ถ้าโลหะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนความร้อนของสลักจะคลายได้อย่างไร

หากคุณมีปัญหาในการถอดสลักเกลียวที่ติดอยู่คำแนะนำทั่วไปคือการทำให้สลักเกลียวร้อนขึ้น แต่ถ้าโลหะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนการไม่ทำความร้อนให้กับน็อตจะทำให้การถอดออกยากขึ้นหรือไม่ การทำความร้อนสายฟ้าทำให้มันติดขัดได้อย่างไร?

คำตอบนั้นง่ายน่าแปลกใจ: สายฟ้าขยาย แต่น็อตขยายมากขึ้น

สิ่งที่เกิดขึ้นที่นี่คือการขยายตัวทางความร้อนเก่าที่ดี:

• สลักเกลียวถูกทำให้ร้อนและขยายออกไปด้านนอกรัศมีของมันเพิ่มขึ้น
• ถั่วถูกทำให้ร้อนและ ... ขยายออกไปด้านนอกรัศมีของมันเพิ่มขึ้น

ทีนี้เนื่องจากรัศมีของน๊อตสูงกว่าของน๊อตเล็กน้อยและเนื่องจากการเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับความยาวที่เหลือน๊อตจึงขยายออกอีกเล็กน้อย

เหล็กมีค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนในสนามเบสบอล10 ^-5 / K หมายความว่าสำหรับการเพิ่มอุณหภูมิ 1 K ทุกครั้งคุณจะมีขนาดเพิ่มขึ้น 10 ^-5 : แกน 1 เมตรยาว 1.00001 เมตร

หากโบลต์ของคุณมี r = 1.5 มม. และน็อตมี R = 1.501 มม. อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น 500 K เป็นอย่างไร ดี:

• r = 1.5 * (1 + 500 * 10 ^-5 ) มม. = 1.5075 มม
• R = 1.501 * (1 + 500 * 10 ^-5 ) มม. = 1.508505 มม

อย่างที่คุณเห็นก่อนที่จะให้ความร้อน R - r = 1 μmในขณะที่หลังจาก R - r ≈ 1.001 μm มันเพิ่มขึ้น!

โปรดทราบว่าตัวเลขของฉันค่อนข้างดุร้ายและใช้เพื่อเป็นตัวอย่างเท่านั้น ฉันแน่ใจว่าฉันได้รับค่าเริ่มต้นที่ไม่ถูกต้อง แต่ฉันหวังว่าพวกเขาจะช่วยให้ได้รับข้อความ

ความลับที่ถูกจำกัด การขยายตัว

นี่คือไดอะแกรม cruddy เพื่อช่วยอธิบายวิธีการทำงาน

^{สายฟ้าติดอยู่ในหลุม}

เมื่อโบลต์ถูกทำให้ร้อนจะขยายตัว เนื่องจากเพลาของโบลต์นั้นมีข้อ จำกัด จึงไม่สามารถขยายภายในรูได้

^{สายฟ้าขยายไปในทิศทางของลูกศรสีเขียว แต่ไม่สามารถขยายไปในทิศทางของลูกศรสีแดง}

เมื่อโบลต์เย็นตัว อย่างไรก็ตามการหดตัวไม่ได้ถูก จำกัด ซึ่งหมายความว่าสลักเกลียวสามารถหดได้ทุกทิศทางทำให้โบลต์เล็กลงเล็กน้อย

^{สายฟ้าสามารถทำสัญญาในทุกทิศทาง}

เมื่อสลักเกลียวเย็นลงแล้วควรมีขนาดเล็กลงและดึงง่ายขึ้น

เหตุผลที่แท้จริงนี้มักจะใช้งานได้เพราะสนิมมีขนาดใหญ่กว่าเหล็กที่เกิดจากสนิมอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นสาเหตุที่สลักเกลียวติดอยู่ในตอนแรก ในบางกรณีเหตุผลความร้อนคือกลอนถูกนำไปใช้กับน้ำยาล็อคเกลียวที่ต้องใช้ความร้อนในการลบ (ถ้ามันออกมาโดยไม่มีสัญญาณของการเกิดสนิมนั่นเป็นทางออกที่ดีทีเดียว)

หลายรูปแบบของสนิมประกอบด้วย "น้ำที่ถูกพันธะทางเคมี" และจะสูญเสียน้ำนั้น (และหดตัว) เมื่อถูกความร้อนอย่างเพียงพอ

โลหะที่ถูกจัดเรียงในวงแหวนจะขยายออกไปด้านนอกเมื่อถูกความร้อน ลองนึกภาพวงแหวนของลวดเส้นบางที่ถูกทำให้ร้อน - มันจะขยายออกไปตามความยาวเป็นหลักทำให้ทั้งเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในและด้านนอกใหญ่ขึ้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับวัสดุรอบ ๆ รูสลัก

โดยทั่วไปแล้วฉันพยายามที่จะให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนโดยรอบไม่ใช่ตัวสลัก อย่างไรก็ตามแม้ว่าสายฟ้าจะถูกให้ความร้อนโดยตรงการนำความร้อนก็มักจะส่งผลให้ความร้อนของวัสดุโดยรอบและดังนั้นการขยายตัวของการเจาะ

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์

พิจารณาเครื่องซักผ้าหรือแหวนโลหะหรือดิสก์อื่นที่มีรูอยู่ เมื่อแหวนถูกทำให้ร้อนเราคาดว่าวงแหวนจะขยายและการทดสอบยืนยันว่ามันขยาย แต่รูในวงแหวนขยายสัญญาหรืออยู่ในขนาดเดียวกันหรือไม่?

... [T] hink เกี่ยวกับสิ่งที่คุณทำเมื่อคุณพยายามเปิดขวด Mason และฝาโลหะด้านบนของสกรูติดอยู่ คุณสามารถแตะบนฝาด้วยช้อน (เพื่อลองขวดหลวมส่วนใดส่วนหนึ่งของฝาที่ติดอยู่) หรือคุณวางฝาใต้น้ำร้อน คุณทำอย่างหลังเพราะคุณรู้ว่าฝาโลหะจะขยายได้มากกว่าขวดแก้วและมันจะง่ายกว่าถ้าจะเอาฝาออก

และโดยการบอกว่าฝาโลหะจะขยายได้มากกว่าขวดแก้วสิ่งที่เราหมายถึงอย่างแท้จริงคือรูของฝาจะขยายออก

จากประสบการณ์ของฉันคุณต้องใช้สลักเกลียวตรึงความร้อนจนกว่ามันจะร้อนแดงร้อนจัดและอ่อนนุ่มและเอาออกในขณะที่มันร้อนและอ่อน การทำความร้อนโบลต์และปล่อยให้มันเย็นไม่เคยช่วยฉันเลย ในขณะที่สัญญาโลหะกลอนจะยึด; มันมักจะไม่คลาย ... มันอาจทำให้สถานการณ์แย่ลง

เช่นเดียวกับที่เป็นจริงสำหรับแก้วน้ำที่มีอากาศที่ติดอยู่ด้วยกัน ... เย็นหดตัวที่เป็นสาเหตุของการยึด

@Vladimir Cravero (ขออภัยมีตัวแทนไม่เพียงพอที่จะใส่ความคิดเห็น) ...

ฉันคิดว่าต้องการคำอธิบายที่ชัดเจน ถั่วไม่ได้ขยาย "มากขึ้น" มันใหญ่ขึ้น แต่การเพิ่ม% เหมือนกัน

r = 1.5*(1+500*10-5) mm = 1.5075 mm         
R = 1.501*(1+500*10-5) mm = 1.508505 mm         

        start   after heat      increase amt    % inc
bolt    1.5     1.5075          0.0075          0.5000%
nut     1.501   1.508505        0.007505        0.5000%

การรับรู้ของฉันเกี่ยวกับผลกระทบของความร้อนคือไม่เพียง แต่ทำโบลต์และน็อตหรือบล็อกขยายออกเท่านั้น แต่ยังเพิ่มช่องว่างระหว่างพวกเขาด้วยเช่นกันอย่าลืมเรื่องนั้น

        start   after heat      increase amt    % inc
space   0.001   0.001005        0.0000050       0.5000%

ช่องว่างขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยระหว่างเช่นกันง่ายต่อการลบ :)

ฉันคิดว่ามีปัจจัยหลายอย่างที่มีส่วนทำให้เกิดผลกระทบนี้ แต่ฉันคิดว่ายังไม่ได้กล่าวถึง อีกวิธีหนึ่งในการทำให้สลักเกลียวที่ติดค้างเพื่อปลดล็อคก็คือการกระแทกโดยการกระแทกอย่างแรง โดยทั่วไปนี่คือสิ่งที่คุณทำสิ่งที่มีขนาดใหญ่เหมือนวาล์ว แต่ฉันคิดว่าปัญหาพื้นฐานเหมือนกัน สำหรับสนิมฉันคาดหวังว่าสิ่งนี้สามารถทำลายโครงสร้างที่เปราะบางของออกไซด์ อีกปัจจัยคือแรงเสียดทานมีสองประเภท มีแรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์ พิจารณากล่องกระดาษแข็งขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยพื้น หากคุณพยายามที่จะเลื่อนมันจะเริ่ม 'ติด' เมื่อกล่องเริ่มเคลื่อนที่มันจะเลื่อนได้ง่ายขึ้น นี่เป็นเหตุผลเดียวกันที่ไม่ดีในการล็อคเบรกของรถยนต์ เมื่อยางเริ่มเลื่อนแรงเสียดทานจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

อุณหภูมิคือการวัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของสาร นั่นคือโมเลกุลกำลังเคลื่อนที่ในสารที่อุ่นกว่าศูนย์ใด ๆ และยิ่งพวกมันเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อคุณให้ความร้อนบางอย่างคุณกำลังเพิ่มพลังงานจลน์ในระบบ นี่คือสิ่งที่ทำให้โมเลกุลของโบลต์เคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น ในของแข็งโมเลกุลจะไม่เคลื่อนที่อย่างอิสระในอวกาศและสั่นสะเทือนเป็นหลัก ภาพต่อไปนี้เป็นภาพของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลโลหะเมื่อถูกความร้อน

ฉันคิดว่าเป็นไปได้ว่าการเคลื่อนไหวที่กระฉับกระเฉงนี้สามารถสร้างเอฟเฟกต์แบบเดียวกันกับคลื่นกระแทกที่เกิดจากการกระแทกที่คมชัด การที่ขนาดของโบลต์และนัทเปลี่ยนไปอย่างไม่สม่ำเสมออาจทำให้แรงเสียดทานสถิตและ / หรือทำให้สนิมแตกง่าย ฉันรู้ว่าถ้าคุณมีกระทะเหล็กหล่อสนิมวิธีหนึ่งคือการวางไว้ในไฟร้อนและสนิมก็จะหลุด

เนื่องจากความร้อนไม่สามารถเดินทางได้ในทันทีถั่วจะขยายตัวมากกว่าสลักเกลียว ... ถ้าคุณทำสิ่งที่ถูกต้อง ... ซึ่งไม่สำคัญ สำหรับตลับลูกปืนแทนที่จะใช้น็อต / สลักเกลียวการให้ความร้อน [เหนี่ยวนำ] นี้เป็นวิธีการกำจัดแบบอุตสาหกรรมดังที่แสดงในวิดีโอนี้และอื่น ๆ อีกมากสำหรับการติดตั้ง การเคลื่อนย้ายจะเกิดขึ้นทันทีในกรณีนี้เมื่อแบริ่งวงแหวนมีความร้อนเพียงพอ ปัญหากับน็อต / สลักเกลียวคือความร้อนจำนวนมากอาจถูกถ่ายโอนไปยังสลักเกลียวบางทีก่อนที่คุณจะถอดน็อตออกเสร็จแล้ว อ้างจากผู้ประกอบการของศิลปะนี้ "คุณต้องการให้ความร้อนถั่วและไม่สายฟ้า"

ปัญหานี้เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าไม่มีวิธีการเดียวในการทำเช่นนี้ คุณสามารถดูได้ในวิดีโออื่นนี้น็อตจะขาวกว่าน๊อตมากซึ่งหมายความว่ามันจะร้อนมากขึ้นเมื่อถูกความร้อน การจับก็คือเมื่อถึงเวลาที่ถอดน็อตออกและไม่ส่องแสงอีกต่อไป [ในวิดีโอที่แล้ว] ดังนั้นเราจึงไม่สามารถบอกอุณหภูมิของมัน [ความแตกต่าง] ได้ อากาศเป็นฉนวนที่ดีกว่ามากดังนั้นฉันสงสัยว่าสลักเกลียวจะเย็นตัวเร็วกว่าน็อตเพราะมันสัมผัสกับโลหะมากกว่าซึ่งทำหน้าที่เป็นหม้อน้ำ วิดีโอที่มีกล้องความร้อนจะเป็นข้อพิสูจน์ที่ชัดเจน แต่ฉันไม่สามารถหาได้ คำอธิบายของวิดีโอที่แล้วยังบอกอีกว่าพันธะกัดกร่อนจะคลายลงโดยความร้อนซึ่งอาจเป็นจริงเช่นกัน แต่ฉันไม่ได้ตรวจสอบวิทยาศาสตร์ในบิตนี้ การอ้างสิทธิ์นี้ยังอนุมานว่าพันธะเหล่านั้นไม่ได้ถูกกู้คืนทันทีโดยการทำให้เย็นลง

และสำหรับสถานการณ์ที่ปรากฎในคำตอบของผู้ถาม: มันไม่ได้เป็นเช่นนั้นในทางปฏิบัติ หากคุณดูครึ่งหลังของวิดีโอครึ่งชั่วโมงเพื่อนจะทำการอุ่นเฟรมรอบสลักเกลียวอย่างระมัดระวังและใช้เวลานานความอดทนและการดูแลให้ประสบความสำเร็จเมื่อ "น็อต" เป็นชิ้นใหญ่

ฉันได้รับคำตอบง่ายๆว่าไม่มีใครพูดว่าหัวน๊อตจะขยายออกจากพื้นผิวทำให้คลายความตึงเครียดออกจากเกลียวทำให้มันหลวมพอที่จะปิดได้ บางครั้งสลักเกลียวจะแน่นเกินไปแม้ว่าจะไม่เป็นสนิม

ฉันเชื่อว่าหากสนิมหรือตะกอนเป็นปัจจัยในการป้องกันการคลายความร้อนสูงจะทำให้เศษขยะสูญเสียความร้อนและหลุดออกมาทำให้สลักเกลียวหรือส่วนที่เป็นปัญหาง่ายขึ้น

ใส่เงินในวงกบประตูแล้วปิด ประตูแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเปิดเพราะแรงเสียดทานจะเข้าที่ การงอส่วนที่เหลือของประตูจะป้องกันไม่ให้มันขยับ สายฟ้าสนิมเป็นหลักการเดียวกัน - พันธบัตรขนาดเล็กจำนวนมากที่เกิดขึ้นบนเกลียวของสลักเกลียวโดยโลหะออกซิไดซ์ป้องกันไม่ให้มันเปลี่ยน

ความร้อนและการขยายตัวของโลหะทำหน้าที่ทำลายพันธะเหล่านั้น มันไม่เกี่ยวอะไรกับอุณหพลศาสตร์หรือเรื่องไร้สาระทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ เป็นการกระทำทางกลอย่างง่ายของโลหะที่ขยายตัวทำให้เกิดสนิม