בתחום הייצור והבדיקה המדויקים, ביצועי העיוות התרמי של חומרים הם גורם מפתח הקובע את הדיוק והאמינות של ציוד. גרניט וברזל יצוק, כשני חומרי בסיס תעשייתיים נפוצים, משכו תשומת לב רבה בשל הבדלי הביצועים שלהם בסביבות טמפרטורה גבוהה. כדי להציג ויזואלית את מאפייני העיוות התרמי של שניהם, השתמשנו במכשיר הדמיה תרמית מקצועי כדי לבצע בדיקות עבודה רציפות של 8 שעות על פלטפורמות גרניט וברזל יצוק מאותו מפרט, וחשפנו את ההבדלים האמיתיים באמצעות נתונים ותמונות.
תכנון ניסיוני: הדמיית תנאי עבודה קשים ותפיסת הבדלים במדויק
עבור ניסוי זה, נבחרו פלטפורמות גרניט וברזל יצוק במידות של 1000 מ"מ × 600 מ"מ × 100 מ"מ. בסביבת סדנה תעשייתית מדומה (טמפרטורה 25±1℃, לחות 50%±5%), על ידי פיזור שווה של מקורות חום על פני הפלטפורמה (הדמיית ייצור החום במהלך הפעלת הציוד), הפלטפורמה עבדה ברציפות בהספק של 100W במשך 8 שעות. מכשיר הדמיה תרמי FLIR T1040 (עם רזולוציית טמפרטורה של 0.02℃) וחיישן תזוזה לייזר מדויק (עם דיוק של ±0.1μm) שימשו לניטור פיזור הטמפרטורה והעיוות של פני הפלטפורמה בזמן אמת, והנתונים נרשמו אחת ל-30 דקות.
תוצאות מדידה: הדמיינו את הפרש הטמפרטורה וכמתו את פער העיוות
הנתונים מהצילום התרמי מראים שלאחר שעה של עבודה על פלטפורמת הברזל היצוק, טמפרטורת פני השטח המקסימלית הגיעה ל-42 מעלות צלזיוס, שהיא גבוהה ב-17 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה ההתחלתית. שמונה שעות לאחר מכן, הטמפרטורה עלתה ל-58 מעלות צלזיוס, ונוצרה התפלגות גרדיאנט טמפרטורה ברורה, עם הפרש טמפרטורות של 8 מעלות צלזיוס בין הקצה למרכז. תהליך החימום של פלטפורמת הגרניט עדין יותר. הטמפרטורה עולה ל-28 מעלות צלזיוס רק לאחר שעה ומתייצבת על 32 מעלות צלזיוס לאחר 8 שעות. הפרש טמפרטורת פני השטח נשלט בתוך 2 מעלות צלזיוס.
על פי נתוני העיוות, תוך 8 שעות, העיוות האנכי באזור המרכז של משטח הברזל היצוק הגיע ל-0.18 מ"מ, ועיוות העיוות בקצה היה 0.07 מ"מ. לעומת זאת, העיוות המקסימלי של משטח הגרניט הוא רק 0.02 מ"מ, פחות מ-1/9 מזה של משטח הברזל היצוק. עקומת הזמן-אמת של חיישן תזוזה בלייזר מאשרת גם היא תוצאה זו: עקומת העיוות של משטח הברזל היצוק משתנה בחדות, בעוד שעקומת משטח הגרניט יציבה כמעט לחלוטין, דבר המדגים יציבות תרמית חזקה ביותר.
ניתוח עקרונות: תכונות החומר קובעות את ההבדלים בעיוות תרמי
שורש העיוות התרמי המשמעותי של ברזל יצוק טמון במקדם ההתפשטות התרמית הגבוה יחסית שלו (בערך 10-12 × 10⁻⁶/℃), ובפיזור הלא אחיד של גרפיט בתוכו, מה שמביא למהירויות הולכת חום לא עקביות וליצירת ריכוז מאמץ תרמי מקומי. בינתיים, לברזל יצוק קיבול חום סגולי נמוך יחסית, והטמפרטורה שלו עולה מהר יותר כאשר הוא סופג את אותה כמות חום. לעומת זאת, מקדם ההתפשטות התרמית של גרניט הוא רק (4-8) × 10⁻⁶/℃. מבנה הגביש שלו צפוף ואחיד, עם יעילות הולכת חום נמוכה ומפוזרת באופן שווה. בשילוב עם מאפיין קיבול החום הסגולי הגבוה שלו, הוא עדיין יכול לשמור על יציבות ממדית בסביבות בטמפרטורה גבוהה.
הארה יישומים: בחירה קובעת דיוק, יציבות יוצרת ערך
בציוד כגון מכונות כלים מדויקות ומכונות מדידה בעלות שלוש קואורדינטות, עיוות תרמי של בסיסי ברזל יצוק יכול להוביל לשגיאות עיבוד או בדיקה, המשפיעות על התפוקה של מוצרים מתאימים. בסיס הגרניט, עם יציבותו התרמית יוצאת הדופן, יכול להבטיח שהציוד ישמור על דיוק גבוה במהלך פעולה ארוכת טווח. לאחר שמפעל מסוים לייצור חלקי רכב החליף את פלטפורמת הברזל היצוק בפלטפורמת גרניט, שיעור השגיאה הממדית של חלקים מדויקים ירד מ-3.2% ל-0.8%, ויעילות הייצור גדלה ב-15%.
באמצעות ההצגה האינטואיטיבית והמדידה המדויקת של מכשיר ההדמיה התרמית, ההבדל בעיוות התרמי בין גרניט לברזל יצוק ניכר באופן מיידי. בתעשייה המודרנית השואפת לדיוק אולטימטיבי, בחירת חומרי גרניט בעלי יציבות תרמית חזקה יותר היא ללא ספק צעד חכם לשיפור ביצועי הציוד ולהבטחת איכות המוצר.
זמן פרסום: 24 במאי 2025