금속의 열팽창과 서머타임 블루스

금속 부품 측정에 대한 열의 영향을 최소화하는 방법

Metal Cutting Corporation에서 여름이 한창일 때, 우리의 생각은 자연스럽게 날씨와 열이 영향을 미칠 수 있는 방식으로 바뀝니다.

• 고객이 선택한 재료
• 에어컨 공장에서 만드는 엄격한 공차, 작은 금속 부품을 측정하는 데 사용되는 도구

문제는 열로 인해 금속(및 기타 재료)이 팽창하고 저온에서는 수축이 발생하여 부품이 사양에 부합하는지 여부에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다.

이는 허용 오차(예:± 0.0001″ 또는 ± 0.0025 mm)가 매우 엄격하고 열팽창으로 인해 금속 부품이 검사에 실패하거나 더 일반적으로 고객과 공급업체가 동일한 부품에 대해 다른 측정값을 제시하는 경우에 특히 그렇습니다. .

그렇기 때문에 제조업체, 설계자 및 엔지니어는 부품 사양을 생성하고 부품 치수가 얼마나 정확해야 하는지 결정할 때 열로 인한 금속 팽창을 염두에 두어야 합니다.

다양한 금속의 열팽창

열은 금속에 무엇을 합니까? 어떤 물질의 팽창(또는 수축)은 원자의 운동 에너지 때문입니다. 물질이 가열되면 에너지의 증가로 인해 원자와 분자가 더 많이 움직이고 더 많은 공간을 차지하게 됩니다. 즉, 팽창합니다.

이것은 금속과 같은 고체에서도 마찬가지입니다. 그러나 금속마다 고유한 열팽창 계수에 따라 열에 반응하는 정도가 다릅니다.

예를 들어, 알루미늄, 강철, 텅스텐과 같은 3가지 다른 금속으로 만들어진 직경은 같지만 와이어 3개를 동일한 온도로 가열하면 각 와이어는 다른 양만큼 팽창합니다.

당연히 고객이 금속 부품에 대해 선택한 재료의 열적 특성은 열팽창 가능성에 영향을 미칩니다. 따라서 공차가 매우 엄격한 부품의 경우 온도 변화로 인한 변동이 크지 않고 매우 안정적인 금속을 선택하는 것이 좋습니다.

측정 도구의 열 및 교정

우리는 종종 부품을 검사하는 방법과 작업에 적절하고 적절하게 보정된 측정 도구를 선택하는 방법의 중요성에 대해 이야기합니다.

그러나 제조된 부품이 사양 내에 있는지 확인할 때 온도 및 기타 환경 조건(예:습도 및 압력)이 측정 결과에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 알고 계셨습니까?

이론적으로 제조된 부품은 항상 선택한 측정 도구가 교정된 동일한 온도에서 측정되어야 합니다. 그러나 현실은 많은 작업 현장에서 주변 온도를 알 수 있는 방법이 없는 경우가 많습니다. 주변 온도를 제어하고 다양한 측정 도구가 보정된 환경과 일치하는지 확인하는 것은 훨씬 더 어렵습니다.

또한 높은 상대 습도(주어진 온도에서 가능한 포화도의 백분율로 표시되는 공기 중 수분의 양)와 변동하는 온도는 종종 게이지 및 보다 민감한 계측 장비에 영향을 줄 수 있는 응결을 유발합니다. 높은 장기 노출로 인해 습도는 뒤틀림을 유발하고 결국에는 부식을 유발할 수 있으며, 이 두 가지 모두 측정 정확도에 영향을 미칩니다.

금속의 열팽창의 기타 요인

언제 측정된 부품은 온도와 부품의 치수에도 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 갓 절단된 부품은 뜨겁거나 차가울 수 있으므로 나중에 품질 보증(QA)에서 측정하거나 고객의 제조 위치에 도착하여 검사할 때와 치수가 약간 다릅니다.

대기압은 또한 부품 측정에 매우 미묘한 영향을 미칠 수 있으며 금속은 압력이 낮을 때 팽창합니다. 즉, 해수면에서 부품을 절단하여 검사한 다음 덴버로 배송하면 더 높은 고도에서 측정값이 약간 다를 수 있습니다. 물론 가장 작은 치수와 가장 엄격한 허용 오차를 측정할 때만 볼 수 있습니다.

또한 금속의 열팽창은 부품 크기의 크기에 따라 달라집니다. 예를 들어, 허용 오차는 확장 계수에 영향을 미치므로 길이가 0.001”(0.0254mm)인 부품보다 길이가 1피트 이상인 부품과 같이 매우 엄격한 허용 오차가 더 큰 부품과 관련된 경우 측정 차이가 더 많이 발생할 수 있습니다. 길이.

즉, 길이가 2'(60.96cm)인 막대에 엄격한 허용 오차를 유지하는 것이 더 어렵고, 모든 변화가 더 분명합니다. 또한 직경이 클수록 엄격한 공차를 유지하기가 더 어렵습니다.

또 다른 요인은 조립된 부품이 서로 다른 제품에 여러 재료를 사용할 수 있으며 각 재료에는 고유한 열팽창 계수가 있다는 것입니다. 이러한 서로 다른 부품(일부는 다른 금속으로, 일부는 플라스틱, 유리 또는 기타 재료)은 다른 속도로 확장됩니다. 따라서 다양한 부품의 공차를 결정할 때 서로 다른 팽창 계수를 고려해야 합니다.

열로 인한 금속 팽창을 최소화하는 방법

완벽한 세상에서 모든 부품은 공급업체에서 절단 및 검사한 다음 거의 동일한 환경에서 제조업체/고객이 검사하고 사용합니다.

정확히 동일한 온도와 습도를 달성하는 것은 불가능하지만 금속 및 기타 대기 조건의 열팽창 효과를 최소화하거나 제거하기 위해 취할 수 있는 조치가 있습니다.

예를 들어, Metal Cutting에는 우리가 만드는 작은 부품을 생산하고 측정하기 위한 통제된 환경이 있습니다. 당사의 냉각 및 가열 시스템은 측정 도구를 보정하는 곳에서 시작하여 작업 현장 및 QA 영역으로 확장하여 시설 전반에 걸쳐 대체로 일관된 환경에서 실온에서 제조 활동이 이루어지도록 합니다.

결과적으로 온도 변동과 금속의 열팽창으로 인한 측정값의 변동이 거의 없습니다. 또한 당사는 항상 생산하는 모든 부품의 공칭 치수를 달성하기 위해 노력하기 때문에 일반적으로 공차의 편차와 편차가 있는 부품을 보지 못합니다.

그러나 작동 조건이 크게 다를 수 있는 일부 고객 및 해당 제조 현장의 경우에는 그렇지 않을 수 있습니다.

예를 들어, 일부 공장에는 생산 시설에 에어컨(또는 난방)이 없지만 부품 품질을 확인하는 온도 제어 검사 구역이 있습니다. 여기서 의도하지 않은 결과는 상대적으로 더 뜨거운(또는 더 추운) 작업 현장에서 측정한 부품과 품질 관리에서 측정한 부품 간의 불일치일 수 있습니다.

일반적으로 이러한 효과는 작고 때때로 허용 오차 범위에 의해 가려집니다. 그러나 그것들이 존재하기 때문에 부품을 생산하고 측정할 때 이를 고려하는 것이 중요합니다. 특히 허용 오차가 1/10000인치인 부품을 생산하고 측정할 때 이를 고려하는 것이 중요합니다.

모범 사례와 우수한 엔지니어링

가능한 한 동일한 환경 조건에서 생산, 검사 및 품질 관리 영역이 작동하는지 확인하는 것이 좋습니다.

더 중요한 것은 최종 제품이 어디에 사용될 것인지 그리고 금속의 열팽창 가능성으로 인한 허용 오차의 아주 작은 차이가 최종 제품이나 구성 요소의 성능에 영향을 미치는지 여부를 생각하는 것이 중요하다는 것입니다. 예:

• 최종적으로 엄격한 공차를 유지할 수 있는 통제된 환경에서 부품을 사용하게 됩니까?
• 또는 제품의 기능이 확장으로 인해 위험에 처하지 않도록 허용 오차를 열어야 함을 나타내는 매우 더운 환경에서 제품이 사용됩니까?

이러한 고려 사항 및 기타 고려 사항은 프로젝트에 필요한 완성 부품을 생산할 치수와 공차를 지정하는 데 매우 중요합니다.