固体的表面性质

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1、第二章固体的表面性质固体表面---金属加工表面---摩擦学特性、润滑机理基础摩擦学研究基础：1、表面形貌和表面组成2、表面接触的力与变形第一节金属固体表面形貌即：表面图形、表面结构、表面粗糙度、表面光洁度显微组成：微凸体波峰、波谷形成原因：加工刀痕、系统振动一、表面的几何形状特征1、微观几何形状误差加工过程固有误差引起表面对设计要求的形状偏差,用表面波纹度、表面粗糙度描述2、表面波纹度切削加工过程中系统有害振动引起的表面波纹（波高h、波距s）宏观粗糙度h/s≈1：40；s一般1~10mm3、表面粗糙度不象波纹度那样有明显的周期性，波距较小、波高较小波度实际轮廓粗糙度波纹度表

2、面形貌加工方法刀具振动系统误差表面形貌轮廓中线：实体面积=空间面积空间实体Zi实际表面平面度MM又称微观粗糙度，无明显的周期性波距s较短（约2~800μm）波高h较小（约0.03~400μm）表面粗糙度越低，则表面越光亮。评定指标：Ra---轮廓算术平均偏差、Rq---轮廓均方根偏差Rz---微观不平度十点高度、Ry---轮廓最大高度。二、表面粗糙度参数----高度特性参数、间距特性参数、形状特性参数----一维、二维、三维形貌参数中线m：实体面积＝空间面积Zi—以中线为起点度量出的廓形高度n—在样品标准长度l内的测量次数l—随粗糙度而定，粗糙度等级不同，l值不同1、高度特

3、性参数（1）轮廓算术平均偏差Ra概率统计表达式：数学表达式：（2）轮廓均方根偏差Rq轮廓图形上各点和中线之间距离平方的平均值的平方根Zi大的点比重大，能高度反映粗糙度Ra≈0.8Rq数学表达式：概率统计表达式：是在标准长度L内五个最高的轮廓峰高的平均值与五个最低的轮廓谷深的平均值之和hpi—第i个最高的轮廓峰高hvi—第i个最低的轮廓谷深（3）微观不平度十点高度Rz(4)轮廓最大高度Ry是表面经常出现的微观不平度的最大高度。即在标准取样长度内轮廓顶线和轮廓谷底线之间的距离。一般取若干段，求Ry的平均值，避免出现用R偶然代替Ry加工方法表面微观特征粗车、粗刨微见刀痕≤20

4、≤80车、铣微见加工痕迹≤10≤40镗、粗刮微见加工痕迹≤5≤20磨、拉看不清加工痕迹≤2.5≤10精铰、滚压可辨加工痕迹方向≤1.25≤6.3精镗、刮微辨加工痕迹方向≤0.63≤3.2珩磨、研磨不可辨加工痕迹方向≤0.32≤1.6精磨、抛光暗光泽面≤0.160.8超精磨、精抛亮光泽面≤0.08≤0.4镜面磨、超精抛光镜面≤0.01≤0.05各种加工方法的表面特征及其粗糙度相互换算（在一定程度上）表　　面Rq/RaRz/RaRy/Ra车　　削磨　　削研　　磨随机统计1.10~1.151.18~1.301.30~1.501.254~55~7--------4~57~147~1

5、48.02、间距特性参数（1）微观不平度的平均间距Sm:含有一个轮廓峰与相邻谷的一段中线长度（2）轮廓峰的密度D:单位长度内轮廓峰的（微凸体）个数（１）Ra相同，形貌不一定相同（２）一维形貌参数仅适合描述同一加工方法的具有相似轮廓的表面（３）一维高度参数和一维间距参数配合，可以粗略构成表面形貌的二维图象摩擦学意义上的粗糙度讨论峰顶曲率半径的计算３、形状特性参数－－微凸体峰顶曲率半径r:微凸体峰顶曲率半径反映微凸体尖峭与平缓的程度，两个固体表面相接触，微凸体峰顶曲率半径对金属的变形性质影响很大．峰顶曲率半径的计算式中：——横向轮廓图形（沿加工方向）微凸体峰顶曲率半径；——纵向

6、轮廓图形（沿加工方向垂直）微凸体峰顶曲率半径；——分别代表轮廓图形在垂直方向和水平方向的放大倍数；h——从每个微凸体峰顶向下度量的相同高度，一般或、——在h处横向或纵向轮廓图形的水平截断宽度；如图，各值不等。n——微凸体所取数目，一般n≥5。、三、表面轮廓高度的分布以表面轮廓中线为x轴，在标准长度L内，每隔一定距离ΔL，测量轮廓图形距参考中线的高度Z1、Z2、……Zi然后求出同一Z值的个数，作为该高度的纵标频数。均方根差：1、在表面轮廓曲线上按间隔量取高度值Zi；2、统计得出值的概率3、算数平均偏差为4、用代替用代替：称为概率密度涵数那么若加工表面粗糙度高度分布为通常为正态

7、分布其涵数表达式：设正态分布曲线面积故：微凸体高度分布微凸体高度分布曲线表面粗糙度越低，曲线越接近正态分布磨削表面轮廓高度分布曲线四、支承面积曲线－－－支承长度率曲线－－微观不平度的形状特性参数：在取样长度内，一平行于中线的线与轮廓相截，得各截段长度之和与取样长度之比能表示粗糙表层的微凸体的高度分布表示表面磨损到一定程度时，支承面积的大小主要用于计算实际接触面积简便起见，一般用二维作图法求支承面积曲线a3a2a1Ay(a)表面轮廓曲线(b)支承曲线图3-6粗糙表面的支承面曲线理想支承面积曲线第二节　　固体表面