ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ
Качество поверхности деталей характеризуется микро- и макро-геометрией поверхности, волнистостью, структурой, упрочнением и остаточными напряжениями. Глубина поверхностного слоя и качество поверхности зависят от основного материала, вида обработки, основных параметров инструмента, режима обработки и рода смазочно-охлаждающей жидкости.
Поверхностный слой неоднороден по строению (рис.4)
0,2-0,3 нм
Рисунок 4 - Структура поверхностного слоя шлифованной детали из углеродистой стали
Граничный слой 1 состоит из адсорбированной пленки газов, влаги и смазочно-охлаждающей жидкости, которую можно удалить лишь нагревом детали в вакууме. Слой 2 - деформированный, сильно раздробленный металл с искаженной решеткой кристаллов и с обезуглероженными под действием высоких температур при шлифовании участками; в нем находятся окислы и нитриды, пустоты, надрывы и трещины. Слой 3 состоит из зерен, сильно деформированных под действием давления (шлифовального круга) и тангенциальных сил при шлифовании; в нем содержится структурно-свободный цементит, образовавшийся под действием высоких температур. Слой 4 - металл с исходной структурой. При более тонкой обработке (абразивными брусками, лентами и т.д.) слой 1 не изменяется по толщине, а слои 2 и 3 уменьшаются в соответствии с меньшими давлением и температурой поверхности при обработке.
Наклеп металла под выступами неровностей обычно больше, чем под впадинами. Поверхностный слой в зависимости от указанных выше обстоятельств имеет толщину при точении 0,25.2,0 мм, при шлифовании 12.75 мкм, при тонком шлифовании 2.25 мкм, при полировании 2 мкм.
|
|
|
Следует иметь в виду, что шлифовочные прижоги могут достигать глубины 5 мм. Поверхностный слой может находиться в напряженном состоянии. Остаточные напряжения в нем при механической обработке могут достигать 560.1000 МПа и быть как сжимающими, так и растягивающими.
Система дефектов - слабых мест поверхности детали - является основной, на которой, начиная с самых малых деформаций, развиваются микротрещины. Вследствие наличия дефектов на поверхности естественно ожидать, что разрушение поверхности при трении будет происходить именно в этих местах, т.е. процесс изнашивания будет носить избирательный характер. По мере изнашивания поверхности слабые места будут возникать вновь.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Поверхностная энергия
Поверхностный слой металла обладает большой активностью. Это обусловлено тем, что внутри твердого тела каждый атом кристалла окружен другими атомами и связан с ними прочно по всем направлениям, а у атомов, расположенных на поверхности, с внешней стороны нет соседей в виде таких же атомов. В связи с этим в поверхностном слое у атомов твердого тела остаются свободные связи, наличие которых создает вблизи поверхности атомное (молекулярное) притяжение. Чтобы при таком несимметричном силовом поле атом кристалла находился в равновесии, необходимо иное, чем внутри кристалла, расположение атомов самого верхнего слоя.
|
|
|
Поверхностные атомы вследствие свободных связей обладают большей энергией, нежели атомы внутри твердого тела. Избыток энергии, отнесенной к единице поверхности, называют удельной поверхностной энергией или просто поверхностной энергией. Полная энергия кристалла состоит из внутренней и поверхностной энергии. Последняя пропорциональна поверхности раздела фаз, поэтому особенно возрастает при диспергировании твердых тел. Она во многом определяет свойства высокодисперсных систем - коллоидов.
При соприкосновении двух тел поверхностная энергия исчезает и может выделиться в виде теплоты или затратиться на подстройку в кристаллической решетке одного кристалла к другому.
Адсорбция и хемосорбция
В результате взаимодействия ненасыщенных силовых полей твердого тела с силовыми полями молекул газа, движущихся к твердой поверхности, или взаимодействия жидкости, соприкасающейся с твердым телом, поверхность последнего покрывается пленкой веществ, содержащихся в окружающей среде: газов, паров воды, обычно находящихся в воздухе, и паров других жидкостей, а также веществ, растворенных в жидкостях и соприкасающихся с поверхностью твердого тела. Явления образования на поверхности твердого тела тончайших пленок газов, паров или растворенных веществ, либо поглощение этих веществ поверхностью тела называют адсорбцией.
|
|
|
При химической адсорбции (хемосорбции) полярные концы молекул, связываясь с поверхностью тела, образуют в ней монослой, сходный с химическим соединением. Подвижность молекул в результате этого значительно уменьшается.
Так, имеются основания считать, что адсорбция жирных кислот на металлических поверхностях при нормальной температуре носит в основном физический характер, а при повышенной температуре - химический.
Жидкости с молекулами большой длины, содержащие в растворе поверхностно-активные вещества, образуют над монослоем полярных молекул граничный слой, в котором молекулы расположены не беспорядочно, как в объеме жидкости, а правильно ориентированы. Граничные слои находятся в особом агрегатном состоянии, имея квазикристаллическую структуру, что дает основание говорить об особой фазе жидкости - граничной фазе.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 800; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!