Микрорельефа поверхности

2. Профилографы предназначаются для лабораторного исследования шероховатости поверхностей. Они дают увеличенную профилограмму микропрофиля поверхности. Из профилограммы определяют Ra или высоту неровностей Rz.

Отделочная обработка режущего инструмента с одновременным формированием заданного микропрофиля поверхности. Обработка внутренних труднодоступных участков в деталях

которого значительно превышает максимальную высоту .неровностей. Тогда нагруженное острие иглы профилометра не сможет достигнуть контакта с металлической поверхностью, так как этому препятствует граничная масляная пленка, производящая на острие обратное, оттал-кивательное, расклинивающее действие. Результат этого отталкивания определяется не только природой смазки, но и формой площадки микровыступа (или впадины) поверхности металла; на выступающих острых неровностях удельное давление, производимое нагруженной иглой на пленку, выше, а следовательно, равновесие между этим давлением и отталкивательным молекулярно-силовым действием масляной пленки достигается при меньшей толщине последней, нежели это имеет место на впадинах или „плато" микропрофиля поверхности металла. Поэтому, если провести иглу профилометра по -масляной

При определенном задании условий однозначности в число критериев подобия дополнительно могут войти размеры твердого тела LTJ (z— 1, 2 ...) — в том числе размеры микропрофиля поверхности стенки.

ных физико-механических свойств это- v ботке го слоя. При этом существенное значение имеют особенности микропрофиля поверхности, связанные с увеличением радиусов закругления микровыступов и впадин, а также увеличение опорной поверхности, что приводит к уменьшению контактного давления сопрягаемых деталей.

Качественный метод основан на сравнении исследуемой поверхности с эталонами шероховатости. Количественный метод предусматривает измерение микропрофиля поверхности контактными (профилографы) и бесконтактными (профилометры) приборами и оценку шероховатости в параметрах, предусмотренных ГОСТ 2789—73.

Измерение микропрофиля поверхности на шлифах

Метод измерения микропрофиля поверхности на шлифах, приготовленных из вырезанной части отливки, трудоемок и поэтому применяется в основном для экспертной оценки и исследовательских работ.

Шероховатость поверхности отливок — Оценка бесконтактным методом 501 — 503; измерением контактными способами 501, 502; методом измерения микропрофиля поверхности 502, 503; при визуальном осмотре и сравнении с эталонной отливкой 501, 502

Приведенные выражения используются на практике при решении вопросов, связанных с рациональным конструированием и испытанием про-филометров и профилографов. Для определения искажений, имеющих место в каждом конкретном случае измерения технической поверхности, при пользовании формулами требуется некоторая дополнительная информация о поверхности, получить которую не всегда представляется возможным. В этих случаях приобретают особое значение эмпирические способы определения ошибок. Одним из возможных способов нахождения значения действительной высоты микропрофиля поверхности, базирующимся на опытных данных, является способ пространственной диаграммы. Характер зависимости Ни =f (r,P) для данного объекта измерений можно представить графически в виде пространственной диаграммы, по осям которой отложены значения г, Р и Ни. Производя измерения щупом, имеющим радиус кривизны п при измерительных усилиях Р\, Р2, Р3 . . . , мы получим, как это представлено на фиг. 43, ряд точек аь ы>,

Результаты математической обработки профилограмм и расчета фрактальных размерностей копий первых восьми полей сенситометрической шкалы СПШ —К сведены в табл. 7.4. Как показывает анализ табл. 7.4, с увеличением оптической плотности поля шкалы СПШ —К фрактальная размерность микропрофиля поверхности поля печатной формы уменьшается.

охлаждения напыляемого покрытия и основного материала изделия; 5) использование переменных режимов напыления для отдельных слоев и зон покрытия; 6) обеспечение оптимального микрорельефа поверхности основы и промежуточных слоев покрытия для повышения однородности условий термомеханического взаимодействия с напыляемыми частицами; 7) управление степенью протекания физико-химических превращений в напыляемых частицах (полиморфных, диссоциации, окисления, взаимодействия между компонентами композиционных частиц и пр.) изменением времени их пребывания в высокотемпературном газовом потоке, состава и параметров газовой среды, дисперсности порошка к пр.; 8) целенаправленное легирование исходных напыляемых материалов как d целью обеспечения требуемых свойств покрытия так и повышения их склонности к формированию покрытий (возможность закалки из жидкого состоянии, пластичность и пр.); 9) использование исходных композиционных материалов; 10) напыление порошковых покрытий в режиме нпгрева частиц до предплавиль-ных температур; 11) управление интенсивностью пластической деформации в зоне- контакта напыляемых частиц с основой; 12) изменение макроструктуры покрытий путем последовательного нанесения слоев, полос и пятен с плавным или резким изменением состава, в том числе нанесение дискретных покрытий в целом или их отдельных элементов.

4. Микроструктура поверхности объекта контроля не должна существенно меняться в процессе получения голограммы. Допустимые изменения микрорельефа поверхности составляют доли микрометра. Это, в частности, Затрудняет контроль изделий, поверхность которых в процессе испытаний может подвергаться структурным изменениям (появление усталостных микротрещин и т. д.), а также контроль методом сравнения с эталоном. Вместе с тем это дает возможность создания высокочувствительных систем регистрации таких изменений, основанных на анализе степени «размазывания» (размытия) голографического изображения объекта, подвергаемого, например, циклическому нагружению. Существующие методы и устройства позволяют учесть эти ограничения" и эффективно применять голографические методы испытаний.

Геометрические характеристики макро- и микрорельефа поверхности широко разработаны и им посвящена обширная литература [13, 54, 122, 1701.

структур, процессов формирования микрорельефа поверхности трения. В результате этих явлений происходит стабилизация скорости изнашивания.

Одной яз важных закономерностей приработки является независимость равновесной шероховатости от первоначальной шероховатости. На фиг. 10 приведен график изменения микрорельефа поверхности трения при испытании в течение 5 час образцов, изготовленных из легированной стали, с различным исходным классом чистоты поверхности, при скольжении в условиях граничной смазки, при скорости 5 м/сек, удельном давлении 50 кг/см2 [44].

Согласно этой концепции, при завершении приработки возникает устойчивое соотношение между параметрами микрорельефа поверхности трения каждого из тел. Оно обусловлено механическими свойствами материалов и генерируемых в телах тепловых потоков, обратно пропорциональных полным тепловым сопротивлениям этих тел. Геометрические параметры шероховатости связаны зависимостью

В общем случае (В. С. Иванова и Л. А. Маслов) в изломе выделяют три основные зоны: I, — зона чисто усталостного разрушения, характеризующаяся наличием усталостных полос (макро- и микрополос, наблюдаемых в электронном микроскопе); Id — зона перехода или зона смешанного разрушения («ямочное» как результат локальных разрушений впереди трещины, хрупкие участки и усталостные полосы); и, наконец, 1Г — зона долома. Длина усталостного пятна /f=i/s-j-/d. Исчезновение зоны I, свидетельствует о том, что с увеличением напряжения происходит смена напряженного состояния, реализуемого в локальном объеме впереди трещины. Хрупкое разрушение в условиях плоской деформации сменяется на квазивязкое. Для оценки микрорельефа поверхности и профиля излома в институте металлургии им. А. А. Байкова разработано оригинальное телевизи-онно-аналоговое устройство.

На третьем участке зависимости, показанной на рис. 11, меняется не только износ, но и качественная картина изнашивания. Уменьшение износа на этом участке связано с увеличением фактической площади контакта соударяемых поверхностей благодаря значительной .пластической деформации поверхности изнашивания, что в конечном итоге вызывает увеличение диаметра образца в зоне контакта. В этом случае происходит изменение макро- и микрорельефа поверхности изнашивания; глубина лунок уменьшается, торец образца принимает вид расклепанной поверхности. Необходимо отметить, что не все материалы можно испытывать на ударно-абразивное изнашивание при большой энергии удара: материалы высокой твердости нельзя из-за их хрупкого разрушения, а вязкие — из-за интенсивной пластической деформации.

Качественная картина микрорельефа поверхности при ударно-абразивном изнашивании. Анализ условий формирования рельефа в известной мере подтверждается качественной картиной на поверхности изнашивания образцов из различных углеродистых сталей в отожженном и закаленном состоянии. На рис. 27 показан микрорельеф, полученный при испытании на изнашивание отожженной стали 20. Эти данные дают наглядное представление о рельефе поверхности, подвергающейся ударно-абразивному изнашиванию. Анализ подтверждает, что основным элементом в рельефе поверхности ударно-абразивного изнашивания является лунка. Глубина и форма лунок весьма разнообразны, что объясняется разнообразием форм и размеров абразивных частиц в слое, по которому образец совершает периодические. удары. Абразивные частицы при ударе по ним по-разному воздействуют на поверхность образца, внедряясь на разную глубину, и образуют лунки различных форм и размеров. Тем не менее в рельефе поверхности изнашивания образца можно выделить две типичные формы лунок: открытые и закрытые (частично или полностью). Контур открытых лунок в ряде случаев схож с формой абразивного зерна. Они, как правило, более глубокие, чем закрытые лунки, а форма их различна. Закрытые лунки весьма разнообразны: иногда края лунок полностью сомкнуты, в других случаях хорошо видна деформация краев лунки И тенденция к их сближению (рис. 28).

В. И. Тихонович и Ю. И. Короленко исследовали образцы высокопрочного чугуна в условиях трения со смазкой в контакте с серым чугуном; при небольшом нагреве (до 50° С) на поверхности высокопрочного чугуна отмечены довольно значительные разрушения и отдельные сколы [67]. С ростом температуры до 120° С поверхностный слой чугуна приобретает повышенную пластичность, деформация локализуется в этом слое и поверхность выглаживается. При этом значительных разрушений поверхности не наблюдали. Дальнейшее повышение температуры материала несколько изменяет микрорельеф поверхности в сторону более значительного разрушения, а работа образцов при нагреве до температуры 245° С приводит к еще большему увеличению геометрических параметров микрорельефа поверхности трения. Работа на последнем, режиме характеризовалась высоким и неустойчивым коэффициентом трения, наблюдались явления схватывания материала. Минимальный износ соответствовал температуре нагрева 90—100° С.

Частотная диагностика позволяет довольно четко определять направление воздействия на тот или иной доминирующий формообразующий фактор с целью улучшения микрорельефа поверхности в соответствии с эксплуатационными требованиями.