ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของหินแกรนิตคือเท่าไร อุณหภูมิคงที่แค่ไหน

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 5.5-7.5x10 - ⁶/℃ อย่างไรก็ตาม หินแกรนิตแต่ละประเภทอาจมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่แตกต่างกันเล็กน้อย
หินแกรนิตมีเสถียรภาพด้านอุณหภูมิที่ดี ซึ่งสะท้อนให้เห็นในด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้:
การเสียรูปเนื่องจากความร้อนต่ำ: เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ การเสียรูปเนื่องจากความร้อนของหินแกรนิตจึงค่อนข้างต่ำเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ซึ่งช่วยให้ชิ้นส่วนหินแกรนิตคงขนาดและรูปร่างที่คงที่มากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน ซึ่งเอื้อต่อความแม่นยำของอุปกรณ์วัดที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น ในเครื่องมือวัดความแม่นยำสูง การใช้หินแกรนิตเป็นฐานหรือโต๊ะทำงาน แม้ว่าอุณหภูมิโดยรอบจะมีความผันผวนบ้าง ก็สามารถควบคุมการเสียรูปเนื่องจากความร้อนได้ในช่วงแคบๆ เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของผลการวัด
ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วได้ดี: หินแกรนิตสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วได้ในระดับหนึ่งโดยไม่เกิดรอยแตกหรือความเสียหายที่เห็นได้ชัด เนื่องจากหินแกรนิตมีคุณสมบัติการนำความร้อนและความจุความร้อนที่ดี ซึ่งสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ช่วยลดความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อนภายใน ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมการผลิตทางอุตสาหกรรมบางแห่ง เมื่ออุปกรณ์เริ่มทำงานหรือหยุดทำงานกะทันหัน อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และส่วนประกอบของหินแกรนิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพการทำงานได้ดีกว่า
เสถียรภาพระยะยาวที่ดี: หลังจากผ่านกระบวนการบ่มตามธรรมชาติและการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยามาเป็นเวลานาน ความเครียดภายในของหินแกรนิตก็ได้รับการปลดปล่อยออกมาเกือบทั้งหมด และโครงสร้างก็ยังคงมีเสถียรภาพ ในกระบวนการใช้งานระยะยาว แม้หลังจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลายครั้ง โครงสร้างภายในของหินแกรนิตก็ไม่ง่ายที่จะเปลี่ยนแปลง และสามารถรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิได้ดีอย่างต่อเนื่อง มอบการรองรับที่เชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทั่วไปอื่นๆ เสถียรภาพทางความร้อนของหินแกรนิตจะอยู่ที่ระดับที่สูงกว่า ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบระหว่างหินแกรนิตและวัสดุโลหะ วัสดุเซรามิก วัสดุคอมโพสิตในแง่ของเสถียรภาพทางความร้อน:
   เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะ:

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุโลหะทั่วไปค่อนข้างสูง ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10-12x10 - ⁶/℃ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโลหะผสมอลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 20-25x10 - ⁶/℃ ซึ่งสูงกว่าหินแกรนิตอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของวัสดุโลหะจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น และเกิดแรงเค้นภายในได้มากขึ้นเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวจากความเย็น ซึ่งส่งผลกระทบต่อความแม่นยำและเสถียรภาพของวัสดุ ขนาดของหินแกรนิตจะเปลี่ยนแปลงน้อยลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ซึ่งช่วยให้รักษารูปร่างและความแม่นยำดั้งเดิมได้ดีขึ้น โดยทั่วไปแล้ววัสดุโลหะมีค่าการนำความร้อนสูง และในกระบวนการทำความร้อนหรือความเย็นอย่างรวดเร็ว ความร้อนจะถูกนำพาอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและพื้นผิวของวัสดุอย่างมาก ส่งผลให้เกิดแรงเค้นทางความร้อน ในทางตรงกันข้าม หินแกรนิตมีค่าการนำความร้อนต่ำและการนำความร้อนค่อนข้างช้า ซึ่งช่วยลดการเกิดแรงเค้นทางความร้อนได้ในระดับหนึ่งและมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซรามิก:

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุเซรามิกประสิทธิภาพสูงบางชนิดอาจต่ำมาก เช่น เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นประมาณ 2.5-3.5x10 - ⁶/℃ ซึ่งต่ำกว่าหินแกรนิต และมีข้อได้เปรียบบางประการในเรื่องเสถียรภาพทางความร้อน อย่างไรก็ตาม วัสดุเซรามิกมักจะเปราะ ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ค่อนข้างต่ำ และรอยแตกหรือรอยร้าวอาจเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตจะสูงกว่าเซรามิกพิเศษบางชนิดเล็กน้อย แต่หินแกรนิตก็มีความเหนียวและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ดี สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ในระดับหนึ่ง ในการใช้งานจริง หินแกรนิตมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงเพียงพอสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไม่รุนแรงส่วนใหญ่ และประสิทธิภาพโดยรวมก็สมดุลมากขึ้น ต้นทุนก็ค่อนข้างต่ำ

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุคอมโพสิต:

วัสดุคอมโพสิตขั้นสูงบางชนิดสามารถบรรลุค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีผ่านการออกแบบที่เหมาะสมของการผสมผสานระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ ยกตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของคอมโพสิตเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์สามารถปรับได้ตามทิศทางและปริมาณของเส้นใย และมีค่าต่ำมากในบางทิศทาง อย่างไรก็ตาม กระบวนการเตรียมวัสดุคอมโพสิตมีความซับซ้อนและมีต้นทุนสูง ในฐานะวัสดุธรรมชาติ หินแกรนิตไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการเตรียมที่ซับซ้อนและมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ แม้ว่าหินแกรนิตอาจไม่ดีเท่าวัสดุคอมโพสิตคุณภาพสูงบางชนิดในตัวชี้วัดเสถียรภาพทางความร้อนบางประการ แต่ก็มีข้อได้เปรียบในแง่ของประสิทธิภาพด้านต้นทุน จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการใช้งานทั่วไปที่มีข้อกำหนดด้านเสถียรภาพทางความร้อนบางประการ ในอุตสาหกรรมใดบ้างที่ส่วนประกอบของหินแกรนิตถูกนำมาใช้ เสถียรภาพทางอุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณา? จงให้ข้อมูลการทดสอบหรือกรณีศึกษาเฉพาะเกี่ยวกับเสถียรภาพทางความร้อนของหินแกรนิต ความแตกต่างระหว่างเสถียรภาพทางความร้อนของหินแกรนิตแต่ละประเภทมีอะไรบ้าง?