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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:鋳鉄の温調時間)

鋳鉄の温調時間と効果的な加工方法について

2023/10/15 06:20

このQ&Aのポイント
  • 鋳鉄の温調時間について、私の工場では研削加工前に行っていますが、具体的な時間は曖昧です。
  • 温度を測るとしても表面温度しか測れず、ワーク内部の温度がわかりませんので、経験値で12時間としています。
  • 鋳鉄の温度変化量と時間の関係式が存在するか、夏の鋳鉄を室温にする時間を計算できるのか教えてください。
※ 以下は、質問の原文です

鋳鉄の温調時間

2007/12/18 15:41

お世話になります。

 私の工場では、外作にてレース加工した部品を、恒温室にて研削加工する前に温調時間を設けていますが、何時間温調すれば良いのか曖昧なのが現実です。

温度を測るとしても表面温度しか測れない為、ワーク内部の温度が不明な為、昔からの経験値で12時間と決めてしまっていますが、根拠はありません。

鋳鉄の温度変化量と時間の関係式みたいなものは存在するのでしょうか?

例えば、夏30℃の鋳鉄(重量約1トン)を23℃にする(室温:23℃の環境で)には何時間必要か計算出来るのでしょうか?

ご教授お願いします。

回答 (1件中 1~1件目)

2007/12/23 09:27
回答No.1

 熱処理のような温度急変の場合は,ワーク表面と内部の温度差が重要ですが,お問い合わせの程度の時間領域で自然空冷の温度変化では表面と内部の温度差は大きくないと思います。と言うことで,表面温度管理で管理すれば宜しいのではないでしょうか。
 
 数値計算としては,以下のような見当の付け方もあると思います。

 1tの鋳鉄のワークを考え,放熱しにくい立方体状の形状を仮定します。鋳鉄の比重を考慮すると,大きさは一辺0.52m程度の立方体。その表面積は1.6m2です。
 1m2の表面からは,対流・放射合わせて温度差1℃あたり12W程度放熱します。23℃と30℃の温度差7℃で,1.6m2の表面積からは135W程度の熱が逃げていきます。
 鉄の熱容量を0.22J/℃・g程度とみると,1t,7℃の値を代入すると,ワークが蓄えている熱エネルギーは1.54E6J程度と見積もれます。135W(1値秒あたり135J)放熱するので,放熱しきるには1.54E6÷135=11400秒=3.2時間程度要することになります。
 実際には,ワークの温度が低下するに従い放熱量も減るので,3.2時間時点では初期温度差7℃の37%,2.6℃程度の温度差が残ります。
 6.4時間では2.6℃の37%で0.96℃,9.6時間では0.35℃,12時間では0.2℃以下まで温度差が縮まるように計算できます。
 計算ミスがあったらゴメンなさい。流れを読み取ってください。

 

鉄の熱容量(比熱)を見当違いしていたようです。
0.46J/℃・gが正しいようです。
<以下修正版です>
ワークが蓄えている熱エネルギーは3.22E6J程度と見積もれます。135W(1値秒あたり135J)放熱するので,放熱しきるには3.22E6÷135=23900秒=6.6時間程度要することになります。
 実際には,ワークの温度が低下するに従い放熱量も減るので,6.6時間時点では初期温度差7℃の37%,2.6℃程度の温度差が残ります。
12時間では1℃程度の温度差になると見積もれます。

お礼

2007/12/28 12:40

なるほど。

ありがとうございました。

経験値と計算値が一致し、スッキリしました。

また、お願いします。

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