1.2. Характеристики микрогеометрии

Для оценки микрогеометрии поверхности пользуются ее профилем, представляющим собой сечение поверхности плоскостью, перпендикулярной к этой поверхности и ориентированной в некотором заданном направлении.

Рис. 2. Профиллограмма поверхности стальной детали. а – поперечная,

б – продольная.

Шероховатость оценивают преимущественно по профилограммам в пределах стандартизованной базовой длины l. Базовую длину выбирают таким образом, чтобы на ней не проявлялись другие виды неровностей (волнистость и макроотклонения).

В нашей стране принята система отсчета высот неровностей от средней линии m - m. Среднюю линию, в пределах базовой длины по направлению профиля проводят так, чтобы сумма квадратов отклонений от нее точек профиля, расположенных выше и ниже средней линии была минимальной (при этом суммарная площадь между профилем и линией выступов и между профилем и линией впадин одинаковы). Через вершину наиболее высокой неровности и дно наиболее низко расположенной впадины проводят линию выступов и линию впадин, параллельные средней линии m - m (рис. 3). Характеристики профиля, отсчитываются по отношению к этим линиям.

Рис. 3. Характеристики шероховатости.

В качестве высотных характеристик шероховатости обычно используются следующие величины:

среднее арифметическое отклонение профиля Ra, задаваемого функцией h(x), от средней линии:

; (1)

среднее квадратическое отклонение профиля Rq от средней линии:

; (2)

для нормального закона распределения ;

наибольшую высоту профиля Rmax, измеряемую расстоянием между линиями, проходящими параллельно средней линии через самую высокую точку профиля (линия выступов) и через самую низкую точку (линия впадин) в пределах базовой длины l;

высоту сглаживания Rp, измеряемую расстоянием от линии выступов до средней линии;

средний шаг неровностей Sm рассчитываемое как среднее арифметическое значение расстояний между неровностями по средней линии;

среднюю высоту неровностей по 10 точкам Rz, для определения которой выбирают на профиле длиной l пять наибольших максимумов h_{max j} и пять наименьших минимумов h_{min i} и рассчитывают по этим 10 точкам значение Rz по формуле:

. (3)

Величина Rz может меняться от 1600 до 0,02 мкм.

Свойства исследованного участка профиля наиболее полно отражают параметры Ra и Rq, поскольку для их определения используется большое число точек расположенных по всему профилю. При определении Rz учитывается всего 10 точек профиля, поэтому эта величина характеризует профиль весьма условно и применяется по соображениям простоты ее определения. Параметры Rmax и Rp определяют границы, в которых меняется высота профиля, причем Rp равно величине, на которую уменьшится высота профиля, если поверхность станет гладкой.

В табл. 1 показано примерное соотношение между некоторыми характеристиками шероховатости.

Для описания микрогеометрии волнистой поверхности используются аналогичные характеристики: наибольшая высота волн Wmax, равная расстоянию между линей вершин и линией впадин волнограммы, высота сглаживания волн Wp, равная расстоянию от линии выступов волн до средней линии волнограммы, средний шаг волн Sw, равный среднему расстоянию между соседними волнами. Высота волн, как правило, меняется в тех же пределах, что и высота выступов, хотя может достигать 0,5 мм. Шаг волн изменяется от 2 мм до 100 мм, радиус волн находится в пределах от 100 мм до 6000 мм.

Табл. 1. Соотношения между характеристиками шероховатости