Współczynnik rozszerzalności liniowej granitu wynosi zazwyczaj około 5,5–7,5x10-⁶/℃. Jednak w zależności od rodzaju granitu, jego współczynnik rozszerzalności może się nieznacznie różnić.
Granit charakteryzuje się dobrą stabilnością temperaturową, co przejawia się głównie w następujących aspektach:
Niewielkie odkształcenia termiczne: dzięki niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej, odkształcenia termiczne granitu są stosunkowo niewielkie pod wpływem zmian temperatury. Pozwala to elementom granitowym zachować bardziej stabilny rozmiar i kształt w różnych temperaturach, co sprzyja dokładności precyzyjnego sprzętu. Na przykład, w precyzyjnych przyrządach pomiarowych, gdzie granit jest podstawą lub stołem roboczym, nawet przy pewnych wahaniach temperatury otoczenia, odkształcenia termiczne można kontrolować w niewielkim zakresie, co zapewnia dokładność wyników pomiarów.
Dobra odporność na szok termiczny: Granit może wytrzymać pewien stopień gwałtownych zmian temperatury bez widocznych pęknięć lub uszkodzeń. Wynika to z dobrej przewodności cieplnej i pojemności cieplnej, które umożliwiają szybkie i równomierne przenoszenie ciepła przy zmianach temperatury, redukując koncentrację wewnętrznych naprężeń termicznych. Na przykład, w niektórych środowiskach produkcyjnych, gdy urządzenia nagle się uruchamiają lub zatrzymują, temperatura gwałtownie się zmienia, a elementy granitowe lepiej adaptują się do tego szoku termicznego i zachowują stabilność swoich właściwości.
Dobra stabilność długoterminowa: Po długim okresie naturalnego starzenia i oddziaływania geologicznego, naprężenia wewnętrzne granitu zostały zasadniczo uwolnione, a struktura jest stabilna. W procesie długotrwałego użytkowania, nawet po wielokrotnych zmianach temperatury, struktura wewnętrzna granitu nie ulega zmianom, zachowując dobrą stabilność temperaturową i zapewniając niezawodne wsparcie dla precyzyjnego sprzętu.
W porównaniu z innymi powszechnie stosowanymi materiałami, stabilność termiczna granitu jest na wyższym poziomie. Poniżej przedstawiono porównanie granitu z materiałami metalowymi, ceramicznymi i kompozytowymi pod względem stabilności termicznej:
W porównaniu z materiałami metalowymi:
Współczynnik rozszerzalności cieplnej zwykłych materiałów metalowych jest stosunkowo duży. Na przykład, współczynnik rozszerzalności liniowej zwykłej stali węglowej wynosi około 10-12x10 - ⁶/℃, a współczynnik rozszerzalności liniowej stopu aluminium wynosi około 20-25x10 - ⁶/℃, co jest wartością znacznie wyższą niż w przypadku granitu. Oznacza to, że wraz ze zmianą temperatury rozmiar materiału metalowego zmienia się znacznie bardziej i łatwo jest wytworzyć większe naprężenia wewnętrzne z powodu rozszerzalności cieplnej i skurczu na zimno, co wpływa na jego dokładność i stabilność. Rozmiar granitu zmienia się mniej, gdy temperatura ulega wahaniom, co pozwala lepiej zachować pierwotny kształt i dokładność. Przewodność cieplna materiałów metalowych jest zazwyczaj wysoka, a w procesie szybkiego nagrzewania lub chłodzenia ciepło będzie szybko przewodzone, co spowoduje dużą różnicę temperatur między wnętrzem a powierzchnią materiału, powodując naprężenia cieplne. Z kolei przewodność cieplna granitu jest niska, a przewodzenie ciepła jest stosunkowo powolne, co w pewnym stopniu łagodzi powstawanie naprężeń cieplnych i zapewnia lepszą stabilność termiczną.
W porównaniu z materiałami ceramicznymi:
Współczynnik rozszerzalności cieplnej niektórych wysokowydajnych materiałów ceramicznych może być bardzo niski, na przykład ceramiki azotku krzemu, której współczynnik rozszerzalności liniowej wynosi około 2,5-3,5x10 - ⁶/℃, co jest wartością niższą niż w przypadku granitu, i ma pewne zalety w zakresie stabilności termicznej. Materiały ceramiczne są jednak zazwyczaj kruche, mają stosunkowo słabą odporność na szok termiczny, a przy gwałtownych zmianach temperatury łatwo o pęknięcia, a nawet pęknięcia. Chociaż współczynnik rozszerzalności cieplnej granitu jest nieco wyższy niż niektórych specjalistycznych materiałów ceramicznych, charakteryzuje się on dobrą wytrzymałością i odpornością na szok termiczny, może wytrzymać pewien stopień mutacji temperaturowej. W praktycznych zastosowaniach, w większości środowisk o niskiej zmienności temperatury, stabilność termiczna granitu może spełnić wymagania, a jego kompleksowe właściwości są bardziej zrównoważone, a koszt jest stosunkowo niski.
W porównaniu z materiałami kompozytowymi:
Niektóre zaawansowane materiały kompozytowe mogą osiągnąć niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i dobrą stabilność termiczną dzięki rozsądnemu zaprojektowaniu połączenia włókna i matrycy. Na przykład, współczynnik rozszerzalności cieplnej kompozytów wzmacnianych włóknem węglowym można regulować w zależności od kierunku i zawartości włókna, osiągając w niektórych kierunkach bardzo niskie wartości. Jednak proces przygotowania materiałów kompozytowych jest skomplikowany, a koszty wysokie. Jako materiał naturalny, granit nie wymaga skomplikowanego procesu przygotowania, a jego koszt jest stosunkowo niski. Chociaż może nie dorównywać niektórym wysokiej jakości materiałom kompozytowym pod względem niektórych wskaźników stabilności termicznej, ma zalety pod względem stosunku ceny do jakości, dlatego jest szeroko stosowany w wielu konwencjonalnych zastosowaniach, które mają określone wymagania dotyczące stabilności termicznej. W jakich branżach wykorzystuje się komponenty granitowe, stabilność temperaturowa jest kluczowym czynnikiem? Podaj konkretne dane testowe lub przypadki stabilności termicznej granitu. Jakie są różnice między różnymi rodzajami stabilności termicznej granitu?
Czas publikacji: 28-03-2025