Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин

Качество поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства деталей:

• износоустойчивость;

• усталостная прочность;

• прочность неподвижных соединений;

• коррозионная стойкость.

  1. Влияние шероховатости на износоустойчивость поверхности.

В процессе приработки деталей в начальный момент даже при небольшом давлении возможен разрыв масляной пленки в местах выступающих вершин шероховатостей. В результате происходит сухое трение, упругое и пластическое деформирование на этих участках, что приводит к интенсивному изнашиванию контактирующих поверхностей (I).

Шероховатость поверхности отличается от полученной после механической обработки. Удельные давления уменьшаются и становятся соизмеримыми с несущей способность поверхности (участок II). Участок II характеризует нормальное, естественное изнашивание, медленно нарастающее в процессе эксплуатации (см. рис.89).

После определенного периода работы износ достигает таких размеров, когда дальнейшая эксплуатация машины становится практически невозможной (точка Б). При продолжении работы (участок III) износ растет чрезвычайно быстро: необходима остановка машины и направление ее в ремонт.

На начальный износ сопряженных поверхностей влияют:

• параметры шероховатости;

• форма и направление неровностей (особенно для подвижных соединений) относительно направления скольжения поверхностей;

• наклеп, возникающий в поверхностном слое, уменьшает износ поверхностей примерно в 1,5 ÷ 2 раза.

2. Влияние шероховатости на усталостную прочность.

Усталостная прочность – способность детали выдерживать знакопеременные нагрузки при работе. Сопротивление материала усталости возрастает с понижением параметра шероховатости. Изменение усталостной прочности можно объяснить концентрацией напряжений: концентрация напряжений тем больше, чем острее впадины; мелкие надрезы поверхности, риски и т.п. вызывают появление трещин, которые, развиваясь, могут привести к разрушению детали. Наклеп и остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое повышают усталостную прочность, а остаточные напряжения растяжения – снижают ее.

Для повышения R_a должно быть уменьшено.

Рис.95. График изменения усталостной прочности от R_a.

3. Влияние шероховатости на прочность неподвижного соединения.

П ри неподвижных посадках большое значение имеет площадь опорных поверхностей.

Качество соединения характеризуется натягом.

Рис.96.

Из формулы видно: чем больше шероховатость, тем меньше величина натяга в соединении, тем меньше прочность неподвижного соединения. При силовом методе получения неподвижных соединений, шероховатость нужно уменьшать.

Если же неподвижное соединение осуществляется благодаря тепловому воздействию: охлаждение вала или нагревание втулки микронеровности способствуют повышению прочности.

4. Влияние шероховатости на коррозионную стойкость.

Под действием агрессивной среды – жидкостей и газов поверхности деталей коррозируют.

Чем больше величина шероховатости, больше коррозия.

Корродирующие вещества собираются на дне впадин гребешков неровностей поверхности. Распространяясь вглубь металла, они разрушают гребешки неровностей, образуя новые.

Чем меньше высота неровностей, тем медленнее будет протекать коррозия.

Наклеп ускоряет коррозию в 1,5…2 раза. Это объясняется тем, что при пластическом деформировании поликристаллического металла в нем создаются микронеоднородности, которые способствуют возникновению большого числа очагов коррозии.