表面粗糙度对机器零件使用性能的影响

表面粗糙度对机器零件使用性能的影响

表面粗糙度与机器零件的耐磨性、疲劳强度、接触刚度、配合性质、密封性、腐蚀性等均有密切关系，所以零件表面粗糙度的高低直接影响机器、仪器的使用性能和寿命。

一：耐磨性的影响     

加工后的零件表面总存在一定程度的粗糙，故当两表面接触时，一般说来就只是一些接触，它比理论上的接触面积小得多。接触面积小，单位面积上的压力就大。压力超过了材料的屈服极限，凸峰就产生塑性变形，凸峰就被折断或剪切，这时磨损较快。当磨损到一定程度时，较多的峰顶被磨平之后，两表面的接触面积增大，单位压力就下降，这时磨损变缓，进入正常磨损阶段。

表面粗糙度数值愈小是否耐磨性就愈高呢？这也不是。表面粗糙度要求过高，则接触的两表面之间的润滑油被挤出，彼此之间产生亲和力，这反而会使磨损加剧。为了提高机器的使用寿命，合理地选择表面粗糙度数值是十分重要的。

二：对抗疲劳强度的影响       

零件表面愈粗糙，表面上的凹痕和裂纹就愈明显。这些凹痕和裂纹处对应力集中极敏感。当零件承受交变载荷时，零件的损坏往往由于零件表面凹谷处产生应力集中而引起(材料产生疲劳断裂)，它降低了材料的疲劳强度。

三：对接触刚度的影响     

如前所述，当两粗糙度表面接触时，其实际接触面只是理想接触面积的一部分，这些已接触的封顶，其单位面积压应力比原设计值增大了许多。因此，当受到外力作用时，它们极易产生变形。此种变形称为接触变形，它是影响工艺系统刚度的一个重要因素。

四：对配合性质的影响    

零件的配合性质是根据零件工作条件与使用要求确定的。由于表面粗糙不平，两个接触表面的一些凸峰相接触。当零件运转时，因接触表面的磨损，间隙会逐渐增大，使配合性质改变。特别是在尺寸小、公差小的情况下，表面粗糙度对间隙配合影响更大。对过盈配合，粗糙表面在装配压入过程中，会使峰顶挤平，减小实际有效过盈，降低连接强度。因此提高零件表面粗糙度的要求，对提高间隙配合的稳定性，保证过盈配合的连接强度，都具有十分重要的意义。

五：对抗腐蚀性的影响     

金属腐蚀是化学过程或电化学过程所引起的，如钢、铁生锈，铜生铜绿，皆系腐蚀作用所致。零件表面愈粗糙，这种腐蚀作用愈强烈，因为腐蚀物质容易凝集在峰谷的底部，腐蚀作用将从凹谷底部深入到金属内部去，凹谷深度愈大，底部角度愈大，这种腐蚀渗透作用就愈厉害。所以提高表面粗糙度的要求，能提高零件的抗腐蚀能力。

六：对结合密封性的影响     

粗糙表面由于只在局部点上接触，中间有缝隙，影响密封性。所以要求密封的表面分两类：一类称为静力密封性，即接触表面没有相对滑动；另一类称为动力密封性，即接触表面间存在相对滑动。对静力密封表面，当表面微观不平度深度过大，密封材料在装配受预压后仍不能塞满这些微观不平度的沟深时，则在密封表面上留下渗漏的微隙。密封不仅与微观不平度的深度有关，而且与微观不平度加工纹理有关。对动力密封表面，由于有相对运动，表面间需含有一定量的油使之润滑，一般以表面微观不平度为4～5微米为有利，表面太光反而不好。

七：对流体流动阻力的影响     

流体在管道中流动，要受到阻力。当管内流动处于紊流状态时，摩擦阻力就大。管壁相对粗糙度的数值可作为是否会发生紊流的一个指标。管径愈小，流速愈大，管壁粗糙度对摩擦损失的影响愈大。摩擦阻力与微观不平度深度及层流之比有关，特别是与微观不平度峰谷侧面的倾斜角有关。

八：对测量精度的影响     

由于工件表面微观不平度的存在，测量时，测量杆实际接触在峰顶上。虽然测量力不大，但因接触面积小，单位面积上受的力却不小，引起一定的接触变性。零件表面微观不平度有一定的峰谷起伏，如测量时测量头和被测表面间要做相对运动，这使测量杆也随被测表面的峰谷起伏而上下波动，影响到示指波动，从而对测量精度有一定程度的影响。

九：对镀层的影响     

电镀金属表面，镀前的表面粗糙度对镀后的质量有影响，如镀铬前表面微观不平度Ry为0.5μm，在镀后也仍能看出有加工纹理痕迹，影响美观。镀锌、铜、铬后，往往表面微观不平度深度比镀前增加一倍；而镀镍后，则比镀前减小一倍。因此，对镀前表面应有一定的表面粗糙度值。

十：对外观和清洁卫生的影响     

除上述以外，表面粗糙度对导热性、表面反射和辐射性能、胶合强度等也都有一定的影响。

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