说到高温，首先让人想到的或许是即将来临的炎炎夏日。若论我国最热的地方，非吐鲁番莫属 —— 这里有《西游记》中火焰山的原型，历史最高...
说到高温，首先让人想到的或许是即将来临的炎炎夏日。若论我国最热的地方，非吐鲁番莫属 —— 这里有《西游记》中火焰山的原型，历史最高气温接近 50℃，难怪连孙大圣都要望而却步。不过本期要探讨的 “高温”，并非室外自然温度，而是作为工业品的直线导轨所能承受的工作温度。
工作温度
内置 C - Lube 自润滑部件的直线导轨，其最高耐受工作温度为 80℃。而未内置该自润滑部件的直线导轨，最高耐受工作温度可达 120℃，若处于连续工作状态，最高耐受工作温度则为 100℃。这种耐受温度差异的产生，主要与直线导轨各部件的材质组成有关。
材质
接下来，我们以 IKO 直线导轨 L 为例，阐述材料与耐受温度之间的关联。IKO 直线导轨 L 包含 C-Lube 自润滑直线导轨 L 和非自润滑直线导轨 L 两种类型，其结构均由上图所示部件组成。其中，滑轨、外壳、钢球和钢球保持器采用不锈钢材质，侧板为合成树脂，侧面密封垫片为橡胶，C-Lube 自润滑部件则是含油树脂件。首先，我们先来了解温度对物体外形尺寸的作用。
线膨胀系数
在外界压强保持不变的情形下，随着温度升高，物体体积会相应增大，这种现象被称为热膨胀。物体在某一方向上的长度与温度之间的关系，可通过以下经验公式来表述。
L=L0(1+αt+βt2+γt3+···)
其中：
L0：0℃时的物体长度
α：线膨胀系数
β：面膨胀系数
γ：体膨胀系数
t：当前温度
由于α远大于β和γ，所以为了计算简便，上述公式通常被简化为：
L=L0(1+αt)
当温度分别达到t1和t2时，对应的长度可以表示为：
L1=L0(1+αt1)
L2=L1+ΔL=L0(1+αt2)
联立上面两式，整理后可以得到：
以上就是线膨胀系数的公式。线膨胀系数的物理意义可以理解为，温度升高1℃时，物体沿长度方向的尺寸变化量，与0℃时物体长度的比值。下图是马氏体不锈钢SUS440C，不同温度下的线膨胀系数。
120℃时，SUS440C的线膨胀系数约为10×10^-6/℃。假设有一根1米长的导轨，工作温度从20℃上升至120℃，则该导轨长度方向的变化量可以通过计算得出：
∆L=α∙∆t∙L0=10×10-6×(120-20)×1=0.001m=1mm
由此可知，当温差显著时，直线导轨会因热膨胀出现一定程度的变形，而这种变形会直接对直线导轨的形位公差、运行精度、摩擦阻力以及使用寿命产生影响，因此热膨胀的作用不容忽视。那么，是否存在抑制热膨胀对直线导轨不利影响的方法呢？答案是肯定的，目前常用的方法名为 “调质”。所谓调质，就是通过调整热处理工艺，改善材料内部的结构与应力状态，从而使其平均热膨胀系数发生改变（※注 1）。若想获取更多信息，欢迎咨询 IKO。
老化
树脂和橡胶材料若长期处于高温环境中，会出现发硬、脆化、变粘等老化现象。由于普通导轨的侧板采用树脂材料，密封垫片采用橡胶材料，因此高温引发的老化问题必须纳入考量。树脂和橡胶在高温环境下发生老化，本质原因在于：温度升高会加速化学反应速率，导致抗氧剂和增塑剂消耗增加，进而缩短氧化降解的诱导期。
随着温度上升，化学反应速率加快，材料会出现重量损失和强度衰减的情况。国际电工协会标准 IEC216-2 对这一现象进行了相关规定。通过耐热试验可知，不同材质的橡胶和树脂，其推荐工作温度范围也有所不同。以常用的丁腈橡胶为例，其最高工作温度为 120℃。因此，当直线导轨在超过 120℃的高温环境中使用时，可根据实际使用温度，更换耐热性更优的密封垫片，必要时也可采用钢制侧板。
高温润滑脂
锥入度是衡量润滑脂硬度的关键指标。锥入度数值越大，表明润滑脂质地越软；锥入度数值越小，则说明润滑脂质地越硬。润滑脂过软或过硬均会对润滑效果产生影响。若长期在高温环境下使用，润滑脂可能发生软化，尤其当直线导轨垂直安装时，可能出现基础油分离滴落的情况，进而污染使用环境。此外，温度升高会加速润滑脂的老化变黑进程，对直线导轨的使用寿命造成影响。因此，针对润滑脂通常会规定其工作温度范围。以锂皂基润滑脂为例，其最高工作温度一般为 120℃。当使用温度超过 120℃时，需根据实际温度更换适用于高温环境的润滑脂。
