線(xiàn)膨脹系數表示攝氏溫度升高一度時(shí)單位材料的尺寸變化。表1是一些金屬的線(xiàn)膨脹系數。
收縮率是指由熱加工溫度至室溫這段溫度區間內單位長(cháng)度金屬材料的尺寸變化,它與材料的線(xiàn)膨脹系數和熱加工溫度兩者有關(guān)。
模膛設計時(shí),需要考慮工件的收縮率,精密加工時(shí)還需考慮模具的熱脹冷縮問(wèn)題。
熱加工時(shí)鋼料的收縮率一般取1.2~1.5%,而對細長(cháng)的桿類(lèi)件,扁薄的工件,冷卻快或打擊次數多熱加工溫度低的工件收縮率取0.8~1.2%;帶大頭的長(cháng)桿鍛件,頭部和桿部的冷縮塑料件一般取(0.3~0.5)%。鋁合金為(0.8~1.0)%,鎂合金為0.8%,鈦合金為(0.5~0.7)%,銅合金為(1.0~1.3)%。
表1常見(jiàn)金屬的熱膨脹系數:膨脹系數x 10-6 / 每增加1℃溫度時(shí))
灰鑄鐵 |
9.0 |
不變鋼 |
1.7-2.0 |
銀 |
19.5 |
鍺 |
6.0 |
鋁 |
23.2 |
鐵 |
12.2 |
鉻 |
6.2 |
新銀 |
18.0 |
銥 |
6.5 |
純鋁 |
23.0 |
鋼 |
13.0 |
金 |
14.2 |
銅 |
16.5 |
鎂 |
26.0 |
銻 |
10.5 |
不銹鋼 |
14.4-16.0 |
鉛 |
29.3 |
康銅 |
15.2 |
錳 |
23.0 |
鈹 |
12.3 |
鎢 |
4.5 |
鋅 |
36.0 |
黃銅 |
18.4 |
鉑 |
9.0 |
鎘 |
41.0 |
鉬 |
5.2 |
錫 |
26.7 |
鉍 |
14.0 |
鈦 |
10.8 |
鎳 |
13.0 |
物體由于溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下,單位溫度變化所導致的體積變化,即熱膨脹系數表示
熱膨脹系數α=ΔV/(V*ΔT).
公式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變,V為物體體積
膨脹長(cháng)度=金屬長(cháng)度x溫差x 膨脹系數
例:用的金屬是1米寬,2米長(cháng),計算其伸長(cháng)多少?
熱膨脹系數為表征物體受熱時(shí),其長(cháng)度、面積、體積變化的程度,而引入的物理量。它是線(xiàn)膨脹系數、面膨脹系數和體膨脹系數的總稱(chēng)。
因溫度變化而引起物質(zhì)量度元素的變化,膨脹系數是膨脹與溫度曲線(xiàn)的斜率,瞬時(shí)膨脹系數是特定溫度下的斜率,兩個(gè)指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹系數。膨脹系數可以用體積或者是長(cháng)度表示。通常是用長(cháng)度表示。
材料 線(xiàn)膨脹系數(x 0.000001 / °C)
溫度變化100°C時(shí):(室溫20°C時(shí)加溫到120°C的溫差)
鋼 材長(cháng)度變化 = 2米長(cháng) x 100°C溫差 x 13膨脹系數 x 10-6= 0.0026 米 = 2.6毫米
溫度變化180°C時(shí):(室溫20°C時(shí)加溫到200°C的溫差)
鋼 材長(cháng)度變化 = 2米長(cháng) x 180°C溫差 x 13膨脹系數 x 10-6= 0.00468米 =4.68毫米
灰鑄鐵長(cháng)度變化 = 2米長(cháng) x 180°C溫差 x 9膨脹系數 x 10-6= 0.00324米 =3.24毫米
對策:針對目前立式自動(dòng)油壓成型機,模板加熱到205°C成型溫度,設計上需注意如下:
1. 選擇膨脹系數較低的鋼材或鐵材或鑄鐵….等等材質(zhì),以降低伸長(cháng)量?;蛟黾蛹訜崮0搴穸?,以減少其變形量。
2. 不同金屬板材因膨脹系數不同,伸長(cháng)長(cháng)度亦有所不同,所以需計算伸長(cháng)量,在螺絲固定的對應孔位上預留伸長(cháng)尺寸,否則加熱模板可能被螺絲穿過(guò)的上下模板卡住,無(wú)法往四周延伸,只能往中間隆起變形。而加溫時(shí)熱 量 亦會(huì )積累于模板中間,所以螺絲固定位置盡量能接近中心點(diǎn)設計以減少變形量。
3. 組裝時(shí)須待實(shí)際溫度到達設定溫度,并確認螺絲孔仍有間隙,只要其中一支螺絲卡到都不行,方可將螺絲鎖緊。