Влияние качества поверхности

 НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДЕТАЛЕЙ

Шероховатость обработанной поверхности, наклеп и остаточ­ные напряжения в поверхностном слое детали значительно влияют на ее эксплуатационные свойства: износостойкость, коррозионную стойкость, усталостную прочность, стабильность посадок, герме­тичность соединений.

Шероховатость поверхности уменьшает площадь фактического касания двух сопрягаемых поверхностей, поэтому в начальный период работы соединения возникают значительные удельные давления, которые ухудшают условия смазки и как следствие вы­зывают более интенсивное изнашивание поверхностей.

Микронеровности поверхности являются местом концентрации напряжений, поэтому более шероховатые поверхности имеют меньшую усталостную прочность в условиях циклической нагруз­ки. Особенно сильно шероховатость поверхности влияет на предел выносливости детали в местах концентрации напряжений. Коэф­фициент концентрации напряжений для поверхностей, обработан­ных резанием, составляет 1,5—2,5. Установлено, что прочность стальных деталей, обработанных резанием, по сравнению с поли­рованными деталями в условиях знакопеременной нагрузки со­ставляет 40—50%.

Глубоко обработанные поверхности более подвержены корро­зии, особенно в атмосферных условиях, так как коррозия наиболее интенсивно протекает на дне микронеровности и мелких надрезов.

Влияние шероховатости R_z на скорость  изнашивания детали показано на рис. 7.4. Из рисунка видно, что снижать шерохова­тость поверхности в каждом конкретном случае следует до опреде­ленного предела. Слишком большое снижение шероховатости приводит к ухудшению условий смазки, так как на очень чистых поверхностях плохо удерживается смазочный слой. Поэтому по­верхность, покрытая пористым хромом, лучше удерживает смазку, чем поверхность с гладким хромовым покрытием.

От шероховатости поверхности зависит и стабильность непод­вижных посадок. При запрессовке детали наблюдается сглажива-

Рис. 7 .4. Влияние шероховатости R_z на скорость  изнашивания детали

ние микронеровностей, приводящих к уменьшению фактического натяга. В связи с этим уменьшение прочности соединения деталей обнаруживается при более шероховатых поверхностях.

Шероховатость и волнистость поверхности сильно влияют на контактную жесткость стыков сопрягаемых деталей. Уменьшая шероховатость и волнистость путем тонкого шлифования, шабре­ния или тонкой притирки, удается повысить несущую поверхность детали до 80—90% и тем самым повысить контактную жесткость.

Состояние поверхностного слоя детали отражается на ее экс­плуатационных свойствах. Установлено, что создание в поверх­ностном слое наклепа и остаточных напряжений сжатия в боль­шинстве случаев повышает усталостную прочность и износостой­кость, но одновременно в 1,5—2 раза уменьшает коррозионную стойкость детали. Последнее обстоятельство объясняется тем, что первичная защитная пленка на сильно деформированном металле легче разрушается под влиянием внутренних напряжений, что ускоряет процесс коррозии.

В зависимости от характера наклепа и шероховатости поверх­ности детали предел усталости у наклепанных образцов благодаря действию сжимающих напряжений повышается на 30—80%, а из­носостойкость металла — в 2—3 раза. Под действием растягива­ющих напряжений предел усталости для сталей повышенной твер­дости снижается на 30% и одновременно уменьшается износостой­кость детали.

На снижение качества поверхностного слоя значительное вли­яние оказывает его структурная неоднородность. Обезуглероженный поверхностный слой, образовавшийся в процессе ковки или штамповки заготовки, снижает предел выносливости детали. При изготовлении ответственных деталей этот слой следует удалять.