Шероховатость поверхности

Шерохотоватость поверхности – это показатели, которые обозначают определенное количество данных характеризующих состояние неровностей поверхности измеряемых сверхмалыми отрезками при базовой величине длины. Совокупность показателей, обозначающих возможную ориентацию направлений неровностей поверхностей с определенными значениями и их характеристикой, задается в нормативных документах ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82, ГОСТ 2.309-73. Совокупность требований указанных в нормативных документах распространяется на изделия, изготовленные с использованием различных материалов, технологий и методов обработки, за исключением имеющихся дефектов.

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения

ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения

Высокое качество обработки деталей позволяет значительно снизить износ поверхностей, возникновение очагов коррозии, тем самым повышая точность сборки механизмов их надежность при длительной эксплуатации.

Основные обозначения

Шероховатость исследуемой поверхности измеряются на допустимо небольших площадях, в связи с чем базовые линии выбирают, учитывая параметр снижения влияния волнообразного состояния поверхности на изменение высотных параметров.

Неровности на большинстве поверхностей возникают по причине образующихся деформаций верхнего слоя материала при осуществляемой обработке с использованием различных технологий. Очертания профиля получают при проведении обследования с помощью алмазной иглы, а отпечаток фиксируется на профилограмме. Основные параметры, характеризующие шероховатость поверхности имеют определенное буквенное обозначение, используемое в документации, чертежах и получаемые при проведении измерений деталей(Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).

Для измерения неровности поверхности используют несколько определяющих параметров:

• Ra- обозначает значение исследуемого профиля с возможным отклонением (среднеарифметическим) и измеряется в мкм;
• Rz – обозначает высоту измеряемых неровностей определяемую по 10 основным точкам в мкм;
• Rmax –максимальное допустимое значение параметра по высоте.

Обозначение шероховатости поверхности

Также используются шаговые параметры Sm и Si и опорная длина исследуемого профиля tp. Данные параметры указываются при необходимости учитывать условия эксплуатации деталей. В большинстве случаев для измерений используется универсальный показатель Ra, который дает наиболее полную характеристику с учетом всех точек профиля. Значение средней высоты Rz применяется при возникновении затруднений связанных с определением Ra с использованием приборов. Подобные характеристики оказывают влияние на сопротивление и виброустойчивость, а также электропроводимость материалов.

Значения определений Ra и Rz указаны в специальных таблицах и при необходимости могут использоваться при проведении необходимых расчетов. Обычно определитель Ra обозначается без числового символа, другие показатели имеют необходимый символ. Согласно действующим нормативным актам (ГОСТ) существует шкала, в которой даны значения шероховатостей поверхности различных деталей, имеющих подробную разбивку на 14 специальных классов.

Существует прямая зависимость, определяющая характеристики обрабатываемой поверхности, чем выше показатель класса, тем меньшее значение имеет высота измеряемой поверхности и лучше качество обработки.

Методы осуществления контроля

Для осуществления контроля шероховатости поверхности используются два метода:

При проведении качественного контроля проводится сравнительный анализ поверхности рабочего исследуемого и стандартного образцов путем визуального осмотра и на ощупь. Для проведения исследования выпускаются специальные наборы образцов поверхностей имеющих регламентную обработку согласно ГОСТ 9378-75. Каждый образец имеет маркировку с указанием показателя Ra и метода воздействия на поверхностный слой материала (шлифовка, точение, фрезерование т. д.). Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного слоя при характеристиках Ra=0,6-0,8 мкм и выше.

ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия

Образцы шероховатости поверхности

Количественный контроль поверхности проводится с использованием приборов работающих с применением разных технологий:

• профилометра;
• профилографа;
• двойного микроскопа.

Классификация поверхностей

При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:

1. Рабочие поверхности, имеющие сопряжение с изменением местоположения в ходе осуществляемого процесса, по отношению друг к другу (механизмы двигателей, насосов и т. д.). Детали, используемые в механизмах обязательно должны обрабатываться с высокой точностью, а показатели соответствовать величинам Ra=2,5-0,16 мкм, Rz=10-0,8 мкм.
2. Установочные поверхности – детали находятся в соприкосновении, но по отношению друг к другу неподвижны. Подлежат обработке и должны соответствовать показателям Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
3. Ограничительные и соединительные поверхности – элементы служащие ограничением для работающих механизмов (корпуса приборов, станков и т. д.). Данные поверхности в зависимости от требований могут подвергаться обработке, параметры соответствуют Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
4. Поверхности, требующие специальной обработки (детали внешних корпусов механизмов, агрегатов). Параметры шероховатости должны соответствовать Ra=5,0-1,25 мкм, Rz=20-6,3 мкм. Особо стоит отметить требования, предъявляемые к органам управления механизмов, приборов у которых показатели должны, находится на уровне Ra=0,63-0,08 мкм, Rz=3,2-0,4 мкм.
5. Используя данные качества поверхности, получаемые при различных методах обработки можно выстраивать технологическую цепочку, обеспечивающую наибольшую эффективность и сокращение времени обработки деталей.

Классы шероховатости поверхности

Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно, которому наносятся обозначения на чертежи и содержат характеристики поверхностей по установленным правилам и обязательны для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.

ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей

Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:

• первый знак – характеризует тип обработки исследуемого материала (точение, сверление, фрезерование и т.д.);
• второй знак — обозначает, что поверхностный слой материала не подвергался обработке, а образован путем ковки, литья, прокатки;
• третий знак – показывает, что вид возможной обработки не регламентируется, но должен соответствовать Ra или Rz.

В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.

На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:

• с помощью частичного удаления верхнего слоя обрабатываемой детали;
• без удаления верхнего слоя детали.

При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.

Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат, литье, происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием «гладко-волокнистой» структуры.

При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве и степени обработки.

Маркировка структуры поверхности

При нанесении обозначений в рабочей документации, чертежах применяются специальные знаки для характеристики материала, которые регламентируются стандартом ГОСТ 2.309-73.

Правила нанесения знаков на чертежах

Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах

Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:

1. На чертеже указываются все шероховатости поверхности для используемого материала без учета используемых методов.
2. Нанесение значений шероховатостей осуществляется на разрезах, которые имеют размер.
3. Знаки наносятся на всех видах линий используемых в чертеже.
4. При наличии у знака полки его местоположение определяется по отношении к основной надписи.
5. Если изделие имеет разрыв на чертеже, то производится маркировка только одной части изображения.
6. Если поверхностный слой требует использования обработки участков детали различного класса, то производится разделение с помощью сплошной линии.
7. В случае сокращения места необходимого для нанесения обозначений на чертеже возможно допустимое упрощение знаков.
8. При одинаковом значении шероховатости поверхности контура, значение наносится один раз.
9. При идентичности различных поверхностей с одинаковыми значениями шероховатости, допускается нанесение значений один раз.
10. Знаки, обозначающие неровности должны иметь толщину в 1.5 раза больше, чем нанесенные на изображение.
11. Условия, обозначающие направление поверхностей должны соответствовать стандартам.
12. Обозначение шероховатости поверхности производится с использованием общих правил.

Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах

Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.

Особые условия

При массовом производстве определенных деталей иногда нарушается заданная форма или их сопряженность. Подобные нарушения увеличивают допустимый износ деталей, и ограничиваются специальными допусками, которые указаны в ГОСТ 2.308-2011. Каждый вид используемого допуска имеет 16 определяющих степеней точности, которые оговариваются для деталей разной конфигурации с учетом используемого материала. Необходимо также учитывать, что используемые допуски размера и конфигурации для деталей имеющих цилиндрическую форму берутся с учетом диаметра деталей, а плоские детали с учетом толщины, а максимальная погрешность не должна превышать показатель допуска.

Источник

Параметры шероховатости

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ
( по ГОСТ 2789 — 73 )

&nbsp Шероховатость поверхности — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная с помощью базовой длины.

где,
l — базовая длина: m — средняя линия профиля; S_m — средний шаг неровностей профиля; S — средний шаг местных выступов профиля; H_imax — отклонения пяти наибольших максимумов профиля; H_imin — отклонения пяти наибольших минимумов профиля; h_imax — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; h_imin — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до этой же линии; R_max — наибольшая высота профиля; у — отклонения профиля от линии; tp — относительная опорная длина профиля; р — уровень сечения профиля; b_i — длина отрезков, отсекаемых на заданном уровне р.

&nbsp ГОСТ 2789-73 полностью соответствует международной рекомендации по стандартизации ИСО Р 468. Он устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатостей поверхности, числовые значения параметров и общие указания.

&nbsp 1. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.

&nbsp 2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение параметров.

ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ КЛАССОВ ШЕРОХОВАТОСТИ

&nbsp При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.

&nbsp Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.

&nbsp 3. Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

&nbsp Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например, к участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала, к участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).

&nbsp Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.

&nbsp 4. Параметры шероховатости (один или несколько) выбирают из приведенной номенклатуры:

R_a — среднеарифметическое отклонение профиля;
R_z — высота неровностей профиля по десяти точкам;
R_max — наибольшая высота профиля;
S_m — средний шаг неровностей;
S — средний шаг местных выступов профиля;
t_p — относительная опорная длина профиля, где р — значение уровня сечений профиля.

&nbsp Параметр R_a является предпочтительным.

&nbsp 5. Числовые значения параметров шероховатости (наибольшие, номинальные или диапазоны значений) выбирают из таблицы

СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ПРОФИЛЯ R_a, мкм

100 80 63 50 40 32 25 20 16,0 12,5	10,0 8,0 6,3 5,0 4,0 3,2 2,5 2,0 1,6 1,25	1,00 0,80 0,63 0,50 0,40 0,32 0,25 0,20 0,16 0,125	0,100 0,080 0,063 0,050 0,040 0,032 0,025 0,020 0,016 0,012	0,010 0,008 — — — — — — — —
&nbsp Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты.

&nbsp 6. Относительная опорная длина профиля t_p:

&nbsp 7.Числовые значения уровня сечения профиля р выбирают из ряда:

&nbsp &nbsp 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от R_max.

&nbsp 8. Числовые значения базовой длины l выбирают из ряда:

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДЕТАЛЕЙ

&nbsp В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость – ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров. Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может возникать вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

&nbsp Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:
— шероховатость поверхности может нарушать характер сопряжения деталей за счет смятия или интенсивного износа выступов профиля ;
— в стыковых соединениях из-за значительной шероховатости снижается жесткость стыков ;
— шероховатость поверхности валов разрушает контактирующие с ними различного рода уплотнения ;
— неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей ;
— шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий ;
— шероховатость влияет на точность измерения деталей ;
— коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях ;
и т.п.

&nbsp В техпpоцессе пpи ноpмиpовании шеpоховатости pекомендуется пpименять высотные паpаметpы Ra и Rz

&nbsp Параметр R_z нормируется в тех случаях, когда прямой контроль R_a с помощью профилометров невозможен.

&nbsp Hа pисунке пpиведены значения этих паpаметpов для наиболее часто встpечающихся видов обработки, которых возможно достичь резанием:

— фрезерование: R_a 12,5 — 0,4 (3 — 8 классы обработки);
— сверление: R_a 12,5 — 0,2 (3 — 9 классы обработки);
— прорезание: R_a 50 — 3,2 (1 — 5 классы обработки);
— протягивание: R_a 6,3 — 0,2 (4 — 9 классы обработки);
— резьбонарезание: R_a 6,3 — 1,6 (4 — 6 классы обработки);
— развертывание: R_a 2,5 — 0,4 (5 — 8 классы обработки);
— растачивание: R_a 3,2 — 0,1 (5 — 10 классы обработки);
— шлифование: R_a 3,2 — 0,1 (5 — 10 классы обработки).

&nbsp В таблице приведены значения паpаметpов шероховатости для некотоpых наиболее часто встpечающихся элементов деталей и соединений.

Элементы деталей		Ra
Pезьбы наpужные	pядовые повышенной точности	6,3. 1,6 1,6. 0,8
Pезьбы внутpенние	pядовые повышенной точности	6,3. 3,2 3,2. 1,6
Pезьбы ходовые	винт гайка	0,8 1,6. 0,8
Уплотняющие повеpхности ниппелей, штуцеpов	—	0,8. 0,2
Пpямозубые колеса	pабочие повеpхности зубьев	1,6. 0,8
Стыки под пpокладки	из мягких матеpиалов из неметаллов	0,2. 0,1 1,6. 0,4
Пpивалочные плоскости	—	3,2. 0,8
Отвеpстия под кpепежные детали	—	6,3. 3,2
Опоpные повеpхности под головки болтов, винтов, под гайки	—	6,3. 1,6
Центpиpующие буpтики (фланцев, кpышек)	отвеpстия буpтик	3,2. 1,6 1,6. 0,8
Тоpцы пpужин сжатия	—	3,2. 1,6
Поpшни (pабочие повеpхности)	из чугуна и стали из сплавов	0,2. 0,1 0,1. 0,05
Поpшневые пальцы	—	0,2. 0,05
Клапаны с коническими повеpхностями	pабочая повеpхность клапана pабочая повеpхность седла	0,1. 0,025 0,2. 0,05
Конические пpобковые кpаны (pабочая повеpхность)	пpобка отвеpстие	0,8. 0,05 0,8. 0,05
Свободные повеpхности	тоpцы, фаски, нетpущиеся повеpхности валов, пpоточки, неpабочие повеpхности зубчатых колес и дp.	6,3. 3,2
Шестигpанники	и дpугие элементы с плоскими гpанями	12,5. 3,2
Шпоночно-пазовые соединения (pабочие гpани)	пазы шпонки	3,2. 0,8 1,6. 0,4
Шлицевые соединения, центpиpование	по наpужному диаметpу: отвеpстие вал по внутpеннему диаметpу: отвеpстие вал по гpаням шлицев: охватывающие поверхности охватываемые повеpхности	0,8. 0,2 0,4. 0,1 0,2. 0,1 0,8. 0,2 0,8. 0,2 0,4. 0,1
Hапpавляющие пpизматические повеpхности	охватывающие охватываемые	0,4. 0,1 0,2. 0,05
Стыки геpметичные	металл по металлу с пpитиpкой	0,1. 0,05

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ

&nbsp Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий устанавливает ГОСТ 2.309-73. который полностью соответствует ИСО 1302-78. Обозначения шероховатости проставляют на всех поверхностях изделия, выполняемых по чертежу, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

&nbsp При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки.

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. а).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. б).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п.. а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. в).

&nbsp Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости:

&nbsp В примере t₅₀70 указана относит. опорная длина профиля t_p = 70% при уровне сечения профиля р = 50%.

&nbsp Базовую длину в обозначении шероховатости поверхности не указывают, если требования к шероховатости нормируют указанием параметров R_a, R_z, и определение параметров должно производиться в пределах базовой длины, соответствующей значению параметров.

&nbsp Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности.

&nbsp Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа.

&nbsp В упрощенном обозначении используют знак √ и строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений и. как правило, без пропусков.

&nbsp При указании номинального значения параметра шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:

— параметр высоты неровностей профиля;
— параметр шага неровностей профиля;
— относительная опорная длина профиля.

&nbsp Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости. Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят.

&nbsp Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например:

&nbsp Шероховатость поверхности A — R_z10

&nbsp При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии, которой обводят поверхность на расстоянии 0,8 . 1 мм от линии контура.

КОНТРОЛЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

&nbsp Контроль шероховатости поверхности может проводиться:

&nbsp 1. Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки. Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали.

&nbsp 2. Измерением параметров шероховатости непосредственно по шкале приборов (профилометров). либо по увеличенному изображению профиля, или записанной профилограмме сечения, полученным на профилографах.

&nbsp Если не задано направление измерения шероховатости, то измерения проводят в направлении наиболее грубой шероховатости. При механической обработке — это направление, перпендикулярное к главному движению резания (поперечная шероховатость).

&nbsp Образцы шероховатости поверхностей (сравнения) по ГОСТ 9378 — 93 (ИСО 2632 — 1. ИСО 2632 — 2) предназначены для сравнения визуально и на ощупь с поверхностями изделий, полученными обработкой резанием, полированием, электроэрозионной. дробеструйной и пескоструйной обработкой.

ГОСТ 2.309-73 — Единая система конструкторской документации. Обозначения шероховатости поверхностей
ГОСТ 4.449-86 — Система показателей качества продукции. Приборы контрольно-измерительные оптико-механические для контроля шероховатости и качества поверхности. Номенклатура показателей
ГОСТ 8.296-78 — Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений параметров шероховатости Rmax и Rz в диапазоне от 0,025 до 1600 мкм
ГОСТ 7016-82 — Изделия из древесины и древесных материалов. Параметры шероховатости поверхности
ГОСТ 9378-93 — Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия
ГОСТ 9847-79 — Приборы оптические для измерения параметров шероховатости поверхности. Типы и основные параметры
ГОСТ 15612-85 — Изделия из древесины и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости поверхности
ГОСТ 19300-86 — Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры
ГОСТ 25142-82 — Шероховатость поверхности. Термины и определения
ГОСТ 27964-88 — Измерение параметров шероховатости. Термины и определения

Источник