يتراوح معامل التمدد الخطي للجرانيت عادةً بين 5.5 و7.5×10-⁶/℃. ومع ذلك، قد يختلف معامل التمدد قليلاً باختلاف أنواع الجرانيت.
يتميز الجرانيت بثبات جيد في درجة الحرارة، وينعكس ذلك بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
تشوه حراري صغير: نظرًا لانخفاض معامل تمدده، يكون التشوه الحراري للجرانيت صغيرًا نسبيًا عند تغير درجة الحرارة. هذا يسمح لمكونات الجرانيت بالحفاظ على حجم وشكل أكثر ثباتًا في بيئات درجات الحرارة المختلفة، مما يُسهم في ضمان دقة المعدات الدقيقة. على سبيل المثال، في أجهزة القياس عالية الدقة، يُمكن التحكم في التشوه الحراري ضمن نطاق ضيق، حتى مع تقلبات درجة الحرارة المحيطة، لضمان دقة نتائج القياس.
مقاومة جيدة للصدمات الحرارية: يتحمل الجرانيت درجة معينة من التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون ظهور تشققات أو تلف واضح. ويرجع ذلك إلى تمتعه بموصلية حرارية وسعات حرارية جيدة، مما يسمح بنقل الحرارة بسرعة وبشكل متساوٍ عند تغير درجة الحرارة، مما يقلل من تركيز الإجهاد الحراري الداخلي. على سبيل المثال، في بعض بيئات الإنتاج الصناعي، عند بدء تشغيل المعدات أو توقفها فجأةً، تتغير درجة الحرارة بسرعة، ويمكن لمكونات الجرانيت التكيف بشكل أفضل مع هذه الصدمة الحرارية والحفاظ على استقرار أدائها.
استقرار جيد طويل الأمد: بعد فترة طويلة من الشيخوخة الطبيعية والتأثيرات الجيولوجية، يتم تحرير الضغط الداخلي للجرانيت بشكل أساسي، ويصبح هيكله مستقرًا. في عملية الاستخدام طويلة الأمد، حتى بعد تغيرات متعددة في درجة الحرارة، لا يتغير هيكله الداخلي بسهولة، ويمكنه الاستمرار في الحفاظ على استقرار جيد في درجة الحرارة، مما يوفر دعمًا موثوقًا به للمعدات عالية الدقة.
بالمقارنة مع المواد الشائعة الأخرى، فإن الاستقرار الحراري للجرانيت يكون على مستوى أعلى، وفيما يلي مقارنة بين الجرانيت والمواد المعدنية والمواد الخزفية والمواد المركبة من حيث الاستقرار الحراري:
مقارنة مع المواد المعدنية:
معامل التمدد الحراري للمواد المعدنية العامة كبير نسبيًا. على سبيل المثال، يبلغ معامل التمدد الخطي للفولاذ الكربوني العادي حوالي 10-12x10-⁶/℃، بينما يبلغ معامل التمدد الخطي لسبائك الألومنيوم حوالي 20-25x10-⁶/℃، وهو أعلى بكثير من الجرانيت. هذا يعني أنه عند تغير درجة الحرارة، يتغير حجم المادة المعدنية بشكل ملحوظ، ومن السهل أن يُنتج إجهادًا داخليًا أكبر بسبب التمدد الحراري والانكماش البارد، مما يؤثر على دقتها واستقرارها. يتغير حجم الجرانيت بشكل أقل مع تقلبات درجة الحرارة، مما يُحافظ على شكله ودقته الأصليين بشكل أفضل. تتميز المواد المعدنية عادةً بموصلية حرارية عالية، وفي عملية التسخين أو التبريد السريع، تنتقل الحرارة بسرعة، مما ينتج عنه فرق كبير في درجة الحرارة بين داخل المادة وسطحها، مما يُسبب إجهادًا حراريًا. في المقابل، يتميز الجرانيت بموصلية حرارية منخفضة، وتوصيل حراري بطيء نسبيًا، مما يُخفف من توليد الإجهاد الحراري إلى حد ما ويُظهر استقرارًا حراريًا أفضل.
مقارنة مع المواد السيراميكية:
يمكن أن يكون معامل التمدد الحراري لبعض المواد الخزفية عالية الأداء منخفضًا جدًا، مثل سيراميك نيتريد السيليكون، الذي يتراوح معامل تمدده الخطي بين 2.5 و3.5x10-⁶/℃، وهو أقل من الجرانيت، وله مزايا معينة في الاستقرار الحراري. ومع ذلك، عادةً ما تكون المواد الخزفية هشة، ومقاومة الصدمات الحرارية ضعيفة نسبيًا، ومن السهل حدوث الشقوق أو حتى التشققات عند تغيرات درجة الحرارة الحادة. على الرغم من أن معامل التمدد الحراري للجرانيت أعلى قليلاً من بعض السيراميك الخاص، إلا أنه يتمتع بمتانة جيدة ومقاومة للصدمات الحرارية، ويمكنه تحمل درجة معينة من تغيرات درجة الحرارة. في التطبيقات العملية، وفي معظم بيئات تغيرات درجات الحرارة غير الشديدة، يمكن أن يلبي الاستقرار الحراري للجرانيت المتطلبات، كما أن أدائه الشامل أكثر توازناً وتكلفته منخفضة نسبيًا.
مقارنة مع المواد المركبة:
يمكن لبعض المواد المركبة المتقدمة تحقيق معامل تمدد حراري منخفض واستقرار حراري جيد من خلال تصميم معقول لمزيج الألياف والمصفوفة. على سبيل المثال، يمكن تعديل معامل التمدد الحراري للمواد المركبة المقواة بألياف الكربون وفقًا لاتجاه ومحتوى الألياف، ويمكن أن يصل إلى قيم منخفضة جدًا في بعض الاتجاهات. ومع ذلك، فإن عملية تحضير المواد المركبة معقدة وتكلفتها مرتفعة. بصفته مادة طبيعية، لا يحتاج الجرانيت إلى عملية تحضير معقدة، وتكلفته منخفضة نسبيًا. على الرغم من أنه قد لا يكون بجودة بعض المواد المركبة عالية الجودة في بعض مؤشرات الاستقرار الحراري، إلا أنه يتميز بمزايا من حيث الأداء من حيث التكلفة، لذلك يُستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات التقليدية التي تتطلب متطلبات معينة للاستقرار الحراري. في أي الصناعات تُستخدم مكونات الجرانيت، يُعد استقرار درجة الحرارة عاملاً رئيسيًا؟ قدم بعض بيانات الاختبار المحددة أو حالات الاستقرار الحراري للجرانيت. ما هي الاختلافات بين أنواع الاستقرار الحراري للجرانيت المختلفة؟
وقت النشر: ٢٨ مارس ٢٠٢٥