Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные качества. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью. Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются.

Параметры шероховатости

Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. Для широкого класса поверхностей горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются, и образуется эксплуатационная шероховатость. Эксплуатационная шероховатость, воспроизводимая при стационарных условиях трения, называется равновесной шероховатостью.

Нормальный профиль и параметры шероховатости поверхности.

На рисунке схематично показаны параметры шероховатости, где: $l\,\!$ — базовая длина; $m\,\!$ — средняя линия профиля; $S_{mi}\,\!$ — средний шаг неровностей профиля; $S_i\,\!$ — средний шаг местных выступов профиля; $H_{i\ max}\,\!$ — отклонение пяти наибольших максимумов профиля; $H_{i\ min}\,\!$ — отклонение пяти наибольших минимумов профиля; $h_{i \ max}\,\!$ — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии параллельной средней и не пересекающей профиль; $h_{i\ min}\,\!$ — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до линии параллельной средней и не пересекающей профиль; $R_{max}\,\!$ — наибольшая высота профиля; $y_i\,\!$ — отклонения профиля от линии $m\,\!$; $p\,\!$ — уровень сечения профиля; $b_n\,\!$ — длина отрезков, отсекаемых на уровне $p\,\!$.

• Высотные параметры:

  Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;

$R_a=\frac{1}{l} \int\limits_{l}^{0} \left[ y_i \right]\, dx \,\!$

или

$R_a=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n y_i \,\!$

  Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам;

$R_z=\left( \sum_{i=1} ^5 H_{i\ max} - \sum_{i=1} ^5 H_{i\ min} \right)/ 5 \,\!$

  Rmax — наибольшая высота профиля;

• Шаговые параметры:

  Sm — средний шаг неровностей;

  S — средний шаг местных выступов профиля;

  tp — относительная опорная длина профиля, где p — значения уровня сечений профиля из ряда 10; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%.

$tp=\frac{1}{l} \sum_{i=1}^n b_i \,\!$

Ra, Rz и Rmax определяются на базовой длине l которая может принимать значения из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25мм.

Параметр Ra является предпочтительным.

Способы измерения

ISO 8503 определяет требования по определению компараторов профиля, который предназначен для визуального и тактильного сравнения стальных поверхностей, очищенных абразивоструйным способом. Компараторы профиля поверхности используются на строительных площадках для оценки шероховатости поверхности перед нанесением красок и других подобных продуктов или перед другими видами защиты поверхности.

• Визуальный (сравнение по образцам).
• Бесконтактный (при помощи микроскопа).
• Контактный (профилометр).

Стандарты

• ГОСТ 2789-73 — Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
• ГОСТ 2.309–73 — Обозначения шероховатости поверхностей.
• ISO 468:1982 — Шероховатость поверхности. Параметры, их значения и общие правила установления технических требований. (Surface roughness — Parameters, their values and general rules for specifying requirements).

См. также

• Профилометр
• Профилограф

Литература

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5.
2. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение., 1989. — С. 438-480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7.

Ссылки

• «Шероховатость поверхности» Новосибирский государственный технический университет. Кафедра инженерной графики.
• ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
• ГОСТ 2.309–73 Обозначения шероховатости поверхностей.
• Образцы шероховатости