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什么是「表面粗糙度」?

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文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2017-07-12 09:58:00

在機械加工中,絕對光滑的表面是一種理想狀態,實際上永遠都達不到。經過加工的工件,無論看起來多么光滑,表面一定會產生高低起伏的現象。這種現象產生的原因主要有:加工過程中的刀痕;切屑分離時的塑性變形;刀具和被加工表面的摩擦;工藝系統中的高頻振動等。

 

 

 

 

 

 

表面粗糙度、波紋度、形狀誤差

 

 

 

 

如果放大來看,機加零件表面的高低起伏,實際上是由許多微小的凸峰和凹谷組成。按其幾何形狀特征的不同,我們把機加零件表面形貌分為表面粗糙度表面波紋度形狀誤差

 

>>波距小于1mm,屬于微觀幾何形狀誤差——表面粗糙度

>>波距介于1~10mm的并呈周期性變化的——表面波紋度

>>波距10mm以上的且不呈明顯周期性變化的——宏觀的幾何形狀誤差

 

 

相比較波紋度和形狀誤差,表面粗糙度實際上是極細微的不平,波距小于1mm,肉眼已無法精確識別,必須借助工具才能觀察清楚。

 

 

 

 

 

表面粗糙度-評定參數:RaRzRy

 

 

 

 

零件表面粗糙度是評定零件表面質量的一項技術指標,零件表面粗糙度要求越高(即表面粗糙度參數值越小),則其加工成本也越高。


表面粗糙度的單位是微米(μm),即0.001mm。通常有如下三種評定參數:


輪廓算術平均偏差Ra指在一定的取樣長度內,輪廓上各點到輪廓中線距離絕對值的平均值。

Ra能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性,但因受計量器具功能的限制,不用作過于粗糙或太光滑的表面的評定參數。

 

 

微觀不平度十點平均高度Rz指在取樣長度內5個最大的輪廓峰高平均值與5個最大輪廓谷深平均值之和。

Rz只能反映輪廓的峰高,不能反映峰頂的尖銳或平鈍的幾何特性,同時若取點不同,則所得Rz值不同,因此受測量者的主觀影響較大。

 

輪廓最大高度Ry在取樣長度內,輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。

Ry是微觀不平度十點中最高點和最低點至中線的垂直距離之和,因此它不如Rz值反映的幾何特性準確,它對某些表面上不允許出現較深的加工痕跡和小零件的表面質量有實用意義。

 

 

 

 

 

表面粗糙度-圖紙標示

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表面粗糙度-測量方法

 

 

 

 

比較法:將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較,多用于車間,評定表面粗糙度值較大的工件。

 

光切法:利用光切原理,用雙管顯微鏡測量。常用于測量Rz為0.5~60μm。

 

干涉法:利用光波干涉原理,用干涉顯微鏡測量。可測量RzRy值。

 

針描法:是利用金剛石觸針在被測表面上輕輕劃過,從而測出表面粗糙度Ra值的一種方法。

 

 

 

 

 

表面粗糙度-性能影響

 

 

 

 

表面粗糙度對零件的影響主要表現在以下幾個方面:

 

影響耐磨性

表面粗糙度太大和太小都不耐磨。

表面越粗糙,配合表面間的有效接觸面積越小,壓強越大,摩擦阻力越大,磨損就越快。

表面粗糙度太小,也會導致磨損加劇。因為表面太光滑,存不住潤滑油,接觸面間不易形成油膜,容易發生分子粘結而加劇磨損。

 

影響配合的穩定性

對間隙配合來說,表面越粗糙,就越易磨損,使工作過程中間隙逐漸增大;對過盈配合來說,由于裝配時將微觀凸峰擠平,減小了實際有效過盈,降低了連接強度。

 

影響疲勞強度

粗糙零件的表面存在較大的波谷,它們像尖角缺口和裂紋一樣,對應力集中很敏感,從而影響零件的疲勞強度。

  

影響耐腐蝕性

粗糙的零件表面,易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內層,造成表面腐蝕。

 

影響密封性

粗糙的表面之間無法嚴密地貼合,氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。

 

影響接觸剛度 

接觸剛度是零件結合面在外力作用下,抵抗接觸變形的能力。機器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。  

 

影響測量精度

零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會直接影響測量的精度,尤其是在精密測量時。

 

此外,表面粗糙度對零件的鍍涂層、導熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動的阻力、導體表面電流的流通等都會有不同程度的影響。

 

 

 

 

 

幾種常見材料的表面粗糙度

 

 

 

 

材料

硬度

粗糙度

光度描述

S136

54HRC

Ra0.005

光潔度非常高

鏡面效果

8407

52HRC

DF-2

58HRC

Ra0.01

光潔度較低

沒有砂紙紋

XW-10

60HRC

S136

300HB

Ra0.02

光潔度更低一級

但沒有砂紙紋

718

300HB

 

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