V oblasti přesné výroby a kontroly je tepelná deformace materiálů klíčovým faktorem určujícím přesnost a spolehlivost zařízení. Žula a litina, jako dva běžně používané průmyslové základní materiály, přitahují velkou pozornost pro své rozdíly ve výkonnosti ve vysokoteplotním prostředí. Pro vizuální prezentaci tepelných deformačních charakteristik obou materiálů jsme použili profesionální termokameru k provedení nepřetržitých 8hodinových pracovních testů na žulových a litinových plošinách stejné specifikace, které odhalily skutečné rozdíly prostřednictvím dat a obrázků.
Experimentální návrh: Simulace náročných pracovních podmínek a přesné zachycení rozdílů
Pro tento experiment byly vybrány žulové a litinové plošiny o rozměrech 1000 mm × 600 mm × 100 mm. V simulovaném prostředí průmyslové dílny (teplota 25 ± 1 ℃, vlhkost 50 % ± 5 %), díky rovnoměrnému rozložení zdrojů tepla na povrchu plošiny (simulujícímu vznik tepla během provozu zařízení), plošina pracovala nepřetržitě s výkonem 100 W po dobu 8 hodin. K monitorování rozložení teploty a deformace povrchu plošiny v reálném čase byla použita termokamera FLIR T1040 (s teplotním rozlišením 0,02 ℃) a vysoce přesný laserový senzor posunu (s přesností ± 0,1 μm) a data byla zaznamenávána jednou za 30 minut.
Naměřené výsledky: Vizualizace teplotního rozdílu a kvantifikace deformační mezery
Data z termokamery ukazují, že po hodině provozu litinové plošiny dosáhla maximální povrchová teplota 42 °C, což je o 17 °C více než počáteční teplota. O osm hodin později teplota vzrostla na 58 °C a objevil se zřetelný teplotní gradient s teplotním rozdílem 8 °C mezi okrajem a středem. Proces ohřevu žulové plošiny je pozvolnější. Teplota stoupne na 28 °C až po 1 hodině a stabilizuje se na 32 °C po 8 hodinách. Rozdíl povrchových teplot je regulován v rozmezí 2 °C.
Podle údajů o deformaci dosáhla vertikální deformace ve střední oblasti litinové plošiny během 8 hodin 0,18 mm a deformace na okraji byla 0,07 mm. Naproti tomu maximální deformace žulové plošiny je pouze 0,02 mm, což je méně než 1/9 deformace litinové plošiny. Křivka laserového senzoru posunu v reálném čase tento výsledek také potvrzuje: Deformační křivka litinové plošiny prudce kolísá, zatímco křivka žulové plošiny je téměř stabilní, což ukazuje na extrémně silnou tepelnou stabilitu.
Princip analýzy: Materiálové vlastnosti určují rozdíly v tepelné deformaci
Hlavní příčinou významné tepelné deformace litiny je její relativně vysoký koeficient tepelné roztažnosti (přibližně 10-12 × 10⁻⁶/℃) a nerovnoměrné rozložení grafitu uvnitř, což vede k nekonzistentním rychlostem vedení tepla a vzniku lokální koncentrace tepelného napětí. Litina má zároveň relativně nízkou měrnou tepelnou kapacitu a její teplota stoupá rychleji při absorpci stejného množství tepla. Naproti tomu koeficient tepelné roztažnosti žuly je pouze (4-8) × 10⁻⁶/℃. Její krystalová struktura je hustá a rovnoměrná s nízkou a rovnoměrně rozloženou účinností vedení tepla. Spolu s vysokou měrnou tepelnou kapacitou si může udržet rozměrovou stabilitu i ve vysokoteplotním prostředí.
Aplikační osvěta: Volba určuje přesnost, stabilita vytváří hodnotu
U zařízení, jako jsou přesné obráběcí stroje a třísouřadnicové měřicí stroje, může tepelná deformace litinových základů vést k chybám při zpracování nebo kontrole, což ovlivňuje výtěžnost kvalifikovaných výrobků. Žulová základna díky své vynikající tepelné stabilitě dokáže zajistit, že si zařízení udrží vysokou přesnost i během dlouhodobého provozu. Poté, co jeden podnik vyrábějící automobilové díly nahradil litinovou základnu žulovou, se míra rozměrových chyb přesných dílů snížila z 3,2 % na 0,8 % a efektivita výroby se zvýšila o 15 %.
Díky intuitivní prezentaci a přesnému měření termokamerou je rozdíl v tepelné deformaci mezi žulou a litinou okamžitě patrný. V moderním průmyslu, který usiluje o maximální přesnost, je výběr žulových materiálů s vyšší tepelnou stabilitou nepochybně moudrým krokem pro zvýšení výkonu zařízení a zajištění kvality výrobků.
Čas zveřejnění: 24. května 2025