.012

Относительная опорная длина профиля t_p – отношение опорной длины профиля к базовой длине:

,

где p – заданный уровень сечения; b_i – значения отрезков, отсекаемых в пределах базовой длины на выступах профиля линией, эквидистантной средней линии и расположенной на заданном уровне сечения от линии выступов.

Уровень сечения p выражают в % от наибольшей высоты неровностей профиля:

,

где Р – расстояние в микрометрах между линией выступов и заданным уровнем сечения профиля.

Числовые значения t_p выбирают из ряда 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%. Значения p могут приниматься в зависимости от R_max из того же ряда, начиная с 5%.

Величина t_p достаточно полно описывает форму неровностей профиля, что позволяет нормировать многие важнейшие эксплуатационные свойства поверхности, в частности, связанные с динамикой её изнашивания.

Наиболее часто применяют параметры R_a и R_Z. Для высотных показателей нормальные базовые длины стандартизованы:

Источник

Шероховатость поверхности

Шерохотоватость поверхности – это показатели, которые обозначают определенное количество данных характеризующих состояние неровностей поверхности измеряемых сверхмалыми отрезками при базовой величине длины. Совокупность показателей, обозначающих возможную ориентацию направлений неровностей поверхностей с определенными значениями и их характеристикой, задается в нормативных документах ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82, ГОСТ 2.309-73. Совокупность требований указанных в нормативных документах распространяется на изделия, изготовленные с использованием различных материалов, технологий и методов обработки, за исключением имеющихся дефектов.

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения

ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения

Высокое качество обработки деталей позволяет значительно снизить износ поверхностей, возникновение очагов коррозии, тем самым повышая точность сборки механизмов их надежность при длительной эксплуатации.

Основные обозначения

Шероховатость исследуемой поверхности измеряются на допустимо небольших площадях, в связи с чем базовые линии выбирают, учитывая параметр снижения влияния волнообразного состояния поверхности на изменение высотных параметров.

Неровности на большинстве поверхностей возникают по причине образующихся деформаций верхнего слоя материала при осуществляемой обработке с использованием различных технологий. Очертания профиля получают при проведении обследования с помощью алмазной иглы, а отпечаток фиксируется на профилограмме. Основные параметры, характеризующие шероховатость поверхности имеют определенное буквенное обозначение, используемое в документации, чертежах и получаемые при проведении измерений деталей(Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).

Для измерения неровности поверхности используют несколько определяющих параметров:

Обозначение шероховатости поверхности

Также используются шаговые параметры Sm и Si и опорная длина исследуемого профиля tp. Данные параметры указываются при необходимости учитывать условия эксплуатации деталей. В большинстве случаев для измерений используется универсальный показатель Ra, который дает наиболее полную характеристику с учетом всех точек профиля. Значение средней высоты Rz применяется при возникновении затруднений связанных с определением Ra с использованием приборов. Подобные характеристики оказывают влияние на сопротивление и виброустойчивость, а также электропроводимость материалов.

Значения определений Ra и Rz указаны в специальных таблицах и при необходимости могут использоваться при проведении необходимых расчетов. Обычно определитель Ra обозначается без числового символа, другие показатели имеют необходимый символ. Согласно действующим нормативным актам (ГОСТ) существует шкала, в которой даны значения шероховатостей поверхности различных деталей, имеющих подробную разбивку на 14 специальных классов.

Существует прямая зависимость, определяющая характеристики обрабатываемой поверхности, чем выше показатель класса, тем меньшее значение имеет высота измеряемой поверхности и лучше качество обработки.

Методы осуществления контроля

Для осуществления контроля шероховатости поверхности используются два метода:

При проведении качественного контроля проводится сравнительный анализ поверхности рабочего исследуемого и стандартного образцов путем визуального осмотра и на ощупь. Для проведения исследования выпускаются специальные наборы образцов поверхностей имеющих регламентную обработку согласно ГОСТ 9378-75. Каждый образец имеет маркировку с указанием показателя Ra и метода воздействия на поверхностный слой материала (шлифовка, точение, фрезерование т. д.). Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного слоя при характеристиках Ra=0,6-0,8 мкм и выше.

ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия

Образцы шероховатости поверхности

Количественный контроль поверхности проводится с использованием приборов работающих с применением разных технологий:

Классификация поверхностей

При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:

Классы шероховатости поверхности

Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно, которому наносятся обозначения на чертежи и содержат характеристики поверхностей по установленным правилам и обязательны для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.

ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей

Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:

В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.

На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:

При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.

Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат, литье, происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием «гладко-волокнистой» структуры.

При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве и степени обработки.

Маркировка структуры поверхности

При нанесении обозначений в рабочей документации, чертежах применяются специальные знаки для характеристики материала, которые регламентируются стандартом ГОСТ 2.309-73.

Правила нанесения знаков на чертежах

Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах

Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:

Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах

Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.

Особые условия

При массовом производстве определенных деталей иногда нарушается заданная форма или их сопряженность. Подобные нарушения увеличивают допустимый износ деталей, и ограничиваются специальными допусками, которые указаны в ГОСТ 2.308-2011. Каждый вид используемого допуска имеет 16 определяющих степеней точности, которые оговариваются для деталей разной конфигурации с учетом используемого материала. Необходимо также учитывать, что используемые допуски размера и конфигурации для деталей имеющих цилиндрическую форму берутся с учетом диаметра деталей, а плоские детали с учетом толщины, а максимальная погрешность не должна превышать показатель допуска.

Источник

Параметры шероховатости

&nbsp ГОСТ 2789-73 полностью соответствует международной рекомендации по стандартизации ИСО Р 468. Он устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатостей поверхности, числовые значения параметров и общие указания.

&nbsp 1. 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.

&nbsp 2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение параметров.

ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ КЛАССОВ ШЕРОХОВАТОСТИ

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

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

&nbsp 3. 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.

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

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

&nbsp 4. Параметры шероховатости (один или несколько) выбирают из приведенной номенклатуры:

&nbsp Параметр R_a является предпочтительным.

&nbsp 5. Числовые значения параметров шероховатости (наибольшие, номинальные или диапазоны значений) выбирают из таблицы

СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ПРОФИЛЯ R_a, мкм

&nbsp 6. Относительная опорная длина профиля t_p:

&nbsp 7.Числовые значения уровня сечения профиля р выбирают из ряда:

&nbsp &nbsp 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от R_max.

&nbsp 8. Числовые значения базовой длины l выбирают из ряда:

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДЕТАЛЕЙ

&nbsp В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость – ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров. Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может возникать вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

&nbsp Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:
— шероховатость поверхности может нарушать характер сопряжения деталей за счет смятия или интенсивного износа выступов профиля ;
— в стыковых соединениях из-за значительной шероховатости снижается жесткость стыков ;
— шероховатость поверхности валов разрушает контактирующие с ними различного рода уплотнения ;
— неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей ;
— шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий ;
— шероховатость влияет на точность измерения деталей ;
— коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях ;
и т.п.

&nbsp В техпpоцессе пpи ноpмиpовании шеpоховатости pекомендуется пpименять высотные паpаметpы Ra и Rz

&nbsp Параметр R_z нормируется в тех случаях, когда прямой контроль R_a с помощью профилометров невозможен.

&nbsp Hа pисунке пpиведены значения этих паpаметpов для наиболее часто встpечающихся видов обработки, которых возможно достичь резанием:

&nbsp В таблице приведены значения паpаметpов шероховатости для некотоpых наиболее часто встpечающихся элементов деталей и соединений.

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ

&nbsp Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий устанавливает ГОСТ 2.309-73. который полностью соответствует ИСО 1302-78. Обозначения шероховатости проставляют на всех поверхностях изделия, выполняемых по чертежу, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

&nbsp При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки.

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. а).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. б).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п.. а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. в).

&nbsp Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости:

&nbsp В примере t₅₀70 указана относит. опорная длина профиля t_p = 70% при уровне сечения профиля р = 50%.

&nbsp Базовую длину в обозначении шероховатости поверхности не указывают, если требования к шероховатости нормируют указанием параметров R_a, R_z, и определение параметров должно производиться в пределах базовой длины, соответствующей значению параметров.

&nbsp Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности.

&nbsp Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа.

&nbsp В упрощенном обозначении используют знак √ и строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений и. как правило, без пропусков.

&nbsp При указании номинального значения параметра шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:

— параметр высоты неровностей профиля;
— параметр шага неровностей профиля;
— относительная опорная длина профиля.

&nbsp Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости. Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят.

&nbsp Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например:

КОНТРОЛЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

&nbsp Контроль шероховатости поверхности может проводиться:

&nbsp 1. Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки. Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали.

&nbsp 2. Измерением параметров шероховатости непосредственно по шкале приборов (профилометров). либо по увеличенному изображению профиля, или записанной профилограмме сечения, полученным на профилографах.

Источник