表面结构(10)表面粗糙度对零件功能的影响

    表面粗糙度对零件功能的影响

(1) 对配合性质的影响

    配合性质要求稳定的结合面、动配合配合间隙小的表面、要求连接牢固可靠承受载荷大的静配合表面Ra值要低。尺寸要求愈精确、公差值愈小的表面粗糙度数值要求愈低。同一公差等级的小尺寸比大尺寸(特别是1～3级公差等级)或同一公差等级的轴比孔的Ra值要低。配合性质相同，零件尺寸愈小的表面，它的Ra值愈低。同一零件上工作表面的粗糙度值比非工作表面的低

(2) 对摩擦面的影响

    摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面、运动速度高的表面比运动速度低的表面、单位压力大的摩擦面比单位压力小的摩擦面的Ra值要低

(3) 对抗疲劳强度的影响

    受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分如圆角、沟槽处的Ra值要低。粗糙度对零件疲劳强度的影响程度随其材料不同而异，对铸铁件的影响不甚明显，对于钢件则强度愈高影响愈大

(4) 对接触刚度的影响

    两粗糙表面接触时，在外力作用下，易产生接触变形，因此，降低Ra值可提高结合件的接触刚度

(5) 对冲击强度的影响

    钢件表面的冲击强度随表面粗糙度Ra值的降低而提高，在低温状态下，尤为明显

(6) 对耐腐蚀性的影响

    表面粗糙则零件表面上的腐蚀性气体或液体易于积聚，而且向零件表面层渗透，加剧腐蚀，因此，在有腐蚀性气体或液体条件下工作的零件表面的Ra值要低

(7) 对结合处密封性的影响

    表面愈粗糙，泄漏愈厉害。对有相对滑动的动力密封表面，由于相对运动，其微观不平度一般为4～5μm，用以储存润滑油较为有利，如表面太光滑，不仅不利于储存润滑油，反而会引起摩擦磨损。此外，密封性的好坏也和加工纹理方向有关

(8) 对振动和噪声的影响

    机械设备的运动副表面粗糙不平，运转中会产生振动及噪声，以高速运转的滚动轴承、齿轮及发动机曲轴、凸轮轴等零部件，这类现象更为明显，因此，运动副表面粗糙度Ra值愈低，则运动件愈平稳无声

(9) 对表面电流的影响

    当高频电流在导体表面流通时，电流聚集在导体表面1μm深的薄层中，由于表面粗糙度的影响，表面电阻的实际值要超过理论值

(10) 对金属表面涂镀质量的影响

    工件镀锌、铬、铜后，其表面微观不平度的深度比镀前增加一倍，而镀镍后，则会比镀前减小一半。又因粗糙的表面能吸收喷涂金属层冷却时产生的拉伸应力，故不易产生裂纹，在喷涂金属前需使其表面有一定的粗糙度

(11) 对测量精度的影响

    由于工件表面有微观不平度，测量时，测量杆实际接触在峰顶上，虽然测量力不大，但接触面积小，单位面积上的力却不小，于是引起一定的接触变形。由于表面微观不平度有一定的峰谷起伏，如测量时，测量头和被测表面间要作相对滑动，这使测量杆也随被测表面的峰谷起伏而上下波动，影响到示值也有波动

    在用光波干涉法测量量块时，由于光射到表面上再反射回来的过程中，对各种不同材料的表面有不同的微量透入深度，致使反射出的光波和入射光波之间产生一个相移。在石英、玻璃等绝缘体表面上，透入深度实际为零，而在钢等导体表面上就不一样。对很好抛光过的钢的表面，透入深度约为0.018μm。所以当钢制量块粘合在石英平晶上作干涉测量时，对所测量的结果要加一个+0.018μm的修正量。表面粗糙度对光透入材料的深度有影响。量块表面的Ra值一般为0.007～0.012μm，这使光的透入深度也发生变化。在同一套量块中相差可达0.06μm

(12) 对流体流动阻力的影响

    流体在管道中流动时，受到阻力。当管道内发生紊流时，摩擦阻力就大。管壁的粗糙度ε＝Rz/r(r为管孔半径)的数值可作为是否发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，管壁表面粗糙度对摩擦损失的影响愈大。摩擦阻力和微观不平度深度与层流层厚度之比有关，也和微观不平度轮廓形状有关，特别是和微观不平度峰谷侧面的倾斜角有关

表面粗糙度参数(GB/T 1031—1995)与零件功能之间的影响关系见下表

表面粗糙度参数影响零件功能的情况

零件功能

Ra

Rz

Ry

Sm

S

tp

r

r'

表面加工纹理

耐

磨

性

干摩擦

(+)

(+)

(+)

(+)

+

+

+

摩擦

+

(+)

(+)

+

(+)

+

+

(+)

+

带润滑摩擦

+

(+)

(+)

+

(+)

+

(+)

(+)

+

选择性转移

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

+

疲劳强度

(+)

(+)

+

(+)

+

+

接触刚度

(+)

(+)

(+)

(+)

+

+

+

抗振性

(+)

(+)

(+)

+

+

+

+

耐腐蚀性

(+)

(+)

(+)

+

(+)

(+)

(+)

过盈连接强度

(+)

(+)

(+)

+

+

+

连接密封性

+

(+)

(+)

(+)

(+)

+

+

涂层粘贴强度

(+)

+

(+)

+

(+)

(+)

(+)

+

流体流动阻力

(+)

(+)

(+)

(+)

+

+

(+)

+

+

注：r为轮廓峰顶曲率半径；r' 为轮廓谷底曲率半径；+表示此参数对所指零件功能有一定的影响；(+)表示此参数对所指零件功能有较大的影响。