Износостойкость деталей - Оценка шероховатости

Для количественной оценки шероховатости поверхности на базовой длине 1 установлено шесть параметров среднеарифметическое отклонение профиля Ra; наибольшая высота неровностей профиля R_max; средний шаг неровностей S_m; средний шаг неровностей по вершинам S_i; относительная опорная длина профиля t_p, где р — значение уровня сечения профиля; высота неровностей профиля по десяти точкам Rz.

Износ трущихся поверхностей деталей в значительной степени зависит от шероховатости. Шероховатость поверхности оказывает значительное влияние на прочность соединений с натягом, особенно при прессовых посадках.

Поэтому для длительного сохранения посадок, заданных конструктором, нужно применять методы обработки, уменьшающие высоту микрогребешков.
Коэффициент трения также в значительной степени зависит от шероховатости трущихся поверхностей. На величину трения большое влияние оказывают взаимное расположение рисок, появляющихся при обработке, а также методы обработки каждой из сопрягаемых поверхностей (даже при достижении одинаковых параметров шероховатости).

Предел выносливости грубообработанных стальных деталей значительно снижается по сравнению с прочностью шлифованных образцов, у которых она, в свою очередь, на 10—15% ниже прочности полированных образцов. Это объясняется тем, что с умень шением микронеровностей уменьшается концентрация внутренних напряжений во впадинах, приводящая к разрушению деталей. Кроме того, хорошо обработанные поверхности лучше противостоят коррозии вследствие меньшей площади соприкосновения с корродирующей средой, которая в большей мере сосредоточивается во впадинах микронеровностей и  распространяется в глубь металла.

При разработке технологических процессов обработки деталей необходимо обеспечить стабильное получение шероховатости в пределах заданного параметра.
Характерные закономерности изменения износа деталей в зависимости   от   времени   работы   представлены   на    где   по оси    абсцисс    отложено     время    работы,     по    оси    ординат — износ   детали.   Кривые   износа   здесь   показаны   в   общем   идеальном виде вне зависимости от реальных условий эксплуатации, но общие характерные черты их сохранены.

В начале приработки деталей износ быстро растет. Отрезок О—t₀ (рис. а) соответствует периоду приработки или обкатки. Затем кривая 1 износа поднимается плавно, но, начиная от точки t_n, износ растет быстро, так как с увеличением зазора в сопряжении проявляется действие ударных нагрузок. 

Таким образом, время Тэ можно назвать периодом нормальной эксплуатации.

Для некоторых сборочных единиц клапанного типа изнашивание в процессе эксплуатации происходит с постепенно нарастающей интенсивностью (рис. б), что вызывает увеличение утечки жидкости или газа из рабочих полостей. Многие детали вагонов (подшипники качения, зубчатые передачи и др.) изнашиваются в условиях усталостных разрушений поверхностного слоя (рис.в). Здесь имеется скрытый период (участок t₁), когда износ не наблюдается или величина его слишком мала.
Процесс изменения износа детали можно также представить графиком интенсивности изнашивания или темпа износа, т. е. прироста величины износа за единицу времени или пути, пройденного трущимися или соударяющимися поверхностями при относительном перемещении. Кривая интенсивности изнашивания 2 показана на рис. а штриховой линией.
Для различных групп деталей или их сопряжений кривые износа и интенсивности изнашивания имеют различный характер. Если i — износ за время At или за путь AS, то интенсивность изнашивания, или темп износа, составит di/dt или di/dS.