Бесконтактный оптический метод

Практическая работа

Тема: Сравнение шероховатости поверхностей с эталонами шероховатости

Цель работы: Практическое ознакомление с основными средствами и методиками определения шероховатости поверхности.

Общие положения

Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин

Взаимосвязь параметров качества поверхности деталей и их эксплуатационных свойств является одним из основных направлений исследований в области машино- и приборостроения. Не все физико-химические свойства поверхностного слоя оказывают равноценное влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин; определяющими являются его химический состав и строение (микроструктура). Трение и износ деталей в значительной степени связаны с макронеровностями, волнистостью, микронеровностями, а также с направлением штрихов (следов) обработки.

Прочность деталей также зависит от шероховатости поверхности. Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, в большей степени объясняется концентрацией напряжений вследствие наличия неровностей. Чем меньше шероховатость, тем меньше возможность возникновения поверхностных трещин от усталости металла.

 Отделочная обработка деталей (доводка, полирование и т. п.) обеспечивает значительное повышение предела их усталостной прочности. Уменьшение шероховатости поверхности значительно улучшает антикоррозионную стойкость деталей. Это имеет особенно важное значение в том случае, когда для поверхностей не могут быть использованы защитные покрытия (поверхности цилиндров двигателей и др.).

 Важной геометрической характеристикой качества поверхности является направленность штрихов - следов механической и других видов обработки. Она влияет на износостойкость поверхности, определенность посадок, прочность прессовых соединений. В ответственных случаях конструктор должен оговаривать направленность, например в связи с направлением относительного скольжения сопряженных деталей или с направлением движения по детали струи жидкости или газа. Изнашивание уменьшается и достигает минимума при совпадении направления скольжения с направлением неровностей обеих деталей.

Средства контроля шероховатости поверхности

Оценка шероховатости поверхности производится с использованием бесконтактных и контактных средств измерений.

 

Сравнительный бесконтактный метод

Способ основан на сравнении измеряемой поверхности с образцами шероховатости, регламентированными ГОСТ 9378-93. Стандарт распространяется на образцы шероховатости поверхности, предназначенные для сравнения визуально и на ощупь с поверхностями изделий, полученными обработкой резанием, полированием, электроэрозионной, дробеструйной и пескоструйной обработкой.   

Образцы шероховатости комплектуются наборами (образцы для шлифования, точения и расточки, фрезерования, строгания,

электроэрозионной обработки, дробеструйной и пескоструйной обработки и полирования). К каждому набору образцов прилагают паспорт, содержащий перечень образцов, входящих в набор, воспроизводимые способы обработки и значения параметров шероховатости. 

Этот метод является простым и  доступным, обеспечивает достоверность контроля при Ra > 1,25 и широко применяется в цеховых условиях. Для повышения точности оценки используют сравнительные микроскопы, в которых ставят рядом образец и контролируемую деталь.  

Вместо образцов шероховатости могут быть применены аттестованные образцовые детали. Этот метод применяется в единичном производстве.

 

Бесконтактный оптический метод

Оптический метод представляет собой измерение параметров шероховатости бесконтактными оптическими приборами, действие которых основано на принципе одновременного преобразования профиля поверхности, предназначенные для измерения параметров Rmax, Rz, S. Согласно ГОСТ9847-79 применяются следующие типы оптических приборов: ПТС - прибор теневого свечения, ПСС – прибор светового свечения (например, прибор МИС-11 системы В.П.Линника), МИИ – микроскоп интерференционный измерительный, действие которого основано на двулучевой интерференции света (например, МИИ-4, МИИ-5, МИИ-10), МПИ – микроскоп-профилометр интерференционный, действие которого основано на интерференции света с образованием полос равного хроматического порядка. Диапазон измерений параметров шероховатости приборами различного типа должен соответствовать пределам измерений, представленным в таблице 1.3.1. 

 

 

 

 

Таблица 1.3.1. Диапазон измерений параметров шероховатости.

 

 

Метод светового свечения при измерении параметров неровности применяется наиболее часто и заключается в следующем. Исходящий от источника света световой поток преобразуется в тонкий пучок, проходя через узкую щель. Далее он с помощью объектива под определённым углом направляется на исследуемую поверхность. Отраженный луч снова проходит через объектив и формирует изображение щели в окуляре. Абсолютно ровная поверхность соответствует идеально прямой светящейся линии, шероховатая поверхность – искривлённой.

Теневой метод является «продолжением» светового: на небольшом расстоянии от изучаемой поверхности устанавливается линейка, ребро которой скошено. Пучок света проходит тот же путь, однако, словно ножом срезается ребром. На контролируемой поверхности появляется тень, верхняя часть которой точно повторяет изучаемый профиль. Рассматривая это изображение в микроскоп, делают выводы о характере и параметрах шероховатости.