{
    "slug": "thermal-expansion-coefficients",
    "title": "CNC 재료의 열팽창 계수 (CTE)",
    "description": "22가지 CNC 재료의 CTE (µm/m·°C)와 각 값이 적용되는 온도 범위, 그리고 그 차이가 끼워맞춤과 검사에 미치는 영향의 계산 예.",
    "lang": "ko",
    "tables": [
        {
            "caption": "재료별·온도 범위별 열팽창 계수 (CTE)",
            "columns": [
                "재료 (등급)",
                "CTE (µm/m·°C)",
                "온도 범위",
                "공학적 의미",
                "출처"
            ],
            "rows": [
                {
                    "재료 (등급)": "Aluminum 1060 (commercially pure)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "일반 CNC 금속 중 최고 CTE. 부스바와 방열판 설계는 팽창 틈을 허용해야 합니다",
                    "출처": "ASM Handbook Vol. 2 via matmake.com"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Aluminum 6061-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "가장 많이 가공되는 알루미늄 합금. CTE는 템퍼와 무관 (O, T4, T6, T651 모두 23.6)",
                    "출처": "ASM Handbook Vol. 2, 10th ed.; MIL-HDBK-5J"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Aluminum 6061-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "24.6",
                    "온도 범위": "20–200 °C",
                    "공학적 의미": "고온 평균은 약 4% 상승. 150 °C 초과에서는 범위별 CTE를 사용하십시오",
                    "출처": "MIL-HDBK-5J; ASM Handbook Vol. 2"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Aluminum 7075-T6",
                    "CTE (µm/m·°C)": "23.6",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "항공우주 등급. 항복강도가 두 배임에도 CTE는 6061과 동일 — 혼합 합금 지그 설계가 단순해집니다",
                    "출처": "matmake.com; arcuscnc.com"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Copper C11000 (ETP)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.0",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "부스바·연결단자 재료. 알루미늄 (23.6)과의 CTE 불일치가 이금속 러그 접합부 피로를 유발합니다",
                    "출처": "fabdigit.com (C11000-O properties)"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Copper C11000 (ETP)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.0",
                    "온도 범위": "20–300 °C",
                    "공학적 의미": "넓은 범위의 평균 CTE. 제조사 데이터시트 값",
                    "출처": "jtcopper.com C11000 datasheet"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Brass C36000 (free-cutting)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "20.5",
                    "온도 범위": "20–100 °C (approx.)",
                    "공학적 의미": "가공성이 가장 좋은 구리 합금. CTE는 구리와 알루미늄 사이 — 알루미늄 하우징 내 황동 인서트 설계와 관련됩니다",
                    "출처": "mechcodex.com C36000 thermal table"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Carbon steel AISI 1045 (annealed)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "11.6",
                    "온도 범위": "0–100 °C",
                    "공학적 의미": "축·기어의 기준 강재. CTE는 알루미늄의 약 절반 — Al-강 볼트 체결부는 ΔT = 100 °C에서 100 mm당 0.12 mm의 차이가 생깁니다",
                    "출처": "theworldmaterial.com AISI 1045 physical properties"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Carbon steel AISI 1045 (annealed)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.3",
                    "온도 범위": "0–200 °C",
                    "공학적 의미": "고온 평균값. 온도 범위와 함께 상승합니다",
                    "출처": "theworldmaterial.com AISI 1045"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Alloy steel AISI 4140 (normalized)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.3",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "고강도 축·차축강. CTE는 1045와 유사 — 열응력 계산에서 상호 치환 가능합니다",
                    "출처": "ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Stainless steel 304/304L",
                    "CTE (µm/m·°C)": "17.3",
                    "온도 범위": "0–100 °C",
                    "공학적 의미": "오스테나이트계 스테인리스는 탄소강보다 약 44% 더 팽창합니다. 열교환기 관-관판 접합에 중요합니다",
                    "출처": "jnalloys.com CTE comparison table"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Stainless steel 316/316L",
                    "CTE (µm/m·°C)": "15.9",
                    "온도 범위": "0–100 °C",
                    "공학적 의미": "유사한 오스테나이트 조직임에도 304보다 낮은 CTE (몰리브덴 첨가). 해양 배관 팽창 설계에 선호됩니다",
                    "출처": "jnalloys.com CTE comparison table"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Stainless steel 17-4PH (H900)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "10.8",
                    "온도 범위": "0–100 °C",
                    "공학적 의미": "마르텐사이트계 PH강. 스테인리스 등급 중 탄소강에 가장 가까운 CTE — 강 구조물과 맞물리는 정밀 항공우주 피팅에 이상적입니다",
                    "출처": "xometry.com; alloy-materials.com (20–100 °C)"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "8.6",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "일반 구조용 금속 중 최저 CTE. 항공우주 하이브리드 접합에서 CFRP (0–2)와 잘 맞습니다",
                    "출처": "arcuscnc.com CTE comparison"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "8.8",
                    "온도 범위": "20–100 °C (approx.)",
                    "공학적 의미": "다른 발표 값. 차이는 일반적인 측정 불확실성 (±2%) 이내입니다",
                    "출처": "mechcodex.com Ti-6Al-4V properties"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Tool steel P20 (pre-hardened, 28–32 HRC)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "11.7",
                    "온도 범위": "20–100 °C",
                    "공학적 의미": "금형 베이스강. 열 사이클 중 사출 금형의 열응력 균열을 피하려면 CTE가 인서트강과 일치해야 합니다",
                    "출처": "ASM Handbook Vol. 1; firstmold.com (P20 context)"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Tool steel H13 (hot-work, 44–52 HRC)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "12.0",
                    "온도 범위": "20–200 °C",
                    "공학적 의미": "다이캐스팅·단조 금형강. 표면 온도 500–650 °C에서 작동하므로 고온역 CTE가 다이 인서트 끼워맞춤에 중요합니다",
                    "출처": "ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Delrin / POM (acetal homopolymer)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "110",
                    "온도 범위": "23–60 °C",
                    "공학적 의미": "강의 약 5배. 온도 상승에 따라 플라스틱-금속 압입이 느슨해집니다 — 끼워맞춤 과잉량은 최고 사용 온도에서 설계하십시오",
                    "출처": "firstmold.com; DuPont Delrin 500P datasheet"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "Nylon 6/6 (unfilled, dry-as-molded)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "80",
                    "온도 범위": "23–60 °C",
                    "공학적 의미": "수분 흡수가 열 항목 위에 흡습 팽창을 더합니다. 상대습도 50%에서 실효 치수 변화가 약 0.2% 증가합니다",
                    "출처": "DuPont Zytel 101L datasheet; ASM Handbook Vol. 21"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "PEEK (unfilled, e.g. Victrex 450G)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "47",
                    "온도 범위": "23–100 °C",
                    "공학적 의미": "비강화 엔지니어링 플라스틱 중 최저 CTE. 고온에서는 알루미늄에 접근합니다 — 열사이클 환경의 금속 대체에 사용 가능합니다",
                    "출처": "makerstage.com (citing Victrex); criterionprecision.com (45–55)"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "PEEK (30% glass-filled, GF30)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "27",
                    "온도 범위": "23–100 °C",
                    "공학적 의미": "유리섬유 강화로 CTE가 약 43% 절감됩니다. 열사이클 하 치수 안정성이 중요할 때 선택됩니다",
                    "출처": "makerstage.com PEEK grade comparison (Victrex)"
                },
                {
                    "재료 (등급)": "ABS (general purpose, unfilled)",
                    "CTE (µm/m·°C)": "90",
                    "온도 범위": "23–60 °C",
                    "공학적 의미": "높은 CTE는 정밀 조립 사용을 제한합니다. 여유 간극이 있는 소비재 인클로저에는 수용 가능합니다",
                    "출처": "firstmold.com; Cycolac/Terlux datasheets"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "차이가 치수 문제가 되는 순간",
            "columns": [
                "케이스",
                "계산",
                "결과",
                "설계 대응"
            ],
            "rows": [
                {
                    "케이스": "6061-T6 하우징 (CTE 23.6)을 1045강 베이스 (CTE 11.6)에 볼트 체결. 볼트 피치 200 mm, ΔT = 50 °C",
                    "계산": "ΔL(Al) = 23.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50",
                    "결과": "0.236 mm vs 0.116 mm — 0.120 mm differential",
                    "설계 대응": "볼트 간극이 0.1 mm뿐이면 ΔT = 50 °C에서 체결부가 물립니다. 슬롯 구멍, 0.3 mm 이상 간극 또는 유연 와셔를 사용하십시오. 정밀 지그는 알루미늄-알루미늄 또는 강-강으로 구성하십시오."
                },
                {
                    "케이스": "강 구조물 (CTE 12.0)을 CFRP 패널 (섬유 방향 CTE 약 1.0)에 직접 볼트 체결. 경간 300 mm, ΔT = 80 °C",
                    "계산": "(12.0 − 1.0) × 10⁻⁶ × 300 × 80",
                    "결과": "0.264 mm relative slip per cycle",
                    "설계 대응": "Ti-6Al-4V 인서트 (CTE 8.6)는 양쪽 불일치를 7.6 µm/m·°C로 줄이고 차등 변위를 약 30% 감소시킵니다 — 복합재 접합 항공우주 설계에서 티타늄 피팅이 주류인 이유입니다."
                },
                {
                    "케이스": "델린 부싱 (CTE 110)을 강 하우징 (CTE 11.6)에 압입: 외경 25 mm, 20 °C에서 과잉량 0.05 mm, 사용 온도 80 °C",
                    "계산": "ΔL(POM) = 110 × 10⁻⁶ × 25 × 60; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 25 × 60",
                    "결과": "0.165 mm vs 0.017 mm — 0.148 mm of interference lost (−0.098 mm, i.e. clearance)",
                    "설계 대응": "압입은 80 °C에서 끼울림 끼워맞춤으로 변합니다. 과잉량은 최고 사용 온도에서 계산하거나, POM을 기계적으로 고정(스냅 링, 널링)하거나, PEEK (CTE 47) 또는 유리섬유 강화 PEEK (CTE 27)로 교체하십시오."
                },
                {
                    "케이스": "30 °C 작업장 온도에서 가공한 500 mm 6061 부품을 20 °C에서 검사 (ISO 1 기준 온도)",
                    "계산": "23.6 × 10⁻⁶ × 500 × 10",
                    "결과": "0.118 mm — reads 500.000 mm at 30 °C, 499.882 mm at 20 °C",
                    "설계 대응": "±0.05 mm 작업에서 이 오차는 공차 대역의 2.4배입니다: 최종 검사 전에 부품을 20 °C ± 1 °C로 균질화하거나 공정 내 보정을 적용하십시오."
                },
                {
                    "케이스": "P20 몰드 베이스 (CTE 11.7)에 H13 코어 인서트 (CTE 12.0). 인서트 지름 100 mm, ΔT = 60 °C, 설계 간극 0.02 mm",
                    "계산": "12.0 × 10⁻⁶ × 100 × 60; 11.7 × 10⁻⁶ × 100 × 60",
                    "결과": "0.072 mm vs 0.070 mm — clearance grows only 0.002 mm",
                    "설계 대응": "P20과 H13은 열적으로 호환됩니다 (0.3 µm/m·°C 차이). 같은 ΔT에서 P20 대비 베릴륨 구리 인서트 (CTE 16.6)는 간극을 0.029 mm 잃습니다 — BeCu 인서트는 팽창 여유를 두고 설계하십시오."
                }
            ]
        }
    ]
}