Tester101

Если металл расширяется при нагревании, как нагревается болт, ослабьте его?


Удаление Болты Хобби

Если у вас возникли проблемы с удалением застрявшего болта, общий совет - нагреть болт. Но если металл расширяется при нагревании, не будет нагревать болт, просто сделать его сложнее удалить? Как нагревать болт, чтобы он отклеился?

Mazura
Зависит. Изъят ли он (из ржавчины) или затянут? Затянутый - это ваш ответ; изъято Ecnerwal's.

Tester101♦
@Mazura моя оригинальная мысль была затянута, но я не изначально указывал, что сейчас немного поздно добавить ее.

Hot Licks
Если вы говорите о гайке на болте, нагрев гайку больше, чем болт, это приведет к увеличению гайки относительно болта. Это простое и прямолинейное действие - вы должны просто сосредоточиться на орехе, а не на болте. Для других сценариев вам нужно немного подумать о ситуации и сконцентрировать тепло на той части, которую вы хотите расширить. Иногда помогает охлаждение какого-то рода с одной стороны.

nnnnnn
Хорошо, если вы нагреть его достаточно, чтобы таять ...

Ken
Я бы сделал научный ответ, но нагрев его - нагревает особые связи, которые делают его «прилипающим» - например, сжигание ржавчины и коррозии - эти облигации ломаются. Я считаю, что то же самое происходит и с металлами, когда обрываются связи - молекулы ускоряются, и они ломаются.

Ответы


Vladimir Cravero

Ответ на удивление прост: болт расширяется, но гайка расширяется.

То, что здесь происходит, - это хорошее старое тепловое расширение:

  • Болт нагревается и расширяется наружу, его радиус увеличивается
  • Гайка нагревается и ... расширяется наружу, увеличивается ее радиус

Теперь, поскольку радиус гайки немного больше, чем болт, а так как увеличение пропорционально остальной длине, гайка расширяется немного больше.

У железа есть коэффициент тепловой энергии в шаге 10 -5 / К. Это означает, что при каждом увеличении температуры на 1 К вы увеличиваете размер 10 -5 : 1-метровый стержень становится 1.00001 м в длину.

Если ваш болт имеет r = 1,5 мм, а гайка R = 1,501 мм, что происходит, температура увеличивается на 500 K? Что ж:

  • r = 1,5 * (1 + 500 * 10 -5 ) мм = 1,5075 мм
  • R = 1,501 * (1 + 500 * 10 -5 ) мм = 1,508505 мм

Как вы можете видеть, перед нагревом R - r = 1 мкм, а после R - r ≈ 1,001 мкм. Это увеличилось!

Пожалуйста, обратите внимание, что мои номера довольно дикие и используются только для примера. Я уверен, что я неправильно понял исходные значения, но я надеюсь, что они помогут получить сообщение в любом случае.

alephzero
Если между болтом и гайкой был промежуток в 0,001 мм, гайка все равно была бы свободна, поэтому вам не понадобилось бы тепла, чтобы ослабить ее.

Tester101♦
Сохраняется ли это, когда нет ореха? Например, если болт заправлен в сплошной кусок запаса, как показано в моем ответе?

Vladimir Cravero
@alephzero хорошо есть оговорка обо мне и номерах: P Tester101, это держится и за солидный кусок. Когда металл расширяется, отверстия в нем расширяются.

Mazura
@alephzero - Нет, если он ржавеет. См. Ответ Экнервала.

Tester101♦
Это имеет смысл для меня с гайкой и болтом, поскольку они оба нагреваются примерно до такой же температуры. Однако, если бы болт находился в большом куске материала, я бы подумал, что будет трудно получить отверстие до той же температуры, что и болт.

Tester101

Секрет ограниченного расширения .

Вот некоторые красные диаграммы, которые помогут объяснить, как это работает.

Болт застрял в отверстии
Болт застрял в отверстии

Когда болт нагревается, он расширяется. Поскольку вал болта ограничен, он не может расширяться внутри отверстия.

Болт расширяется
Болт расширяется в направлении зеленой стрелки, но не может расширяться в направлении красных стрелок.

Когда болт охлаждается, он сжимается. Однако сокращение не ограничено. Это означает, что болт может сжиматься во всех направлениях, делая болт немного меньше.

Задвижки болтовые
Болт может сжиматься во всех направлениях.

Как только болт остынет, он должен быть меньше и легче извлечь.

Tester101♦
@ JPhi1618 Если есть задействованная гайка, это может помочь расширить ее с помощью тепла. Хотя я не знаю многих людей, которые любят играть с горячими орехами.

isherwood
Кроме того, болт, вероятно, будет охлаждаться быстрее, чем большая масса вокруг него, усиливая это явление.

BlueRaja - Danny Pflughoeft
-1 этот ответ абсурден, вы утверждаете, что винт сжимается до меньшего, чем при той же температуре !? Если бы это было так, можно было бы сделать металл любой плотности, нагревая / охлаждая его в меньших и меньших отверстиях. Реальный ответ, вероятно, «расширение отверстия (из-за теплопроводности)» , а также неравномерное расширение, разрушающее любые связи, вызванные ржавчиной »

Tester101♦
@ BlueRaja-DannyPflughoeft не совсем. Диаметр резьбовой части болта (ограниченная часть) будет очень немного меньше, а длина болта будет очень немного длиннее. Мы не говорим об огромных изменениях здесь, мы говорим о тысячных долях дюйма.

Random832
@ BlueRaja-DannyPflughoeft Ответ имеет смысл для меня - по существу, болт получает «холодно сформированный» (хотя и не очень-то такой же холодный), немного относительно (так как он не расширил столько) меньшего отверстия.

Ecnerwal

Фактическая причина, по которой это обычно работает, - это то, что ржавчина значительно больше, чем сталь, из которой она ржавеет, поэтому болт застрял в первую очередь. В некоторых других случаях причина тепловой работы заключается в том, что болт был применен с помощью блокиратора резьбы, который требует нагрева для удаления (если он выходит без признаков ржавчины, это довольно хорошая ставка)

Многие формы ржавчины содержат «химически связанную воду» и будут терять эту воду (и усаживаться) при достаточном нагревании.

Chris H
Другим фактором в этом отношении является то, что металлы могут иметь холодный сварной шов (например, сталь-алюминий). Дифференциальное тепловое расширение может взломать это соединение.

Mazura
Тепло является самым большим высвобождающим агентом природы.

DrewJordan
не спорит, но мне интересно узнать больше. Есть ли источник, который говорит это?

Mazura
@DrewJordan - Не то, что я могу найти; механики на самом деле не являются «литературным» типом. Они просто знают, что это работает. ИМО - это 95% -ный «агент-посредник» и 5% «ограниченное расширение».

Ecnerwal
@DrewJordan Объяснил мне кузнец / оружейник. Много информации о связанной воде, нагревании, чтобы высвободить связанную воду (информация о керамике много), и куча информации о создании каких-то наночастиц (о, модно - также не имеет значения) - не так много, что попадает в изменение объема, вызванное удаление связанной воды (партии, в которых упоминается изменение объема железа / стали до ржавчины).

isherwood

Металл, расположенный в кольце, расширяется наружу при нагревании. Представьте, что кольцо тонкой проволоки нагревается - оно расширяется в основном вдоль его длины, делая внутренний и внешний диаметры более крупными. То же самое происходит с материалом вокруг отверстия для болта.

Обычно я пытаюсь нагреть окружающий кусок, а не сам болт. Однако, даже если болт нагревается напрямую, проводимость обычно приводит к нагреву окружающего материала и, следовательно, расширению отверстия.

Более научная информация об этом

Рассмотрим шайбу или другое металлическое кольцо или диск с отверстием в нем. Когда кольцо нагревается, мы ожидаем, что кольцо будет расширяться, и эксперименты подтвердят, что он расширяется. Но разве отверстие в кольце расширяется, сокращается или остается того же размера?

... [T] задумайтесь о том, что вы делаете, когда пытаетесь открыть банку Мейсона, и застрявшая металлическая крышка винта. Вы либо нажимаете на крышку ложкой (чтобы попытаться согнуть любую часть застрявшей крышки), либо поместите крышку под горячую воду. Вы делаете последнее, потому что знаете, что металлическая крышка будет расширяться больше, чем стеклянная банка, и поэтому будет легче снять крышку.

И, говоря, что металлическая крышка будет расширяться больше, чем стеклянная банка, мы действительно имеем в виду, что отверстие в крышке будет расширяться.

Zach Mierzejewski
Это именно то, что говорит мой онлайн-ресурс механика; нагрейте окружающую часть, а не болт. Твист пока горячий. Тем не менее, я думаю, что ваша гипотеза о том, чтобы просто нагреть болт и полагаться на проводимость, вводит в заблуждение, потому что это полная противоположность тому, что вы делаете.

isherwood
Нет, это альтернатива, которая иногда является единственным вариантом и все еще может работать. Давайте не будем слишком педантичны, не так ли? В конце концов, цель состоит в том, чтобы вытащить болт. :)

Doug McClean
«или вы кладете крышку под горячую воду». Не делаю этого, потому что содержимое было горячим, когда оно было запечатано, и теперь при комнатной температуре они хранятся при атмосферном давлении ниже атмосферного, что обеспечивает силу, которая удерживает крышку? И нагревание содержимого (или, по крайней мере, выше воздуха) отменяет этот процесс?

isherwood
Мы говорим о трении между нитями крышки и нитями банки. Небольшое давление внутри или снаружи оказывает относительно небольшое влияние на поворот крышки.

Ben Welborn

По моему опыту, вы должны нагреть замерзший болт до тех пор, пока он не станет пузырей, краснеет и не станет мягким, и удалите его, пока он горячий и мягкий. Нагрев болта и его охлаждение никогда не помогало мне. Когда металл сжимается, болт захватывается; он обычно не ослабевает ... это, вероятно, ухудшает ситуацию.

То же самое можно сказать о питьевых очках, которые застряли вместе ... холод, сжатие является причиной захвата .

Mazura
Я не позволяю этому круто, но красный жаркий слишком далеко; вы рискуете стричь болт. Тогда что .... сверла и краны.

Ben Welborn
@mazura, когда болт горячий, он будет рисовать и скользить, как горячий сыр. стрижка - проблема для холодного сыра. Сыр рушится и ломается, когда холодно, не так много, когда жарко. Но да, это все равно может случиться ... если оно сдвинется, вы можете успокоиться, зная, что это произойдет в любом случае, и менее вероятно, когда оно будет мягким и эластичным.

J.J
Это полностью правильный ответ, который отстой, потому что его внизу с 0 голосами, а все остальные ответы о разнице в расширении - всего лишь мусор. Независимо от вашего материала болта / гайки и того, что вы нагреваете больше, расширение материала, в которое ввинчивается болт, будет расширяться в полость, а не расширять размер полости. Аргумент нагревания / охлаждения может иметь смысл, но я действительно сомневаюсь, что эффекты значительны. Плюс это не то, что люди делают. Нет, причина в том, что горячий металл имеет гораздо меньшее натяжение пружины на резьбе, которое фактически удерживает болт.

Ben Welborn
@JJ да, они думают, что они ученые. Я фактический ученый, и я работал в кузнице, и под большим количеством транспортных средств, чем могу считать. Но что бы то ни было, правда не всегда популярна.

spritle

@Vladimir Cravero (извините, что недостаточно, чтобы добавить комментарий) ...

Я думаю, что требуется разъяснение ответа. Гайка не расширяется «больше», она заканчивается больше, но увеличение% одинаково.

 r = 1.5*(1+500*10-5) mm = 1.5075 mm R = 1.501*(1+500*10-5) mm = 1.508505 mm start after heat increase amt % inc bolt 1.5 1.5075 0.0075 0.5000% nut 1.501 1.508505 0.007505 0.5000% 

Мое восприятие эффекта нагрева заключается в том, что не только расширяются болт и гайка или блок, но и пространство между ними расширяется, не забывайте об этом.

  start after heat increase amt % inc space 0.001 0.001005 0.0000050 0.5000% 

немного больше пространства между ними, легче удалить. :)

frnhr
Тем не менее, он расширяется.

Douglas Held
Это, на мой взгляд, единственный правильный ответ здесь. Болт увеличивается, гайка увеличивается, а пространство между ними увеличивается. И в этих точных словах я узнал о принципе моим учителем физики.

JimmyJames

Я думаю, что есть несколько факторов, которые способствуют этому эффекту, но я думаю, что никто не упоминался. Еще один способ получить застрявший болт - это шокировать его, резко ударяя его. Как правило, это то, что вы делаете что-то большое, как клапан, но я думаю, что основная проблема такая же. Для ржавчины я ожидаю, что это может разрушить хрупкую структуру оксида. Другим фактором является то, что существует два типа трения. Статическое трение и кинетическое трение. Рассмотрим тяжелую (заполненную) картонную коробку на полу. Если вы попытаетесь сместить его, он изначально будет «застрял». Как только коробка начинает двигаться, она скользит намного легче. Это то же самое, что плохо блокировать тормоза на автомобиле. Как только резина начинает скользить, трение значительно уменьшается.

Температура является мерой средней кинетической энергии молекул вещества. То есть молекулы движутся в любом веществе, теплее абсолютного нуля, и чем быстрее они движутся, тем выше температура. Когда вы что-то нагреваете, вы добавляете кинетическую энергию в систему. Это буквально заставляет молекулы болта двигаться все быстрее и быстрее. В твердом теле молекулы не движутся свободно в пространстве и по существу вибрируют. Следующее изображение представляет собой изображение движения молекул металла при нагревании.

введите описание изображения здесь

Я думаю, что возможно, что это энергичное движение само по себе может создать тот же эффект, что и ударная волна, вызванная резким ударом. Это и неравномерное изменение размера болта и гайки могут нарушить статическое трение и / или разрушить хрупкую ржавчину. Я знаю, что если у вас есть ржавая сковородка из чугуна, одно решение - поставить ее в горячий огонь, и ржавчина просто упадет.


Fizz

Поскольку тепло не перемещается мгновенно, гайка будет расширяться больше, чем болт ... если вы все время правы ... что не является тривиальным. Для подшипника, а не гайки / болта, этот [индукционный] нагрев является промышленным методом удаления, как показано в этом видео, например, и тем более для прикрепления. В этом случае действие удаления происходит мгновенно, как только кольцо подшипника достаточно нагрето. Проблема с гайкой / болтом заключается в том, что много тепла может быть передано на болт, возможно, до того, как вы закончите удаление гайки. Цитируя от практикующего этого искусства «вы хотите нагреть гайку, а не болт».

Этот вопрос еще больше усугубляется тем фактом, что этого не существует. Вы можете видеть в этом другом видео, что гайка становится намного белее болта, а это значит, что при нагревании становится намного жарче. Захват заключается в том, что к тому времени, когда гайка будет удалена, больше не светится [в этом последнем видео], поэтому мы не можем визуально определить их температуру [разницу]. Однако воздух намного лучше изолятора, поэтому я подозреваю, что болт охлаждается быстрее, чем гайка, потому что он вступает в контакт с большим количеством металла, который действует как радиатор. Видео с тепловой камерой было бы определенным доказательством, но я не мог найти его. В описании этого последнего видео также говорится, что коррозионные связи ослабляются при нагревании, что вполне может быть правдой, но я не проверял науку на этом бит; это требование также предполагает, что эти связи не сразу восстанавливаются путем охлаждения.

И для сценария, изображенного в собственном ответе собеседника: на практике это не работает. Если вы посмотрите вторую половину этого получасового видео , чувак осторожно нагревает рамку вокруг самого болта, и это займет много времени, терпения и заботы, чтобы добиться успеха, когда «гайка» - большая деталь.


Daniel

Положите копейку в дверной косяк и закройте ее. Дверь будет почти невозможно открыть, потому что трение будет удерживать ее на месте. Сгибание остальной двери предотвратит ее перемещение. Ржавый болт по существу является одним и тем же принципом - многие небольшие связи, образованные на резьбах болтов окисленным металлом, препятствуют его вращению.

Тепло и расширение металла просто способствовали разрушению этих связей. Это не имеет ничего общего с термодинамикой или какой-либо другой наукой. Это простое механическое действие расширяющегося металла, разрушающего ржавчину.

JimmyJames
Итак, как тепло обрывает эти связи без какой-либо «науки-ерунды»? Магия?

isherwood
Как трение меньше «scienc-y», чем тепловое расширение? Знаете ли вы, что трение и давление напрямую связаны? Ваш собственный пример демонстрирует это. Кто сказал что-нибудь про ржавчину?
For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com