Rozszerzalność cieplna sprężyny metalowej

Próbuję dowiedzieć się, dlaczego narzędzie do układania lasera dryfuje z czasem. Został zaprojektowany z małym mechanizmem regulacji, który opiera się na sprężynie, aby wywierać nacisk na punkt podparcia, który obraca cały laser. Śruba służy do przykładania i zwalniania nacisku na sprężynę, przesuwając laser bardzo małymi ilościami w lewo i w prawo.

Dostaję dryf w pozycji poziomej lasera około 1/2 cala na 100 stóp w ciągu kilku godzin. Wykonuję ten test w nocy i jest około 15 stopni Fahrenheita od momentu rozpoczęcia testu do chwili, gdy jest on zakończony.

Zrobiłem model urządzenia Sketch-Up i ustaliłem, że zmiana położenia o 5 mikronów (na końcu punktu podparcia) wystarczy, by przesunąć laser o 1/2 cala na 100 stóp.

Moje pytanie brzmi: czy moja wiosna rozwija się i kurczy o 5 mikronów przy 15-stopniowej zmianie temperatury?

Nie jestem inżynierem i szukam spekulacji tylko po to, by rządzić lub wykluczyć ogólną możliwość.

Wiosna wygląda podobnie:

Średnica całej sprężyny wynosi około 1/4 cala. Średnica zwiniętego drutu metalowego wynosi około 1/6 cala. Długość sprężyny wynosi około 1/2 ”bez kompresji. Składa się z około 8 pętli.

Nie wiem, z jakiego metalu jest wykonany, spekulacje na temat różnych scenariuszy byłyby pomocne, ponieważ ponownie próbuję rządzić lub wykluczyć możliwość.

Zakładając, że sprężyna nie jest całkowicie ściśnięta / oddolna, nie ma znaczenia, czy materiał sprężysty rozszerza się, czy nie, ponieważ jest to sprężyna - odkształci się, aby wypełnić przestrzeń między cewkami.

Zamiast zwiększać odległość, zwiększa siła sprężyna wywiera wpływ na twoje miejsce. Nie powinno to stanowić problemu, jeśli regulacja jest zablokowana za pomocą śruby ustalającej lub podobnej.

Może się zdarzyć, że dryf nie jest spowodowany wiosną, ale inną częścią. Ten stół daje pewne współczynniki rozszerzalności liniowej. Jednostki po stronie metrycznej można odczytać jako „mikrony rozszerzenia na metr pierwotnej długości, na stopień Kelvina”.

Więc jeśli masz aluminiową śrubę o długości 1 metra i ogrzewasz ją 1K, rozszerza się ona o 22 mikrony. 0,5 cm w oryginalnej długości, rozszerza się o 0,11 mikrona. Gdyby wzrost temperatury wyniósł 8,3 K, około 15 F, to śruba 0,5 cm rozszerzyłaby się o około 0,9 mikrona.

Powiedziałbym, że efekt, który widzisz, może być rozszerzeniem termicznym, ale sprawdziłbym również inne miejsca dryfu, takie jak nie blokowanie ustawienia po dokonaniu regulacji.

Tak, to wiosna skręca jak kontrakty i rozszerza się z powodu temperatury. Zmień konfigurację, żadne inne rozwiązanie. Może istnieć jeden lub dwa powody, jeden jest kształtem sprężyny przy ekspansji izotropowej, drugi, ponieważ sprężyna jest wykonana z prostego drutu, może już nie być izotropowa. Właściwie oba efekty działają razem.