ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фнзико-механические и геометрические особенности поверхностного слоя твердого тела из "Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений " Из анализа работ, приведенных в предыдущей главе, видно, что природа контактного теплообмена при соприкосновении поверхностей твердых тел обусловливается физико-механическими свойствами материалов и геометрическими характеристиками контактирующих поверхностей. В связи с этим определение тепловой проводимости или термического сопротивления контакта может быть успешно решено лищь на основе изучения закономерностей механического контактирования поверхностей твердых тел, чему и посвящена данная глава. [c.44] Поверхность твердого тела в общем случае представляет собой довольно сложную систему, структура и состояние которой зависят от физико-механических свойств исходного материала, обработки поверхности, внешних воздействий (приложения нагрузки, наличия трения, влияния окружающей среды и др.) и изменяются во времени в процессе этих воздействий. [c.44] На поверхности любого твердого тела всегда имеют место неровности, т. е. отклонения от идеально плоской поверхности. Как бы тщательно ни обрабатывались поверхности деталей машин, они никогда не являются идеально гладкими. Например, наиболее гладкие металлические поверхности по ГОСТ 2789-59 имерт неровности высотой 0,032—0,05 мкм (14-й класс). Грубо обработанные металлические поверхности имеют выступы высотой 100—200 мкм при этом выступы могут быть расположены на некоторой волнистой поверхности. Характер неровностей на поверхностях деталей машин обусловлен технологией их обработки. Кроме того, при воздействии нагрузки на поверхности, имеющие неоднородную структуру, могут иметь место неровности (шероховатость) из-за различного деформирования материала. [c.44] Крайняя граница поверхностного слоя твердого тела, соприкасаясь с газообразной, жидкой или твердой средой, имеет переходную пограничную зону. В случае если тело находится в атмосфере воздуха, на его поверхности адсорбируются молекулы воздуха и водяных паров, образуя довольно плотный слой, толщина которого имеет обычно порядок 10- —10 - мм. [c.45] Помимо этого, большинство металлов и сплавов окисляется в воздухе уже при комнатно11 температуре и на их ловерхиостн образуется тонкая пленка окисла, толщина которой лежит в пределах 10— 20 расстояний между молекулами, увеличиваясь при повышении температуры. И, наконец, на реальных поверхностях твердых тел, как правило, также удерживаются масляные включения с частицами пыли и абразива. [c.45] Г еометрические отклонения плоской поверхности твердого тела обусловлены геометрической формой и размерами тела, структурой и обработкой поверхности л пр. [c.45] Отклонения формы детали и ее размеров оцениваются текущим размером, т. е. размером, который меняется от точки к точке. Понятие о геометрии поверхности включает в себя очертания всей детали, заданные чертежом, и особенности имеющихся на ней неровностей. [c.46] В реальных условиях механического контакта особый интерес представляют макронеровность, микронеровность (шероховатость) и волнистость (рис. 2-1). [c.46] Собственно разделение понятий о микро- и макронеровностях условно. В понятие макронеровность входят свойства, определяющие геометрическую форму детали, а микронеровность включает степень шероховатости или гладкости поверхности. Промежуточное положение между макронеровностями и микронеровностями занимает волнистость поверхности. [c.46] К микронеровностям типа шероховатость относятся такие неровности,, которые не определяются ни чертежными размерами детали, ни допусками на эти размеры. Шероховатость поверхности характеризуется последовательным чередованием мельчайших выступов и впадин, расположенных на малом участке этой поверхности (0,1—0,25 мм). Высота микронеровностей (Л) лежит в пределах от тысячных и сотых долей микрона до 200 мкм шаг I между микронеровностями в большинстве случаев равен от 5 до 500 мкм. Отношение /г// находится в пределах от /1 ДО /50. Шероховатые поверхности считаются идеально плоскими, когда средняя высота неровностей (йср) на большой площади поверхности лежит в одной плоскости. Идеально гладкие поверхности, наиболее далекие от реальных, не имеют шероховатости все точки такой поверхности лежат в одной плоскости. [c.46] Волнистость поверхности представляет собой периодически повторяющиеся, близкие по размерам неровности. Расстояние между неровностями типа волнистость значительно меньше, чем у макронеровностей, и больше, чем у мпкронеровностей (шероховатости). [c.46] Поверхности, подвергающиеся механической обработке, обычно имеют высоту неровностей по направлению подачи режущего инструмента, значительно превышающую величину неровностей поперек подачи. Лишь при шевинговании, доводке пастой и некоторых других видах обработки поперечная шероховастость превышает продольную. [c.47] Измерениям обычно подвергается поперечная шероховатость, по которой и классифицируют шероховатость поверхности. Так, по применяемому в настоящее время ГОСТ 2789-59 (см. приложение 1П, табл. ИМ) измерение шероховатости поверхности предусматривается в направлении, которое дает наибольшие значения неровностей. [c.47] Исследования, проведенные в работе [Л. 53], показали, что численное значение шероховатости зависит от величины базовой длины, на которой оно определено. С увеличением базовой длины величина ft p повышается. Так, при измерении шероховатости поверхности 6—8-го класса чистоты на базовой длине 0,25 мм вместо 0,8 мм значение йср уменьшается на порядок. [c.48] При условии когда деталь совершает вращательное движение, а инструмент — прямолинейное, следы обработки имеют вид винтовой линии. Такого рода траектория следов обработки наблюдается при точении, растачивании и шлифовании с продольной подачей. [c.49] При точении тангенциальными фасонными резцами следы обработки располагаются по окружности, а при отрезке, обточке фасонными резцами и подрезке торцов подрезными резцами — по спирали. Торцовое фрезерование, как правило, приводит к трохоидному расположению следов обработки. [c.49] Различие между волнистостью и шероховатостью часто выявляется на поверхности, обработанной, например, цилиндрической фрезой. При резании за оборот фрезы выступающий или заниженный зуб ее оставляет на поверхности наиболее заметные следы. Такие периодические неровности могут быть микронеровностями с большими шагами при подаче фрезы на оборот,, а также образовывать волнистость. При врезании каждого из зубьев фрезы образуются микронеровности с более мелкими шагами. [c.49] Проектом ГОСТ по предложению Института машиноведения предусмотрены 9 классов волнистости в зависимости от высоты волн при максимальном шаге 10 мм. В случае когда шаг волны больше 10 мм, класс волнистости повышается на номер (см. приложение III, табл. П1-2). [c.50] Максимальный шаг или длина волн неровностей определяется величиной подачи режущего инструмента при механической обработке. В ряде случаев волнистость может представлять собой следы предыдущих операций механической обработки деталей, не удаленных ири окончательной обработке. Наиболее часто волнистость имеет место при отделочных операциях типа шлифования и доводки, так как шероховатость в этих случаях удаляется лишь на выпуклых частях поверхности и остается на вогнутых. Волнистость возникает также в ряде случаев при точении, растачивании, фрезеровании, строгании, протягивании и сверлении. [c.50] Пк — число оборотов круга в секунду. [c.50] Вернуться к основной статье