Приборы для измерения шероховатости.
1. Качество
деталей определяется допуском на размер, допуском формы, допуском расположением
и параметрами шероховатости поверхности.
Из
перечисленных показателей качества в настоящее время самым сложным в
нормировании, измерении и метрологическом обеспечении является шероховатость
поверхности. Именно шероховатость поверхности определяет многие функциональные
свойства поверхности: качество сопряжения (посадки); износоустойчивость
(износостойкость); контактную прочность; светоотражательнуþ способность;
теплопередачу; удержание смазки; адгезию и т.д.
Требования к
поверхности устанавливаются с целью обеспечения требуемых функциональных свойств
поверхности. Эта информация необходима конструкторам и технологам и решается с
помощью выбора номенклатуры параметров и назначения их числовых значений,
которые, в свою очередь, должны быть обеспечены технологом в процессе
изготовления поверхности при соответствующем выборе инструмента и оборудования.
Параметры
шероховатости отражают некоторую определенную особенность поверхности,
выраженную числом. Так как самые первые параметры Ra и Rq не отражали все
функциональные требования к детали, то начался процесс появления все новых
параметров. Большинство из многочисленных параметров шероховатости поверхности,
которые включены в международные, национальные и корпоративные стандарты,
описывают большое разнообразие особенностей поверхностей и
находят применение в производстве.
2.
Когда
поверхность не имеет функциональных особенностей, назначают наиболее часто
используемые параметры Ra и Rz. Как устанавливать значения этих
параметров? В разных странах используют разные соотношения значений Ra и Rz
с допуском на размер: Ra должен быть меньше чем 1/8 ...1/20 допуска на размер, а
Rz не должен превышать 1/2 допуска на размер.
В России сложилась практика задавать высоту неровностей через Rz, который не
должен превышать 1/3 допуска на размер. Параметр
Ra пересчитывают через полученное значение Rz из соотношения Rz = 4_
5 Ra.Однако в британском стандарте BS 1134\1-1972 Rz = 4_7 Ra, в рекомендациÿх
Siemens Rz = 4_
10 Ra. Контроль параметров шероховатости Ra и Rz,
Rmax, Sm
по ГОСТ 2989-73 в цеховых и лабораторных условиях удобно выполнять
профилометром ПМ2-100. Прибор простой и надежный,
адаптированный к условиям Российского производства.
3.
Постараемся
разобраться, как выбранные параметры отражают функциональное назначение
ответственных поверхностей.
3.1.
"Зеркало" цилиндра самая ответственная поверхность автомобильного
двигателя. От выполнения этой поверхности зависит надежность двигателя -
сколько тысяч километров пробежит автомобиль до капитального ремонта двигателя.
Функции поверхности: - стойкость к износу в контакте с поршневыми кольцами; -
удержание определенного объема масла на поверхности, т.к. именно это масло
создает гидрозатвор в цилиндре двигателя для обеспечения необходимой степени
сжатия.
Параметр
R3z заданный диапазоном значений обеспечивает необходимую общую высоту
неровностей. Параметр Rpk определяет высоту неровностей опорной части
профиля и
задан максимально допустимым значением (чем чище, тем лучше). Параметр Rvk
определяет нижнюю часть профиля, которая удерживает масло, и задана диапазоном
допустимых значений.
Параметр
V0
определяет объем масла,
удерживаемый на "зеркале" цилиндра в
мм3/см2
и тоже задан диапазоном
допустимых значений.
Параметр Rpm/Rz
- функциональное отношение, указывающее на плоскохонингованный профиль, задано
максимально допустимым значением.
Параметры
R3z Rpk Rvk
V0
можно измерить профилометром ПМ2-100 в режиме
профилометр - профилограф.
3.2.
Направляющие клапана - подшипник скольжения.
Функция
поверхности - стойкость к износу. Очень важно ограничить максимальную высоту
неровностей, поэтому назначены параметры Ra, Rz или Rmax
3.3. Юбка
поршня - поверхность, направляющая поршень в цилиндре.
Функция
поверхности - минимальное трение. Поверхность выполняется с заданным диапазоном
высоты неровности Rz и числом выступов Pc, чтобы удерживать масло.
3.4.
Поршневой палец, упорные поверхности коленвала и распредвала, шестерни коленвала
и распредвала - элементы радиальных и торцевых подшипников скольжения, которые
должны выдерживать большие контактные давления.
Функция -
контактная жесткость поверхности. Необходимы минимальная высота неровностей и
минимальное значение выступов профиля, поэтому нормируются Ra, Rz, Rmax, Rp
или Rpt и Rpt/Rz.
3.5.
Уплотнительные поверхности головки блока и масляного картера - поверхности,
соприкасающиеся с прокладками, предотвращающими вытекание масла и охлаждающей
жидкости.
Функция -
создание максимально полного прилегания прокладки. Высота неровностей должна
быть определенного уровня, чтобы неровности проникли в прокладку и создали
лабиринт, препятствующий проникновению масла, поэтому назначено Rz в диапазоне
значений. Учитывая большую площадь поверхности, назначена также высота
волнистости Wt.
3.6.
Окрашиваемые поверхности корпуса должны иметь надежное сцепление с краской и
привлекательный внешний вид.
Функции
поверхности: - адгезия; - привлекательность. Установленные значения Rz и
Pc в определенном диапазоне обеспечивают необходимые адгезионные свойства
поверхности, а ограничения по волнистости Wt и Wa способствуют улучшенному
внешнему виду.
Примеры назначения параметров шероховатости в
зависимости от функций и назначения деталей: