Op het gebied van precisieproductie en -inspectie is de thermische vervormingsprestatie van materialen een belangrijke factor die de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van apparatuur bepaalt. Graniet en gietijzer, twee veelgebruikte industriële basismaterialen, hebben veel aandacht getrokken vanwege hun prestatieverschillen in omgevingen met hoge temperaturen. Om de thermische vervormingseigenschappen van beide visueel weer te geven, hebben we met een professionele warmtebeeldcamera 8 uur lang continu werkende tests uitgevoerd op granieten en gietijzeren platforms met dezelfde specificaties. De werkelijke verschillen werden zichtbaar gemaakt aan de hand van data en beelden.
Experimenteel ontwerp: Simuleer zware werkomstandigheden en leg verschillen nauwkeurig vast
Voor dit experiment werden granieten en gietijzeren platforms met afmetingen van 1000 mm × 600 mm × 100 mm geselecteerd. In een gesimuleerde industriële werkplaatsomgeving (temperatuur 25 ±1 ℃, luchtvochtigheid 50% ± 5%) werkte het platform 8 uur lang continu met een vermogen van 100 W, door warmtebronnen gelijkmatig over het platformoppervlak te verdelen (waarmee de warmteontwikkeling tijdens de werking van de apparatuur wordt gesimuleerd). De FLIR T1040 warmtebeeldcamera (met een temperatuurresolutie van 0,02 ℃) en de uiterst nauwkeurige laserverplaatsingssensor (met een nauwkeurigheid van ± 0,1 μm) werden gebruikt om de temperatuurverdeling en vervorming van het platformoppervlak in realtime te monitoren. De gegevens werden elke 30 minuten geregistreerd.
Gemeten resultaten: Visualiseer het temperatuurverschil en kwantificeer de vervormingsspleet
De gegevens van de warmtebeeldcamera laten zien dat na een uur werken van het gietijzeren platform de maximale oppervlaktetemperatuur 42 °C heeft bereikt, wat 17 °C hoger is dan de begintemperatuur. Acht uur later steeg de temperatuur tot 58 °C en ontstond er een duidelijke temperatuurgradiënt, met een temperatuurverschil van 8 °C tussen de rand en het midden. Het verwarmingsproces van het granieten platform verloopt geleidelijker. De temperatuur stijgt pas na een uur tot 28 °C en stabiliseert na 8 uur op 32 °C. Het temperatuurverschil aan de oppervlakte wordt binnen 2 °C gehouden.
Volgens de vervormingsgegevens bereikte de verticale vervorming in het centrale gedeelte van het gietijzeren platform binnen 8 uur 0,18 mm en de kromtrekking aan de rand 0,07 mm. De maximale vervorming van het granieten platform bedraagt daarentegen slechts 0,02 mm, minder dan 1/9 van die van het gietijzeren platform. De realtime curve van de laserverplaatsingssensor bevestigt dit resultaat ook: de vervormingscurve van het gietijzeren platform fluctueert sterk, terwijl de curve van het granieten platform vrijwel stabiel is, wat een extreem hoge thermische stabiliteit aantoont.
Principeanalyse: Materiaaleigenschappen bepalen de verschillen in thermische vervorming
De hoofdoorzaak van de aanzienlijke thermische vervorming van gietijzer ligt in de relatief hoge thermische uitzettingscoëfficiënt (ongeveer 10-12 × 10⁻⁶/℃) en de ongelijkmatige verdeling van grafiet binnenin, wat resulteert in inconsistente warmtegeleidingssnelheden en de vorming van lokale thermische spanningsconcentraties. Gietijzer heeft daarentegen een relatief lage soortelijke warmtecapaciteit en de temperatuur stijgt sneller bij het absorberen van dezelfde hoeveelheid warmte. De thermische uitzettingscoëfficiënt van graniet daarentegen is slechts (4-8) × 10⁻⁶/℃. De kristalstructuur is dicht en uniform, met een lage en gelijkmatig verdeelde warmtegeleidingsefficiëntie. Gecombineerd met de hoge soortelijke warmtecapaciteit, behoudt het nog steeds maatvastheid in omgevingen met hoge temperaturen.
Toepassingsverlichting: Keuze bepaalt precisie, stabiliteit creëert waarde
Bij apparatuur zoals precisiebewerkingsmachines en drie-coördinatenmeetmachines kan thermische vervorming van gietijzeren bases leiden tot verwerkings- of inspectiefouten, wat de opbrengst van gekwalificeerde producten beïnvloedt. De granieten base, met zijn uitstekende thermische stabiliteit, kan ervoor zorgen dat de apparatuur een hoge precisie behoudt gedurende langdurig gebruik. Nadat een bepaalde fabrikant van auto-onderdelen het gietijzeren platform verving door een granieten platform, daalde het percentage maatafwijkingen van precisieonderdelen van 3,2% naar 0,8% en steeg de productie-efficiëntie met 15%.
Dankzij de intuïtieve presentatie en nauwkeurige meting van de warmtebeeldcamera is het verschil in thermische vervorming tussen graniet en gietijzer direct zichtbaar. In de moderne industrie, die ultieme precisie nastreeft, is de keuze voor granietmaterialen met een hogere thermische stabiliteit ongetwijfeld een verstandige zet om de prestaties van de apparatuur te verbeteren en de productkwaliteit te waarborgen.
Geplaatst op: 24 mei 2025