Na área de fabricação e inspeção de precisão, o desempenho de deformação térmica dos materiais é um fator-chave que determina a precisão e a confiabilidade dos equipamentos. Granito e ferro fundido, dois materiais básicos industriais comumente utilizados, têm atraído muita atenção por suas diferenças de desempenho em ambientes de alta temperatura. Para apresentar visualmente as características de deformação térmica de ambos, utilizamos um termovisor profissional para conduzir testes contínuos de trabalho de 8 horas em plataformas de granito e ferro fundido com a mesma especificação, revelando as diferenças reais por meio de dados e imagens.
Design experimental: Simule condições de trabalho adversas e capture diferenças com precisão
Para este experimento, foram selecionadas plataformas de granito e ferro fundido com dimensões de 1000 mm × 600 mm × 100 mm. Em um ambiente simulado de oficina industrial (temperatura de 25 ± 1 ℃, umidade de 50% ± 5%), distribuindo uniformemente as fontes de calor na superfície da plataforma (simulando a geração de calor durante a operação do equipamento), a plataforma trabalhou continuamente a uma potência de 100 W por 8 horas. O termovisor FLIR T1040 (com resolução de temperatura de 0,02 ℃) e o sensor de deslocamento a laser de alta precisão (com precisão de ± 0,1 μm) foram utilizados para monitorar a distribuição de temperatura e a deformação da superfície da plataforma em tempo real, e os dados foram registrados a cada 30 minutos.
Resultados medidos: Visualize a diferença de temperatura e quantifique a lacuna de deformação
Os dados do termovisor mostram que, após uma hora de operação da plataforma de ferro fundido, a temperatura máxima da superfície atingiu 42°C, 17°C acima da temperatura inicial. Oito horas depois, a temperatura subiu para 58°C, e uma distribuição de gradiente de temperatura distinta surgiu, com uma diferença de temperatura de 8°C entre a borda e o centro. O processo de aquecimento da plataforma de granito é mais suave. A temperatura sobe para 28°C somente após 1 hora e se estabiliza em 32°C após 8 horas. A diferença de temperatura da superfície é controlada em até 2°C.
De acordo com os dados de deformação, em 8 horas, a deformação vertical na área central da plataforma de ferro fundido atingiu 0,18 mm, e a deformação por empenamento na borda foi de 0,07 mm. Em contraste, a deformação máxima da plataforma de granito é de apenas 0,02 mm, menos de 1/9 daquela da plataforma de ferro fundido. A curva em tempo real do sensor de deslocamento a laser também confirma este resultado: a curva de deformação da plataforma de ferro fundido oscila acentuadamente, enquanto a curva da plataforma de granito se mantém praticamente estável, demonstrando uma estabilidade térmica extremamente forte.
Análise de princípios: as propriedades do material determinam as diferenças na deformação térmica
A causa raiz da deformação térmica significativa do ferro fundido reside em seu coeficiente de expansão térmica relativamente alto (aproximadamente 10-12 ×10⁻⁶/℃) e na distribuição irregular de grafite em seu interior, resultando em velocidades de condução de calor inconsistentes e na formação de concentrações locais de tensões térmicas. Enquanto isso, o ferro fundido tem uma capacidade térmica específica relativamente baixa e sua temperatura aumenta mais rapidamente ao absorver a mesma quantidade de calor. Em contraste, o coeficiente de expansão térmica do granito é de apenas (4-8) ×10⁻⁶/℃. Sua estrutura cristalina é densa e uniforme, com eficiência de condução de calor baixa e uniformemente distribuída. Aliado à sua característica de alta capacidade térmica específica, ele ainda pode manter a estabilidade dimensional em ambientes de alta temperatura.
Iluminação da aplicação: a escolha determina a precisão, a estabilidade cria valor
Em equipamentos como máquinas-ferramentas de precisão e máquinas de medição tri-coordenadas, a deformação térmica das bases de ferro fundido pode levar a erros de processamento ou inspeção, afetando o rendimento de produtos qualificados. A base de granito, com sua excelente estabilidade térmica, pode garantir que o equipamento mantenha alta precisão durante operações de longo prazo. Após uma determinada empresa de fabricação de peças automotivas substituir a plataforma de ferro fundido por uma plataforma de granito, a taxa de erro dimensional das peças de precisão diminuiu de 3,2% para 0,8%, e a eficiência da produção aumentou 15%.
Graças à apresentação intuitiva e à medição precisa do termovisor, a diferença na deformação térmica entre granito e ferro fundido é imediatamente aparente. Na indústria moderna que busca a máxima precisão, escolher materiais de granito com maior estabilidade térmica é, sem dúvida, uma decisão inteligente para aprimorar o desempenho do equipamento e garantir a qualidade do produto.
Horário de publicação: 24 de maio de 2025