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為什么要規(guī)定粗糙度?很多人知道要規(guī)定,但不知道為什么如何這樣規(guī)定。加工粗糙度其實屬于精度的范疇,同時也決定加工的方式。所以,粗糙度不能想當然,越高越好。因為每種加工方式都有其特性和經(jīng)濟性。從大的方面來講,可以分為兩種加工方式:去除材料的加工和不去除材料的加工。
不去除材料的加工大多為粗加工,大多數(shù)為原材料本來的樣貌。在實際應(yīng)用中,采用去除材料的加工方式較為常見。而去除材料的加工有車、銑、刨、磨、滾、剃、鉆、鉸等。在車間,比較常見的是用對比樣塊來目測檢測粗糙度。不同的加工方式,其刀紋是不一樣的,對應(yīng)地,粗糙度的對比樣塊是不一樣的。
大多數(shù)人認為,表面越光滑,越好。事實上,大多數(shù)情況也是如此。但是為什么越“光滑”越好呢?這是研究表面粗糙度對零件性能影響的基礎(chǔ)。
表面粗糙度對零件的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1.影響耐磨性;表面越粗糙,配合表面間的有效接觸面積越小,壓強越大,摩擦阻力越大,磨損就越快。這點對于有相對運動的零件體現(xiàn)明顯。不僅影響阻力,表面磨損后,零件的尺寸就變了,對于有配合關(guān)系的零件,這是不能接受的。
2.影響配合的穩(wěn)定性。第1點已提到。對間隙配合,表面越粗糙,就越易磨損,使工作過程中間隙逐漸增大;對過盈配合來說,由于裝配時將表面微觀凸起擠平,減小了實際有效過盈量,對于靠過盈來傳力的零件,無疑是致命的。無論過盈配合還是間隙配合,都是由于因為表面越粗糙,表面形狀越容易“損壞”,進而影響尺寸的穩(wěn)定性。
3.影響疲勞強度。粗糙零件的表面存在較大的波谷、波谷,這就像尖角缺口和裂紋一樣,對應(yīng)力集中很敏感,從而影響零件的疲勞強度。舉個不很恰當?shù)睦樱阼F絲上用硬物敲出凹坑后再去掰斷,會比較容易掰斷。這其實是一個道理。
4.影響耐腐蝕性。粗糙的零件表面,易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層,造成表面腐蝕。這點在日常中也可以觀察到,在同等外部條件下,粗加工的表面往往比精加工表面銹蝕更加嚴重。
5.影響測量精度。在精密測量時,這就體現(xiàn)很明顯了。比如,三坐標測量。尺寸精度越高的零件,伴隨的是更“光滑”的表面,這是道理的。
6.此外,表面粗糙度對零件的鍍涂層、導(dǎo)熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動的阻力、導(dǎo)體表面電流的流通等都會有不同程度的影響。
關(guān)于粗糙度應(yīng)用需要加倍注意的一些場合:
(1)要求表面氮化的,氮化前零件表面最好能達到Ra0.8以上。有資料顯示,粗糙度會影響氮化的深度和組織。此外,對氮化后的顏色也有一定的影響。要鍍層的零件,鍍前應(yīng)也該有較高的表面粗糙度。
?。?)要淬火的零件,表面最好能達到Ra6.3以上。這主要是考慮熱脹冷縮的應(yīng)力影響。專業(yè)做熱處理的廠,都會在工藝規(guī)程里規(guī)定粗糙度最低值。
?。?)有些表面雖然都是Ra0.8的要求,但由于加工刀紋不一樣,會對使用造成影響。比如某高速旋轉(zhuǎn)軸的密封位,如果是車加工的,表面紋路是螺旋狀的,殼體里邊的油在高速旋轉(zhuǎn)的情況下,可能會順著螺旋線旋出殼體外,造成漏油。所以這個位置,設(shè)計及工藝上要求必須采用磨削加工。
?。?)又如,某裝悶蓋的殼體孔,由于表面太光滑,殼體里邊零件在運行中升溫會產(chǎn)生一定的高壓,又由于里邊有潤滑油,造成悶蓋被擠出,造成漏油。雖然這概率很小,但不可不防。在這種情況下,就必須規(guī)定粗糙度的下限。