Curs 8 - Tolerante

Curs Tolerane Conf.univ.dr.ing. Liliana Popa

1

Curs 8

6. Precizia microgeometriei suprafeelor

6.1 Noiuni generale

Microgeometria piesei, numit curent rugozitatea suprafetelor piesei, reprezint

ansamblul neregularitilor care formeaz abateri geometrice de ordinul 3 i 4 i al cror

pas este relativ mic n raport cu adncimea lor, fig.6.1.

Fig.6.1 Abaterile geometrice ale suprafeelor

Forma i dimensiunile neregularitilor depind de procedeul de prelucrare aplicat,

de geometria sculei achietoare, de regimurile de achiere, de modul de formare a

achiei, de caracteristicile materialului prelucrat ca i ali factori. Existenta neregularitilor

pe suprafeele contact, prezentnd ns si o serie de dezavantaje : micorarea suprafeei

efectiva de contact, la uzare inrautatesc condiiile de frecare si de funcionare a pieselor,

adnciturile lor constituie concentratori de tensiuni, provoac scderea etanseitatii

dinamice si statice, tocirea lor modifica dimensiunile efective ale pieselor etc.

6.2 Termeni i definiii

Rugozitatea suprafeei este definit n SR ISO 4287/2001 prin specificarea

caracteristicilor cuantificate prin parametrii ca :

- parametrii de amplitudine (proeminen i gol);

- nlimea maxim de proeminen a profilului, Pp, Rp i Wp: cea mai mare

nlime de proeminen a profilului, Zp, n limitele unei lungimi de baz, fig.6.2.

- adncimea maxim de gol a profilului, P, Rv sau Wv: cea mai mare

adncime de gol a profilului, Zv, n limitele lungimii de baz, fig.6.2.;

- nlimea maxim a profilului Pz, Rz i Wz: suma dintre cea mai mare nlime a proeminenelor profilului, Zp, i cea mai mare adncime a golurilor profilului Zv, n limitele lungimii de baz, respectiv:

(6.1)


2

- nlimea medie a elementelor profilului, Pc, Rc i Wc: valoarea medie a nlimilor elementelor profilului, Zt, n limitele lungimii de baz, respectiv:

Fig.6.2 Parametrii profilului conform SR ISO 4287:2001

(6.2)

- parametrii de amplitudine (media ordonatelor):

- abaterea medie aritmetic a profilului evaluat, Pa, Ra i Wa: media

aritmetic a valorilor absolute ale ordonatelor Z(x) n limitele unei lungimi de

baz, respectiv:

(6.3)

n care l poate fi, dup caz, lp lungimea de baz a profilului primar, lr

lungimea de baz a profilurilor de rugozitate, lw lungimi egale ca valoare cu

lungimile de und caracteristice filtrelor de profil c i, respectiv f.

- abaterea medie ptratic a profilului evaluat, Pq, Rq i Wq: media

ptratic a valorilor ordonatelor Z(x), n limitele unei lungimi de baz, respectiv:

(6.4)

n care l poate fi lp, lr sau lw, dup caz.


3

- factorul de asimetrie al profilului evaluat, Psk, Rsk, Wsk: raportul dintre

media valorilor ordonatelor Z(x) la cub i cubul parametrilor Pq, Rq sau Wq,

dup caz, n limitele lungimii de baz.

- factorul de aplatizare a profilului evaluat, Pku, Rku i Wku: raportuldintre

media valorilor la puterea 4 ale ordonatelor Z(x) i valoarea la puterea 4 a

parametrului Pq, Rq sau Wq, dup caz n limitele lungimii de baz.

Factorii de aplatizare Pku, Rku i Wku reprezint o msur a aplatizrii curbei

de distribuie a amplitudinii i sunt puternic influenai de proeminenele sau

golurile izolate.

- parametrii de pas;

- limea medie a elementelor profilului, PSm, RSm, WSm: valoarea medie a limilor elementelor profilului Xs n limitele unei lungimi de baz, fig.6,2, respectiv:

(6.5)

- parametrii hibrizi (panta medie ptratic a profilului).

- pant medie ptratic a profilului evaluat, Pq, Rq, Wq: valoarea

medie ptratic a pantelor locale dZ/dX, n limitele lungimii de baz.

6.3 Prescrierea rugozitii suprafeelor pieselor

Prescrierea rugozitii se face la proiectare, pentru fiecare suprafa a piesei, n

funcie de rolul pe care l are n ansamblul din care face parte, urmrindu-se n acelai

timp i costul realizrii (cu ct valoarea rugozitii este mai redus cu att crete costul

prelucrrii).

Prescrierea rugozitii suprafeelor se face innd seama de : treapta de toleran,

rolul funcional al piesei, dimensiunea nominal, procedeul de prelucrare.

n prezent, valorile principalelor mrimi care determin precizia prescris a

microgeometriei suprafeelor definit n standardul SR ISO 4287:2001, care se aplic n

prezent, pot fi stabilite pe baza standardului SR ISO 468-1997, dup cum urmeaz.

Valorile prefereniale ale celor doi parametrii a amplitudine Ra i Rz i ale

parametrului de pas RSm sunt prezentate n tabelul 6.1.

Tabelul 6.1

Valori ale parametrilor de rugozitate

Valorile parametrilor de rugozitate Ra i Rz sunt n funcie de precizia

netezimii suprafeei, determinat de rolul funcional al acestora. Pentru a ine seama de


4

dependena valorilor parametrilor de rugozitate de precizia netezimii suprafeelor se

definesc i se simbolizeaz clasele de rugozitate. n tabelul 6.2 se prezint clasele de

rugozitate, simbolizate dup ISO i dup standardele romneti, precum i valorile

parametrilor de rugozitate Ra i Rz asociate acestora.

Tabelul 6.2

Clasele de rugozitate i parametrii asociai.

Nr.

crt.

Simbolul clasei de

rugozitate Parametrii de rugozitate Lungimea de

baza

ISO STAS Ra (m) Rz (m) (mm)

1 N0 0,012 0,050 0,08

2 IT4 N1 0,025 0,100

3 IT5 N2 0,05 0,20 0,25

4 IT6 N3 0,1 0,40

5 IT7 N4 0,2 0,80

6 IT8 N5 0,4 1,6

7 IT9 N6 0,8 3,2

0,8 8 IT10 N7 1,6 6,3

9 IT11 N8 3,2 10

10 IT12 N9 6,3 20 2,5

11 IT13 N10 12,5 40

12 IT14 N11 25 80

8 13 IT15 N12 50 160

14 - N13 100 250

Valoarea de rugozitate prescris trebuie s fie n concordan cu precizia n care

se execut dimensiunea suprafeei considerate, cunoscnd ca fiecrui procedeu de

prelucrare i este caracteristic obinerea economic a unei anumite rugoziti, tab.6.3

Valoarea rugozitii nu depinde de mrimea suprafeei; prin folosirea unui anume

procedeu de prelucrare i a unui regim de lucru corespunztor se creeaz o legtur

strnsa ntre precizia dimensional i rugozitate.

Pentru suprafeele de contact cu frecare se recomand, pentru stabilirea

rugozitii, utilizarea relaiilor:

50 mm Rz = (1015) % T (t) m

=1850 mm Rz = (1520) % T (t) m (6.6)


5

=118 mm Rz = (2025) % T (t) m

Tabelul 6.3

Valorile parametrului de rugozitate Ra n funcie de procedeele tehnologice de prelucrare

Exemplu: S se stabileasc rugozitatea suprafeei (Ra) a unui arbore cu dimensiunea

- .

Rezolvare: t = es-ei = 0,030-(-0,018) = 0,048 mm; t = 48 m Rz = 25%t = 0,2548 = 12 m

Ra = Rz/4 = 12/4 = 3 m. Se va alege dintre valorile prefereniale Ra = 3,2 m

Exemple de alegere a rugozitii suprafeei Ra n diferitele domenii ale construciei

de maini:

Ra 50 Ra 100: suprafee grosolane, neprelucrate, curate.

Ex: piese turnate, suprafee forjate, laminate, matriate, tiate, ambutisate, guri fr

importan.


6

Ra 12,5 Ra 25: suprafee de contact grosolane, fr micare.

Ex. suprafee de aezare la piesele mari i grele, suprafee cu condiii de aspect,

piese turnate n cochilii.

Ra 6,3: suprafee de contact nesolicitate i fr centrare, suprafee exterioare.

Ex. etanri cu garnituri nemetalice, filete la toate organele de asamblare, uzuale si

semiprecise;

Ra 3,2: transmisii cu uzur reduse.

Ex. fusuri i lagre de transmisii normale, guri de centrare, suprafeele laterale ale

flancurilor danturii roilor melcate, conice i de lan, ale filetelor , ale canalelor la

roile pentru curea trapezoidale;

Ra 1,6: suprafee de ghidare i de centrare la micri periodice.

Ex: alezajele gurilor de alunecare, arbori i alezaje la reductoare, suprafee de

contact la carcase de font;

Ra 0,80: uzura redusa la viteze i tensiuni de contact reduse la fore axiale,

suprafee de centrare.

Ex. suprafee de etanare pentru garnituri de psla, suprafee de alunecare la pene

paralele, cuzinei rectificai, piulie la transmisii cu filet;

Ra 0,40: uzura redus la viteze i tensiuni de contact mijlocii, suprafee de centrare,

suprafee care urmeaz s fie cromate, nichelate etc.

Ex. suprafee de alunecare la pene, suprafaa cilindric a pistoanelor, fusurilor,

suprafee de etanare etc.

Ra 0,20: suprafee supuse la frecare i de uzura crora depinde i precizia de lucru

a mecanismului.

Ex. lagre la arbori cotii i la arbori cu cam, fusuri de manivel etc.

n cazul prelucrrilor mecanice, se recomanda utilizarea urmtoarelor valori ale rugozitii (Ra)

pentru prelucrri de degroare: 25, 50, 100 m; pentru semifinisari: 3,2; 6,3; 12,5 m;

pentru finisri: 0,4; 0,8; 1,6 m; pentru super finisri: 0,012, 0,025; 0,05; 0,10 m.

6.4 Notarea pe desen a rugozitii suprafeelor

Simbolurile utilizate pentru indicarea rugozitii suprafeelor sunt prezentate n SR

EN ISO 1302:2002.

Aceste simboluri sunt cele reprezentate n fig. 6.3:

Fig. 6.3. Simbolurile utilizate pentru indicarea rugozitii suprafeelor -

SR EN ISO 1302:2002


7

a) simbolul de baz;

b) simbolul se folosete cnd ndeprtarea de material este obligatorie;

c) simbolul se folosete atunci cnd se interzice ndeprtarea de material. Acest

simbol se folosete i pe desenele de operaii pentru a arta c o suprafaa trebuie

sa rmn n aceeai faz ca la operaia precedent;

d) dac trebuie s fie indicate caracteristicile speciale ale suprafeei atunci la braul

cel mai lung al simbolului de baz se completeaz cu o linie

e) daca pentru toate suprafeele piesei este ceruta aceeai stare a suprafeei.

6.5 Indicaii adugate simbolurilor grafice

Valoarea numerica a parametrului Ra, exprimat n micrometri, se nscrie deasupra

simbolurilor:

Fig.6.4 Exemple de indicare a rugozitii suprafeelor.

Semnificaii:

a) nu implic nici un fel de limitare de ctre proiectant a procedeului de obinere a

suprafeei;

b) implic obligativitatea obinerii suprafeei printr-o operaie final de prelucrare cu

ndeprtare de material;

c) implic obligativitatea obinerii ei printr-o operaie final de prelucrare fr

ndeprtare de material;

d) indic valorile limit admisibile ale parametrului Ra, a1 - valoarea maxim, a2 -

valoarea minim;

e) exemplu de indicare a unui anumit procedeu de prelucrare final.

Fig. 6.5 Dispunerea indicaiilor privind notarea strii suprafeelor


8

a valorile rugozitii Ra, n m, precedate de simbolul parametrului Ra sau alte

simboluri urmate de valorile lor;

b procedeul tehnologic, tratament, acoperire sau alte condiii referitoare la

fabricaie;

c nlimea neregularitilor, n m, precedat de simbolul parametrului, sau

lungimea de baz, n mm (pentru Ra, Rz aceast valoare a lungimii de baz se omite

cnd aceasta este cea prevzuta de standard);

d forma neregularitilor suprafeei;

e adaosul de prelucrare;

f valorile rugozitii diferite de Ra, n m, precedata de simbolul parametrului

6.6 Reguli de indicare pe desen

a) Notarea strii suprafeelor se dispune pe desen astfel nct simbolurile i indicaiile complementare s poat fi citite de jos n sus i din dreapta desenului, fr a fi ntrerupte sau ntretiate de linii de cot sau ajuttoare;

b) Simbolurile se amplaseaz, dup caz, pe liniile de contur, pe linii ajuttoare (fig.6.6 a);

c) Nu se admite ca simbolurile s fie amplasate pe linii de contur acoperite (linie ntrerupt) sau pe linii de cot;

d) Notarea strii unei suprafee se indic o singur dat i numai pe una din proiecii (fig.6.6 b);

a) b)

Fig. 6.6. Exemple cu notarea strii suprafeelor

e) Daca toate suprafeele au aceeai stare notarea strii se specific numai deasupra indicatorului sau la condiiile tehnice;

f) Pentru suprafeele cu stri diferite starea majoritara se specific deasupra indicatorului (fig.6.7); Simbolurile grafice ale strii suprafeei diferite de simbolul general trebuie nscrise pe suprafeele corespunztoare.


9

Fig. 6.7 Exemple de notare a rugozitii pentru suprafeele cu stri diferite

1) rugozitate general cu excepia celorlalte indicaii; 2) toate suprafeele a cror stare nu este indicat au aceeai stare, i anume cea din paranteze; 3) simbolul

general este urmat n paranteze de rugozitile nscrise pe suprafeele corespunztoare

g) Notarea parilor diferite ale unei aceleai suprafee care au stri diferite:

Fig.6.8 Exemple de notare a rugozitii pentru pri diferite ale unei aceleai suprafee

h) Notarea strii suprafeelor identice care se repet pe un desen se indic o singur dat acolo unde este cotat elementul, ct mai aproape de cot, fig.6.9:

Fig.6.9 Exemple de notare a strii suprafeelor identice care se repet pe un desen

i) Notarea suprafeelor care formeaz ajustaje, reprezentate asamblat, se face pentru fiecare dintre suprafee, chiar dac au aceeai stare, fig.6.10:


10

Fig.6.10 Notarea suprafeelor care formeaz ajustaje

Exemple:

Fig. 6.11Plasarea rugozitii pe elemente cu dimensiuni reduse

6.7 Influena comun a diferiilor factori de precizie asupra funcionrii pieselor i asamblrilor

6.7.1 Influena preciziei de form i de poziie Abaterile de form i de poziie, ondulaiile precum i rugozitatea suprafeelor

influeneaz direct comportarea pieselor n funcionare.

Considernd cazul unui ajustaj n care alezajul nu are abateri de form n timp ce

arborele prezint abateri att n seciune longitudinal (abatere de la cilindricitate), caz

prezentat n fig. 6.12, pot aprea urmtoarele situaii :

Fig.6.12 Influena abaterilor de form asupra funcionrii unui ajustaj


11

a daca ajustajul este un joc din cauza abaterilor arborelui se obine o repartizare

neuniforma a jocului att n seciune longitudinal ct i n seciune transversal; din acest

motiv pelicula de lubrifiant are grosimi neegale n diferitele seciuni, conducnd la o uzur

neuniforma a pieselor;

b dac ajustajul este cu strngere din cauza abaterilor arborelui se obin n

diferite seciuni valori neegale ale strngerii efective, ceea ce conduce la slbirea

asamblrii i, n timp, prin uzare, se poate transforma caracterul ajustajului, strngerea

devenind joc.

6.7.2 Influena rugozitii

Microneregularitile, respectiv rugozitatea suprafeelor, au, de asemenea, o

influen important asupra contactului dintre suprafeele pieselor asamblate. Pentru a

explica aceast influen considerm notaiile prezentate n fig. 6.13 i anume :

Fig.6.13 Influena rugozitii suprafeelor asupra funcionrii ajustajelor

dp, Dp sunt diametrele celor dou piese care formeaz un ajustaj, msurate dup

prelucrare, deci msurate pe vrfurile microneregularitilor ;

df, Df sunt diametrele celor dou piese, msurate dup o anumit perioad de

funcionare n care s-a produs uzarea total a microneregularitilor rezultate dup

prelucrare ;

Rmaxd , RmaxD sunt valorile maxime ale microneregularitilor celor dou piese,

obinute dup prelucrare.

Din fig. 6.13 se constat c se pot scrie urmtoarele relaii ntre diametrele rezultate

dup prelucrare i cele msurate dup o anumita perioad de funcionare :

df = dp - 2Rmaxd (6.7)

Df = Dp + 2RmaxD (6.8)

In cazul unui ajustaj cu joc, jocurile obinute prin asamblarea pieselor imediat dup

prelucrare i dup o anumit perioad de funcionare au valorile :

Jp = Dp dp (6.9)

Jf = Df df (6.10)

nlocuind n relaia (6.10) valorile diametrelor cu cele date de relaiile (6.7) i (6.8)

se obine :


12

Jf = Df df = (Dp + 2RmaxD ) - (dp - 2Rmaxd ) = (Dp - dp ) + 2(RmaxD + Rmaxd ) (6.11)

sau

Jf =Jp + 2*(RmaxD + Rmaxd ) (6.12)

Dac pentru buna funcionare a asamblrii era necesar ca Jmin = 0 i dac dup

prelucrare s-a realizat Jp = Jmax , rezulta c, dup o perioada scurt de funcionare,

ajustajul este compromis, deoarece valoarea jocului crete peste valoarea limit maxim

admis cu o mrime egal cu cea a nlimii uzate a microasperitilor celor dou piese.

n acest mod se poate explica funcionarea diferit a motoarelor cu ardere intern,

de exemplu, dup perioada de rodaj, perioada n care se produce tocirea vrfurilor

microasperitilor rezultate la prelucrarea pieselor componente.

n mod similar pot fi analizate i ajustajele cu strngere.

Valorile strngerilor obinute la asamblarea pieselor imediat dup prelucrare (Sp ) i

dup o perioad de funcionare n care s-au uzat microasperitile (Sf ) sunt :

Sp = dp Dp (6.13)

Sf = df Df (6.14)

nlocuind n relaia lui Sf valorile diametrelor dup funcionare cu cele date de

relaiile (6.8) se obine :

Sf =df - Df = (dp - 2Rmaxd ) - (Df + 2RmaxD ) = (dp Df ) - 2(Rmaxd + RmaxD ) (6.15)

sau

Sf = Sp 2*(Rmaxd + RmaxD ) (6.16)

Dac n urma asamblrii pieselor dup prelucrare a rezultat Sp = Smin , rezult c

dup funcionare se va obine Sf < Smin , deci asamblarea nu mai funcioneaz

corespunztor, ajustajul transformndu-se din ajustaj cu strngere n ajustaj intermediar.

Relaiile 6.12 i 6.16 s-au stabilit considernd c microasperitile se vor uza total.

Pentru a considera i situaia n care acestea se uzeaz parial (un procent k), acestea vor

deveni:

Jf =Jp + 2k(RmaxD + Rmaxd ) (6.17)

Sf = Sp 2k(Rmaxd + RmaxD ) (6.18)

Curs 8 - Tolerante

Documents

Transcript of Curs 8 - Tolerante