Шероховатость поверхности

Такой показатель, как шероховатость поверхности, в технике играет очень значительную роль. Дело в том, что именно она во многом определяет основные геометрические характеристики готового изделия, а также в значительной степени влияет на его эксплуатационные показатели. При использовании практически всех машин, приборов и оборудования, поверхности тех деталей, из которых они состоят, подвергаются самым различным внешним воздействиям. В процессе эксплуатации происходит износ трущихся поверхностей, на них зарождаются так называемые «трещины усталости», они разрушаются под влиянием эрозии и электрохимической коррозии, кавитации, происходит механическое смятие. Все эти неблагоприятные для технического и эксплуатационного состояния деталей процессы протекают непосредственно на поверхностях деталей, а также в слоях материала, которые к ним примыкают. Поэтому при разработке деталей машин и оборудования их поверхностям стараются придать специальные свойства, повышающие их устойчивость к неблагоприятным, разрушительным воздействиям. Благодаря такому подходу значительно повышается качество готовых изделий, возрастает их надежность и долговечность.

На промышленных предприятиях детали изготавливаются на основании предварительно составленных чертежей. На этих технических документах среди прочей необходимой информации указывается шероховатость поверхности. Для ее обозначения применяются специальные знаки, которые определяют способ получения, а также цифровые значения её величины.

Любая поверхность машиностроительных деталей имеет микронеровности, волнистость, различные следы обработки, которые в существенной мере влияют на трение и износ. Когда соприкасающиеся цилиндрические или плоские поверхности, имеющие шероховатость перемещаются друг относительно друга, то на самом первом этапе происходит сначала пластический сдвиг, а затем отламывание и срез вершин микронеровностей, поскольку непосредственный контакт поверхностей происходит как раз по ним.

От шероховатости поверхностей также во многом зависит и прочность деталей. Дело в том, что причиной их разрушения очень часто является возникающих из-за наличия неровностей концентраций напряжения (особенно часто это происходит при воздействии переменных нагрузок). Чем ниже степень шероховатости поверхности детали, тем меньше вероятность появления спровоцированных усталостью металла поверхностных трещин. Именно поэтому такие технологические процедуры отделочной обработки деталей, как полирование и доводка, позволяют существенно повысить предел усталостной прочности.

Шероховатость поверхностей снижают и для того, чтобы повысить устойчивость деталей к воздействию электрохимической коррозии. Это особенно важно тогда, когда по тем или иным причинам поверхности не могут быть защищены от нее различными покрытиям (например, таковыми являются поверхности цилиндров двигателей).

Поверхности, имеющие низкие показатели шероховатости, обеспечивают при сопряжении повышенную теплопроводность, герметичность и плотность.

Одним из важных геометрических характеристик качества поверхностей является то, каким образом направлены штрихи, появляющиеся в результате механической и других видов обработки. От этой направленности в значительной степени зависят такие показатели, как прочность прессовых соединений, определенность посадок, износостойкость поверхностей. Именно поэтому в самых ответственных случаях разработчики оговаривают в технической документации то, в каком именно направлении должна производиться обработка поверхностей деталей. Так часто происходит, например, тогда, когда требуется обеспечить хорошее относительное скольжение сопрягаемых деталей, а также когда известно, что жидкость или газ будут следовать им в определенном направлении. Износ деталей оказывается минимальным, если направление скольжения совпадает с направлением неровностей.

Показатели точности всегда напрямую связаны с показателями шероховатости и волнистости деталей, причем связь эта обратно пропорциональна: чем меньше шероховатость поверхности, тем выше точность, которая часто необходима при работе сопряженных деталей, а также при выполнении различных измерений.

Уменьшением шероховатости поверхности достигается большая определенность такого параметра, как характер сопряжения, поскольку размер натяга или зазора, получающийся при контроле деталей, при высокой шероховатости их поверхностей существенно отличается от того, который имеет место при сборке и эксплуатации узлов. Во время сборки происходит уменьшение эффективного натяга и увеличение зазора, причем они тем больше, чем грубее обработаны сопрягаемые поверхности.

Необходимо отметить, что поверхности, имеющие малую шероховатость, более эстетичны, к тому же за ними проще ухаживать и содержать их в чистоте. Те требования, которые касаются шероховатости поверхности, всегда устанавливаются в зависимости от функционального назначения деталей.