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1、热膨胀系数引起的故障和解决方法（3）不同的材料热膨胀系数是不一样的，多种不同材料组成的产品在高温时就 可能会产生缝隙，造成水的渗漏、松动或蹦断，这是结构设计的难题，也是容 易出故障之处。如电水壶的金属加热棒和塑料壳体的连接处的渗漏，变压器塑料骨架膨胀 造成铜导线接头处蹦断等等。3.1 基本定义热膨胀系数(Coefficient of thermal expansion ，CTE,单位:1mm/，或 1mm/K)，美国热膨胀系数单位用 in/in/F，要注意区别和换算。单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，就是线膨胀系数，通常 材料手册给出的是线热膨胀系数。线热膨胀系数 =1/L * L/
2、T 式中：L: 原温度下的长度；T:单位温 度变化量；L 单位温度变化量下的长度 L 的增加量。对各向同性材料, 体积热膨胀系数 = 3；对各向异性材料, 体积热膨胀系数 =Ac+(1-A)a 。c,a 分别 为 a 轴和 c 轴方向的热膨胀率，A 被称为“结构端面”参数。 这是常用的算法， 称为 Mrozowski 算式。3.2 CTE 的测定标准GB /T 1036-2008 塑料-3030线膨胀系数的测定；GB /T 2572-2005 纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法；GB/T 16535-2008 精细陶瓷线热膨胀系数试验方法；GB/T 3074.4-2003 石墨电极热膨胀系数A
3、STM D-696 塑料线性热膨胀系数标准；ISO 11359-2 塑料线性热膨胀系数标准。3.3 不同的材料线膨胀系数材料线膨胀系数举例如下，这样对材料线膨胀系数有一个数量级的概念 以 下数据单位为：1mm/：铜 0.0000165 （17 * 10-6）铝 0.0000236 （24 * 10-6）钢 0.0000118 （12 * 10-6）ABS 0.0000780 （78 * 10-6）PP 0.0001280 （128 * 10-6）ABS 塑料的热膨胀系数约是钢的 6.4 倍，PP 塑料是热膨胀系数是钢的 9.1 倍，但所有塑料在加玻纤后，热膨胀系数和蠕变成倍下降。注：ABS 数
4、据来自于“塑料工程手册（上册 P194）、奇美 ABS 塑料规格书。3.4 CTE 的计算举例例： 材料长度为 100mm ，当工作温度为 140 度时的材料长度变为 ：铝 0.0000236 X 140 X 100 = 0.33mm（增长的部分），再加原长 100mm，即为现在的长度：100.33mm 。黄铜 0.0000165 X 140 X 100 = 0.231mm ,加 100 = 100.23mm钢 0.0000118 X 140 X 100 = 0.165mm ,加 100 = 100.17mm3.5 不同的材料热膨胀时的防止失效主要是对高 CTE 的材料进行防护处理。例如通过对高 CTE 材料的开槽（见 Dupont 资料：Matching CTE，图 1，（图嵌入不了，那位读者说一下，怎样插 图）选取不同的壁厚、嵌入式结构、结合面填充耐温胶、环形的弹性耐热垫圈、 塑料中加玻纤、耐高温塑料（见后续专题）等方法来调节。另外，对纤维增强塑料而言，由于纤维在流动方向的取向，使流动方向上的 热膨胀系数要大于垂直方向，产生各向异性，使制品挠曲，尺寸稳定性变差。3.6 CTE 的特殊应用产品装配时用不同的材料，因 CTE 不同，通常会带来负面作用，但也可以利 用金属和塑料的 CTE 不同，控制液体的流出多少，实现流量控制。 如图 1 的 DuPont 公司资料所示。
