表面粗糙度及检测
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以下为表面粗糙度的评定及测量方法:一、表面粗糙度的概念表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。
其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下),它属于微观几何形状误差。
具体指微小峰谷Z高低程度和间距S状况。
一般按S分:S<1mm 为表面粗糙度;1≤S≤10mm为波纹度;S>10mm为f 形状。
•二、VDI3400、Ra、Rmax对照表国家标准规定常用三个指标来评定表面粗糙度(单位为μm):轮廓的平均算术偏差Ra、不平度平均高度Rz和最大高度Ry。
在实际生产中多用Ra指标。
轮廓的最大微观高度偏差Ry在日本等国常用Rmax符号来表示,欧美常用VDI指标。
下面为VDI3400、Ra、Rmax 对照表。
三、表面粗糙度形成因素表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动、电加工的放电凹坑等。
由于加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
四、表面粗糙度对零件的影响主要表现影响耐磨性。
表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,摩擦阻力越大,磨损就越快。
影响配合的稳定性。
对间隙配合来说,表面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了连接强度。
影响疲劳强度。
粗糙零件的表面存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。
影响耐腐蚀性。
粗糙的零件表面,易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。
影响密封性。
粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
影响接触刚度。
接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触变形的能力。
机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
影响测量精度。
零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度,尤其是在精密测量时。
第5章表面粗糙度及检测5.1 表面粗糙度的基本概念5.1.1 表面粗糙度的定义微小峰谷高低程度和间距状况所组成的微观几何形状特性称为表面粗糙度(surface roughness)。
它是一种微观几何形状误差,也称为微观不平度。
实际上,加工得到的零件表面并不是完全理想的表面,完工零件的截面轮廓形状由表面粗糙度、表面波纹度和表面形状误差叠加而成,如图5–1所示。
上述三者通常按相邻两波峰或两波谷之间的距离,即按波距的大小来划分:波距小于l mm并大体呈周期变化的属于表面粗糙度(微观几何形状误差),波距在l mm~10 mm并呈周期变化的的属于表面波纹度(中间几何形状误差),波距大于10 mm而无明显并周期变化的属于表面形状误差(宏观几何形状误差)。
5.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响1. 影响耐磨性2. 影响配合性质的稳定性3. 影响疲劳强度4. 影响耐腐蚀性此外,表面粗糙度还会影响结合的密封性、接触刚度、对流体流动的阻力、测量精度以及机器、仪器的外观质量等。
5.2 表面粗糙度的评定5.2.1 术语和定义1. 实际表面(real surface)实际表面是零件上实际存在的表面,是物体与周围介质分离的表面(见图5–2)。
2. 表面轮廓(surface profile)表面轮廓是理想平面与实际表面相交所得的轮廓(见图5–2)。
按照相截方向的不同,表面轮廓又分为横向表面轮廓和纵向表面轮廓。
在评定和测量表面粗糙度时,除非特别指明,通常均指横向表面轮廓,即与实际表面加工纹理方向垂直的截面上的轮廓。
3. 坐标系坐标系是确定表面结构参数的坐标体系(见图5–2)。
通常采用一个直角坐标系,其轴线形成一右旋笛卡尔坐标系,X轴与中线方向一致,Y轴也处于实际表面上,而Z轴则在从材料到周围介质的外延方向上。
4. 取样长度lr(sampling length)取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度,是测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度,它至少包含5个以上轮廓峰和谷,如图5–3所示,取样长度lr的方向与轮廓走向一致。
第六章表面粗糙度及检测第一节概述用任何方法获得的零件表面,都不会绝对的光滑平整,总会存在着由较小间距的峰和谷组成的微观高低不平。
这种加工表面上具有的微观几何形状误差称为表面粗糙度。
它主要是在加工过程中,由于刀具切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中存在高频振动及刀具和零件表面之间的磨擦等原因所形成的。
表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、可靠性及美观程度均有直接的影响。
为了正确地测量和评定零件表面粗糙度,自从1956年颁布了第一个表面光洁度标准JB 50-56以来,我国对表面粗糙度国家标准已进行了多次修订,现在实施的相关标准主要有GB/T3505-2000《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》(代替GB/T3505-2000)、GB/T1031-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》(代替GB/T 1031-1995)、GB/T 10610-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》(代替GB/T 10610-1998)、GB/T131-2006《产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法》(代替GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》)、GB/T 6062-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法接触(触针)式仪器的标称特性》(代替GB/T 6062-2002)。
本章将对上述标准的主要内容进行介绍。
一、表面粗糙度轮廓的界定物体与周围介质分离的表面称为实际表面。
为了研究零件的表面结构,通常用垂直于零件实际表面的平面与该零件实际表面相交所得到的轮廓作为评估对象。
该轮廓称为表面轮廓,它是一条轮廓曲线,如图6.1所示。
图6.1零件的实际表面与表面轮廓加工以后形成的零件的实际表面一般处于非理想状态,其截面轮廓形状是复杂的,同时存在各种几何形状误差。