У галіне дакладнай вытворчасці і кантролю характарыстыкі цеплавой дэфармацыі матэрыялаў з'яўляюцца ключавым фактарам, які вызначае дакладнасць і надзейнасць абсталявання. Граніт і чыгун, як два распаўсюджаныя прамысловыя базавыя матэрыялы, прыцягнулі вялікую ўвагу дзякуючы сваім адрозненням у эксплуатацыйных характарыстыках у высокатэмпературных асяроддзях. Каб візуальна прадставіць характарыстыкі цеплавой дэфармацыі абодвух матэрыялаў, мы выкарысталі прафесійны цеплавізар для правядзення бесперапынных 8-гадзінных працоўных выпрабаванняў на гранітных і чыгунных платформах аднолькавай спецыфікацыі, выяўляючы рэальныя адрозненні праз дадзеныя і выявы.
Эксперыментальная распрацоўка: мадэляванне жорсткіх умоў працы і дакладнае ўлічэнне адрозненняў
Для гэтага эксперыменту былі абраныя гранітныя і чыгунныя платформы памерамі 1000 мм × 600 мм × 100 мм. У мадэляваным асяроддзі прамысловай майстэрні (тэмпература 25 ± 1 ℃, вільготнасць 50 % ± 5 %), шляхам раўнамернага размеркавання крыніц цяпла па паверхні платформы (імітуючы выдзяленне цяпла падчас працы абсталявання), платформа працавала бесперапынна пры магутнасці 100 Вт на працягу 8 гадзін. Для маніторынгу размеркавання тэмпературы і дэфармацыі паверхні платформы ў рэжыме рэальнага часу выкарыстоўваліся цеплавізар FLIR T1040 (з тэмпературным дазволам 0,02 ℃) і высокадакладны лазерны датчык перамяшчэння (з дакладнасцю ± 0,1 мкм), а дадзеныя запісваліся адзін раз кожныя 30 хвілін.
Вынікі вымярэнняў: візуалізацыя розніцы тэмператур і колькасная ацэнка дэфармацыйнага зазору
Згодна з дадзенымі цеплавізара, пасля гадзіны працы чыгуннай платформы максімальная тэмпература паверхні дасягнула 42℃, што на 17℃ вышэй за пачатковую тэмпературу. Праз восем гадзін тэмпература паднялася да 58℃, і з'явіўся выразны градыент размеркавання тэмператур з розніцай тэмператур 8℃ паміж краем і цэнтрам. Працэс нагрэву гранітнай платформы больш павольны. Тэмпература падымаецца да 28℃ толькі праз 1 гадзіну і стабілізуецца на ўзроўні 32℃ праз 8 гадзін. Розніца тэмператур паверхні кантралюецца ў межах 2℃.
Згодна з дадзенымі дэфармацыі, на працягу 8 гадзін вертыкальная дэфармацыя ў цэнтральнай частцы чыгуннай платформы дасягнула 0,18 мм, а дэфармацыя дэфармацыі па краях — 0,07 мм. У той жа час максімальная дэфармацыя гранітнай платформы складае ўсяго 0,02 мм, што менш за 1/9 ад дэфармацыі чыгуннай. Крывая лазернага датчыка перамяшчэння ў рэжыме рэальнага часу таксама пацвярджае гэты вынік: крывая дэфармацыі чыгуннай платформы рэзка вагаецца, у той час як крывая гранітнай платформы амаль стабільная, што дэманструе надзвычай высокую тэрмічную стабільнасць.
Прынцыповы аналіз: уласцівасці матэрыялаў вызначаюць адрозненні ў цеплавой дэфармацыі
Асноўная прычына значнай цеплавой дэфармацыі чыгуну заключаецца ў яго адносна высокім каэфіцыенце цеплавога пашырэння (прыблізна 10-12 ×10⁻⁶/℃) і нераўнамерным размеркаванні графіту ўнутры, што прыводзіць да неадпаведных хуткасцей цеплаправоднасці і ўтварэння лакальнай канцэнтрацыі цеплавых напружанняў. У той жа час чыгун мае адносна нізкую ўдзельную цеплаёмістасць, і яго тэмпература павышаецца хутчэй пры паглынанні аднолькавай колькасці цяпла. Наадварот, каэфіцыент цеплавога пашырэння граніту складае ўсяго (4-8) ×10⁻⁶/℃. Яго крышталічная структура шчыльная і аднастайная, з нізкай і раўнамерна размеркаванай эфектыўнасцю цеплаправоднасці. У спалучэнні з высокай удзельнай цеплаёмістасцю ён можа захоўваць стабільнасць памераў у высокатэмпературных умовах.
Прафесійная інтуіцыя: выбар вызначае дакладнасць, стабільнасць стварае каштоўнасць
У такім абсталяванні, як дакладныя станкі і трохкаардынатныя вымяральныя машыны, тэрмічная дэфармацыя чыгунных асноў можа прывесці да памылак апрацоўкі або кантролю, што ўплывае на выхад якаснай прадукцыі. Гранітная аснова, дзякуючы сваёй выдатнай тэрмічнай стабільнасці, можа гарантаваць, што абсталяванне будзе падтрымліваць высокую дакладнасць падчас працяглай эксплуатацыі. Пасля таго, як адно прадпрыемства па вытворчасці аўтамабільных дэталяў замяніла чыгунную платформу на гранітную, хібнасць памераў дакладных дэталяў знізілася з 3,2% да 0,8%, а эфектыўнасць вытворчасці павялічылася на 15%.
Дзякуючы інтуітыўна зразумеламу інтэрфейсу і дакладным вымярэнням цеплавізарам, розніца ў цеплавой дэфармацыі паміж гранітам і чыгунам адразу відавочная. У сучаснай прамысловасці, якая імкнецца да максімальнай дакладнасці, выбар гранітных матэрыялаў з большай цеплавой стабільнасцю, несумненна, з'яўляецца разумным крокам для павышэння прадукцыйнасці абсталявання і забеспячэння якасці прадукцыі.
Час публікацыі: 24 мая 2025 г.