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 свойства. 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. 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: ${\displaystyle l}$ — базовая длина; ${\displaystyle m}$ — средняя линия профиля; ${\displaystyle S_{mi}}$ — средний шаг неровностей профиля; ${\displaystyle S_{i}}$ — средний шаг местных выступов профиля; ${\displaystyle H_{i\ max}}$ — отклонение пяти наибольших максимумов профиля; ${\displaystyle H_{i\ min}}$ — отклонение пяти наибольших минимумов профиля; ${\displaystyle h_{i\ max}}$ — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; ${\displaystyle h_{i\ min}}$ — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; ${\displaystyle R_{max}}$ — наибольшая высота профиля; ${\displaystyle y_{i}}$ — отклонения профиля от линии ${\displaystyle m}$; ${\displaystyle p}$ — уровень сечения профиля; ${\displaystyle b_{n}}$ — длина отрезков, отсекаемых на уровне ${\displaystyle p}$.

Высотные параметры:

• Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины;${\displaystyle R_{a}={\frac {1}{l}}\int \limits _{l}^{0}\left|y_{i}\right|\,dx}$

${\displaystyle R_{a}={\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}\left|y_{i}\right|}$

• Rz — наибольшая высота профиля, сумма высоты наибольшего выступа профиля и глубины наибольшей впадины профиля в пределах базовой длины ${\displaystyle l}$;
• Rmax — полная высота профиля, сумма высоты наибольшего выступа профиля и глубины наибольшей впадины профиля в пределах длины оценки;

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 %.${\displaystyle tp={\frac {1}{l}}\sum _{i=1}^{n}b_{i}}$

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; 25 мм.

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^[1].

• Визуальный (сравнение по образцам)^[2].
• Бесконтактный (при помощи микроскопа)^[3].
• Контактный (профилометр)^[4].

См. также

• Профилометр
• Профилограф
• Компаратор шероховатости
• Субшероховатость

Примечания

1. ISO 8503: Подготовка стальных поверхностей перед нанесением красок и подобных покрытий. Характеристики шероховатости стальной поверхности, очищенной пескоструйным способом. Часть 1: Спецификации и определение компараторов профиля поверхности ИСО для оценки поверхностей, очищенных обдувкой абразивом
2. ISO 8503 Часть 2: Метод классификации профиля стальной поверхности, очищенной обдувкой абразивом, с применением компараторов.
3. ISO 8503 Часть 3: Метод калибровки компараторов профиля поверхности ИСО и определение профиля поверхности с применением микроскопа.
4. ISO 8503 Часть 4: Метод калибровки компараторов профиля поверхности ИСО и определение профиля поверхности с применением измерительного прибора с механической записью.

Литература

• Аммон К. Л. Оценка и исследование чистоты обработанных поверхностей / К. Л. Аммон, канд. техн. наук. — М.: Оборонгиз, 1950. — 132 с.
• Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. / под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 2001. — ББК 34.42я2. — УДК 621.001.66 (035)^(G). — ISBN 5-217-02962-5.
• 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.
• ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
• ГОСТ 2.309-73. Обозначения шероховатости поверхностей.

Ссылки

• «Шероховатость поверхности» Новосибирский государственный технический университет. Кафедра инженерной графики.