W dziedzinie precyzyjnej produkcji i kontroli, odporność materiałów na odkształcenia termiczne jest kluczowym czynnikiem decydującym o dokładności i niezawodności sprzętu. Granit i żeliwo, jako dwa powszechnie stosowane materiały bazowe w przemyśle, cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na różnice w ich właściwościach w wysokich temperaturach. Aby wizualnie przedstawić charakterystykę odkształceń termicznych obu materiałów, wykorzystaliśmy profesjonalną kamerę termowizyjną do przeprowadzenia ciągłych, 8-godzinnych testów roboczych na platformach granitowych i żeliwnych o tej samej specyfikacji, ujawniając rzeczywiste różnice za pomocą danych i obrazów.
Projekt eksperymentalny: symulacja trudnych warunków pracy i dokładne uchwycenie różnic
Do tego eksperymentu wybrano platformy granitowe i żeliwne o wymiarach 1000 mm × 600 mm × 100 mm. W symulowanym środowisku warsztatu przemysłowego (temperatura 25 ± 1°C, wilgotność 50% ± 5%), dzięki równomiernemu rozmieszczeniu źródeł ciepła na powierzchni platformy (symulując generowanie ciepła podczas pracy urządzenia), platforma pracowała nieprzerwanie z mocą 100 W przez 8 godzin. Do monitorowania rozkładu temperatury i odkształceń powierzchni platformy w czasie rzeczywistym wykorzystano kamerę termowizyjną FLIR T1040 (o rozdzielczości temperaturowej 0,02°C) oraz precyzyjny laserowy czujnik przemieszczenia (o dokładności ± 0,1 μm), a dane rejestrowano co 30 minut.
Wyniki pomiarów: Wizualizacja różnicy temperatur i określenie wielkości szczeliny deformacyjnej
Dane z kamery termowizyjnej pokazują, że po godzinie pracy platformy żeliwnej maksymalna temperatura powierzchni osiągnęła 42°C, czyli o 17°C więcej niż temperatura początkowa. Osiem godzin później temperatura wzrosła do 58°C, a pojawił się wyraźny gradient temperatury, z różnicą 8°C między krawędzią a środkiem. Proces nagrzewania platformy granitowej jest łagodniejszy. Temperatura wzrasta do 28°C dopiero po 1 godzinie i stabilizuje się na poziomie 32°C po 8 godzinach. Różnica temperatur powierzchni jest kontrolowana z dokładnością do 2°C.
Zgodnie z danymi dotyczącymi odkształceń, w ciągu 8 godzin odkształcenie pionowe w środkowej części platformy żeliwnej osiągnęło 0,18 mm, a odkształcenie krawędziowe 0,07 mm. Natomiast maksymalne odkształcenie platformy granitowej wynosi zaledwie 0,02 mm, czyli mniej niż 1/9 odkształcenia platformy żeliwnej. Wykres w czasie rzeczywistym z laserowego czujnika przemieszczenia również potwierdza ten wynik: krzywa odkształcenia platformy żeliwnej ulega gwałtownym wahaniom, podczas gdy krzywa platformy granitowej jest niemal stabilna, co świadczy o wyjątkowo wysokiej stabilności termicznej.
Analiza zasad: Właściwości materiałów określają różnice w odkształceniu termicznym
Podstawową przyczyną znacznych odkształceń termicznych żeliwa jest jego stosunkowo wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej (około 10-12 ×10⁻⁶/℃) oraz nierównomierne rozmieszczenie grafitu w środku, co skutkuje nierównomiernymi prędkościami przewodzenia ciepła i powstawaniem lokalnych naprężeń cieplnych. Jednocześnie żeliwo ma stosunkowo niskie ciepło właściwe, a jego temperatura rośnie szybciej przy tej samej ilości ciepła. Natomiast współczynnik rozszerzalności cieplnej granitu wynosi zaledwie (4-8) ×10⁻⁶/℃. Jego struktura krystaliczna jest gęsta i jednorodna, z niską i równomiernie rozłożoną wydajnością przewodzenia ciepła. W połączeniu z wysoką pojemnością cieplną, żeliwo to zachowuje stabilność wymiarową w środowiskach o wysokiej temperaturze.
Oświecenie aplikacji: wybór decyduje o precyzji, stabilność tworzy wartość
W urządzeniach takich jak precyzyjne obrabiarki i trójwspółrzędnościowe maszyny pomiarowe, odkształcenia termiczne żeliwnych podstaw mogą prowadzić do błędów obróbki lub kontroli, wpływając na wydajność kwalifikowanych produktów. Podstawa granitowa, dzięki swojej wyjątkowej stabilności termicznej, zapewnia wysoką precyzję urządzenia podczas długotrwałej eksploatacji. Po tym, jak pewien zakład produkujący części samochodowe wymienił platformę żeliwną na platformę granitową, wskaźnik błędów wymiarowych części precyzyjnych spadł z 3,2% do 0,8%, a wydajność produkcji wzrosła o 15%.
Dzięki intuicyjnej prezentacji i precyzyjnemu pomiarowi kamery termowizyjnej, różnica w odkształceniu termicznym między granitem a żeliwem jest natychmiast widoczna. W nowoczesnym przemyśle, który dąży do najwyższej precyzji, wybór granitu o wyższej stabilności termicznej jest niewątpliwie rozsądnym posunięciem, które pozwala zwiększyć wydajność sprzętu i zagwarantować jakość produktu.
Czas publikacji: 24-05-2025