В областта на прецизното производство и инспекция, термичната деформация на материалите е ключов фактор, определящ точността и надеждността на оборудването. Гранитът и чугунът, като два често използвани индустриални основни материала, привлякоха много внимание заради разликите си в производителността във високотемпературни среди. За да представим визуално характеристиките на термичната деформация и на двата материала, използвахме професионален термовизор, за да проведем непрекъснати 8-часови работни тестове върху гранитни и чугунени платформи с еднакви спецификации, разкривайки реалните разлики чрез данни и изображения.
Експериментален дизайн: Симулиране на тежки условия на труд и точно отчитане на разликите
За този експеримент бяха избрани гранитни и чугунени платформи с размери 1000 мм × 600 мм × 100 мм. В симулирана среда на индустриална работилница (температура 25 ± 1 ℃, влажност 50% ± 5%), чрез равномерно разпределение на източниците на топлина върху повърхността на платформата (симулирайки генерирането на топлина по време на работа на оборудването), платформата работеше непрекъснато с мощност 100 W в продължение на 8 часа. Термовизионната камера FLIR T1040 (с температурна резолюция 0,02 ℃) и високопрецизният лазерен сензор за изместване (с точност ± 0,1 μm) бяха използвани за наблюдение на разпределението на температурата и деформацията на повърхността на платформата в реално време, а данните се записваха веднъж на всеки 30 минути.
Измерени резултати: Визуализиране на температурната разлика и количествено определяне на деформационната празнина
Данните от термовизионната камера показват, че след един час работа на чугунената платформа, максималната температура на повърхността е достигнала 42℃, което е със 17℃ по-високо от началната температура. Осем часа по-късно температурата се е повишила до 58℃ и се е появило отчетливо разпределение на температурния градиент с температурна разлика от 8℃ между ръба и центъра. Процесът на нагряване на гранитната платформа е по-плавен. Температурата се повишава до 28℃ едва след 1 час и се стабилизира на 32℃ след 8 часа. Разликата в температурата на повърхността се контролира в рамките на 2℃.
Според данните за деформацията, в рамките на 8 часа, вертикалната деформация в централната област на чугунената платформа достигна 0,18 мм, а деформацията от изкривяване по ръба беше 0,07 мм. За разлика от това, максималната деформация на гранитната платформа е само 0,02 мм, по-малко от 1/9 от тази на чугунената. Кривата в реално време на лазерния сензор за изместване също потвърждава този резултат: Кривата на деформация на чугунената платформа се колебае рязко, докато кривата на гранитната платформа е почти стабилна, демонстрирайки изключително силна термична стабилност.
Принципен анализ: Свойствата на материалите определят разликите в термичната деформация
Основната причина за значителната термична деформация на чугуна се крие в относително високия му коефициент на термично разширение (приблизително 10-12 ×10⁻⁶/℃) и неравномерното разпределение на графита вътре, което води до неравномерни скорости на топлопроводимост и образуване на локална концентрация на термично напрежение. В същото време чугунът има относително нисък специфичен топлинен капацитет и температурата му се повишава по-бързо при абсорбиране на същото количество топлина. За разлика от него, коефициентът на термично разширение на гранита е само (4-8) ×10⁻⁶/℃. Кристалната му структура е плътна и равномерна, с ниска и равномерно разпределена ефективност на топлопроводимост. В съчетание с високата си специфична топлопроводимост, той може да поддържа размерна стабилност във високотемпературна среда.
Просветление на приложенията: Изборът определя прецизността, стабилността създава стойност
В оборудване като прецизни машинни инструменти и трикоординатни измервателни машини, термичната деформация на чугунените основи може да доведе до грешки при обработката или контрола, което да повлияе на добива на качествени продукти. Гранитната основа, с изключителната си термична стабилност, може да гарантира, че оборудването поддържа висока прецизност по време на дългосрочна работа. След като едно предприятие за производство на автомобилни части замени чугунената платформа с гранитна, процентът на грешки в размерите на прецизните части намаля от 3,2% на 0,8%, а ефективността на производството се увеличи с 15%.
Чрез интуитивното представяне и прецизното измерване на термовизионната камера, разликата в термичната деформация между гранит и чугун е веднага очевидна. В съвременната индустрия, която се стреми към максимална прецизност, изборът на гранитни материали с по-силна термична стабилност несъмнено е мъдър ход за подобряване на производителността на оборудването и гарантиране на качеството на продукта.
Време на публикуване: 24 май 2025 г.