表面粗糙度對(duì)機(jī)器零件使用性能的影響

表面粗糙度與機(jī)器零件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、接觸剛度、配合性質(zhì)、密封性、腐蝕性等均有密切關(guān)系，所以零件表面粗糙度的高低直接影響機(jī)器、儀器的使用性能和壽命。

一：耐磨性的影響     

加工后的零件表面總存在一定程度的粗糙，故當(dāng)兩表面接觸時(shí)，一般說來就只是一些接觸，它比理論上的接觸面積小得多。接觸面積小，單位面積上的壓力就大。壓力超過了材料的屈服極限，凸峰就產(chǎn)生塑性變形，凸峰就被折斷或剪切，這時(shí)磨損較快。當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，較多的峰頂被磨平之后，兩表面的接觸面積增大，單位壓力就下降，這時(shí)磨損變緩，進(jìn)入正常磨損階段。

表面粗糙度數(shù)值愈小是否耐磨性就愈高呢？這也不是。表面粗糙度要求過高，則接觸的兩表面之間的潤滑油被擠出，彼此之間產(chǎn)生親和力，這反而會(huì)使磨損加劇。為了提高機(jī)器的使用壽命，合理地選擇表面粗糙度數(shù)值是十分重要的。

二：對(duì)抗疲勞強(qiáng)度的影響       

零件表面愈粗糙，表面上的凹痕和裂紋就愈明顯。這些凹痕和裂紋處對(duì)應(yīng)力集中極敏感。當(dāng)零件承受交變載荷時(shí)，零件的損壞往往由于零件表面凹谷處產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起(材料產(chǎn)生疲勞斷裂)，它降低了材料的疲勞強(qiáng)度。

三：對(duì)接觸剛度的影響     

如前所述，當(dāng)兩粗糙度表面接觸時(shí)，其實(shí)際接觸面只是理想接觸面積的一部分，這些已接觸的封頂，其單位面積壓應(yīng)力比原設(shè)計(jì)值增大了許多。因此，當(dāng)受到外力作用時(shí)，它們極易產(chǎn)生變形。此種變形稱為接觸變形，它是影響工藝系統(tǒng)剛度的一個(gè)重要因素。

四：對(duì)配合性質(zhì)的影響    

零件的配合性質(zhì)是根據(jù)零件工作條件與使用要求確定的。由于表面粗糙不平，兩個(gè)接觸表面的一些凸峰相接觸。當(dāng)零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因接觸表面的磨損，間隙會(huì)逐漸增大，使配合性質(zhì)改變。特別是在尺寸小、公差小的情況下，表面粗糙度對(duì)間隙配合影響更大。對(duì)過盈配合，粗糙表面在裝配壓入過程中，會(huì)使峰頂擠平，減小實(shí)際有效過盈，降低連接強(qiáng)度。因此提高零件表面粗糙度的要求，對(duì)提高間隙配合的穩(wěn)定性，保證過盈配合的連接強(qiáng)度，都具有十分重要的意義。

五：對(duì)抗腐蝕性的影響     

金屬腐蝕是化學(xué)過程或電化學(xué)過程所引起的，如鋼、鐵生銹，銅生銅綠，皆系腐蝕作用所致。零件表面愈粗糙，這種腐蝕作用愈強(qiáng)烈，因?yàn)楦g物質(zhì)容易凝集在峰谷的底部，腐蝕作用將從凹谷底部深入到金屬內(nèi)部去，凹谷深度愈大，底部角度愈大，這種腐蝕滲透作用就愈厲害。所以提高表面粗糙度的要求，能提高零件的抗腐蝕能力。

六：對(duì)結(jié)合密封性的影響     

粗糙表面由于只在局部點(diǎn)上接觸，中間有縫隙，影響密封性。所以要求密封的表面分兩類：一類稱為靜力密封性，即接觸表面沒有相對(duì)滑動(dòng)；另一類稱為動(dòng)力密封性，即接觸表面間存在相對(duì)滑動(dòng)。對(duì)靜力密封表面，當(dāng)表面微觀不平度深度過大，密封材料在裝配受預(yù)壓后仍不能塞滿這些微觀不平度的溝深時(shí)，則在密封表面上留下滲漏的微隙。密封不僅與微觀不平度的深度有關(guān)，而且與微觀不平度加工紋理有關(guān)。對(duì)動(dòng)力密封表面，由于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面間需含有一定量的油使之潤滑，一般以表面微觀不平度為4～5微米為有利，表面太光反而不好。

七：對(duì)流體流動(dòng)阻力的影響     

流體在管道中流動(dòng)，要受到阻力。當(dāng)管內(nèi)流動(dòng)處于紊流狀態(tài)時(shí)，摩擦阻力就大。管壁相對(duì)粗糙度的數(shù)值可作為是否會(huì)發(fā)生紊流的一個(gè)指標(biāo)。管徑愈小，流速愈大，管壁粗糙度對(duì)摩擦損失的影響愈大。摩擦阻力與微觀不平度深度及層流之比有關(guān)，特別是與微觀不平度峰谷側(cè)面的傾斜角有關(guān)。

八：對(duì)測量精度的影響     

由于工件表面微觀不平度的存在，測量時(shí)，測量桿實(shí)際接觸在峰頂上。雖然測量力不大，但因接觸面積小，單位面積上受的力卻不小，引起一定的接觸變性。零件表面微觀不平度有一定的峰谷起伏，如測量時(shí)測量頭和被測表面間要做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這使測量桿也隨被測表面的峰谷起伏而上下波動(dòng)，影響到示指波動(dòng)，從而對(duì)測量精度有一定程度的影響。

九：對(duì)鍍層的影響     

電鍍金屬表面，鍍前的表面粗糙度對(duì)鍍后的質(zhì)量有影響，如鍍鉻前表面微觀不平度Ry為0.5μm，在鍍后也仍能看出有加工紋理痕跡，影響美觀。鍍鋅、銅、鉻后，往往表面微觀不平度深度比鍍前增加一倍；而鍍鎳后，則比鍍前減小一倍。因此，對(duì)鍍前表面應(yīng)有一定的表面粗糙度值。

十：對(duì)外觀和清潔衛(wèi)生的影響     

除上述以外，表面粗糙度對(duì)導(dǎo)熱性、表面反射和輻射性能、膠合強(qiáng)度等也都有一定的影響。

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