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熱膨張係数の異なる金属材料と低熱膨張の組み合わせについて
2023/10/14 02:19
- 熱膨張係数の大きな金属材料と低熱膨張の組み合わせについて、良い材料の組み合わせはあるのか、900℃での使用や熱膨張係数の違いによるワークへの圧縮力の加え方についてまとめます。
- 熱膨張係数に異方性がある金属材料と低熱膨張の組み合わせについて、縦方向に特に延びるまたは延びにくい材料を使うことで炉内での動きを拘束する方法を考えます。
- 熱膨張係数の異なる金属材料と低熱膨張の組み合わせにより、900℃での使用時に締め付け圧力を加えて炉内での動きを制御する方法を探求します。熱膨張係数の大きな金属と低熱膨張材料の相性についても考慮します。
熱膨張係数の異なる金属材料
2004/02/04 21:18
こんにちは。
熱膨張係数の大きな金属材料
(例えば線膨張係数が、20や30×10-6/K)
と低熱膨張(上記より1桁以上小さい)組み合わせて
使うことを考えているのですが、良い材料の組み合わせがあるのでしょうか?900℃位で使用し、
この熱膨張係数の違いでワークに圧縮力を加えて
締め付けて炉内での動きを拘束したいと
考えています。
又、熱膨張係数に異方性があると尚良いと考えています。
(縦方向に特に延びる或いは延びにくい)
回答 (4件中 1~4件目)
熱膨張係数の小さい物としてコンクリート或いはモルタルが使えないでしょうか。大きな引張力が作用するとなると難しいかもしれませんが、900℃であれば金属であっても大きな力を保持できる可能性は大分低いと考えられますので、ある程度は候補になり得るかと思った次第です。
ただ、手持ちの資料では熱膨張係数を見出すことが出来ませんでした。
熱膨張係数の大きな物としては、オーステナイト系ステンレス鋼あるいはニッケル基合金が候補になると思います。
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900℃まで、膨張係数が3以下の物質は通常材では皆無とおもいます。
インバー材は、100℃を超えると急激に膨張係数が大きくなります。
低膨張係数材は、W、Mo、Si、等ですが、それらも5以上です。(セラミックも同レベルです)
900℃でも強度を保てるのは、W,Moです。
高温強度も必要ですが、ワーク寸法の常温時と高温時の変化量を確認することも必要です。
900℃なら、膨張係数比は95%以上でも可となります。
やはり低膨張係数のインバーとオーステナイト系ステンレスSUS304当たりの組み合わせが良いのではないでしょうか。
SUS304は18×10-6くらいです。また銅系の材料もステンレスと同じくらいです。もっと大きな物では、アルミは28×10-6くらいだったと思います。但し900℃には絶えられませんが…。
あとどれも、900℃での膨張係数とその時にどのくらいの強度(ワークを拘束するほどの)があるかは?です。
ほとんど熱膨張しない材料で、インバーという材料がありますが、900度で使えるかは分かりません。
セラミックのような物の組み合わせでも可能かもしれません。
ちなみに、大きさの制限と締め付け力はどれくらい必要なのでしょうか?
補足
2004/02/05 07:51
ご回答ありがとうございます。
以下補足致します。
低熱膨張側は4隅ボルト締めみたいな構造の
ボルト(締め付け機構)に使用したく、
サイズはφ12×L250mm位。
膨張率大の方は板で□250×20t位で
挟み込むようなイメージです。(大雑把ですが。)
適正締め付け力が未だ決まらないので、
これも正確には言えないのですが、
数トンレベルで考えています。
(間に挟まれる材料は中間の膨張率で厚み200mm位
を想定)
ちなみに、セラミックスは価格面でどうなのでしょうか?