溫度對鋁合金熱敏材料測量的分析研究

汪亦凡，丁慶昌，陳建彬，于家祥，陳衛林

（1.安徽天航機電有限公司， 安徽蕪湖 241000； 2.國營蕪湖機械廠， 安徽蕪湖 241000）

2019年11月，某使用單位反饋自制零部件活塞桿尺寸超差0.02mm，該產品生產時間是8月份，材料為2D70。理化計量在標準溫度（20℃±2℃）下計量，尺寸超差0.01mm。該產品8月份加工測量時的現場溫度與標準溫度相差較大，相關人員沒有意識到溫度對此類產品實測值影響較大，造成操作者和檢驗員對測量數值誤判，致部分不合產品入庫［1-2］。

1 分析與討論

1.1 線性膨脹系數與溫度的關系

線性膨脹系數是衡量金屬材料熱膨脹性能的重要指標，線性膨脹系數大的材料，在受熱后變形就較大，反之則?。?］。

線膨脹系數α的計算公式為：

（1）式中：△L-測量誤差；L1-被測長度；T1=20℃（標準溫度）；T2-測量時的環境溫度。

1.2 溫度變化對零件測量結果的影響

為了定量研究分析溫度變化對鋁合金等熱敏材料的測量尺寸的影響，現以該活塞桿(圖1)為例予以說明。

圖1中活塞桿的直徑尺寸為Ф40，材料為2D70，熱膨脹系數α=2.38×10-5K-1［4-5］。為了準確研究在不同溫度環境下，該活塞桿測量尺寸的誤差情況，研究者們在五種不同溫度（0℃、10℃、20℃、30℃、40℃）下，對活塞桿直徑的理論尺寸和實際尺寸的測量誤差進行實驗研究。

由（1）式得：

1.2.1 理論測量尺寸

綜上所述，對比在20℃測量合格的活塞桿(零件直徑尺寸范圍在Ф39.913-Ф39.975)，分析其在0℃、10℃、30℃、40℃下相對應的理論尺寸變化量，并統計分析在其它溫度下合格率情況，結果見表1。

表1 理論測量尺寸表

1.2.2 實際測量尺寸

比較三個活塞桿在0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的直徑尺寸實際測量值，得出相應的合格情況，見表2。

1.3 溫度變化與膨脹量的關系

對比“表1 理論測量尺寸表”與“表2 實際測量尺寸表”，不難發現：以機械檢測中的標準溫度20℃為界限，溫度變化越偏離該界限，則活塞桿直徑的膨脹量越大，合格率越低，反之膨脹量越小，合格率越高。

表2 實際測量尺寸表

2 解決措施

針對上述問題，從以下三方面對機械加工現場測量提出解決措施。一：精密零件的精密尺寸檢測時應把該零件放入檢測間（測量環境控制要求為：溫度（20±1）℃，相對濕度40%～65%）保持24小時再檢測。二：通用量具、量規在機加現場使用時，被測產品為鋁、銅等有色金屬及其合金材料，以及非金屬材料制品，且尺寸精度等于或高于IT9級以上的：需按批次抽檢一件產品在檢測間或能夠達到溫度（20±5）℃條件的環境下進行定溫檢測，確認產品是否合格，如不合格，須將該批產品全部轉入上述環境下測量。

3 結論

本文以活塞桿（2D70）為例，通過理論計算與實際實驗，研究分析了溫度變化對熱敏材料的檢測結果的影響，得出溫度變化對熱敏材料的測量誤差影響程度。警醒機械加工現場檢測人員對溫度影響測量數值要引起足夠的重視：當作業現場溫度偏差機械檢測中的標準溫度（20℃）較大時，對熱敏材料精度尺寸進行檢測，需制定相應措施避免誤判，以此減少同類質量問題再次發生，保證產品的可靠性。