表面粗糙度与机器零件的性能影响

 表面粗糙度与机器零件的耐磨性、疲劳强度、接触刚度、配合性质、密封性、腐蚀性等均有密切关系,所以零件表面粗糙度的高低直接影响机器、仪器的使用性能和寿命。

1 耐磨性的影响

加工后的零件表面总存在一定程度的粗糙,故当两表面接触时,一般说来就只是一些峰顶接触,它比理论上的接触面积小得多。接触面积小,单位面积上的压力就大。压力超过了材料的屈服极限,凸峰部分就产生塑性变形,凸峰就被折断或剪切,这时磨损较快。当磨损到一定程度时,较多的峰顶被磨平。之后,两表面的接触面积增大,单位压力就下降,这时磨损变缓,进入正常磨损阶段,如图2、图3所示。为了提高表面的耐磨性,应设法减小上述的初期磨损量,也就是提高表面粗糙度的要求。

表面粗糙度参数值愈小是否耐磨性就愈高呢?这也不是。表面粗糙度要求过高,则接触的两表面之间的润滑油被挤出,彼此之间产生亲和力,这反而会使磨损加剧。根据实验得出表面粗糙度的参数值与损量之间的关系曲线,如图4所示。由图4可以清楚地看出,曲线上的AC部分说明参数值与磨损量成正比,而AD部分说明参数值与磨损量成反比。

为了提高机器的使用寿命，合理地选择表面粗糙度数值是十分重要的。

2 对看疲劳强度的影响

零件表面越粗糙，表面上的凹痕和裂纹就越明显。这些凹痕和裂纹处对应力集中及其敏感。当零件承受交变载荷时，零件的损坏往往由于零件表面凹谷处产生应力集中而引起。它降低了对材料的疲劳强度，如图所示。而提高表面粗糙度的要求就能提高零件抗疲劳强度的能力。

3 对接触刚度的影响

如前所述，当两粗糙表面接触时，其世纪接触面积只是想接触面积的一部分。这些接触的峰顶，其单位面积压应力比原设计值增大了许多，因此，当受到外力作用的时候，他们极易变形，它时影响工艺系统刚度的一个重要因素。

零件结合面在外力作用下抵抗接触变形的能力，称为接触刚度。提高零件表面粗糙度的要求，就可以提高结合件接触刚度。

4 对配合性质的影响

零件的配合性质时根据零件工作条件与使用要求确定的。

对间隙配合，由于表面粗糙不平，两个接触表面的一些凸峰相接触。当零件运转时，因接触表面的磨损，间隙会逐渐增大，使配合性质改变。特别是在尺寸小，公差小的情况下,表面粗糙度对间隙配合影响更大对过盈配合,粗糙表面在装配压入过程中,会使峰顶挤平,减小实际有效过盈,降低连接强度。因此提高零件表面粗糙度的要求,对提高间隙配合的稳定性,保证过盈配合的的连接强度,都具有十分重要的意义。

5对抗腐蚀性的影响

金属腐蚀是化学过程或电化学过程所引起的,如钢、铁生锈,铜生铜绿,皆系腐蚀作用所致。零件表面愈粗糙,这种腐蚀作用愈强烈,因为腐蚀物质容易凝集在峰谷的底部,腐蚀作用将从凹谷底部深入到金属内部去,凹谷深度愈大,底部角度愈小,这种腐蚀渗透作用就愈厉害。所以提高表面粗糙度的要求,熊提高零件的抗腐蚀能力。

6对结合害封性的影响

两粗糙表面由于只在局部点上接触,中间有隙缝,影响密封性。要求密封的表面分两类:一类称为静力密封性,即接触表面间没有相对滑动y另一类称为动力密封性,即接触表面间存在相对滑动。

对静力密封表面,当表面微观不平度深度过大,密封材料在装配受预压后仍不能完全塞满这些微观不平度的沟深时,则在密封面上留下渗漏的微隙。密封不仅与微观不平度的深度有关,而且与微观不平度加工纹理有关。

对动力密封表面,由于有相对运动表面间需含有一定量的油使之润滑，一般表面微观不平度为4-5微米为有利,表面太光反而不好

7 对流体流动阻力的影响

流体在管道中流动,要受到阻力。当管内流动处于紊流状态时,摩擦阻力就大。管壁相对粗糙度的数值可作为是否会发生紊流状态时，摩擦阻力就大。管壁相对粗糙度的数值可作为是否会发生紊流的一个指标。管径愈小,流速愈大,管壁粗糙度对摩擦损失的影响越大，

摩擦阻力与微观不平度深度及层流层厚之比有关,特别是与微观不平度峰谷侧面的倾斜角有关。

8 对测量精度的影响

由于工件表面微观不平度的存在,测量时，测量杆实际接触在峰顶上。虽然测量力不大但因接触面积小,单位积上受的力不小,引起一定的接触变形。

零件表面微观不平度的存在有一定的峰谷起伏,如测量时测量头和被测表面间要做相对滑动，这使测量杆也随被测表面的峰谷起伏而上下波动,影响到示值波动，从而测量精度有一定程度的影响。

9 对镀层的影响

电镀金属表面,镀前的表面粗糙度对镀后的质量有影响,如镀铬前表面微观不平度Ry为0.5m,在镀后也仍能看出有加工纹理痕迩,影响美观。镀锌、铜、铬后,往往表面微观不平度深度比镀前增加一倍，而镀镍后，则比镀前减小一倍。因此，对镀前表面应有一定的表面粗糙度要求。

10 对外观和清洁卫生的影响

除上述以外，表面粗糙度对导热性，表面反射和辐射性能，胶合强度也有一定的影响