說到高溫，首先讓人想到的或許是即將來臨的炎炎夏日。若論我國最熱的地方，非吐魯番莫屬 —— 這里有《西游記》中火焰山的原型，歷史最高...
說到高溫，首先讓人想到的或許是即將來臨的炎炎夏日。若論我國最熱的地方，非吐魯番莫屬 —— 這里有《西游記》中火焰山的原型，歷史最高氣溫接近 50℃，難怪連孫大圣都要望而卻步。不過本期要探討的 “高溫”，并非室外自然溫度，而是作為工業品的直線導軌所能承受的工作溫度。
工作溫度
內置 C - Lube 自潤滑部件的直線導軌，其最高耐受工作溫度為 80℃。而未內置該自潤滑部件的直線導軌，最高耐受工作溫度可達 120℃，若處于連續工作狀態，最高耐受工作溫度則為 100℃。這種耐受溫度差異的產生，主要與直線導軌各部件的材質組成有關。
材質
接下來，我們以 IKO 直線導軌 L 為例，闡述材料與耐受溫度之間的關聯。IKO 直線導軌 L 包含 C-Lube 自潤滑直線導軌 L 和非自潤滑直線導軌 L 兩種類型，其結構均由上圖所示部件組成。其中，滑軌、外殼、鋼球和鋼球保持器采用不銹鋼材質，側板為合成樹脂，側面密封墊片為橡膠，C-Lube 自潤滑部件則是含油樹脂件。首先，我們先來了解溫度對物體外形尺寸的作用。
線膨脹系數
在外界壓強保持不變的情形下，隨著溫度升高，物體體積會相應增大，這種現象被稱為熱膨脹。物體在某一方向上的長度與溫度之間的關系，可通過以下經驗公式來表述。
L=L0(1+αt+βt2+γt3+···)
其中：
L0：0℃時的物體長度
α：線膨脹系數
β：面膨脹系數
γ：體膨脹系數
t：當前溫度
由于α遠大于β和γ，所以為了計算簡便，上述公式通常被簡化為：
L=L0(1+αt)
當溫度分別達到t1和t2時，對應的長度可以表示為：
L1=L0(1+αt1)
L2=L1+ΔL=L0(1+αt2)
聯立上面兩式，整理后可以得到：
以上就是線膨脹系數的公式。線膨脹系數的物理意義可以理解為，溫度升高1℃時，物體沿長度方向的尺寸變化量，與0℃時物體長度的比值。下圖是馬氏體不銹鋼SUS440C，不同溫度下的線膨脹系數。
120℃時，SUS440C的線膨脹系數約為10×10^-6/℃。假設有一根1米長的導軌，工作溫度從20℃上升至120℃，則該導軌長度方向的變化量可以通過計算得出：
?L=α??t?L0=10×10-6×(120-20)×1=0.001m=1mm
由此可知，當溫差顯著時，直線導軌會因熱膨脹出現一定程度的變形，而這種變形會直接對直線導軌的形位公差、運行精度、摩擦阻力以及使用壽命產生影響，因此熱膨脹的作用不容忽視。那么，是否存在抑制熱膨脹對直線導軌不利影響的方法呢？答案是肯定的，目前常用的方法名為 “調質”。所謂調質，就是通過調整熱處理工藝，改善材料內部的結構與應力狀態，從而使其平均熱膨脹系數發生改變（※注 1）。若想獲取更多信息，歡迎咨詢 IKO。
老化
樹脂和橡膠材料若長期處于高溫環境中，會出現發硬、脆化、變粘等老化現象。由于普通導軌的側板采用樹脂材料，密封墊片采用橡膠材料，因此高溫引發的老化問題必須納入考量。樹脂和橡膠在高溫環境下發生老化，本質原因在于：溫度升高會加速化學反應速率，導致抗氧劑和增塑劑消耗增加，進而縮短氧化降解的誘導期。
隨著溫度上升，化學反應速率加快，材料會出現重量損失和強度衰減的情況。國際電工協會標準 IEC216-2 對這一現象進行了相關規定。通過耐熱試驗可知，不同材質的橡膠和樹脂，其推薦工作溫度范圍也有所不同。以常用的丁腈橡膠為例，其最高工作溫度為 120℃。因此，當直線導軌在超過 120℃的高溫環境中使用時，可根據實際使用溫度，更換耐熱性更優的密封墊片，必要時也可采用鋼制側板。
高溫潤滑脂
錐入度是衡量潤滑脂硬度的關鍵指標。錐入度數值越大，表明潤滑脂質地越軟；錐入度數值越小，則說明潤滑脂質地越硬。潤滑脂過軟或過硬均會對潤滑效果產生影響。若長期在高溫環境下使用，潤滑脂可能發生軟化，尤其當直線導軌垂直安裝時，可能出現基礎油分離滴落的情況，進而污染使用環境。此外，溫度升高會加速潤滑脂的老化變黑進程，對直線導軌的使用壽命造成影響。因此，針對潤滑脂通常會規定其工作溫度范圍。以鋰皂基潤滑脂為例，其最高工作溫度一般為 120℃。當使用溫度超過 120℃時，需根據實際溫度更換適用于高溫環境的潤滑脂。
