Warstwa wierzchnia materiału- wąska strefa przylegająca bezpośrednio do powierzchni różniąca się budową i właściwościami od materiału położonego głębiej (rdzenia)
Powstaje w wyniku: procesów fizykomechanicznych lub fizykochemicznych zachodzących podczas kształtowania go.
Warstwa wierzchnia nie jest jednolita, lecz składa się z odrębnych stref o zróżnicowanej strukturze i właściwościach. Jej zasięg w głąb materiału również nie jest równomierny i może mieć różną grubość.
Struktura i właściwości warstwy wierzchniej decydują o zachowaniu się wyrobów w czasie ich eksploatacji
Występowanie warstwy wierzchniej jest spowodowane:
-odrębnym stanem energetycznym powierzchni, co zwiększa energie powierzchniową i aktywność adsorpcji
-nałożeniem się wpływów zjawisk mechanicznych, cieplnych i chemicznych na powierzchnię materiału w czasie jego obróbki
-mechanicznym, cieplnym i fizykochemicznym oddziaływaniem otoczenia na powierzchnię elementu w czasie jego eksploatacji
Technologie obróbki powierzchniowej- zabiegi i technologie uszlachetniające powierzchnie poru kowanych wyrobów
Warstwa powierzchniowa- strefa materiału powstająca na powierzchni materiału, dzieli się na :
-powłoki; warstwa powierzchniowa, do której budowy materiał jest dostarczony w całości lub w znacznej części z zewnątrz
-technologie warstwy wierzchniej; powstaje w wyniku usunięcia poprzednio istniejącej warstwy wierzchniej bądź modyfikacji jej właściwości bez istotnego przyrostu grubości
Do uszlachetniania warstwy wierzchniej wykorzystuje się:
-różne zjawiska fizyczne, chemiczne i cieplne w celu nadania powierzchni żądanych właściwości
-różne materiały i ich kompozycje w celu nadania powierzchni odpowiednich właściwości przez nanoszenie i wytwarzanie powłok ochronnych
Proces technologiczny wytwarzania elementu charakteryzuje się podwyższaniem poziomu określonych właściwości fizykomechanicznych, fizykochemicznych, stereometrycznych warstwy wierzchniej do wymaganego stanu.
W wyniku procesu eksploatacyjnego następuje ciągłe, przeważnie powolne pogarszanie się właściwości użytkowych elementy, nadanych w procesie technologicznym, a w konsekwencji utratą odporności warstwy wierzchniej elementu na zużywanie się.
W celu scharakteryzowania warstwy wierzchniej określa się następujące czynniki :
Strukturę geometryczną powierzchni | Stan warstwy wierzchniej |
---|---|
*falistość *chropowatość *przyleganie (nośność) *kierunkowość nierówności *skażenia nierówności |
*grubość warstwy wierzchniej *struktura warstwy wierzchniej *utwardzenie (umocnienie) *naprężenie własne *wady warstwy wierzchniej |
Struktura geometryczna powierzchni; jest zbiorowym określenie geometrycznych właściwości zewnętrznej granicy warstwy wierzchniej
Wyróżnia się powierzchnię:
-rzeczywistą; odgraniczającą przedmiot od otoczenia
-geometryczną; czyli nominalną, określoną rysunkiem przedmiotu
-zaobserwowaną: przedstawiającą przybliżony w zależności od metod i dokładności obserwacji obraz powierzchni rzeczywistej
Do najistotniejszych cech struktury geometrycznej zalicza się błędy kształtu, falistość, chropowatość, kierunkowość nierówności oraz wady struktury.
Stan warstwy wierzchniej: można określić na podstawie jej grubości, struktury, umocnienia, stanu naprężeń oraz wad- czyli zaburzeń lud odstępstw od stanu typowego dla danej warstwy.:
*Grubość warstwy wierzchniej przyjęto określać jako głębokość zalegania naprężeń własnych trudną do wyznaczenia powszechnie dostępnymi metodami gdyż na ogół granica między warstwą wierzchnią a rdzeniem materiału nie jest wyrażna ????
*Struktura warstwy wierzchniej; nie jest jednorodna. Warstwa wierzchnia składa się z wielu podwarstw z których każda ma inną budowę i właściwości.
Podział stref:
I- zewnętrzna; utworzona z zaadsorbowanych cząsteczek polarnych
II- zaadsorbowanych cząstek wody
III-Zaadsorbowane cząsteczki gazów i par
(strefy I-III przenikają się wzajemnie)
IV-zawiera tlenki metali i powstaje wskutek reakcji tlenu z materiałem. W zależności od materiału tlenki te tworzą warstwę ochronną przed korozją.
V- strefa zniszczonych krystalitów ; powstaje w wyniku zniszczenia krystalitów na powierzchni metalu, co jest spowodowane działaniem ostrego narzędzia.
VI- strefa steksturowana; metal odkształcony plastycznie o widocznym kierunku odkształcenia
VII- strefa odkształceń plastycznych
VIII- odkształceń sprężystych
IX- rdzeń
*Umocnienie warstwy wierzchniej: polega na zwiększeniu jej twardości wskutek działania czynników cieplnych, chemicznych lub mechanicznych, które powodują zmiany struktur, składu chemicznego lub odkształcenie plastyczne krystalitów
*Naprężenie własne warstwy; to naprężenia zalegające w warstwie wierzchniej, które pozostają w niej po zaprzestaniu działania obciążeń zewnętrznych
*Wady warstwy wierzchniej: to zaburzenai lub odstępstwa od normalnej struktury warstwy wierzchniej danego materiały typowej dla danych warunków