{
    "slug": "thermal-expansion-coefficients",
    "title": "معاملات التمدد الحراري لمواد CNC (CTE)",
    "description": "معامل التمدد الحراري لـ22 مادة CNC بوحدة µm/m·°C مع نطاق الحرارة الذي يغطيه كل قيمة، وأمثلة محلولة لما تفعله الفروق بالملاءمات والفحص.",
    "lang": "ar",
    "tables": [
        {
            "caption": "معامل التمدد الحراري (CTE) حسب المادة ونطاق الحرارة",
            "columns": [
                "المادة (النوع)",
                "CTE (µm/m·°C)",
                "نطاق الحرارة",
                "الدلالة الهندسية",
                "المصدر"
            ],
            "rows": [
                {
                    "المادة (النوع)": "Aluminum 1060 (commercially pure)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "أعلى CTE بين معادن CNC الشائعة؛ تصميمات قضبان التوصيل والمبددات الحرارية يجب أن تسمح بفجوات تمدد",
                    "المصدر": "ASM Handbook Vol. 2 via matmake.com"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Aluminum 6061-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "أكثر سبائك الألمنيوم تشغيلًا؛ CTE مستقل عن حالة المعالجة (O وT4 وT6 وT651 كلها 23.6)",
                    "المصدر": "ASM Handbook Vol. 2, 10th ed.; MIL-HDBK-5J"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Aluminum 6061-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "24.6",
                    "نطاق الحرارة": "20–200 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "المتوسط عند الحرارة المرتفعة يرتفع ~4%؛ استخدم CTE خاصًا بالنطاق فوق 150 °C",
                    "المصدر": "MIL-HDBK-5J; ASM Handbook Vol. 2"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Aluminum 7075-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "نوع فضائي؛ CTE نفسه لـ6061 رغم مضاعفة حد الخضوع — يبسّط تصميم تثبيتات السبائك المختلطة",
                    "المصدر": "matmake.com; arcuscnc.com"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Copper C11000 (ETP)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.0",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "مادة قضبان التوصيل والموصلات؛ عدم تطابق CTE مع الألمنيوم (23.6) يولّد كلال المفصل في الأطراف ثنائية المعدن",
                    "المصدر": "fabdigit.com (C11000-O properties)"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Copper C11000 (ETP)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.0",
                    "نطاق الحرارة": "20–300 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "متوسط CTE على نطاق واسع؛ قيمة ورقة بيانات المصنّع",
                    "المصدر": "jtcopper.com C11000 datasheet"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Brass C36000 (free-cutting)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "20.5",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C (approx.)",
                    "الدلالة الهندسية": "أعلى سبائك النحاس قابلية للتشغيل؛ CTE بين النحاس والألمنيوم — ذو صلة بإدخالات النحاس الأصفر في هياكل الألمنيوم",
                    "المصدر": "mechcodex.com C36000 thermal table"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Carbon steel AISI 1045 (annealed)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "11.6",
                    "نطاق الحرارة": "0–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "فولاذ أساسي للأعمدة والتروس؛ CTE نحو نصف الألمنيوم — المفاصل المثبتة ألمنيوم-فولاذ تُطور 0.12 mm فرقًا لكل 100 mm عند ΔT = 100 °C",
                    "المصدر": "theworldmaterial.com AISI 1045 physical properties"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Carbon steel AISI 1045 (annealed)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.3",
                    "نطاق الحرارة": "0–200 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "متوسط عند الحرارة المرتفعة؛ يرتفع مع نطاق الحرارة",
                    "المصدر": "theworldmaterial.com AISI 1045"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Alloy steel AISI 4140 (normalized)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.3",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "فولاذ عالي القوة للأعمدة والمحاور؛ CTE قريب من 1045 — قابلان للتبادل في حسابات الإجهاد الحراري",
                    "المصدر": "ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Stainless steel 304/304L",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.3",
                    "نطاق الحرارة": "0–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "الفولاذ الأوستنيتي يتمدد ~44% أكثر من الفولاذ الكربوني؛ حاسم لمفاصل أنابيب المبادلات الحرارية بلوحاتها",
                    "المصدر": "jnalloys.com CTE comparison table"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Stainless steel 316/316L",
                    "CTE (µm/m·°C)": "15.9",
                    "نطاق الحرارة": "0–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "CTE أدنى من 304 رغم بنية أوستنيتية مشابهة (إضافة الموليبدينوم)؛ مفضل لتصميم تمدد الأنابيب البحرية",
                    "المصدر": "jnalloys.com CTE comparison table"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Stainless steel 17-4PH (H900)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "10.8",
                    "نطاق الحرارة": "0–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "فولاذ PH مارتنسيتي؛ CTE الأقرب للفولاذ الكربوني بين أنواع الفولاذ المقاوم — مثالي لتجهيزات الفضاء الدقيقة التي تتعانق مع هياكل فولاذية",
                    "المصدر": "xometry.com; alloy-materials.com (20–100 °C)"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "8.6",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "أدنى CTE بين المعادن الإنشائية الشائعة؛ توافق جيد مع CFRP (0–2) في المفاصل الهجينة الفضائية",
                    "المصدر": "arcuscnc.com CTE comparison"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "8.8",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C (approx.)",
                    "الدلالة الهندسية": "قيمة منشورة بديلة؛ الفرق داخل عدم اليقين القياسي المعتاد (±2%)",
                    "المصدر": "mechcodex.com Ti-6Al-4V properties"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Tool steel P20 (pre-hardened, 28–32 HRC)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "11.7",
                    "نطاق الحرارة": "20–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "فولاذ قوالب أساس؛ يجب أن يطابق CTE فولاذات الإدخالات لتجنب تشقق الإجهاد الحراري في قوالب الحقن أثناء الدورات الحرارية",
                    "المصدر": "ASM Handbook Vol. 1; firstmold.com (P20 context)"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Tool steel H13 (hot-work, 44–52 HRC)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.0",
                    "نطاق الحرارة": "20–200 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "فولاذ قوالب السباكة بالضغط والطرق؛ يعمل عند سطح 500–650 °C، لذا يهم CTE النطاق المرتفع لملاءمة إدخالات القالب",
                    "المصدر": "ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Delrin / POM (acetal homopolymer)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "110",
                    "نطاق الحرارة": "23–60 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "نحو 5× الفولاذ؛ ملاءمات الضغط بلاستيك-معدن تُرخى مع ارتفاع الحرارة — صمم مقدار التداخل عند أقصى حرارة تشغيل",
                    "المصدر": "firstmold.com; DuPont Delrin 500P datasheet"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "Nylon 6/6 (unfilled, dry-as-molded)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "80",
                    "نطاق الحرارة": "23–60 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "امتصاص الرطوبة يضيف تمددًا امتصاصيًا فوق الحد الحراري؛ رطوبة 50% ترفع التغير البعدي الفعال ~0.2%",
                    "المصدر": "DuPont Zytel 101L datasheet; ASM Handbook Vol. 21"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "PEEK (unfilled, e.g. Victrex 450G)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "47",
                    "نطاق الحرارة": "23–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "أدنى CTE بين البلاستيكيات الهندسية غير المقواة؛ يقترب من الألمنيوم عند الحرارة المرتفعة — صالح لإحلال المعادن في بيئات الدورات الحرارية",
                    "المصدر": "makerstage.com (citing Victrex); criterionprecision.com (45–55)"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "PEEK (30% glass-filled, GF30)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "27",
                    "نطاق الحرارة": "23–100 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "التقوية بالزجاج تقطع CTE بنحو 43%؛ تُختار حين تكون الثباتية البعدية تحت الدورات الحرارية حاسمة",
                    "المصدر": "makerstage.com PEEK grade comparison (Victrex)"
                },
                {
                    "المادة (النوع)": "ABS (general purpose, unfilled)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "90",
                    "نطاق الحرارة": "23–60 °C",
                    "الدلالة الهندسية": "CTE العالي يحد من الاستخدام في التجميعات الدقيقة؛ مقبول لعلب المستهلك ذات الخلوص السخي",
                    "المصدر": "firstmold.com; Cycolac/Terlux datasheets"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "حتى يصبح الفرق بعدًا",
            "columns": [
                "الحالة",
                "الحساب",
                "النتيجة",
                "الاستجابة التصميمية"
            ],
            "rows": [
                {
                    "الحالة": "هيكل 6061-T6 (CTE 23.6) مثبت بمسامير على قاعدة فولاذ 1045 (CTE 11.6)، نمط مسامير 200 mm، ΔT = 50 °C",
                    "الحساب": "ΔL(Al) = 23.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50",
                    "النتيجة": "0.236 mm vs 0.116 mm — 0.120 mm differential",
                    "الاستجابة التصميمية": "مع خلوص برغي 0.1 mm فقط تتقفل الوصلة عند ΔT = 50 °C. استخدم ثقوبًا ممدودة، خلوصًا ≥ 0.3 mm أو حلقات مطاوعة؛ وللتثبيتات الدقيقة ابنِ ألمنيوم-ألمنيوم أو فولاذ-فولاذ."
                },
                {
                    "الحالة": "هيكل فولاذي (CTE 12.0) مثبت مباشرة على لوح CFRP (CTE ~1.0 في اتجاه الألياف)، مدى 300 mm، ΔT = 80 °C",
                    "الحساب": "(12.0 − 1.0) × 10⁻⁶ × 300 × 80",
                    "النتيجة": "0.264 mm relative slip per cycle",
                    "الاستجابة التصميمية": "إدخال Ti-6Al-4V (CTE 8.6) يخفض عدم التطابق إلى 7.6 µm/m·°C في الجهتين ويقلل الحركة التفاضلية ~30% — سبب هيمنة تجهيزات التيتانيوم على تصميمات المفاصل المركبة الفضائية."
                },
                {
                    "الحالة": "بطانية Delrin (CTE 110) مضغوطة في هيكل فولاذي (CTE 11.6): قطر خارجي 25 mm، تداخل 0.05 mm عند 20 °C، تشغيل عند 80 °C",
                    "الحساب": "ΔL(POM) = 110 × 10⁻⁶ × 25 × 60; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 25 × 60",
                    "النتيجة": "0.165 mm vs 0.017 mm — 0.148 mm of interference lost (−0.098 mm, i.e. clearance)",
                    "الاستجابة التصميمية": "تصبح ملاءمة الضغط ملاءمة انزلاقية عند 80 °C. احسب التداخل عند أقصى حرارة تشغيل، أو ثبت POM ميكانيكيًا (حلقات قفل، تخريش)، أو انتقل إلى PEEK (CTE 47) أو PEEK مقوى بالزجاج (CTE 27)."
                },
                {
                    "الحالة": "قطعة 6061 طولها 500 mm شُغّلت عند حرارة ورشة 30 °C، وفُحصت عند 20 °C (حرارة مرجعية ISO 1)",
                    "الحساب": "23.6 × 10⁻⁶ × 500 × 10",
                    "النتيجة": "0.118 mm — reads 500.000 mm at 30 °C, 499.882 mm at 20 °C",
                    "الاستجابة التصميمية": "لأعمال ±0.05 mm هذا الخطأ يعادل 2.4× نطاق التفاوت: انقع القطع إلى 20 °C ± 1 °C قبل الفحص النهائي، أو طبق تعويضًا أثناء العملية."
                },
                {
                    "الحالة": "قاعدة قالب P20 (CTE 11.7) تحمل إدخالًا مركزيًا H13 (CTE 12.0)، قطر الإدخال 100 mm، ΔT = 60 °C، خلوص مصمم 0.02 mm",
                    "الحساب": "12.0 × 10⁻⁶ × 100 × 60; 11.7 × 10⁻⁶ × 100 × 60",
                    "النتيجة": "0.072 mm vs 0.070 mm — clearance grows only 0.002 mm",
                    "الاستجابة التصميمية": "P20 مع H13 متوافقان حراريًا (عدم تطابق 0.3 µm/m·°C). إدخال نحاس-بريليوم (CTE 16.6) مقابل P20 يفقد 0.029 mm من الخلوص عند نفس ΔT — صمم إدخالات BeCu ببدل نمو."
                }
            ]
        }
    ]
}