熱に強い素材について

Question

三角測量式レーザー変位計の固定方法について相談（？）があります。
現在、三角測量式レーザー変位計を用いた装置の製作をしています。

変位計を固定するために治具を作ろうと考えています。
金属で治具を製作し使用した場合、変位計本体の発熱により治具に歪みが生じ光軸がずれる恐れがある為、熱による歪みが生じにくい材質を探しています。

治具として使用できそうな材質にはどのようなものがありますでしょうか。

Answer

最近だとピエゾなどのアクティブ素子で補償も可能ですし
変位を抑制しなければいけないのが1次元上のように制限される場合
変位計程度の重量であれば熱膨張係数の違う2つの材料を組み合わせて
熱膨張係数を打ち消すように温度補償機構を設計することもできますよ。

熱膨張係数の殆どないLEX-ZEROなんて素材もあるし
https://www.ipros.jp/product/detail/2000214495/
http://www.nipponchuzo.co.jp/pdf/product/LEX_all_catalog.pdf
今では、熱膨張係数が負な材料もさかんに研究されていますね。

Answer

>治具として使用できそうな材質にはどのようなものがありますでしょうか。

三角測量式レーザー変位計自体の材質は何でしょうか？
多くの計測器はアルミかプラスチックだけど？
それと筐体表面温度は何度になるのでしょうか？
せいぜい高くて４０℃程度だけど？
https://www.keyence.co.jp/products/measure/
https://www.fa.omron.co.jp/products/family/3500/
https://www.optex-fa.jp/tech_guide/dsp_report_no3/

＞熱による歪みが生じにくい材質を探しています。
許容ひずみは何ミクロンでしょうか？（ナノレベルか？）

Answer

高熱伝導率な窒化アルミが最適ではあります。めっちゃ高い上に研削でしか加工できないけど。
次いでアルミナファインセラミックス。多少安くなって、丈夫。でも、まだかなり高い、加工も面倒。
そのあとが、上記2材料系マシナブルセラミックス。防塵対策機械なら切削できるようになります。でも脆くなる。

ただ、不均一な熱流入で「併進」でなく、「傾き」が大きなひずみ方することがあります。

適切な熱設計で、変位計本体の冷却、治具と変位計の断熱をしたうえで金属材料にした方が安くて安定することもあると思います。(場合によっては治具の温調も追加)

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