Перейти к содержанию
break

ТКЛР - можно ли тепловое расширение превратить в сжатие?

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Мысль следующая:

Берем трубку из нержавеющей стали, 316 например. Внутрь плотно помещена трубка из меди, разрезаная вдоль. "Цанга", типа.

Будет ли при нагреве внутреннее отверствие в медной трубке уменьшаться за счет разницы в ТКЛР нержавейки и меди и уменьшения прорези (медь раширяется, но сталь расширяется меньше, обжимает медь и оно все работает типа цангового зажима)?

Навеяно этой темой -

Т.е. можно ли закрепить вольфрамовый сердечник в меди, если сделать в медной трубке продольную прорезь и напрессовать сверху обойму из нержавеющей стали?

Изменено пользователем break

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Непонятно, за счет чего уменьшится внутренний диаметр. Сердечник с более высоким тклр плотнее сядет в оболочке. Которая, в свою очередь тоже увеличится.

Всегда считал что свойства скрыты в названии: коэфф. расширения. Т.е. наружный размер и отверстие будут увеличиваться при нагреве. Но, сейчас посмотрев вики, увидел:

Цитата

Некоторые материалы при повышении температуры демонстрируют не расширение, а наоборот, сжатие, т. е. имеют отрицательный коэффициент теплового расширения. Для некоторых веществ это проявляется на довольно узком температурном интервале, как, например, у воды на интервале температур 0…+3,984 °С, для других веществ и материалов, например фторид скандия(III), вольфрамат циркония (ZrW2O8)[3], некоторых углепластиков интервал весьма широк

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

отверстие не уменьшится точно. Вот зажатие цанги может и произойти. Хотя тоже сомнительно. Скорее просто получится импровизированная горячепрессовая посадка.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Если я правильно помню приблизительный полный расчёт тепловых деформаций, то для системы "куб с отверстием, где стенка куба сопоставима с диаметром отверстия" конечный диаметр отверстия будет считаться как "деформация куба в плюс (dL*dT*Lкуба) минус деформация отверстия (dL*dT*L отверстия), т.к. физика не очень представляет, где именно у разготовки "наружа", и стенки расширяются в т.ч. внутрь. Но эта деформация такая крошечная, что ей обычно просто пренебрегают. Да и для каждой геометрии общая формула разная. 

А отвечая на вопрос, если медная цанга именно разрезная, то вполне будет работать, диапазон зажатия только очень скромный будет. Да скорее всего и с неразрезной будет, но ещё меньше, за счёт упругих деформаций системы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
12 часов назад, break сказал:

Т.е. можно ли закрепить вольфрамовый сердечник в меди, если сделать в медной трубке продольную прорезь и напрессовать сверху обойму из нержавеющей стали?

Эффект будет, но не очень большой, так как КЛТР нержавеющих сталей достаточно высок. В любом случае, надо использовать не аустенитную (КЛТР: 17-18x10-6K-1), а ферритную (КЛТР: 12-13x10-6K-1) нержавейку. Кроме КЛТР материала обечайки, большое влияние на зажим вольфрамового сердечника должны оказывать теплопроводность и толщина обечайки: чем толще стенка и ниже теплопроводность материала обечайки, тем сильнее зажим (толстая обечайка из малотеплопроводного материала меньше расширяется, так как она холоднее и меньше деформирутся под напряжением расширяющейся меди).

Если развивать идею с обечайкой на разрезной медной втулке дальше, то появляются следующие дополнения, необходимые для достижения максимального зажимающего эффекта:

  1. Между обечайкой и разрезной втулкой полезно разместить прослойку силикатного стекла (теплопроводность около 1 Вт/мК), которая будет служить теплоизоляцией. Такая прослойка будет одновременно понижать температуру обечайки и увеличивать эффективность работы паяльника (меньше потерь тепла через стенку). Создать плотный сэндвич сталь-стекло-медь можно при нагреве свободной сборки из обечайки, трубки боросиликатного стекла, медной вставки и вольфрамового сердечника: при нагреве сборки горелкой или в печи с защитной атмосферой до 800-900°C стекло станет настолько жидким, что спаяет сборку в eдиное целое.
  2. Вместо ферритной нержавейки для изготовления обечайки лучше использовать инвар (сплав железа с никелем), так так его КЛТР всего около 1,5x10-6K-1. Такая обечайка гарантированно будет зажимать вольфрамовое жало.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
6 часов назад, bull сказал:

отверстие не уменьшится точно. Вот зажатие цанги может и произойти. Хотя тоже сомнительно. Скорее просто получится импровизированная горячепрессовая посадка.

Понятно, что отверствие будет увеличиваться.

Но медная трубка с продольным разрезом - это первое, что пришло в голову.

И да, 316 нержавейка не подходит точно. Не посмотрел цифры.

Если подумать дальше в этом направлении - в стальной обойме именно медная цанга, с 6...8 продольными разрезами. Медь имеет ТКЛР 16,6х10-6, 30Х13 - 11,7. Т.е. при нагреве на 200 градусов стальная обечайка с внутренним диаметром 6мм станет диаметром 6,014мм, а медный лепесток толщиной 2мм станет 2,0067.  Т.е изначальное отверствие в цанге с 2мм станет 2,001.

А вольфрамовый стержень диаметром 2мм при нагреве на 200 градусов станет почти на 2 микрона толще. Т.е. имеем обжатие на микрон с хвостиком. Плюс еще то, что медь внутри будет горячее, а сталь - охдаждаться окружающим воздухом.

Задача ведь не уменьшить отверствие радикально, задача не дать вывалиться вольфраму. А для этого микронов хватит...

Я ведь не сильно заблуждаюсь в своих рассуждениях?

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Идея "превращеня растяжения в сжатие" посредством нагрева давно и широко применяется для создания горячих посадок сопрягаемых металлических деталей. Примерно пол-века тому назад обсуждалась идея "теплового пресса", который за счёт нагревания длинного толстого стержня удлинялся и мог создать усилие в сотни тысяч тонн. Похожая идея эффективно реализуется также в технологии "сварки взрывом".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
3 часа назад, arcady сказал:

Примерно пол-века тому назад обсуждалась идея "теплового пресса", который за счёт нагревания длинного толстого стержня удлинялся и мог создать усилие в сотни тысяч тонн

Эк... пол века... Че далеко ходить... Зашивал металические гаражные ворота. Точнее калитку. Полметра на метр всего. Обрешетку крепил через обшивку железа, дабы дырок не сверлить под саморезы, ввинчивал саморезами со сверлильным концом. Сосед инженер подешл и сказал - зимой саморезы срежет. Я - почему? У тя плотная посадка саморезов в отверстиях, свободы нету, замой за кофициента расширения изза падения температуры - сейчас лето плюс 25, зимой минус 25 итого 50 градусов перепад в минус, снижение линейных размеров и на саморезы будет действовать срезающее усилие в пару десятков тонн. Фигня сказал я, тут в высоту метр, в ширину ваще полметра, че там расширится... так... чутка... помнет отверстие. Ну ну сказал сосед....

Зимой я наблюдал отсутствие шляпок саморезов. И смещение огрызка саморезов относительно отверстия больше чем на половину его диаметра, при диаметре самореза 4мм вроде.

Так что в этом году, продолжая зашивать ворота... аналогичными саморезами, сверлю отверстия под них 6мм. Пущай гуляют. Благо шляпка большая :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
25 минут назад, Кувалдыч сказал:

Зимой я наблюдал отсутствие шляпок саморезов.

Заклепки вытяжные сталь-алюминий утром клепаешь - к обеду срезает тонкой оцинковкой. ))

Сталь-сталь держатся.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

немного "в стррону" у меня в теплице двери открывает  капроновая веревка реп шнур которая, плотного такого плетения. Дык она как раз при нагреве, примерно градусов на 15, укорачивается, 12 метров примерно сантиметров на 5. закрывает дверь камень на веревочке через блочек.:)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Веревка:crazy:  А погугли 'выброс пути' ))

4858395.jpg

Изменено пользователем Ustas_

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.