Чистота поверхности металлоизделий

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

следа. Показано существенное влияние на структуру и параметры течения в области аэродинамического следа за ЗЭ его собственного газовыделения.

Показаны преимущества использования области сверхглубокого вакуума за ЗЭ для получения новых тонкопленочных полупроводниковых материалов с уникальными свойствами.

O. P. Pchelyakov, L. V. Sokolov

A. V. Rzhanov Institute of Physics of Semiconductors, Russian Аcademy of Science, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk

L. L. Zvorykin

Moscow Physics-and-Technical Institute, Russia, Dolgoprudnyi

L. V. Mishina, A. N. Krylov JSC «Space-Rocket Corporation „Energy"», Russia, Korolyov

PROSPECTS OF REALIZATION SEMI-CONDUCTOR NANOTECHNOLOGY IN CONDITIONS OF ORBITAL FLIGHT

Some scientific and technical aspects of development of space vacuum technology for growth semi-conductor multilayered nanoheterostructures are presented; it is shown, that the method molecular-beam epitaxy at realisation in superdeep space vacuum has clear advantages in comparison with terrestrial analogues.

© Пчеляков О. П., Соколов Л. В., Зворыкин Л. Л., Мишина Л. В., Крылов А. Н., 2009

УДК 681.7.055

С. Н. Решетникова, Г. Ф. Краева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ЧИСТОТА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

Рассмотрена чистота поверхности (шероховатость) и ее влияние на эксплуатационные характеристики металлоизделий.

Прежде чем изготовить какое-либо изделие машиностроения разрабатывается его конструкция, производятся расчеты и готовится его сборочный чертеж, а также чертежи входящих в него агрегатов, узлов и деталей. Затем составляются технологические карты на изготовление деталей, в которых указываются размеры детали с допусками и припусками на обработку, содержатся сведения о сплаве, видах и марках оборудования, на котором детали будут изготовляться, а также класс чистоты поверхности (шероховатость).

Согласно определению, приведенному в БСЭ, шероховатость поверхности (ШП) представляет совокупность неровностей, образующих микрорельеф поверхности детали, что определяет точность изготовления детали. Шероховатость поверхности возникает, главным образом, вследствие пластической деформации поверхностного слоя заготовки при ее обработке на различном оборудовании из-за неровностей режущих кромок

инструмента, трения, вырывания частиц материала с поверхности заготовки, вибрации заготовки и инструмента и т. п. ШП является важной характеристикой, влияющей на такие эксплуатационные свойства деталей и узлов машин, как износостойкость трущихся поверхностей, усталостная прочность, коррозионная устойчивость, сохранение натяга при неподвижных посадках и т. п. Требования к ШП устанавливают, исходя из функционального назначения поверхностей деталей и их конструктивных особенностей.

В соответствии с технологическим циклом металлические заготовки (отливки, поковки, прокат и пр.) обрабатываются на различных металлорежущих станках (токарные, фрезерные, строгальные, сверлильные, шлифовальные и др.), на которых с помощью соответствующего режущего инструмента с заготовок срезается часть металла (припуск на механическую обработку), в результате чего заготовка доводится до

Решетневские Чтения

размеров детали, предусмотренных сборочным чертежом.

При этом качество обработанной поверхности оценивается классом чистоты: 1-3 классы - грубая обдирочная обработка (точение, фрезерование, строгание); 4-6 классы - получистовая обработка; 7-9 классы - чистовая обработка (шлифование, тонкое точение, протягивание, развертывание и т. п.); 10-14 классы - доводочная обработка (притирка, суперфиниш, хонингование и др.).

Согласно ГОСТ 2789-73 ШП обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции [1].

Для измерения ШП обычно применяют следующие методы: контактный - щуповыми приборами (профилометры и профилографы) и бесконтактный - оптическими приборами. В машиностроении часто используют визуальный метод, сравнивая контролируемую поверхность с поверхностью образца или детали, шероховатость поверхности которой аттестована.

Количественно ШП оценивают следующими параметрами (одним или несколькими): средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по 10 точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля Rmах, средним шагом неровностей Sm, средним шагом неровностей по вершинам S, относительной опорной длиной профиля Числовые значения параметров шероховатости, типы направлений неровностей поверхностей (параллельное, перпендикулярное, кругообразное и др.) установлены стандартом. Выбор параметров ШП зависит от конструкции деталей и функционального назначения их поверхностей. Например, для трущихся поверхностей ответственных деталей устанавливают допустимые значения Ra (или Rz), Rmах, tp и направление неровностей; для поверхностей циклически нагруженных ответственных деталей -Rmах, Sm и S и т. п.

Классы шероховатости с 6-го по 14-й разделяются на разряды а, б, в. В классах 1-5, 13 и 14 не применяют параметр Ra, а в классах 6-12 - пара-

метр Rz, что вызвано необходимостью однозначного определения класса ШП при различных методах контроля. Значение Ra указывают только числом, а другие параметры - с символом, например Rz3,2. Указанное числовое значение ограничивает наибольшую ШП по параметрам Ra или Rz. Поверхности в состоянии поставки или обработанные без снятия стружки обозначают символом . а при обработке со снятием стружки .

Начальная ШП, которую детали получают после их изготовления и сборки, изменяется в процессе приработки. Получающаяся после приработки (при трении качения, трении скольжения и др.) ШП, обеспечивающая минимальный износ и сохраняющаяся в ходе длительной эксплуатации машин, называется оптимальной шероховатостью. Параметры оптимальной ШП зависят от конструкции и материала трущихся деталей, качества смазки и других условий работы.

Существенный вклад в повышение чистоты поверхности деталей, отливаемых в кокиль, вносит использование в огнеупорных красках, применяемых для окраски рабочей полости кокиля, нанопорошков тугоплавких химических соединений [2]. Так, при использовании для этой цели краски, содержащей нанопорошок 813^ (3,92 % 813^ + 5,88 % 2пО + 11,76 % жидкого стекла Ка2БЮ3, остальное - вода), шероховатость поверхности отливаемых в нее из алюминиевого сплава АК7ч трехлопастных винтов уменьшилась в 1,6 раза, что повышает ходовые качества винта. Повышение чистоты поверхности при этом объясняется тем, что частицы нанопо-рошка Б13К4, размеры которых не превышают 100 нм (1 нм = 1 • 10-9), заполняют пустоты между более крупными частицами 2пО, что обеспечивает получение более ровного покрытия на полости формы.

Библиографический список

1. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. М. : Изд-во стандартов, 1973.

2. Крушенко, Г. Г. Новая кокильная краска для отливок из алюминиевых сплавов / Г. Г. Крушен-ко, Б. А. Балашов, З. А. Василенко // Литейное производство. 1995. № 6. С. 26.

S. N. Reshetnikova, G. F. Kraeva Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE SURFACE FINISH OF HARDWARE ITEMS

The surface finish (roughness) and its effect on performance characteristics of hardware items is shown.

© Решетникова С. Н., Краева Г. Ф., 2009