หินแกรนิตมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเท่าไร? อุณหภูมิมีความเสถียรแค่ไหน?

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 5.5-7.5 x 10⁻⁶/℃ อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวอาจแตกต่างกันเล็กน้อยในหินแกรนิตแต่ละชนิด
หินแกรนิตมีเสถียรภาพทางอุณหภูมิที่ดี ซึ่งสะท้อนให้เห็นได้ในด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้:
การเสียรูปเนื่องจากความร้อนน้อย: เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ การเสียรูปเนื่องจากความร้อนของหินแกรนิตจึงค่อนข้างน้อยเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทำให้ชิ้นส่วนหินแกรนิตสามารถคงขนาดและรูปร่างที่ค่อนข้างคงที่ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ซึ่งเอื้อต่อการรับประกันความแม่นยำของอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น ในเครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูง การใช้หินแกรนิตเป็นฐานหรือแท่นทำงาน แม้ว่าอุณหภูมิแวดล้อมจะผันผวน การเสียรูปเนื่องจากความร้อนก็สามารถควบคุมได้ในขอบเขตที่แคบ เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของผลการวัด
หินแกรนิตทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี: หินแกรนิตสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วได้ในระดับหนึ่งโดยไม่เกิดรอยแตกหรือความเสียหายที่เห็นได้ชัด เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนและความจุความร้อนที่ดี ซึ่งสามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ลดการสะสมความเครียดจากความร้อนภายใน ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมการผลิตทางอุตสาหกรรมบางแห่ง เมื่ออุปกรณ์เริ่มหรือหยุดทำงานกะทันหัน อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และชิ้นส่วนหินแกรนิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันนี้ได้ดีกว่าและรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพการทำงานได้
ความเสถียรในระยะยาวที่ดี: หลังจากผ่านกระบวนการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติและการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยามาเป็นเวลานาน ความเครียดภายในของหินแกรนิตได้ถูกปลดปล่อยออกไปโดยพื้นฐานแล้ว และโครงสร้างมีความเสถียร ในกระบวนการใช้งานระยะยาว แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลายรอบ โครงสร้างภายในก็ไม่เปลี่ยนแปลงได้ง่าย สามารถรักษาความเสถียรต่ออุณหภูมิได้ดีอย่างต่อเนื่อง ให้การรองรับที่เชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุทั่วไปอื่นๆ หินแกรนิตมีเสถียรภาพทางความร้อนในระดับสูงกว่า ต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบระหว่างหินแกรนิตกับวัสดุโลหะ วัสดุเซรามิก และวัสดุผสม ในแง่ของเสถียรภาพทางความร้อน:
   เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะ:

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุโลหะทั่วไปค่อนข้างสูง ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10-12x10⁻⁶/℃ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโลหะผสมอะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 20-25x10⁻⁶/℃ ซึ่งสูงกว่าหินแกรนิตอย่างมาก หมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขนาดของวัสดุโลหะจะเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด และง่ายต่อการเกิดความเครียดภายในมากขึ้นเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวเมื่อเย็นตัวลง ส่งผลต่อความแม่นยำและความเสถียร ขนาดของหินแกรนิตเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าเมื่ออุณหภูมิผันผวน ซึ่งสามารถรักษารูปทรงและความแม่นยำดั้งเดิมได้ดีกว่า โดยทั่วไปแล้วค่าการนำความร้อนของวัสดุโลหะจะสูง และในกระบวนการให้ความร้อนหรือทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว ความร้อนจะถูกนำพาอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและพื้นผิวของวัสดุมาก ทำให้เกิดความเครียดทางความร้อน ในทางตรงกันข้าม ค่าการนำความร้อนของหินแกรนิตต่ำ และการนำความร้อนค่อนข้างช้า ซึ่งสามารถลดการเกิดความเครียดทางความร้อนได้ในระดับหนึ่งและแสดงให้เห็นถึงความเสถียรทางความร้อนที่ดีกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซรามิก:

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุเซรามิกประสิทธิภาพสูงบางชนิดอาจต่ำมาก เช่น เซรามิกซิลิกอนไนไตรด์ ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นประมาณ 2.5-3.5x10⁻⁶/℃ ซึ่งต่ำกว่าหินแกรนิต และมีข้อดีในด้านเสถียรภาพทางความร้อน อย่างไรก็ตาม วัสดุเซรามิกมักเปราะ ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันค่อนข้างต่ำ และอาจเกิดรอยแตกหรือรอยร้าวได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตจะสูงกว่าเซรามิกชนิดพิเศษบางชนิดเล็กน้อย แต่ก็มีความเหนียวและความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันที่ดี สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ในระดับหนึ่ง ในการใช้งานจริง สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไม่รุนแรงมากนัก เสถียรภาพทางความร้อนของหินแกรนิตสามารถตอบสนองความต้องการได้ และประสิทธิภาพโดยรวมมีความสมดุลมากกว่า ต้นทุนค่อนข้างต่ำ

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุผสม:

วัสดุคอมโพสิตขั้นสูงบางชนิดสามารถมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีได้ด้วยการออกแบบการผสมผสานระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์อย่างเหมาะสม ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุคอมโพสิตเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนสามารถปรับได้ตามทิศทางและปริมาณของเส้นใย และสามารถมีค่าต่ำมากในบางทิศทาง อย่างไรก็ตาม กระบวนการเตรียมวัสดุคอมโพสิตนั้นซับซ้อนและมีต้นทุนสูง ในขณะที่หินแกรนิตซึ่งเป็นวัสดุธรรมชาติไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการเตรียมที่ซับซ้อน และมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ แม้ว่าอาจจะไม่ดีเท่าวัสดุคอมโพสิตระดับสูงบางชนิดในบางตัวชี้วัดด้านความเสถียรทางความร้อน แต่ก็มีข้อดีในแง่ของความคุ้มค่า ดังนั้นจึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในงานทั่วไปหลายประเภทที่มีข้อกำหนดด้านความเสถียรทางความร้อน ในอุตสาหกรรมใดบ้างที่ใช้ส่วนประกอบของหินแกรนิต และความเสถียรของอุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญ? โปรดให้ข้อมูลการทดสอบหรือกรณีศึกษาเฉพาะเกี่ยวกับความเสถียรทางความร้อนของหินแกรนิต ความแตกต่างระหว่างความเสถียรทางความร้อนของหินแกรนิตประเภทต่างๆ คืออะไร?