A A A

Kryteria oceny gładkości powierzchni

Podstawą oceny gładkości jest zawsze profil powierzchni, czyli zarys odwzorowany w płaszczyźnie pomiarowej, prostopadłej do badanej po­wierzchni. Profil powierzchni przyjęto charakteryzować za pomocą jed­nego z niżej podanych kryteriów. Zaznaczyć należy, że różni badacze za- proponowali około 20 różnych kryteriów oceny gładkości powierzchni, z których rozpatrzymy jedynie te kryteria, które znalazły zastosowanie w praktyce. 1. Wysokość chropowatości H (rys. 15). Po wyznaczeniu odcinka pomiarowego L, który musi zawsze obejmować co najmniej 5 pow­tarzających się elementów profilu (wartość L określa omówiona dalej norma dotycząca gładkości), ustala się położenie prostej wierzchołkowej jako linii interpolowanej między wierzchołkami nierówności. Odległość tej linii od równoległej do niej prostej przeprowadzonej w analogiczny sposób między najniżej położonymi punktami profilu nazywana jest wy­sokością chropowatości H. Sposób ten obecnie został już zarzucony ze względu na znaczną subiektywność oceny położenia prostej wierzchołko­wej i prostej podstawowej. 2. Średnia wysokość chropowatości H«> (rys. 15), która posiada wartość równą lub zbliżoną do wartości wysokości chropowatości H, a różni się jedynie sposobem wyznaczania. Hs> otrzymuje się jako śred­nią arytmetyczną H±, H2 .. . Hn wysokości mierzonych od wierzchołka nierówności do sąsiadujących z nimi wgłębień Hśr = — (Hi + Ha + ... + Hn) przy czym wysokości wyraźnie odbiegające od szeregu pozostałych nie po­winny być uwzględniane. 3. Średnia kwadratowa wysokość chropowatości Hsk (rys. 16) jest to pierwiastek kwadratowy ze średniej wartości sumy kwadratów odległości punktów profilu od jego linii środkowej: H«» = 1/ H' + H' + - + H" Linia środkowa dzieli profil po- wysokości chropowatości Hsk wierzchni w ten sposób, że su­my pól leżących po obu stronach tej linii, a zawartych między zarysem profilu i linią środkową, są sobie równe, co możemy wyrazić równaniem Fi + F2 + ... + F„ = a>1 + #2 +-...+.*. Ocena gładkości powierzchni za pomocą średniej kwadratowej wysokości chropowatości Hs* ma w stosunku do innych kryteriów szereg zalet: — umożliwia obiektywną ocenę, — umożliwia szybkie i wygodne określenie wartości Hsk, bezpośrednio na podziałce odpowiedniego przyrządu — profilometru, — odznacza się małym rozrzutem wyników pomiarów Hsk różnych pro­filów tej samej powierzchni, d. Normalizacja gładkości powierzchni Prawie równocześnie z wprowadzeniem układu pasowań zaczęto stoso­wać na rysunkach znaki określające rodzaj obróbki (tzw. znaki obróbki), a przez to, pośrednio, gładkość powierzchni. Wprowadzenie norm klasyfikacji gładkości na podstawie kryteriów wy­miarowych ułatwia konstruktorowi precyzowanie wymagań, a technolo­gowi — odpowiedni dla spełnienia tych wymagań dobór warunków obrób­ki. Stwarza to również podstawy właściwej kontroli wykonania poszcze­gólnych elementów, umożliwiając ponadto uzyskanie istotnych danych liczbowych o wpływie gładkości powierzchni na własności użytkowe części silników i innych maszyn. W roku 1954 zostały przyjęte w Polsce jako zalecane: norma PKN/M-04251 dotycząca klasyfikacji gładkości i kierunkowości strukturygeometrycznej powierzchni, norma PKN/M-04252 na oznaczenia klas gład­kości i norma PKN-53/M-04253 zawierająca określenia dotyczące struktu­ry geometrycznej powierzchni. Obie pierwsze normy są w zasadzie zgodne z normą radziecką GOST-2789-51; przy oznaczaniu klas gładkości stosuje się zawsze jeden trójkąt z kolejnym numerem klasy zamiast różnej liczby — jedynych ustalających wartości Hsk praktycznie do klas od 5 12. Norma PKN/M-04251 usta­la również klasyfikację kie­runkowości struktury, która wraz ze znakowaniem (okre­ślonym normą PKN/M-04252) podana została w tabl. 11. Kierunkowość struktury geo­metrycznej powierzchni na­leży określać w przypadkach, gdy jest ona istotna dla pra­widłowej współpracy po­wierzchni. Według normy PKN/M-04252 gładkość powierzchni oznacza się trójką­tem równobocznym z numerem klasy lub z numerem klasy i litery stopnia gładkości. Trójkąt (o wielkości co najmniej 2,5 mm) powinien stykać się wierzchołkiem z linią ograniczającą powierzchnię, której gładkość się określa. Na przykład symbol V 5 oznacza powierzchnię o chropowatości nie przekraczającej górnej wartości Hs> i HSk w klasie 5; symbol V 8a oznacza powierzchnię o średniej kwadratowej wysokości chropowatości HSk ^ 0,8 mikrona. Gdy wymagana gładkość ma mieścić się w określo­nym przedziale, wówczas stosuje się oznaczenie dwugraniczne: po prawej stronie trójkąta umieszcza się dwie liczby klas lub dwie liczby klas i litery stopni. W granicach tych klas powinna się mieścić gładkość powierzchni; np. symbol V 5—5 oznacza powierzchnię, dla której średnia wysokość chropowatości H^r może być większa od 10 mikronów, lecz nie większa od 20 mikronów. Znak kierunkowości umieszcza się po lewej stronie znaku gładkości, na zarysie tej powierzchni, do której się odnosi; np. symbol II V7 oznacza po­wierzchnie należącą do 7 klasy gładkości i o jednokierunkowej równole­głej strukturze. Jeżeli gładkość ma być wynikiem określonego sposobu obróbki, podaje się go pełną nazwą lub skrótem wg normy rysunku technicznego: np. symbol oznacza powierzchnię docieraną należącą do 12 klasy gładkości, o struk­turze bezkierunkowej, nieuporządkowanej. Powiązanie klas gładkości z poszczególnymi rodzajami obróbki podano w tabl. 12. Z tablicy tej można określić orientacyjnie, jakie klasy gładkości powierzchni można osiągnąć w praktyce różnymi rodzajami obróbki skra­wania. Rzeczywista gładkość otrzymana w wyniku obróbki zależy od wielu czynników i może niekiedy znacznie odbiegać od wartości podanych w ta­blicy. U dołu tablicy podane są przyrządy, jakich należy używać w po­szczególnych przypadkach do określenia odpowiedniego parametru gład­kości powierzchni (Hs* lub Hśr). W tabl. 13 podane zostały przykłady stosowania poszczególnych klas gładkości powierzchni w budowie szybkobieżnych silników spalinowych, e. Wady struktury powierzchni Jak już wspominaliśmy poprzednio, wady struktury powierzchni są to miejscowe odchylenia od normalnej struktury powierzchni. Do wad struk­tury zalicza się rysy, pęknięcia, naderwania i skazy. Rysa jest to wada struktury powierzchni, spowodowana ruchem ostrza wgniecionego w powierz­chnię ' materiału. Przekrój poprzeczny rysy (rys. 17a) charakteryzuje się znacz­nym rozwarciem jej bo­ków. W przypadku mate­riałów ciągliwych wystę­puje wzniesienie krawędzi ponad poziom sąsiedniej powierzchni. Pęknięcie jest to wada struktury powierz­chni, spowodowana prze­kroczeniem wytrzymałości materiału na skutek miej- scowego skupienia naprężeń powierzchniowych. Przekrój poprzeczny pęk­nięcia (rys. 17b,) charakteryzuje się nieznacznym rozwarciem jego boków. Pęknięcia mogą występować sporadycznie (rys. 18a) lub jako siatka pęk­nięć (rys. 18b). Naderwanie jest to wada struktury powierzchni, powstała podczas obróbki i występująca w skupiskach o swoistej strukturze, przy czym związane z nią nierówności powstają najczęściej prostopadle do kierunku obróbki. Naderwania są spowodowane np. zbyt małą szybkością skrawania przy wysokiej ciągliwości materiału, nieodpowiednią strukturą materiału. nieodpowiednimi warunkami obróbki plastycznej itp. Naderwania powierz­chni struganej zęba pokazano na rys. 19. Skaza jest to wada struktury powierzchni powstała na skutek: 1)wydobycia ukrytych wad na powierzchnię materiału, jak np. pęcherze, jamy, wtrącenia ciał obcych (ziarno piasku lub żużla, rakowatości, tj. ciała obce występujące w postaci rozgałęzionej), fałdy, zawalcowania; 2)działania ośrodka, jak np. plamy i wżery ko­rozyjne; 3)uszkodzenia powierzchni w pracy, jak np. za­tarcia, zgnioty, odpryski. Skazy mają swoistą strukturę, która wyraźnie Rys. 19. Naderwanie po-odróżnia się od dominującej struktury powierzchni. wierzchni struganej zęba Rozpoznawanie większych wad, jak np. rysy, naderwania i szereg odmian skaz możliwe jest okiem nieuzbrojonym lub przy użyciu lupy, natomiast do wykrywania drobnych wad, jak np. małe pęknięcia, stosuje się specjalne sposoby lub urządzenia opisane w rozdziale „Zasady kontroli".