В области обработки на станках с ЧПУ шероховатость поверхности является «невидимым критерием» для измерения функциональности и эстетической ценности деталей - — от антибактериальных свойств медицинских устройств до надежности аэрокосмических уплотнений. Различия в текстурах на микронном- уровне часто определяют успех или неудачу продукта. С повышением требований к прецизионному производству основная задача, которую приходится решать инженерам, — найти баланс между эффективностью обработки и ключевыми показателями шероховатости, такими как Ra (среднеарифметическая высота) и Rz (максимальная высота пика-до-впадины). Современная технология ЧПУ успешно контролирует чистоту поверхности менее 0,4 мкм за счет интеллектуальной оптимизации траектории инструмента, динамической регулировки параметров резания и процессов полировки на наноуровне, устраняя при этом обычные следы инструмента и заусенцы при традиционной обработке. В этой статье будет проанализировано влияние шероховатости на прецизионные детали с точки зрения практического применения.
Что на практике означает, если шероховатость больше или меньше? Другими словами, какое физическое воздействие это оказывает? Например, на что влияет выбор Ra3,2 или Ra1,6 для сопрягаемой поверхности подшипника? Если вы привыкли выбирать значение шероховатости по рекомендации руководства или опыту и никогда не задумывались над этим вопросом. Тогда я надеюсь, что эта статья поможет вам раскрыться.
Мы не будем выбирать шероховатость случайно. Выбор конкретной шероховатости должен соответствовать определенной функции и улучшать определенные характеристики.
Для отдельной детали, помимо влияния на внешний вид и ощупь, размер шероховатости в основном означает размер концентрации напряжений. С микроскопической точки зрения (как показано на предыдущем рисунке) чем больше неровности, тем больше перепад высот ям и больше оврагов. В зоне, подверженной высоким растягивающим нагрузкам, в оврагах наблюдается концентрация напряжений, что также является причиной возникновения трещин. Поэтому, если вы хотите повысить усталостную прочность, вам придется выбирать небольшую шероховатость.
Чаще всего шероховатость используется для согласования двух деталей. Здесь на шероховатость могут влиять многие факторы, такие как коэффициент трения, износ, деформация, теплопроводность, утечка, адгезия и т. д.
Чем меньше шероховатость, тем меньше коэффициент трения и сопротивление трению. Между быстро-вращающимися деталями, например между телами качения и дорожками качения подшипников, требуется небольшая шероховатость.
При небольшой шероховатости микроскопические «пики» не будут очень высокими и многочисленными. При вибрации или высоком давлении между двумя частями не произойдет никаких изменений в жесткости соединения и микро-изменении соответствующих размеров из-за сплющивания и деформации сжатия выступов, что также уменьшит возникновение микро-износа.(MID — ведущий поставщик услуг по прецизионной обработке деталей с ЧПУ, специализирующийся на предоставлении клиентам решений по борьбе с шероховатостью поверхности.)
Чем меньше шероховатость, тем лучше поверхность прилегает к двум деталям, тем лучше эффект теплопроводности и выше требования к шероховатости в некоторых местах, где необходимо улучшить отвод тепла. Кроме того, небольшая шероховатость также уменьшит возможность утечки масла.
Что касается адгезии, шероховатая поверхность может обеспечить большую площадь поверхности для клея, что помогает улучшить прочность склеивания, но если поверхность слишком шероховатая, общая площадь контакта может уменьшиться, и на поверхности соединения может задерживаться воздух, тем самым ослабляя прочность склеивания. Так что выбирайте умеренный.
Таким образом, выбор шероховатости варьируется от приложения к приложению. Это может не иметь значения в некоторых приложениях и местах, но имеет решающее значение в случаях и приложениях, упомянутых выше. Прежде чем выбирать шероховатость, стоит задуматься, какова моя цель.(来源:iMechanics机械)
