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表面形貌和表面性质

发布时间:2021-01-12 18:51 作者:易发游戏网站

  第二章表面形貌和表面性质第一节 表面形貌由于摩擦的起因是由于两相互接触表 面的相对运动,因此表面性质和表面接触状态必然会影响到接触表面间的摩擦。一. 表面形貌任何表面都不可能是绝对光滑的,即时宏观看起来很光滑,但是在显微镜 下仍然是非常粗糙,在微观上看,材料表面是由连续凹凸不平的峰和谷组成的,右 图为金属三维表面形貌材料的表面形貌是指其几何形状的详细图形,着重研究表面 微凸体高度的变化,表面形貌由形状公差、波纹度和表面粗糙度组成。表面粗糙度 波纹度形状公差实际表面形貌波高:相邻波形波峰与波谷之间的垂直距离波距:相 邻波形波峰或波谷之间的水平距离。1表面粗糙度:波距小小于1 mm,波高低,是 材料表面的微观几何形状误差。工程上通常采用表面粗糙度表征表面的形貌参数。2 波纹度:是指材料表面周期性重复出现的几何形状误差。波距范围为1-10 mm,是 中间几何形貌误差,通常用波距和波高表示。3形状公差:是实际表面形状与理想表 面形状的宏观几何形状误差,波距10 mm以上。在表面形貌分析中,通常不考虑。 表面粗糙度的特征:1.变化规律:呈现某种规律性变化或为无规律的随机变化特征。 如车削、钻孔或刨削等工艺加工的表面微凹凸体分布往往具有一定的规律和方向性; 磨削、研磨或抛光等精加工表面则为无规律的随机分布特征。2.与摩擦磨损关系密 切:表面粗糙度的特征对接触表面的压力分布、接触变形程度、分子吸引力的大小、 以及摩擦阻力和摩擦成因等有决定性的影响。二. 表面粗糙度的评定参数高度特征 参数:沿着垂直于中心线轮廓算术平均偏差 Ra2微观不平度 十点平均高度Rz3轮廓最大高度Ry间距特征参数:是沿着中心线方向测量的,能直 接反映表面加工纹理的细密程度。包括:1轮廓微观不平度的平均间距Sm2轮廓的单 峰平均间距S形状特征参数:用轮廓支撑长度率表示。1.表面粗糙度的评定参数-高 度特征参数左图为一条典型的表面轮廓曲线yx。l 为取样长度;m-m为轮廓中心线, 该线之上轮廓包围的面积与之下包围的面积相等;yi 为轮廓上的点与中心线轮廓算术平均偏差 Ra: 在取样长度l内,轮廓上各点到中心线距离的绝对值的 算术平均值, 近似为yi:轮廓上点与中心线的距离n:标准长度内测量次算术平均偏 差Ra的特点:能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性,但因受计量器具功能 的限制,不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数;不能真实反映出表面轮廓的 离散性和波动性。但由于其定义与测量仪表读数设计原理一致,作为衡量表面粗糙 度的主要参数,被广泛采用。轮廓均方根偏差 Rq(RMS)或均方根值σ:轮廓线上 各点距中心线距离平方和的均方根。例题:有两条正弦曲线轮廓,其波长分别为λ λ,最大振幅为A0,试证明两条轮廓具有相等的Ra。2微观不平度十点平均高 度Rz:在取样长度内,5个最大轮廓峰高平均值和5个最大轮廓谷深平均值之和,ypi 第i个最高的轮廓峰高,yvi第i个最低的轮廓谷深。只能反映轮廓的峰高,不能反映 峰顶的尖锐或平钝的几何特性,同时若取点不同,则所得Rz值不同,因此受测量者 的主观影响较大。3轮廓最大高度Ry在取样长度内,轮廓的峰顶线和谷底线之间的 距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Ry 值是微观 不平度10点中最高点和最低点至中线的垂直距离之和,因此它不如Rz值反映的几何 特性准确,它对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用 意义。 三个评定主参数对照Ra:能客观地反映表面微观几何形状的特征。Rz:反 映表面微观几何形状特征方面不如Ra全面 ,但测量方便。Ry:所反映表面微观几 何形状特征更不全面,但 测量十分简便,弥补了Ra、Rz不能测量极小面 确定表面粗糙度时,可在三项高度特性方面的参数中Ra、Rz、Ry 选取,只 有当用高度参数不能满 足表面功能要求时,才选取附加参数。2.表面粗糙度的评定 参数-间距特征参数1轮廓微观不平度的平均间距Sm:在取样长度内,轮廓微观不平 间距的平均值。轮廓微观不平间距指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中心线的 长度Smi。该参数反应了表面不规则起伏的波长或间距以及粗糙峰的疏密程度。轮 廓峰:是指在取样长度l内轮廓与中线相交,连接两相邻交点向外从材料到周围介质 的轮廓部分。轮廓谷:是指在取样长度l内轮廓与中线相交,连接两相邻交点向内从 周围介质到材料的轮廓部分。轮廓单峰:是指两相邻轮廓最低点之间的轮廓部分, 它没有基准线。同一个轮廓峰可能有两个或多个轮廓单峰。2轮廓的单峰平均间距S: 在取样长度内,轮廓的单峰间距的平均值。轮廓的单峰间距是两相邻轮廓单峰的最 高点之间的距离投影在中心线.表面粗糙度的评定参数-形状特征参数1 支承面曲线轮廓支承长度率tp:轮廓支撑长度ηp与取样长度l之比。轮廓支撑长度ηp: 在取样长度内,距峰顶线距离为p时,与轮廓相截所得的各段截线长度之和,ηp与 截距p的大小有关,选tp时应同时截距p值。支承面曲线既能表示粗糙表面的微凸体 高度分布,也能反映摩擦表面磨损到一定程度时支承面积的大小。主要用于计算实 际接触面积,一般用二维作图法求支承面曲线。支撑面曲线作法:以距峰顶线的距 离p为纵坐标,以轮廓支承长度率tp为横坐标作图。 支承面积: Ax/A0 Ax离峰顶p 处的支承面积 A0离峰顶Ry处的支承面 按支承面积的大小将轮廓图形分三个高度层:支承 面积小于25的部分称为波峰,为最高层;在25- 75之间部分称为波中, 为中间层;大于75部分为 波谷,最低层。 评定摩擦表面的接触和表面磨合:a图中, 支撑面曲线在微凸 体顶部处的斜率较大,曲线较陡,这种表面组成的摩擦副, 触面积小,耐磨性差。b图中的支撑面曲线在微凸体顶部处的斜率较小,曲线较平缓,这种表面组成的摩擦副,接触面积较大,耐磨性能较好。 4、表明粗糙度评定参数 的选用标准 表面越粗糙的基本评定参数:Ra Rz和 Ry Ra参数范围为0.025-6.3;Rz的参数范围为0.1-25 表面越粗糙的附加评定参数: Sm 、Si和tp 表面粗糙度的 要求可从上面6个参数中选取,其中高度参数 是基本参数,当高度参数不能满足表 面的功能要求是,根 据需要可选取间距参数和形状特征参数。 在高度参数的选取 中优先选用参数Ra 当表面过于粗糙 Ra6.3或太光滑Ra

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