Влияние параметров шероховатости поверхности на износостойкость деталей
Применение керметов при обработке сталиБольшое влияние на износостойкость поверхности детали оказывает шероховатость, особенно в период приработки, участок (О—А), т. е. когда имеет место переход от исходного состояния поверхности к рабочему (см. рис. 2.4). В этот период происходит разрушение исходных неровностей и образование новых; изменяются также физико-механические свойства поверхностных слоев (Н?, ?0).
Износ шероховатости поверхности происходит следующим образом: в начальный период работы трущихся поверхностей их контакт происходит только по вершинам микронеровностей. При этом площадь фактического касания является небольшой, и на контактные площадках возникают большие удельные давления, часто превышающие ?т и ?В материала трущихся пар.
Под действием высоких удельных давлений в местах соприкосновения происходит упругое сжатие и пластическая деформации микронеровностей смятия, а при взаимном перемещении — деформация среза, обламывания и пластического сдвига вершин микронеровностей, приводящие к так называемому начальному износу. В период начального износа высота микронеровностей уменьшается на 65-75%, изменяется их форма (выступы округляются), а площадь фактического касания возрастает; удельные давления на контактных площадках уменьшаются (окончание периода приработки). В этот период на поверхности образуется новая шероховатость — «оптимальная» для данных условий работы (начало периода длительной стабильной работы трущейся пары).
Период установившегося изнашивания (см. рис. 2.4) характеризуется относительным постоянством условий работы поверхностей трения; период ускоренного износа характеризуется резким ухудшением условий работы поверхностей трения. Результаты многочисленных исследований показывают, что оптимальная шероховатость является наиболее благоприятной для приработки; в каждом конкретном случае имеется свое значение оптимальной шероховатости.
Получение в процессе изготовления деталей машин на финишных операциях шероховатости поверхности, близкой к оптимальной, способствует повышению износостойкости деталей. Оптимальная шероховатость определяется не только высотой, но также формой и расположением (направлением) следов обработки. Сочетание направлений следов обработки сопрягаемых деталей в большинстве случаев носит случайный характер и не отвечает оптимальному, которое устанавливается с завершением периода приработки деталей в процессе их эксплуатации:
Рис. 2.4. Кривая износа деталей машин при сухом трении
Однако уже первые исследования в этой области, выполненные — проф. П. Е. Дьяченко [5], установили изменение величины силы трения и износа при различной ориентации следов обработки относительно направления трения. Из выполненных работ следует, что необходимо создавать следы обработки, совпадающие с направлением движения при легких условиях трения (хорошая смазка, небольшое удельное давление). В этом случае трущиеся поверхности имеют большую площадь контакта и разделены тонким слоем смазки.
При тяжелых условиях работы (недостаточная смазка, большие удельные давления) лучше иметь пересекающиеся штрихи, что уменьшает возможность выдавливания смазки, появления схватывания и задиров, улучшает смазку поверхности (например, такая поверхность образуется после хонингования, суперфиниширования, струйно-абразивной обработки, виброобработки и др.).
Имеются сведения о том, что наибольшая износостойкость оказалась у поверхностей с одинаковой микрогеометрией во всех направлениях. Для получения таких поверхностей рекомендуется абразивножидкостная обработка (гидрополирование), виброабразивная обработка, виброобкатывание, вибровыглаживание.