- •Конспект лекций по дисциплине «Поверхностные физико-химические процессы»
- •Мариуполь - 2012 .
- •Введение
- •1. Выбор и технологическое обеспечение параметров поверхностного слоя деталей машин для заданных эксплуатационных свойств
- •Износ и испытания на износостойкость
- •3. Основные виды износа.
- •4. Упрочняющие фазы.
- •Интерметаллиды.
- •Упрочняющие фазы металлоидного типа.
- •Карбиды.
- •Принципы карбидообразования.
- •Бориды.
- •Нитриды.
- •Оксиды.
- •5. Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •5.1. Физическое состояние поверхности материала.
- •Геометрия неровностей поверхностного слоя.
- •5.3. Напряжённость поверхностного слоя.
- •6. Общая характеристика технологических методов обеспечения заданных параметров поверхностного слоя
- •Классификация технологических методов обработки поверхностного слоя деталей машин.
- •7. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
- •8. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
- •9. Теоретические основы химико-термической обработки.
- •10. Цементация
- •11. Азотирование.
- •12. Цианирование и нитроцементация.
- •13. Диффузионная металлизация
- •Алитирование
- •Силицирование
- •Хромирование
- •Борирование
- •Титанирование
- •Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •Теоретические основы химико-термической обработки.
Геометрия неровностей поверхностного слоя.
Идеально правильную поверхность нельзя получить с помощью какого-либо метода обработки. Реальная поверхность детали несовершенна: суждение о степени несовершенства зависит от масштаба рассмотрения. Можно рассматривать отклонения от геометрической правильности поверхности макро-, микро- и субмикроскопического порядка.
Макрогеометрические отклонения рассматриваются на больших участках реальной поверхности детали (они характеризуют ее точность), микрогеометрические отклонения — на малых участках реальной поверхности с длиной стороны квадрата 10-2... 101 мм. Совокупность неровностей поверхности на этой длине принято называть шероховатостью поверхности. Субмикроскопические неровности рассматривают на участках поверхности с размером стороны квадрата 1…10 мкм. Геометрические несовершенства этой области определяются молекулярной структурой поверхности.
Геометрические отклонения поверхностей различают также в зависимости от отношения длины шага S к высоте неровностей Н : при S : Н > 1000 имеют место микроскопические отклонения или
отклонения от правильной геометрической формы (конусность, овальность, вогнутость и др.), при
S : Н = 50 ... 1000 — волнистость поверхности и S : Н < 50 — шероховатость поверхности.
Волнистость поверхности —совокупность периодически повторяющихся неровностей, расстояние между которыми значительно превышает их высоту. Волнистостью поверхности считают неровности с шагом 1 ... 10 мм. Высота неровностей волнистости и высота шероховатости практически одинаковы, отношение же длины шагов к высоте неровностей различно. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонением от правильной геометрической формы и шероховатостью поверхности.
Волнистость определяется в перпендикулярном сечении поверхностей, исключая при этом шероховатость и отклонения геометрической формы. Волнистость может образоваться на поверхности детали при изготовлении (технологическая волнистость) вследствие вибраций из-за недостаточной жесткости системы станок — приспособление — инструмент — заготовка, геометрических, кинематических и динамических погрешностей процесса обработки и в процессе эксплуатации машины (эксплуатационная волнистость). Технологическую волнистость подразделяют на поперечную (расположение волн перпендикулярно движению режущего инструмента) и продольную (волнистость совпадает с направлением движения инструмента).
Шероховатость поверхности — это совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности. Шероховатость поверхности после механической
обработки — это геометрический след режущего инструмента (металлического или абразивного),
искаженный в результате пластического и упругого деформирования и сопутствующей процессу
резания вибрацией технологической системы станок — приспособление — инструмент — заготовка.
Причинами, обусловливающими видоизменение и искажение основного геометрического профиля, являются также копирование микронеровностей рабочих кромок резца и абразивных зерен, образование зубцов нароста и адгезионные налипы на обработанной поверхности заготовки; деформирование материала заготовки после хода режущего инструмента и другие технологические, факторы, определяющие условия механической обработки (зазоры во вращающихся деталях станка, несбалансированность их и др.). Режущий инструмент разрушает на своем пути разнообразно расположенные зерна металла; некоторые из них, имеющие соответствующую ориентацию, срезаются, другие разрушаются отрывом с образованием мельчайших трещин в поверхностном слое заготовки.
Геометрические характеристики неровностей тесно связаны с физико-химическими процессами разрушения металла при обработке резанием. Так, шероховатость поверхности при обработке хрупких металлов представляется в виде треугольных углублений, отвечающих форме вырванных зерен; в вязких металлах при больших скоростях резания сильно деформированные неровности имеют форму чешуек.