У сфері прецизійного виробництва та контролю теплова деформація матеріалів є ключовим фактором, що визначає точність та надійність обладнання. Граніт та чавун, як два поширені промислові базові матеріали, привернули значну увагу завдяки відмінностям у своїх характеристиках у високотемпературних середовищах. Щоб візуально представити характеристики теплової деформації обох матеріалів, ми використали професійний тепловізор для проведення безперервних 8-годинних робочих випробувань на гранітних та чавунних платформах однакової специфікації, виявляючи реальні відмінності за допомогою даних та зображень.
Експериментальний дизайн: Моделювання суворих умов праці та точне фіксування відмінностей
Для цього експерименту було обрано гранітні та чавунні платформи розмірами 1000 мм × 600 мм × 100 мм. У змодельованому середовищі промислового цеху (температура 25±1℃, вологість 50%±5%), шляхом рівномірного розподілу джерел тепла по поверхні платформи (імітуючи тепловиділення під час роботи обладнання), платформа безперервно працювала на потужності 100 Вт протягом 8 годин. Тепловізор FLIR T1040 (з роздільною здатністю температури 0,02℃) та високоточний лазерний датчик переміщення (з точністю ±0,1 мкм) використовувалися для моніторингу розподілу температури та деформації поверхні платформи в режимі реального часу, а дані записувалися кожні 30 хвилин.
Результати вимірювань: візуалізація різниці температур та кількісне визначення деформаційного зазору
Дані тепловізора показують, що після години роботи чавунної платформи максимальна температура поверхні досягла 42℃, що на 17℃ вище початкової температури. Через вісім годин температура піднялася до 58℃, і з'явився чіткий градієнт розподілу температури з різницею температур 8℃ між краєм і центром. Процес нагрівання гранітної платформи відбувається більш плавно. Температура підвищується до 28℃ лише через 1 годину і стабілізується на рівні 32℃ через 8 годин. Різниця температур поверхні контролюється в межах 2℃.
Згідно з даними деформації, протягом 8 годин вертикальна деформація в центральній області чавунної платформи досягла 0,18 мм, а деформація викривлення на краю – 0,07 мм. Натомість, максимальна деформація гранітної платформи становить лише 0,02 мм, що менше 1/9 від деформації чавунної. Крива лазерного датчика переміщення в режимі реального часу також підтверджує цей результат: крива деформації чавунної платформи різко коливається, тоді як крива гранітної платформи майже стабільна, демонструючи надзвичайно високу термостабільність.
Аналіз принципу: властивості матеріалів визначають різницю в термічній деформації
Корінною причиною значної теплової деформації чавуну є його відносно високий коефіцієнт теплового розширення (приблизно 10-12 ×10⁻⁶/℃) та нерівномірний розподіл графіту всередині, що призводить до нерівномірної швидкості теплопровідності та утворення локальної концентрації теплових напружень. Тим часом чавун має відносно низьку питому теплоємність, і його температура підвищується швидше при поглинанні тієї ж кількості тепла. Натомість, коефіцієнт теплового розширення граніту становить лише (4-8) ×10⁻⁶/℃. Його кристалічна структура щільна та однорідна, з низькою та рівномірно розподіленою ефективністю теплопровідності. У поєднанні з високою питомою теплоємністю він може зберігати розмірну стабільність у високотемпературних середовищах.
Просвітлення застосування: вибір визначає точність, стабільність створює цінність
У такому обладнанні, як прецизійні верстати та трикоординатні вимірювальні машини, теплова деформація чавунних основ може призвести до помилок обробки або контролю, що впливає на вихід якісної продукції. Гранітна основа, завдяки своїй видатній термостабільності, може забезпечити високу точність обладнання протягом тривалої експлуатації. Після того, як одне підприємство з виробництва автомобільних деталей замінило чавунну платформу на гранітну, коефіцієнт похибки розмірів прецизійних деталей знизився з 3,2% до 0,8%, а ефективність виробництва зросла на 15%.
Завдяки інтуїтивно зрозумілому представленню та точним вимірюванням тепловізора, різниця в термічній деформації між гранітом та чавуном одразу помітна. У сучасній промисловості, яка прагне максимальної точності, вибір гранітних матеріалів з вищою термічною стабільністю, безсумнівно, є мудрим кроком для підвищення продуктивності обладнання та забезпечення якості продукції.
Час публікації: 24 травня 2025 р.