열팽창 차이
- 동의어
- 이종소재 접합, 응력완화, 테이프 두께, 온도 사이클 시험, 아크릴 폼 테이프
열팽창 차이란 서로 다른 소재가 같은 온도 변화에서 늘어나고 줄어드는 정도가 달라 생기는 치수 차이를 말한다.
원리
온도가 1°C 바뀔 때 늘어나는 비율은 알루미늄 약 23×10⁻⁶, 판유리 약 9×10⁻⁶, 폴리카보네이트 약 65~70×10⁻⁶ 수준으로 소재마다 크게 다릅니다. 이 차이만큼 접합면이 서로 엇갈리려 하므로 그 변형을 테이프가 받아 내야 합니다.
종류·분류
- 금속: 알루미늄 약 23, 탄소강 약 11~12.5(×10⁻⁶/°C)
- 유리: 판유리 약 9
- 플라스틱: 폴리카보네이트 약 65~70
(Engineering ToolBox 열팽창계수 표)
비교
- 열팽창 차이와 응력완화: 열팽창 차이는 변형의 원인, 응력완화는 그 변형에서 생긴 힘이 풀리는 성질입니다.
- 테이프 접합과 기계 체결: 체결은 구멍 주변에서 변형을 받고, 테이프는 두께 전체로 흡수합니다.
용도
금속·유리·플라스틱 이종소재 접합부의 테이프 두께와 길이를 정할 때 씁니다.
적용 사례
- 알루미늄 프레임-유리 패널
- 금속 섀시-플라스틱 커버
- 금속 가공 조립의 열팽창 응력 관리
주의사항
부품이 길수록, 온도 변화가 클수록 엇갈리는 길이가 커져 끝단에 응력이 몰립니다. 3M VHB 테이프는 전단 방향으로 대체로 두께의 3배까지 움직임을 견디므로, 예상 변형량에 맞춰 두께를 정해야 합니다.
자주 묻는 질문
열팽창 차이는 어떻게 계산하나요?
소재별 열팽창계수 차이에 부품 길이와 온도 변화를 곱하면 두 소재가 엇갈리는 길이를 대략 구할 수 있습니다.
열팽창 차이가 큰 소재 조합은 무엇인가요?
금속과 플라스틱처럼 열팽창계수가 몇 배씩 차이 나는 조합이 대표적이며, 알루미늄과 폴리카보네이트가 그 예입니다.
열팽창 차이를 테이프로 흡수할 수 있나요?
점탄성 폼 테이프는 두께에 비례해 변형을 흡수하며, 3M VHB 테이프는 전단 방향으로 대체로 두께의 3배까지 흡수합니다.
열팽창 차이로 생기는 어긋남은 얼마나 되나요?
두 소재의 열팽창계수 차이에 부품 길이와 온도 변화를 곱해 대략 계산하며, 부품이 길고 온도 차가 클수록 커집니다.
열팽창 차이가 큰 조합에는 어떤 테이프를 쓰나요?
두께가 있는 점탄성 아크릴 폼 테이프가 변형을 흡수하기 좋으며, 예상 변형량에 맞춰 두께를 정합니다.