정밀 제조 및 검사 분야에서 재료의 열 변형 성능은 장비의 정확도와 신뢰성을 결정하는 핵심 요소입니다. 일반적으로 사용되는 두 가지 산업 기본 재료인 화강암과 주철은 고온 환경에서의 성능 차이로 많은 주목을 받아 왔습니다. 두 재료의 열 변형 특성을 시각적으로 보여주기 위해, 저희는 전문 열화상 카메라를 사용하여 동일 사양의 화강암 및 주철 플랫폼에서 8시간 연속 작동 테스트를 수행하여 데이터와 이미지를 통해 실제 차이를 확인했습니다.
실험 설계: 혹독한 작업 조건을 시뮬레이션하고 차이점을 정확하게 포착
본 실험을 위해 1000mm×600mm×100mm 크기의 화강암 및 주철 플랫폼을 선정했습니다. 산업 현장 환경(온도 25±1℃, 습도 50%±5%)을 시뮬레이션하여 플랫폼 표면에 열원을 고르게 분배하고(장비 작동 중 열 발생을 시뮬레이션), 플랫폼은 100W의 출력으로 8시간 동안 연속 작동했습니다. FLIR T1040 열화상 카메라(온도 분해능 0.02℃)와 고정밀 레이저 변위 센서(정확도 ±0.1μm)를 사용하여 플랫폼 표면의 온도 분포 및 변형을 실시간으로 모니터링하고, 30분마다 데이터를 기록했습니다.
측정 결과: 온도 차이를 시각화하고 변형 간격을 정량화합니다.
열화상 카메라 데이터에 따르면 주철 플랫폼이 1시간 작동한 후 최대 표면 온도가 42℃에 도달하여 초기 온도보다 17℃ 높았습니다. 8시간 후 온도는 58℃로 상승했으며, 가장자리와 중앙 사이의 온도 차이가 8℃인 뚜렷한 온도 구배 분포가 나타났습니다. 화강암 플랫폼의 가열 과정은 더 완만했습니다. 온도는 1시간 후에 28℃까지만 상승하고 8시간 후에는 32℃로 안정화되었습니다. 표면 온도 차이는 2℃ 이내로 제어되었습니다.
변형 데이터에 따르면, 8시간 이내에 주철 플랫폼 중앙 부분의 수직 변형은 0.18mm에 도달했고, 가장자리 부분의 휨 변형은 0.07mm였습니다. 반면, 화강암 플랫폼의 최대 변형은 0.02mm에 불과하여 주철 플랫폼의 1/9에도 미치지 못했습니다. 레이저 변위 센서의 실시간 곡선 또한 이 결과를 뒷받침합니다. 주철 플랫폼의 변형 곡선은 급격하게 변동하는 반면, 화강암 플랫폼의 곡선은 거의 안정적이어서 매우 높은 열 안정성을 보여줍니다.
원리 분석: 재료 특성은 열 변형의 차이를 결정합니다.
주철의 심각한 열 변형의 근본 원인은 비교적 높은 열팽창 계수(약 10-12 ×10⁻⁶/℃)와 내부 흑연의 불균일한 분포에 있습니다. 이로 인해 열전도 속도가 일정하지 않고 국부적인 열응력 집중 현상이 발생합니다. 한편, 주철은 비열이 상대적으로 낮아 같은 양의 열을 흡수할 때 온도가 더 빨리 상승합니다. 반면, 화강암의 열팽창 계수는 (4-8) ×10⁻⁶/℃에 불과합니다. 화강암은 결정 구조가 치밀하고 균일하며, 열전도 효율이 낮고 고르게 분포되어 있습니다. 높은 비열 특성과 더불어 고온 환경에서도 치수 안정성을 유지할 수 있습니다.
애플리케이션 계몽: 선택은 정밀성을 결정하고 안정성은 가치를 창출합니다.
정밀 공작 기계 및 3좌표 측정기와 같은 장비에서 주철 베이스의 열 변형은 가공 또는 검사 오류를 초래하여 품질이 우수한 제품의 수율에 영향을 미칠 수 있습니다. 뛰어난 열 안정성을 갖춘 화강암 베이스는 장비가 장기간 작동하더라도 높은 정밀도를 유지하도록 보장합니다. 특정 자동차 부품 제조업체는 주철 플랫폼을 화강암 플랫폼으로 교체한 후 정밀 부품의 치수 오차율이 3.2%에서 0.8%로 감소하고 생산 효율이 15% 향상되었습니다.
열화상 카메라의 직관적인 표현과 정밀한 측정을 통해 화강암과 주철의 열 변형 차이를 즉시 확인할 수 있습니다. 최고의 정밀성을 추구하는 현대 산업에서, 열 안정성이 뛰어난 화강암 소재를 선택하는 것은 장비 성능 향상과 제품 품질 보장을 위한 현명한 선택입니다.
게시 시간: 2025년 5월 24일