粗糙度知识摘要

粗糙度知识摘要一、英国泰勒TR120粗糙度仪工作原理测针垂直于表面横移，测针便随着表面微观几何形状的变化作垂直运动，压电传感器把测针位移的信号转换成电信号，通过滤波，计算出表面粗糙度参数值。测针的尺寸和形状是影响获取表面轮廓信息是否真实的首要因素。二、粗糙度评定参数及数值1、取样长度L取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上取样。一般情况下当Ra＞0.1～2.0µm时，取样长度为0.8µm。2、评定长度Ln由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度Ln。（一般取的5个取样长度，且其测量长度不能低于评定长度，这样才能提供足够的数据量进行分析。）3、轮廓中线（也有叫曲线平均线）M轮廓中线M是评定表面粗糙度数值的基准线。4、国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。4.1、表面粗糙度常用高度参数:4.1.1Ra--轮廓算术平均偏差：在取样长度L内，轮廓偏离平均线的绝对值的算术平均值。Ra的图形解释Ra的局限性：不同特性的表面可能产生相同的Ra值。4.1.2Rz--粗糙度最大峰-谷高度：平均峰谷高度，是指每一个取样长度内粗糙度轮廓的最大轮廓峰顶高度与最大谷底深度之和，通常取5个取样长度范围内的平均值；Rz的图形解释局限性当考虑摩擦和磨损特性时，由于表面的相互作用集中在此，因此峰是重要的。峰的存在使得零件尺寸的测量受到磨损而不可靠，因为磨损去除了应包括在原始测量中的峰。谷对于润滑油的保持是重要的。然而破裂传播和侵蚀从谷开始。不能保证测量会包括极端的表面。因此，如果一个表面被重新测量偶数次以上，那么表面的一点不同部分可能引起结果的变化。4.1.3Rp--原始最大的轮廓峰高：在取样长度内，在平均线以上的轮廓的最大高度,通常取5个取样长度范围内的平均值。Rp的图形解释4.1.4Rv--原始的最大轮廓深度：是在取样长度内，在平均线以下的轮廓的最大深度，通常取5个取样长度范围内的平均值。Rv的图形解释谷对于润滑油的保持是重要的，然而破裂传播和侵蚀是从谷开始的。4.1.5Rt--粗糙度最大高度：在评价长度内最高的峰和最深的谷间的距离。Rt的图形解释4.2表面粗糙度间距常用参数：4.2.1RSm--粗糙度轮廓要素的平均宽度RSm是在取样长度内，轮廓要素之间在平均线的平均间距。RSm的图形解释nXsnXsXsSiRSmmim)...21(11这里,n=峰间距的个数，Lr=取样长度4.2.2Rs--粗糙度局部峰的平均间距Rs是在测量的评价长度内，相邻峰的平均间距。Rs的图形解释nXsnXsXsXsSiRSniin)...321(11这里,n=峰间距的个数，B=平均线，Ln=评价线4.3表面粗糙度综合参数：4.3.1Rmr—粗糙度材料比曲线材料比也称作承受比，它是承受表面（表示为评介长度的百分比）长度的测量，也可以说，轮廓的峰被一条平行于轮廓平均线的直线所切割。定义承受表面的直线可以被设置在最高峰以下的深度或在轮廓平均线之上或之下的距离。当这条直线设置在轮廓最深的谷时，则Rmr是100%，因为这时所有的轮廓在该承受线之上。材料比模拟了发生在零件上的磨损，它提供了另一个零件在其上相对移动的承受表面。为形象说明该参数的作用，我们设想有一个平面（例如金属板）静止在轮廓的最高峰上。当峰磨损后，剩余轮廓的顶线（承受线）向轮廓的下面移，同时与金属板（承受表面）接触的表面长度在增加。材料比是在任意指定轮廓深度时，承受表面的长度与评价长度的比率，它被表示为百分比。P-峰的磨损高度在P高度时的材料比率材料比率曲线图这里，Mr1、Mr2为材料比率，即我们常说的Tp值。注：Rsk—粗糙度歪斜，是轮廓高度幅值曲线上相对平均线的不对称（歪斜）的计量，它被评价为在取样长度内坐标值Z（x）的平均立方值与Rq的立方的商。lrRqdxxZlrRsk031)(13轮廓高度幅值曲线的形状能够提供很多信息。一个对称的表面轮廓产生一个相对平均线对称的轮廓高度曲线。一个不对称的表面轮廓产生一个相对平均线的歪斜的曲线。歪斜的方向取决于在平均线以上（负歪斜）或以下（正歪斜）的材料的大小。因此，这会提供一个区别这些轮廓类型的方法。一个好的承受表面的特性是应该具有负歪斜，说明目前有较少的峰尖能被快速磨掉。一个具有正歪斜的表面，尽管在工作磨合后可以得到合适的承受表面，但其对油的保持力很可能较差。4.3.2Rk参数：Rk参数集的功能特征参数，其定义方法在于把Abbott-Firestone（材料分布）曲线分成不同的部分以对应不同的功能区域。Rk参数的分布Rk参数的形成Rk参数形成方式为：以一段支承长度率为40%的直线，沿着材料曲线的中段移动，直到与曲线的拟合程度最好、且斜率为最小时为止，然後把直线向两端延长，从而获得评定参数Rk。对应于Rk的两截止线—也就是决定Rk高度的两平行线与负荷曲线的交点，可得到Mr1和Mr2。再通过这两点分别“左斜向上”、“右斜向下”，形成2个直角三角形，它们的顶点就决定了参数Rpk和Rvk。以深色阴影表示的2个三角形的面积应与负荷曲线被截的面积相等。Rpk——简约峰高，是指粗糙度核心轮廓上方的轮廓峰的平均高度。表面轮廓顶部的这一部分，当发动机开始运行时，将很快被磨损掉，其减低的高度将影响气缸套进入正常工作状态的磨合时间，及实际材料磨损量。Rk——核心粗糙度深度，在分离出轮廓峰和轮廓谷之后剩余的核心轮廓的深度为RK。这一部分是气缸套长期工作表面，它影响着气缸套的运转性能和使用寿命，是粗糙度轮廓的核心部分。Rvk——简约谷深RVK，是指从粗糙度核心轮廓延伸到材料内的轮廓谷的平均深度。这些深入表面的深沟槽在活塞相对缸套运动时，形成附着性能很好的油膜，在提高孔的耐磨性、缩短发动机磨合时间的同时，能大幅度降低油耗。Mr1——尖峰轮廓支承长度率，是为一条将轮廓峰分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。Mr1值是气缸套进入长期工作表面的上限，其数值的大小直接反映了气缸的加工水平和使用性能。Mr2——沟谷轮廓支承长度率，是为一条将轮廓谷分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。Mr2值是进入长期工作表面的下限，其数值的大小不但决定了磨损量，还决定了工作表面以下深沟槽的贮油、润滑能力。其实Mr1表示了表面的初期磨损负荷率，Mr2则为长期磨损负荷率。A1——峰的面积；A2——谷的面积。粗糙度核心轮廓向下延伸到材料内的轮廓谷的横截面积实际上就是深沟网纹的存油量V0，它是tpc曲线与右边纵轴及Mr2对应的截线构成的阴影部分面积，它对缸套的润滑性能无疑有重要意义。它近似为三角形面积：V0≈100-Mr2×RVK/2。四、国内平台网纹标准摘要（标准JB/T9768-199）1.轮廓偏斜率Sk(Sk=-0.8～-3.0)，等同Rsk参数.2.在4mm长度内，珩磨网纹的沟槽深度大于或等于4µm的沟槽数至少有5个。珩磨网纹沟槽数的评定：在被测表面上测取4mm长度的轮廓曲线，在曲线上作与轮廓中心线平行的tp等于5%的基准线。再在距基准线M4µm处作平行直线N，计算轮廓曲线上与直线N相交或相切的沟槽数，沟槽数应多于或等于5个。见下图1。图1好的平台网纹图形及深沟槽数的评定五、平台网纹珩磨工艺平台网纹珩磨的基本工艺为：粗珩→精珩→平台珩。粗珩：消除前工序的加工痕迹，提高孔的形状精度，降低孔的表面粗糙度，为精珩做好准备。精珩：更换珩磨油石，进一步提高孔的尺寸精度、形状精度、降低表面粗糙度，在缸孔表面形成均匀的交叉网纹。平台珩：更换油石，去除沟痕波峰，形成平台表面，提高缸孔表面的支撑率。平台珩去掉表面波峰形成平台即可，加工余量较小，最好与精珩磨一次安装加工完成，否则重复定位误差将破坏平台珩磨精度。六、平台网纹珩磨的优点所谓平台网纹珩磨，就是通过珩磨在缸孔表面形成细小的沟槽，这些沟槽有规律地排列形成网纹，并由专门的珩磨工艺削掉沟槽的尖峰，形成微小的平台。平台网纹珩磨在缸孔表面形成的这种特殊结构有如下优点：1.微小的平台增加了接触面积，削掉尖峰，消除了表面的早期快速磨损，提高了表面的耐磨性。2.细小的沟痕形成良好的储油空间,并在缸孔表面形成良好的油膜，降低了缸孔表面与活塞及活塞环的摩擦，因而可以使用低摩擦力的活塞环。3.细小的沟痕形成良好的储油空间,减小了机油的散失，进而降低了机油消耗。4.珩磨后在缸孔表面形成了无数微小的平台，增加了缸孔与活塞及活塞环的接触面积，加大了缸孔表面的支撑度，减少了缸孔的初期磨损，因此减少了缸孔的磨合时间，甚至不用磨合。