Herhangi bir malzeme ısıtılmaya başlayınca artan sıcaklığın etkileri altında bir miktar genleşecektir. Bu durum boyutlarda önemli değişikliklere, parça çarpılmalarına (warpage), parça çekmelerine ( shirinkage) veya iç gerilmelere( internal stress) yol açabilir. Yani bir malzemenin sadece yüksek sıcaklıklardaki dayanımı önemli ise, gene o malzemenin yüksek sıcaklıklar altında ne kadar genleşeceğini bilmek hayati önem taşır. Özellikle belirli sürelerle yüksek sıcaklığa maruz kalıp soğuyan, akabinde yeniden yüksek sıcaklık uygulanan malzemeler her seferinde genleşme eğilimine ve/veya çarpılmalara malzemenin iç stres değerinin artmasına neden olacaktır. Bu nedenle yüksek sıcaklık uygulamalarınız için malzeme seçerken Termal Genleşme Katsayısını bilmek gereklidir.
Doğrusal Termal Genleşme Katsayısı (CLTE-ingilizce kısaltması- genellikle “α” olarak anılır), bir malzemenin sıcaklık artışının etkisi altında genleşme kabiliyetini karakterize eden bir malzeme özelliğidir. Üretilen parçanın sıcaklık değişimleri altında boyutsal olarak ne kadar sabit kalacağını söyler.
Malzemelerin Termal Genleşme katsayısını tespit için birkaç yöntem vardır ama en yaygını Termomekanik Analiz( TMA) yöntemidir ve ASTM E831 ve ISO 11359-2 standartları ile test edilir. Bu test sonucunda çıkan değer ne kadar küçük ise o malzemenin yüksek sıcaklık altında genleşme oranı düşüktür yani tercih edilendir.
Önemli bir konu daha var. Polimerler içine konulan karbon ve/veya cam fiberler malzemenin genleşme katsayısını oldukça düşürür ve daha tercih edilen haline getirir.
PEEK, ULTEM ve PEKK açısından baktığımızda en düşük genleşme katsayısına ULTEM sahiptir. ( Karbon ve/veya cam fiber katkılı PEEK gene aynı oranda katkılandırılmış ULTEM’den daha düşük genleşme katsayısına sahip) PEEK nispeten daha yüksek iken PEKK en yüksek değere sahiptir. PEKK en yüksek ısı dayanımına sahip polimer iken ( 260 C Sürekli ) en kötü genleşme katsayısına sahiptir. ULTEM 1010’un Amorf yapıda olduğunu ve TG değeri 217 C olmasına rağmen sürekli kullanımda 170 C ısı dayanımı olduğunu unutmayalım.Öte yandan MJF ve SLS teknolojisinde kullanılan cam ve/veya karbon katkısız Nylon PA11 ve Nylon PA 12'nin Genleşme katsayılarının kötü olduğunun altını çizmek isterim. Özel olarak geliştirilmiş ve Genleşme Katsayısı iyileştirilmiş malzemeler varsa elbetteki yukarıdaki yorumların dışında kalır.
Aşağıda bazı metal ve polimerlerin Genleşme Katsayısı ortalamaları verilmiştir.
Materyal İsmi | CTE 10-6 m/m C |
Elmas ( Karbon ) | 1.1 - 1.3 |
Tungsten | 4,5 |
Alumina | 8,1 |
Demir | 10,4 - 11 |
Çelik | 10.8 - 12.5 |
Aluminyum | 21 - 24 |
Cam Elyaflı Polikarbonat | 21,5 |
Cam Elyaflı Nylon | 23 |
Nylon Poliamid 11 | 100 |
Nylon Poliamid 12 | 101 |
ABS | 72 - 108 |
Polikarbonat | 65 - 70 |
ULTEM 1010 | 47 |
ULTEM 9085 | 65 |
PEEK | 60 |
PEKK | 90 |
PPS | 40 |
Comments