温度对铝合金热敏材料测量的分析研究

汪亦凡，丁庆昌，陈建彬，于家祥，陈卫林

（1.安徽天航机电有限公司， 安徽芜湖 241000； 2.国营芜湖机械厂， 安徽芜湖 241000）

2019年11月，某使用单位反馈自制零部件活塞杆尺寸超差0.02mm，该产品生产时间是8月份，材料为2D70。理化计量在标准温度（20℃±2℃）下计量，尺寸超差0.01mm。该产品8月份加工测量时的现场温度与标准温度相差较大，相关人员没有意识到温度对此类产品实测值影响较大，造成操作者和检验员对测量数值误判，致部分不合产品入库［1-2］。

1 分析与讨论

1.1 线性膨胀系数与温度的关系

线性膨胀系数是衡量金属材料热膨胀性能的重要指标，线性膨胀系数大的材料，在受热后变形就较大，反之则小［3］。

线膨胀系数α的计算公式为：

（1）式中：△L-测量误差；L1-被测长度；T1=20℃（标准温度）；T2-测量时的环境温度。

1.2 温度变化对零件测量结果的影响

为了定量研究分析温度变化对铝合金等热敏材料的测量尺寸的影响，现以该活塞杆(图1)为例予以说明。

图1中活塞杆的直径尺寸为Ф40，材料为2D70，热膨胀系数α=2.38×10-5K-1［4-5］。为了准确研究在不同温度环境下，该活塞杆测量尺寸的误差情况，研究者们在五种不同温度（0℃、10℃、20℃、30℃、40℃）下，对活塞杆直径的理论尺寸和实际尺寸的测量误差进行实验研究。

由（1）式得：

1.2.1 理论测量尺寸

综上所述，对比在20℃测量合格的活塞杆(零件直径尺寸范围在Ф39.913-Ф39.975)，分析其在0℃、10℃、30℃、40℃下相对应的理论尺寸变化量，并统计分析在其它温度下合格率情况，结果见表1。

表1 理论测量尺寸表

1.2.2 实际测量尺寸

比较三个活塞杆在0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的直径尺寸实际测量值，得出相应的合格情况，见表2。

1.3 温度变化与膨胀量的关系

对比“表1 理论测量尺寸表”与“表2 实际测量尺寸表”，不难发现：以机械检测中的标准温度20℃为界限，温度变化越偏离该界限，则活塞杆直径的膨胀量越大，合格率越低，反之膨胀量越小，合格率越高。

表2 实际测量尺寸表

2 解决措施

针对上述问题，从以下三方面对机械加工现场测量提出解决措施。一：精密零件的精密尺寸检测时应把该零件放入检测间（测量环境控制要求为：温度（20±1）℃，相对湿度40%～65%）保持24小时再检测。二：通用量具、量规在机加现场使用时，被测产品为铝、铜等有色金属及其合金材料，以及非金属材料制品，且尺寸精度等于或高于IT9级以上的：需按批次抽检一件产品在检测间或能够达到温度（20±5）℃条件的环境下进行定温检测，确认产品是否合格，如不合格，须将该批产品全部转入上述环境下测量。

3 结论

本文以活塞杆（2D70）为例，通过理论计算与实际实验，研究分析了温度变化对热敏材料的检测结果的影响，得出温度变化对热敏材料的测量误差影响程度。警醒机械加工现场检测人员对温度影响测量数值要引起足够的重视：当作业现场温度偏差机械检测中的标准温度（20℃）较大时，对热敏材料精度尺寸进行检测，需制定相应措施避免误判，以此减少同类质量问题再次发生，保证产品的可靠性。