Исследование шероховатости поверхности

Для внешнего вида поверхностей, их износостойкости, а также для их стойкости против коррозии существенное значение имеет шероховатость поверхности [34]. В процессе обработки происходит сглаживание шероховатости поверхности. Существует ряд методов измерения шероховатости. Для технологического контроля в производстве обычно достаточно методов, дающих только качественные данные. Для научных исследований применяются в основном методы, позволяющие получать количественные данные о микрогеометрии поверхности.

Исследование влияния способа обработки на макрошероховатость поверхности показало, что лучшее качество отделки получено после механического полирования и ЭПО (табл. 4.11). После химического и электрохимического полирования, как для стали, так и для латуни значения шероховатости выше, чем при электролитно-плазменной обработке.

Таблица 4.11 Влияние способа обработки на шероховатость поверхности

Способ обработки поверхности Ra, мкм
Ст. 40 Л63
Без обработки 0,940 1,011
Механическая 0,085 0,077
Химическая 0,725 0,608
Электрохимическая 0,385 0,950
ЭПО 0,115 0,363

Изучение параметров рельефа на микроуровне с помощью атомно­силового микроскопа (размеры исследуемых участков 19,0 × 19,0 мкм), в целом подтверждает данные, полученные с помощью контактного профилометра. В то же время исследования показали, что на микроуровне среднеквадратической и максимальной высоты микронеровностей, а также среднего угла наклона микропрофиля после ЭПО по своей абсолютной величине равны и даже ниже соответствующих значений после механического полирования (табл. 4.12).

Таблица 4.12 Влияние способа обработки на микрометрические параметры поверхности

Вид обработки Среднеквадратическая высота микронеровностей, нм Максимальная высота микро­ неровностей, нм Средний угол наклона микро­ профиля, град.
  Ст40 Л63 Ст40 Л63 Ст40 Л63
Без обработки 25...30 157,9 180...290 33,80 5,0... 6,0 24,7
Механическая 2,5...3,2 3,26 26...35 4,47 0,4...0,5 1,8
Химическая 9,0...10,0 58,7 45...100 11,35 2,0...3,0 6.9
Электрохимическая 6,0... 8,0 5,74 30...60 7,94 1,5...2,4 1,6
ЭП 1,0...2,5 3,40 20...26 4,46 0,4... 0,6 1,6


Для наиболее близких по гладкости стальных поверхностей, полученных с помощью механической обработки и ЭПО, было проведено сравнительное компьютерное моделирование контакта. Результаты моделирования показали, что после электролитно-плазменной обработки происходит более быстрый рост фактической площади контакта (ФПК) (рис. 4.10).

Исследование шероховатости поверхности - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 4.10– Зависимость площади фактического контакта от величины разброса высот поверхности для различных видов обработки

Значения ФПК для ЭПО могут в несколько раз превышать значения ФПК для механической обработки. Поскольку после ЭПО обеспечивается более высокая площадь контактирования, то происходит перераспределение контактного давления с уменьшением его среднего значения, и, следовательно, можно прогнозировать более высокую износостойкость деталей, прошедших электролитно-плазменную обработку. Результаты проведенных экспериментальных исследований (п. 3.4.3) подтверждают данный вывод.

Как видно из приведенных данных, электролитно-плазменная обработка обеспечивает значения шероховатости поверхности, мало уступающие по величине механическому полированию.