Тепловое расширение алюминия: Коэффициенты температурного расширения металлов: таблица значений

Содержание

Инженеру про алюминиевые сплавы – aluminium-guide.com

Наиболее привлекательным для инженеров физическим свойством алюминия является его плотность 2,7 г/см3, что составляет всего лишь треть от плотности сталей.


Рисунок 1 – Прочность на единицу плотности алюминия по сравнению с другими металлами и сплавами [2]

Коррозионная стойкость алюминия

Вторым по важности свойством является его хорошая коррозионная стойкость, хотя алюминий с точки зрения химии и не слишком благородный металл. Все это потому, что «свежий» алюминий (и алюминиевые сплавы) реагирует с кислородом и водяным паром в воздухе с образованием тонкой, плотной оксидной пленки, которая защищает нижележащий металл от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой. Поэтому технический алюминий и большинство его сплавов без легирования медью показывают очень хорошее сопротивление коррозии в жидкостях с рН в кислотном интервале от 5 до 8, которому соответствуют и большинство атмосферных условий окружающей среды.


Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость

(и усталостную прочность) алюминиевых сплавов [2]

Температурное расширение алюминия

Линейное температурное расширение алюминия и его сплавов составляет 24·10-6 на 1 градус Цельсия – в два раза больше чем у сталей. Это необходимо учитывать во многих конструкциях, в которых необходимо обеспечивать свободное температурное расширение элементов. При ограничении температурного расширение (или сжатия) в алюминиевом элементе из-за более низкого модуля упругости возникают напряжения, величина которых составляет 2/3 от напряжений, которые возникли бы в аналогичном стальном элементе.

Модуль упругости алюминия

Модуль упругости алюминия – 70000 МПа, только треть от модуля упругости сталей. Это влечет за собой существенные последствия для геометрии конструкции, так как прогибы балок, несущая способность колонн, т.е. их боковое выпучивание или местное выпучивание прямо зависят от модуля упругости.


Рисунок 3 – Прочность и модуль Юнга некоторых металлов [2]


Рисунок 4 -Диаграммы растяжения для низкоуглеродистой конструкционной стали (St52)
и алюминиевого сплава 6082-Т6 [2]

Жесткость алюминиевых профилей

Во многих строительных конструкциях критическим параметром профилей является их жесткость. Если стальной профиль заменять на алюминиевый с сохранением его жесткости, то утолщать в три раза все стенки не совсем экономично, так как алюминий легче стали как раз в те же три раза. Однако облегчение конструкций за счет применения алюминия – это естественное стремление, как по физическим, так и по экономическим причинам.

При проектировании балок есть практичное и проверенное правило: увеличивайте все размеры кроме ширины в 1,4 раза и получите поперечное сечение с моментом инерции почти в три раза больше. Тогда для профиля с той же жесткостью (Е · I) сэкономите около 50 % веса. При этом в некоторой степени компенсируется потеря жесткости в отношении бокового выпучивания. С учетом того, что часто стандартные стальные профили являются весьма не оптимальными, можно сэкономить и больше чем 50 % веса. Это хорошо видно из рисунков 5 и 6. Если нет ограничений по высоте, и боковое выпучивание не является конструкционным параметром, то можно сэкономить до 60 % веса. Если жесткость элемента не важна, а прочность стали близка к прочности алюминиевого сплава, то экономия может быть и до 70 %, но это уже окончательный предел возможной экономии веса.

Рисунок 5


Рисунок 6 – Четыре балки, которые имеют одинаковый прогиб [2]

Это приводят ко второму важному моменту. Если момент инерции профиля увеличивается в три раза при увеличении высоты профиля только в 1,4 раза, то момент сопротивления сечения увеличится соответственно в 3:1,4=2,1 раза. Поэтому напряжения в алюминиевой балке по сравнению со стальной будут в два с лишним раза меньше. Теперь понятно, почему конструктору не надо сразу «хвататься» за высокопрочные алюминиевые сплавы, и почему менее легированные алюминиевые сплавы 6060 и 6063 (АД31) настолько популярны.

Нагрев алюминия

Как и у других металлов прочность алюминия с повышением температуры снижается. До некоторых температур это явление обратимо, то есть после охлаждения материал возвращается к тем же свойствам, что и до нагрева. До температуры около 80 °С падением прочности можно пренебречь для всех сплавов и состояний. Выше 80 °С некоторые конструкторские ситуации могут потребовать учета эффекта ползучести.


Рисунок 7 – Прочность на растяжение алюминиевого сплава 2014-Т6
при различных температурах испытания [2]

Термически упрочненные сплавы начинают терять прочность при температурах выше 110 °С, причем степень этого явления зависит от длительности нагрева.

Сплавы, не упрочняемые термической обработкой, в нагартованных состояниях начинают терять прочность при температурах выше 150 °С и также в зависимости от длительности нагрева. После нагрева термически не упрочняемых сплавов в отожженном состоянии «О» необратимой потери прочности не происходит.

Считается, что короткий нагрев термически упрочненных алюминиевых профилей до температуры 180-200 °C в течение 10-15 минут, который происходит при «оплавлении» порошковых красок, не приводит к серьезной потере прочности.

Сварка алюминиевых сплавов

Намного серьезней является потеря прочности алюминиевых сплавов при сварке. Здесь температура поднимается настолько высоко из-за локального плавления, что падение прочности вблизи сварного шва надо обязательно принимать во внимание. Термически не упрочняемые сплавы теряют всю свою прочность, полученную при нагартовке, и возвращаются к отожженному состоянию «О». Термически упрочняемые алюминиевые сплавы в состоянии Т6 теряют приблизительно 40 % их прочности (рисунок 8) за исключением сплава 7020, который теряет только 20 %. Все эти сплавы не доходят до состояния полного отжига, поскольку неизбежен определенный эффект закалки при охлаждении шва. Требования к прочностным характеристикам материала в зоне сварного шва устанавливают и контролируют по результатам испытаний образцов.

Рисунок 8 – Влияние нагрева при сварке на прочность
термически упрочненного алюминиевого сплава (6082-Т6) [2]

Источники:

  1. R. Gitter Selection of structural alloys, Brussels 2008
  2. TALAT 2204 – Design Philosophy

Коэффициент теплового линейного расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Материал

Коэффициент линейного теплового расширения

(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС))

(10-6 дюйм/(дюйм oF))

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) термопласт 73.8 41
ABS — стекло, армированное волокнами 30.4 17
Акриловый материал, прессованный 234 130
Алмаз 1.1 0.6
Алмаз технический 1.2 0.67
Алюминий 22.2 12.3
Ацеталь 106.5 59.2
Ацеталь , армированный стекловолокном 39.4 22
Ацетат целлюлозы (CA) 130 72.2
Ацетат бутират целлюлозы (CAB) 25.2 14
Барий 20.6 11.4
Бериллий 11.5 6.4
Бериллиево-медный сплав (Cu 75, Be 25) 16.7 9.3
Бетон 14.5 8.0
Бетонные структуры 9.8 5.5
Бронза 18.0 10.0
Ванадий 8 4.5
Висмут 13 7.3
Вольфрам
4.3
2.4
Гадолиний 9 5
Гафний 5.9 3.3
Германий 6.1 3.4
Гольмий 11.2 6.2
Гранит 7.9 4.4
Графит, чистый 7.9 4.4
Диспрозий 9.9 5.5
Древесина, пихта, ель 3.7 2.1
Древесина дуба, параллельно волокнам 4.9 2.7
Древесина дуба , перпендикулярно волокнам 5.4 3.0
Древесина, сосна 5 2.8
Европий 35 19.4
Железо, чистое 12.0 6.7
Железо, литое 10.4 5.9
Железо, кованое 11.3 6.3
Золото 14.2 8.2
Известняк 8 4.4
Инвар (сплав железа с никелем) 1.5 0.8
Инконель (сплав) 12.6 7.0
Иридий 6.4 3.6
Иттербий 26.3 14.6
Иттрий 10.6 5.9
Кадмий 30 16.8
Калий 83 46.1 — 46.4
Кальций 22.3 12.4
Каменная кладка 4.7 — 9.0 2.6 — 5.0
Каучук, твердый 77 42.8
Кварц 0.77 — 1.4 0.43 — 0.79
Керамическая плитка (черепица) 5.9 3.3
Кирпич 5.5 3.1
Кобальт 12 6.7
Констанан (сплав) 18.8 10.4
Корунд, спеченный 6.5 3.6
Кремний 5.1 2.8
Лантан 12.1 6.7
Латунь 18.7 10.4
Лед 51 28.3
Литий 46 25.6
Литая стальная решетка 10.8 6.0
Лютеций 9.9 5.5
Литой лист из акрилового пластика 81 45
Магний 25 14
Марганец 22 12.3
Медноникелевый сплав 30% 16.2 9
Медь 16.6 9.3
Молибден 5 2.8
Монель-металл (никелево-медный сплав) 13.5 7.5
Мрамор 5.5 — 14.1 3.1 — 7.9
Мыльный камень (стеатит) 8.5 4.7
Мышьяк 4.7 2.6
Натрий 70 39.1
Нейлон, универсальный 72 40
Нейлон, Тип 11 (Type 11) 100 55.6
Нейлон, Тип 12 (Type 12) 80.5 44.7
Нейлон литой , Тип 6 (Type 6) 85 47.2
Нейлон, Тип 6/6 (Type 6/6), формовочный состав 80 44.4
Неодим 9.6 5.3
Никель 13.0 7.2
Ниобий (Columbium) 7 3.9
Нитрат целлюлозы (CN) 100 55.6
Окись алюминия 5.4 3.0
Олово 23.4 13.0
Осмий 5 2.8
Палладий 11.8 6.6
Песчаник 11.6 6.5
Платина 9.0 5.0
Плутоний 54 30.2
Полиалломер 91.5 50.8
Полиамид (PA) 110 61.1
Поливинилхлорид (PVC) 50.4 28
Поливинилденфторид (PVDF) 127.8 71
Поликарбонат (PC) 70.2 39
Поликарбонат — армированный стекловолокном 21.5 12
Полипропилен — армированный стекловолокном 32 18
Полистирол (PS) 70 38.9
Полисульфон (PSO) 55.8 31
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6 32
Полифенилен — армированный стекловолокном 35.8 20
Полифенилен (PP), ненасыщенный 90.5 50.3
Полиэстер 123.5 69
Полиэстер, армированный стекловолокном 25 14
Полиэтилен (PE) 200 111
Полиэтилен — терефталий (PET) 59.4 33
Празеодимий 6.7 3.7
Припой 50 — 50 24.0 13.4
Прометий 11 6.1
Рений 6.7 3.7
Родий 8 4.5
Рутений 9.1 5.1
Самарий 12.7 7.1
Свинец 28.0 15.1
Свинцово-оловянный сплав 11.6 6.5
Селен 3.8 2.1
Серебро 19.5 10.7
Скандий 10.2 5.7
Слюда 3 1.7
Сплав твердый (Hard alloy) K20 6 3.3
Сплав хастелой (Hastelloy) C 11.3 6.3
Сталь 13.0 7.3
Сталь нержавеющая аустенитная (304) 17.3 9.6
Сталь нержавеющая аустенитная (310) 14.4 8.0
Сталь нержавеющая аустенитная (316) 16.0 8.9
Сталь нержавеющая ферритная (410) 9.9 5.5
Стекло витринное (зеркальное, листовое) 9.0 5.0
Стекло пирекс, пирекс 4.0 2.2
Стекло тугоплавкое 5.9 3.3
Строительный (известковый) раствор 7.3 — 13.5 4.1-7.5
Стронций 22.5 12.5
Сурьма 10.4 5.8
Таллий 29.9 16.6
Тантал 6.5 3.6
Теллур 36.9 20.5
Тербий 10.3 5.7
Титан 8.6 4.8
Торий 12 6.7
Тулий 13.3 7.4
Уран 13.9 7.7
Фарфор 3.6-4.5 2.0-2.5
Фенольно-альдегидный полимер без добавок 80 44.4
Фторэтилен пропилен (FEP) 135 75
Хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 66.6 37
Хром 6.2 3.4
Цемент 10.0 6.0
Церий 5.2 2.9
Цинк 29.7 16.5
Цирконий 5.7 3.2
Шифер 10.4 5.8
Штукатурка 16.4 9.2
Эбонит 76.6 42.8
Эпоксидная смола , литая резина и незаполненные продукты из них 55 31
Эрбий 12.2 6.8
Этилен винилацетат (EVA) 180 100
Этилен и этилакрилат (EEA) 205 113.9

Эфир виниловый

16 — 22 8.7 — 12

Тепловое расширение материалов и клеевое соединение.

При любом соединении деталей, механическом, клеевом, сварном, важно не только получить прочное соединение — не менее важна его долговечность в условиях эксплуатации изделия. Испытать начальную прочность как правило, несложно — устойчивость клеевого соединения к различным типам нагрузки (удары, вибрации, отрыв, расщепление) можно определить испытаниями по стандартным методикам. А вот испытание долговечности соединения представляет собой более сложную и долгую задачу. Необходимо представлять себе условия эксплуатации изделия, собранного с помощью клея, а зная их, оценить поведение соединенных материалов. Так, коррозия под клеевым слоем, встречающаяся при работе клеевого соединения в агрессивных условиях, например, в регионах с морским климатом, в которых сочетается высокая влажность, воздействие мелкодиперсного соляного тумана и, часто, высокие температуры. Это требует длительных испытаний в климатической камере или камере соляного тумана.
Однако существует еще один фактор, который часто упускают из вида, хотя его влияние на надежность, долговечность клеевого соединения очень существенно. Его учет усложняется тем, что протестировать его можно только на полноразмерном изделии точнее — на полноразмерном клеевом соединении. Речь пойдет о различном температурном (или тепловом) расширении материалов. При изменении температуры любой твердый материал сжимается или расширяется. Как правило, при сжатие происходит при охлаждении, а расширение при нагреве (хотя бывают и материалы-исключения, у которых изменение температуры приводит к обратному результату). Для разных материалов одинаковое изменение температуры приводит к различному изменению размера. Поэтому при соединении различных материалов, в тех случаях, когда изделие будет подвергаться температурным перепадам, необходимо учитывать, что изменение температуры приведет к появлению дополнительной сдвиговой нагрузки на клеевой шов.
Насколько велик может быть эффект разницы температурных расширений? Как определить, не опасен ли он для нашего соединения? Как склеить изделие, учитывая этот эффект? На эти вопросы я постараюсь ответить ниже.

Коэффициент теплового (температурного) расширения является характеристикой каждого материала и показывает насколько этот материал увеличивается (уменьшается) в размере при изменении температуры на один градус. Абсолютная величина расширения или сжатия, кроме коэффициента, зависит от размера изделия и изменения температуры.
Из часто используемых материалов, наиболее низким коэффициентом теплового расширения обладает стекло; несколько выше коэффициент расширения у металлов, значительно выше у пластиков. Коэффициенты теплового расширения некоторых материалов приведены в таблице.

Материал
Коэффициент теплового расширения, мм/мм*К
Стекло
9 х 10-6
 Сталь
 12-14 х 10-6
Алюминий
24 х 10-6
Полиметилметакрилат (ПММА)
74 х 10-6
Поликарбонат
68 х 10-6
Полипропилен
86 х 10-6
Полиэфир
120 х 10’6

Конечно, каждый металл или сплав, каждый пластик этот параметр имеет свою величину коэффициента. Однако, беря типичные характеристики и температурный перепад 65С (от +25 С при соединении летом до — 40С зимой) можно рассчитать, что одинаковые детали из оргстекла (полиметилметакрилат) и алюминия длиной при соединении 1 метр, зимой будут различаться по длине на 3,5 миллиметра. Жесткое крепление в таком случае неизбежно приведет или к растрескиванию пластика, или к разрушению клеевого соединения, или к деформации (прогибу) пластиковой детали. Конечно, различное расширение материалов необходимо учитывать при любом способе крепления, клеевом или механическом.
Именно зависимость от размера изделия делает сложным лабораторное испытание -стандартные образцы соединения для испытания на сдвиг размером, скажем 25×12 мм могут без потери прочности пройти многократные температурные перепады; но при длине клеевого шва один-два метра, тот же клей на тех же материалах окажется неспособен выдержать типичные для улицы температурные перепады. Впрочем, при использовании жесткого клея разрушение соединения может произойти и на изделиях небольшого размера, особенно если один из соединяемых материалов — стекло. Ввиду хрупкости этого материала, неправильный выбор продукта часто приводит к растрескиванию стекла при охлаждении даже на изделиях небольшого размера. Испытания изделий больших размеров требует использования дорогого и сравнительно редкого оборудования. К счастью, часто оценить воздействие теплового расширения материалов можно и без проведения испытаний. Необходимо учитывать сейчас с использованием клеевых технологий часто собираются изделия большого размера — рекламные вывески, фасадные панели и многие другие. Оценку возможных тепловых расширений соединяемых материалов, по моему мнению, всегда следует проводить если соблюдаются следующие условия:
1. Соединяются различные материалы; такие пары, как стекло-металл, стекло-пластик, металл-пластик наиболее «опасны» с точки зрения расширения.
2. Изделие будет эксплуатироваться на улице или подвергаться нагреву/охлаждению более, чем на 20 С.
3. Максимальный размер изделия более 30 мм.
Как же избежать возникновения критических для клеевого шва нагрузок, вызванных различным тепловым расширением соединенных материалов?
Очевидное решение задачи — использовать эластичный клей. Однако, при выборе продукта нередко забывают вот о чем: во-первых, продукт должен оставаться эластичным при охлаждении. Некоторые клеи и герметики, эластичные при температуре близкой к комнатной, становятся жесткими при охлаждении до -5 — — 10°С, то есть теряют способность компенсировать движение соединенных поверхностей друг относительно друга именно тогда, когда это движение становится значительным. Во-вторых, даже использую эластичный клей или герметик, необходимо создавать клеевой шов достаточной толщины. Например, полиуретановые герметики, безусловно, одни из наиболее эластичных клеевых продуктов — их растяжение до разрыва составляет 500-700%, а у некоторых и несколько больше. Тем не менее, длительно (а расширение/сжатие материалов, связанное, например, с сезонными колебаниями температуры, это именно длительное изменение) они выдерживают сдвиговые деформации 20-25% от толщины. Попробуем оценить, какую толщину должен иметь полиуретановый герметик для соединения стекла и алюминия длиной 1 метр при изменении температуры от +25при склейке до -40. Расчет с учетом типичных коэффициентов для стекла и алюминия (напомню, точное значение несколько меняется в зависимости от марки стекла или алюминиевого сплава) дает значение примерно 1,4 мм. Для надежного крепления стекла в таком случае потребуется толщина клеевого слоя 5,5-6,0 миллиметров (кстати, именно эту минимальную толщину многие производители полиуретановых герметиков рекомендуют для соединения стекла с металлом).
Отличным решением для соединения материалов с различным тепловым расширением являются ленты ЗМ™ VHB™ — двусторонние монтажные ленты, состоящие только из акрилового полимера. Вязкоупругая основа этих лент, в отличие от герметиков и, тем более, от двухкомпонентных клеев, выдерживает без разрушения сдвиговые деформации до 300% от толщины ленты. Максимальная толщина ленты VHB™ составляет 3 мм, позволяя, таким образом, компенсировать разницу расширений до 15 мм. Акриловый полимер сохраняет эластичность до — 40С, а у некоторых лент VHB™ и при более низких температурах. Ленты ЗМ™ VHB™ успешно используются для соединения стекла с алюминием, в том числе в архитектурных объектах и подтвердили свою работоспособность при соединении самых разных сочетаний материалов в очень широком диапазоне температур.

Термическое расширение твёрдых тел и жидкостей — урок. Физика, 8 класс.

Термическим расширением называется изменение размеров и объёма тела под воздействием температуры.

При изменении температуры изменяются размеры твёрдых тел. Расширение под воздействием температуры характеризуется коэффициентом линейного термического расширения.

Изменение линейных размеров тела описывается формулой: l=l0(1+α⋅ΔT), где

l — длина тела;

l0 — первоначальная длина тела;

α — коэффициент линейного термического расширения;

ΔT — разница температур.

Коэффициент линейного термического расширения показывает, на какую часть первоначальной длины или ширины изменится размер тела, если его температура повысится на 1 градус.

 

Рис. \(1\). Удлинения различных материалов

  

Если рассматривать стержень твёрдого вещества длиной 1 метр, то при повышении температуры на один градус длина стержня изменится на такое число метров, которое равно коэффициенту линейного расширения.

Пример:

\(10\) км железнодорожного пути при увеличении температуры воздуха на \(9\) градусов (например, от \(-5\) до \(+4\)), удлиняются на 10000⋅0,000012⋅9=1,08 метр. По этой причине между участками рельсов оставляют промежутки.

 

Рис. \(2\). Поведение рельсов

На этом рисунке видно, что происходит в жаркую погоду, если между участками рельсов оставлены неверные промежутки.


Термическое расширение надо учитывать и в трубопроводах, там используют компенсаторы — изогнутые трубы, которые при изменении температуры воздуха при необходимости могут сгибаться. На рисунке видно, что произойдёт, если не будет компенсатора.

 

 

Рис. \(3\). Трубопровод


Инженерам, проектирующим мосты, оборудование, здания, которые подвержены изменениям температуры, необходимо знать, какие материалы можно соединять, чтобы не образовались трещины.

 

Электрикам, которые протягивают линии электропередачи, необходимо знать, каким изменениям температуры будут подвержены провода. Если летом провода натянуты, то зимой они оборвутся.

 

При термическом расширении металлов используют автоматические выключатели тепловых приборов. Этот выключатель состоит из двух плотно соединённых пластин различных металлов (с различными термическими коэффициентами). Биметаллические пластины под воздействием температуры сгибаются или выпрямляются, замыкая или размыкая электрическую цепь.

 

 

Рис. \(4\). Биметаллические пластины, поведение при изменении температуры

………………………………………………………………………….. Биметаллические пластины состоят из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры длина каждой пластины изменяется по-разному, в зависимости от этого пластины выгибаются либо вверх, либо вниз.

  

 

С изменением линейных размеров изменяется также и объём тела. Изменение объёма тела описывается формулой, похожей на формулу линейного расширения, только вместо коэффициента линейного термического расширения используется коэффициент объёмного термического расширения.

Изменение объёма тела под воздействием температуры описывается формулой: V=V0(1+β⋅ΔT), где

V — объём тела;

V0 — первоначальный объём тела;

β — коэффициент объёмного термического расширения;

ΔT — разница температур.

Коэффициент объёмного термического расширения показывает, на какую часть первоначального объёма изменится объём тела после повышения температуры на 1 градус.

Вещество

Коэффициент объёмного расширения β, K−1

Бензин

0,000124

Ртуть…

0,000110

Эфир

0,000160

Глицерин

0,000051

Нефть

0,000100

Керосин

0,000100

Спирт

0,000110

Вода

0,000180

 

Пример:

Если объём спирта при температуре −30°C равен 500л, то при температуре 25°C его объём увеличится на 500⋅0,00011⋅(25−(−30))=3,025л.

Из формулы изменения объёма следует, что при повышении температуры объём жидкости увеличивается, но вода в очередной раз отличилась своими уникальными свойствами, так как при нагревании воды до определённой температуры она не расширяется, а сжимается.

 

 

Рис. \(5\). Изменение объёма в зависимости от температуры

 

При нагревании воды с температуры таяния льда вначале у неё уменьшается объём, и только после 4°C её объём начинает увеличиваться.

Источники:

Рис. 4. Биметаллические пластины, поведение при изменении температуры. © ЯКласс.
Рис. 5. Изменение объёма в зависимости от температуры. © ЯКласс.

 

алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Материал

Коэффициент линейного теплового расширения

(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС))

(10-6 дюйм/(дюйм oF))

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) термопласт 73.8 41
ABS — стекло, армированное волокнами 30.4 17
Акриловый материал, прессованный 234 130
Алмаз 1.1 0.6
Алмаз технический 1.2 0.67
Алюминий 22.2 12.3
Ацеталь 106.5 59.2
Ацеталь , армированный стекловолокном 39.4 22
Ацетат целлюлозы (CA) 130 72.2
Ацетат бутират целлюлозы (CAB) 25.2 14
Барий 20.6 11.4
Бериллий 11.5 6.4
Бериллиево-медный сплав (Cu 75, Be 25) 16.7 9.3
Бетон 14.5 8.0
Бетонные структуры 9.8 5.5
Бронза 18.0 10.0
Ванадий 8 4.5
Висмут 13 7.3
Вольфрам 4.3 2.4
Гадолиний 9 5
Гафний 5.9 3.3
Германий 6.1 3.4
Гольмий 11.2 6.2
Гранит 7.9 4.4
Графит, чистый 7.9 4.4
Диспрозий 9.9 5.5
Древесина, пихта, ель 3.7 2.1
Древесина дуба, параллельно волокнам 4.9 2.7
Древесина дуба , перпендикулярно волокнам 5.4 3.0
Древесина, сосна 5 2.8
Европий 35 19.4
Железо, чистое 12.0 6.7
Железо, литое 10.4 5.9
Железо, кованое 11.3 6.3
Золото 14.2 8.2
Известняк 8 4.4
Инвар (сплав железа с никелем) 1.5 0.8
Инконель (сплав) 12.6 7.0
Иридий 6.4 3.6
Иттербий 26.3 14.6
Иттрий 10.6 5.9
Кадмий 30 16.8
Калий 83 46.1 — 46.4
Кальций 22.3 12.4
Каменная кладка 4.7 — 9.0 2.6 — 5.0
Каучук, твердый 77 42.8
Кварц 0.77 — 1.4 0.43 — 0.79
Керамическая плитка (черепица) 5.9 3.3
Кирпич 5.5 3.1
Кобальт 12 6.7
Констанан (сплав) 18.8 10.4
Корунд, спеченный 6.5 3.6
Кремний 5.1 2.8
Лантан 12.1 6.7
Латунь 18.7 10.4
Лед 51 28.3
Литий 46 25.6
Литая стальная решетка 10.8 6.0
Лютеций 9.9 5.5
Литой лист из акрилового пластика 81 45
Магний 25 14
Марганец 22 12.3
Медноникелевый сплав 30% 16.2 9
Медь 16.6 9.3
Молибден 5 2.8
Монель-металл (никелево-медный сплав) 13.5 7.5
Мрамор 5.5 — 14.1 3.1 — 7.9
Мыльный камень (стеатит) 8.5 4.7
Мышьяк 4.7 2.6
Натрий 70 39.1
Нейлон, универсальный 72 40
Нейлон, Тип 11 (Type 11) 100 55.6
Нейлон, Тип 12 (Type 12) 80.5 44.7
Нейлон литой , Тип 6 (Type 6) 85 47.2
Нейлон, Тип 6/6 (Type 6/6), формовочный состав 80 44.4
Неодим 9.6 5.3
Никель 13.0 7.2
Ниобий (Columbium) 7 3.9
Нитрат целлюлозы (CN) 100 55.6
Окись алюминия 5.4 3.0
Олово 23.4 13.0
Осмий 5 2.8
Палладий 11.8 6.6
Песчаник 11.6 6.5
Платина 9.0 5.0
Плутоний 54 30.2
Полиалломер 91.5 50.8
Полиамид (PA) 110 61.1
Поливинилхлорид (PVC) 50.4 28
Поливинилденфторид (PVDF) 127.8 71
Поликарбонат (PC) 70.2 39
Поликарбонат — армированный стекловолокном 21.5 12
Полипропилен — армированный стекловолокном 32 18
Полистирол (PS) 70 38.9
Полисульфон (PSO) 55.8 31
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6 32
Полифенилен — армированный стекловолокном 35.8 20
Полифенилен (PP), ненасыщенный 90.5 50.3
Полиэстер 123.5 69
Полиэстер, армированный стекловолокном 25 14
Полиэтилен (PE) 200 111
Полиэтилен — терефталий (PET) 59.4 33
Празеодимий 6.7 3.7
Припой 50 — 50 24.0 13.4
Прометий 11 6.1
Рений 6.7 3.7
Родий 8 4.5
Рутений 9.1 5.1
Самарий 12.7 7.1
Свинец 28.0 15.1
Свинцово-оловянный сплав 11.6 6.5
Селен 3.8 2.1
Серебро 19.5 10.7
Скандий 10.2 5.7
Слюда 3 1.7
Сплав твердый (Hard alloy) K20 6 3.3
Сплав хастелой (Hastelloy) C 11.3 6.3
Сталь 13.0 7.3
Сталь нержавеющая аустенитная (304) 17.3 9.6
Сталь нержавеющая аустенитная (310) 14.4 8.0
Сталь нержавеющая аустенитная (316) 16.0 8.9
Сталь нержавеющая ферритная (410) 9.9 5.5
Стекло витринное (зеркальное, листовое) 9.0 5.0
Стекло пирекс, пирекс 4.0 2.2
Стекло тугоплавкое 5.9 3.3
Строительный (известковый) раствор 7.3 — 13.5 4.1-7.5
Стронций 22.5 12.5
Сурьма 10.4 5.8
Таллий 29.9 16.6
Тантал 6.5 3.6
Теллур 36.9 20.5
Тербий 10.3 5.7
Титан 8.6 4.8
Торий 12 6.7
Тулий 13.3 7.4
Уран 13.9 7.7
Фарфор 3.6-4.5 2.0-2.5
Фенольно-альдегидный полимер без добавок 80 44.4
Фторэтилен пропилен (FEP) 135 75
Хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 66.6 37
Хром 6.2 3.4
Цемент 10.0 6.0
Церий 5.2 2.9
Цинк 29.7 16.5
Цирконий 5.7 3.2
Шифер 10.4 5.8
Штукатурка 16.4 9.2
Эбонит 76.6 42.8
Эпоксидная смола , литая резина и незаполненные продукты из них 55 31
Эрбий 12.2 6.8
Этилен винилацетат (EVA) 180 100
Этилен и этилакрилат (EEA) 205 113.9

Эфир виниловый

16 — 22 8.7 — 12

Коэффициенты теплового (температурного) линейного расширения металлов и керамики + угля и графита. Таблица.

Коэффициенты теплового (температурного) линейного расширения металлов и керамики + угля и графита. Таблица.

Коэффициенты теплового (температурного) линейного расширения металлов и керамики + угля и графита. Таблица. Коэффициенты линейного расширения.
Материал Температурный диапазон применимости 10-6/oF
макс
10-5/oC
макс
10-6/oF
минимум
10-5/oC
минимум
Алюминий и алюминиевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

13,7

11,7

2,5

2,1

Бериллий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C.

6,4

1,1

Бронзы фосфор кремнистые
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

10,2

9,6

1,8

1,7

Бронзы алюминиевые бронзы (литье)
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

9,5

9

1,7

1,6

Бронзы бериллиевые
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

9,3

1,7

Бронзы оловянные (литье)
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

10,3

10

1,8

1,8

Ванадий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C.

4,8

0,9

Вольфрам
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

2,2

0,4

Гафний
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

3,4

0,6

Железо чистое
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

7,4

1,3

Золото
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

7,9

1,4

Иридий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

3,8

0,7

Керамика металлокерамика, алюмокерамика
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

3,7

3,1

0,7

0,6

Керамика, металлокерамика, на основе алюминия
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

5,2

4,7

0,9

0,8

Керамика металлокерамика, Карбид бора
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 2200-2875°F=1205-1580°C

1,7

0,3

Керамика металлокерамика, Карбид кремния
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 2200-2875°F=1205-1580°C

2,4

2,2

0,4

0,39

Керамика, металлокерамика, Дисилицид молибденовая, силицид молибденовая, кремне молибденовая
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

5,1

0,9

Керамика, металлокерамика, Карбид бериллия
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

5,8

1,0

Керамика, металлокерамика, Карбид вольфрама
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

3,9

2,5

0,7

0,4

Керамика, металлокерамика, Кабрид титана
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

7,5

4,3

1,3

0,8

Керамика, Металлокерамика, Карбид тантала
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F= 540-980°C

4,6

0,8

Керамика, металлокерамика, Карбид титана
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

4,1

0,7

Керамика, металлокерамика, Карбид циркония
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

3,7

0,7

Керамика, металлокерамика, Карбид хрома
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

6,3

5,8

1,1

1,0

Керамика, металлокерамика, Нитрид бора
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

4,3

0,8

Керамика, металлокерамика, Оксид бериллия
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 2200-2875°F/1205-1580°C

5,3

0,9

Керамика стеатитовая
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

4

3,3

0,7

0,6

Керамика циркониевая, силикатная
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

1,8

1,3

0,3

0,2

Керамика электротехническая
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

2

0,4

Кобальт
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

6,8

1,2

Латуни оловянные и алюминиевые
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

11,8

10,3

2,1

1,8

Латуни нелегированные и свинцовые
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

11,6

10

2,1

1,8

Материал Температурный диапазон применимости 10-6/oF
макс
10-5/oC
макс
10-6/oF
минимум
10-5/oC
минимум
Магниевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

16

14

2,8

2,5

Медь
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

9,8

1,8

Медно-никелевые сплавы и серебро-никелевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

9,5

9

1,7

1,6

Молибден и молибденовые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

3,1

2,7

0,6

0,5

Никелевые сплавы с низким коэффициентом теплового расширения — инвары
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

5,5

1,5

1,0

0,3

Ниобий и ниобиевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

4,1

3,8

0,7

0,68

Олово и оловянные сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

13

2,3

Осмий и тантал
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

3,6

0,6

Палладий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

6,5

1,2

Платина
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

4,9

0,9

Родий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

4,6

0,8

Рутений
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C.

5,1

0,9

Свинец и свинцовые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

16,3

14,4

2,9

2,6

Серебро
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

10,9

2,0

Сплавы нихромы, Cr-Ni-Fe сплавы хром-никель-железо
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

10,5

9,2

1,9

1,7

Сплавы на основе кобальта, кобальтовые сплавы
Коэффициент линейного расширения.
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

9,4

6,8

1,7

1,2

Сплавы Cr-Ni-Co-Fe хром-никель кобальт-железо
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

9,1

8

1,6

1,4

Стали азотированные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

6,5

1,2

Стали безуглеродистые инструментальные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

8,4

8,1

1,5

1,5

Стали нержавеющие аустенитные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

10,2

9

1,8

1,6

Стали нержавеющие высокотемпературные (литье)
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

10,5

6,4

1,9

1,1

Стали нержавеющие искусственно состаренные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

8,2

5,5

1,5

1,0

Стали нержавеющие мартенситные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

6,5

5,5

1,2

1,0

Стали нержавеющие ферритные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

6

5,8

1,1

1,0

Стали нержавеющие (литье)
Коэффициент линейного расширения.
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

10,4

6,4

1,9

1,1

Стали углеродистые
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

8,6

6,3

1,5

1,1

Стали углеродистые высокотемпературные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

7,9

6,3

1,4

1,1

Стали углеродистые (литье)
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

8,3

8

1,5

1,4

Сплавы на основе никеля, никелевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

9,8

7,7

1,8

1,4

Стали сверхпрочные
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

7,6

5,7

1,4

1,0

Тантал и осмий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

3,6

0,6

Титан и титановые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 1000-1800°F = 540-980°C

7,1

4,9

1,3

0,9

Торий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C.

6,2

1,1

Цинк и цинковые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

19,3

10,8

3,5

1,9

Цирконий
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 2200-2875°F = 1205-1580°C

3,1

0,6

Цирконий и циркониевые сплавы
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C

3,6

3,1

0,6

0,55

Уголь и графит
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

1,5

1,3

0,3

0,2

Чугуны качественные (литье)
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

10,4

6,6

1,9

1,2

Чугун ковкий «ковкое железо»
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

7,5

5,9

1,3

1,1

Чугун серый
Коэффициент линейного расширения.

50-86°F = 10-30°C до 212-750°F = 100-390°C

6

1,1

Источник: Опыт, сын ошибок трудных + EngToolBox — прекрасный ресурс

На сколько расширяется металл при нагревании

α — коэффициент линейного расширения при расчетной температуре (коэффициент температурного расширения материала) .
Определение: коэффициент температурного расширения — характеризует относительную величину изменения линейных размеров тела с изменением температуры α = ΔL/LΔT.

ВАЖНО!
1 Физические характеристики материалов приняты согласно ПНАЭ Г-7-002-86. Промежуточные значения характеристик материала определяются линейной интерполяцией.
2 Справочные данные, приведенные на сайте, имеют статус «ознакомительный» и не могут заменить использование официальных источников (ПНАЭ, ГОСТы и т.п.).

В таблице представлены значения коэффициента температурного расширения металлов (коэффициент линейного расширения металлов) в зависимости от температуры.

Значения коэффициента температурного расширения металлов даны для следующих металлов: алюминий Al, бериллий Be, висмут Bi, вольфрам W, галлий Ga, железо Fe, золото Au, иридий Ir, кадмий Cd, кобальт Co, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, никель Ni, олово Sn, платина Pt, родий Rh, свинец Pb, серебро Ag, сурьма Sb, титан Ti, хром Cr, цинк Zn.

Коэффициент линейного теплового расширения металлов в таблице приведен со множителем 10 6 .
Например, значение коэффициента температурного расширения металлов в таблице для алюминия при 0°С указано 22,8, а с учетом множителя 10 6 , это значение составляет 22,8·10 -6 1/град.

Следует отметить, что к металлам с низким коэффициентом расширения относятся такие металлы, как вольфрам, молибден, сурьма, титан и хром. Наименьшее линейное удлинение при нагревании испытывает вольфрам — коэффициент линейного расширения этого металла составляет величину от 4,3·10 -6 при 0°С до 5,8·10 -6 1/град при температуре 2100°С.

Металлом, который максимально хорошо расширяется при нагреве, является цинк — его коэффициент температурного расширения имеет значение от 22·10 -6 до 34·10 -6 1/град. Также хорошо расширяются при нагревании такие металлы, как алюминий, кадмий и магний.

Примечание: температурные коэффициенты линейного расширения сталей (более 300 марок) представлены в этой статье.

Народ, что-то меня заклинило )
Есть кусок металла, толщина пусть будет 50 мм.
Поо центру есть отверстие 6 мм. Начинаю строительным феном прогревать отверстие. Вокруг отверстия металл уже горячий, по краям еще холодный. Металл расширяется.
Вопрос, как будет изменятся диаметр отверстия ?

Смотрите также

Комментарии 78

Короче, поневоле пришлось эксперимент делать. Подклинивал ГЦС в пробках. Поршень пластиковый у него.
Короче, грею феном, грею (снаружи). И поршень заклинивает. Т.е. отверстие уменьшается в диаметре ! По мере остывания ГЦС, поршень высвобождается !

Отверстие расширится. Лишний металл уйдет в деформацию шайбы «пузом».

Отверстие расширяется в том случае, если нагреть весь материал

А вы пробовали нагреть деталь размером 50 мм с одной стороны до 300 градусов чтоб другая была холодная)))))

То, что ты затеваешь, называется «прессовая посадка».При такой посадке расширение диаметра вала не учитывается, ведётся расчёт диаметра отверстия шкива: на сколько оно должно быть меньше диаметра вала, чтобы создать необходимый натяг. Ни один технолог не даст тебе правильный совет так, как для этого не хватает некоторых данных, таких как: материал шкива (сталь, чугун, алюминий и т. д.), площадь контактных поверхностей, а главное — усилие передаваемое этим прессовым соединением. Набери в поисковике «прессовые посадки» и постарайся сам разобраться — что тебе надо.

Я абсолютно ничего не затеваю. Я просто спросил что спросил: что будет с отверстием при нагреве.

Ну, из ответов выше, ты наверное уже понял, что отверстие расшириться, а то, что я написал, это ответ на вопрос Fndrei-w116, это он затевает насадить шкив на вал и задаёт вопросы.

То, что ты затеваешь, называется «прессовая посадка».При такой посадке расширение диаметра вала не учитывается, ведётся расчёт диаметра отверстия шкива: на сколько оно должно быть меньше диаметра вала, чтобы создать необходимый натяг. Ни один технолог не даст тебе правильный совет так, как для этого не хватает некоторых данных, таких как: материал шкива (сталь, чугун, алюминий и т. д.), площадь контактных поверхностей, а главное — усилие передаваемое этим прессовым соединением. Набери в поисковике «прессовые посадки» и постарайся сам разобраться — что тебе надо.

Это скорее посадка на горячую))) прессовая идёт без нагрева. Есть так же горяче- прессовая)) посадка подбирается не столько по материалу сколько по диаметру и требованиям эксплуатации данного узла. Если уж и гуглить то есть две системы посадок, система вала и система отверстия)

Строительный фен 300 градусов где то. Ну предположим наружка в 50 мм расшириться на 4-7 соток отверстие 1-ну 2-ве сотки максимум. Технологи поправьте если чё. Вроде так. Блин самому на днях это понадобиться Вал на 25 мм надо насадить шкив на 300 мм . На сколько делать натяг? Греть буду 350-400 градусов.

Занимательная физика Перельмана Вам в помощь!
itexts.net/avtor-yakov-is…erelman/read/page-12.html
Ответ на задачу 125

А где Вы видели металл, имеющий такую чёткую границу между нагретым и холодным. Одно из характерных свойств любого металла — теплопроводность.

Ну извините, что полную палитру цветов не нарисовал с полутонами. Ну ведь и ежу понятно что рисунок схематический, а не 1:1 достоверный по температурной шкале.

Ежу однозначно понятно. Непонятки не у него )))

Термическое расширение металлов

Алюминиевый сплав — 2011 г. 68-572 68-572 0 68 — 572 pearl 2 5 0 000 000 000 000 Никель

04

000

04 Нержавеющая сталь

00 5,7 0 0 9ран0003
Admiralty Brass 68-572 11,2
Алюминий 68-212 13,1
12,8
Алюминиевый сплав — 2017 г. 13,1
Алюминиевый сплав — 2024 г. 12.9
Алюминиевый сплав — 3003 12,9
Алюминиевый сплав — 5052 13,2
Алюминиевый сплав — 5086 13,2
Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав — 7075 13,1
Сурьма 5
Бериллий 6.7
Бериллий Медь 68 — 212 9,3
Висмут 7,2
Чугун, серый % 3-212 5,8 C

7,0

Хром 3,3
Кобальт 6,7
Медь
Сплав на медной основе — марганцевая бронза 11,8
Сплав на медной основе — C1100 (электролитическая вязкость) 9,8
Сплав на основе меди — C14500 9,9
Сплав на медной основе — C17200, C17300 (бериллий Cu) 9,9
Сплав на медной основе — C18200 (Chromium Cu) 9,8
Медь — C18700 (свинцовая медь) 9.8
Сплав на основе меди — C22000 (техническая бронза, 90%) 10,2
Сплав на основе меди — C23000 (красная латунь, 85%) 10,4
Медь на основе Сплав — C26000 (латунь, 70%) 11,1
Сплав на основе меди — C27000 (желтая латунь) 11,3
Сплав на основе меди — C28000 (металл Muntz, 60%) 11.6
Сплав на основе меди — C33000 (латунная трубка с низким содержанием свинца) 11,2
Сплав на основе меди — C35300 (латунь с высоким содержанием свинца) 11,3
Сплав на основе меди — C35600 (латунь с сверхвысоким содержанием свинца) 11,4
Сплав на медной основе — C36000 (латунь без механической обработки) 11,4
Сплав на медной основе — C36500 (свинцовый металл Muntz) 9000 11.6
Сплав на медной основе — C46400 (морская латунь) 11,8
Сплав на медной основе — C51000 (Фосфорная бронза, 5% A) 9,9
— Сплав на медной основе C54400 (Автоматическая фосфорная бронза) 9,6
Сплав на основе меди — C62300 (Алюминиевая бронза, 9%) 9,0
Сплав на основе меди — C62400 (Алюминиевая бронза, 11%) 9.2
Сплав на медной основе — C63000 (никель-алюминиевая бронза) 9,0
Сплав на медной основе — никель-серебро 9,0
Купроникель
Ковкий чугун, A536 (120-90-02) 5,9 — 6,2
Золото 7,9
Hastelloy C 70-200 5.3
Инконель 68 — 212 6.4
Инколой 32 — 212 8.0
Иридий 3,3
3,3
6,5
Железо чистое 68 — 212 6,8
Магний 14
Ковкое железо, A220 (50005, 60004, 800030
Марганец 12
Марганцевая бронза 68 — 572 11,8
Мягкая сталь 5.9
32 — 212 7,8
Сплав на основе никеля — никель 200, 201, 205 8,5
Сплав на основе никеля — Hastelloy C-22 6.9
Сплав на основе никеля — Хастеллой C-276 6,2
Сплав на основе никеля — Инконель 718 7,2
Сплав на основе никеля — Монель 8,7 Сплав на основе никеля — Монель 400 7,7
Сплав на основе никеля — K500 7,6
Сплав на основе никеля — R405 7,6
212 7.4
Ниобий (Columbium) 3,9
Красная латунь 68 — 572 10,4
Осмий
Плутоний 19,84
Калий 46
Родий 4.4
Селен 21
Кремний 2,8
Серебро 11
9,4
Нержавеющая сталь — S30200, S30300, S30323 9,6
Нержавеющая сталь — S30215 9.0
Нержавеющая сталь — S30400, S30500 9,6
Нержавеющая сталь — S30430 9,6
Нерж. 8,3
Нержавеющая сталь — S31000, S31008 8,8
Нержавеющая сталь — S31600, S31700 8.8
Нержавеющая сталь — S31703 9,2
Нержавеющая сталь — S32100 9,2
Нерж.
Нержавеющая сталь — S38400 9,6
Нержавеющая сталь — S40300, S41000, S41600, 41623 5,5
Нержавеющая сталь — S40500 6.0
Нержавеющая сталь — S41400 5,8
Нержавеющая сталь — S42000, S42020 5,7
Нержавеющая сталь — S42200 6,2
Нержавеющая сталь — S43000, S43020, S43023 5,8
Нержавеющая сталь — S43600 5.2
Нержавеющая сталь — S44002, S44004 .7
Нержавеющая сталь — S44003 5,6
Нержавеющая сталь — S44600 5,8
Нержавеющая сталь — S50100, S50200 6,2
um
Торий 6,7
Олово 32-212 12,8
Титан 68-200 4.8
Титановый сплав — Ti-5Al-2.5Sn 5,3
Ti-8Mn 6,0
Вольфрам 2,5
2,5
Ванадий 4,4
Деформируемая углеродистая сталь 70-800 7,8
Желтая латунь 68-572 11.3
Цинк 19

Какой коэффициент теплового расширения у алюминия? — Mvorganizing.org

Какой коэффициент теплового расширения у алюминия?

23

Что такое КТР алюминия?

Коэффициент теплового расширения (КТР) 10-6 (° C) -1. 10-6 (° F) -1. Алюминиевый сплав 1100. 23.6.

Каков коэффициент объемного расширения алюминия при 20 ° C?

23.1 69

Что такое коэффициент теплового расширения металлов?

Термическое расширение некоторых распространенных металлов Рекламные ссылки. Коэффициент линейного теплового расширения — это отношение длины на градус температуры к длине.

Какая жидкость нарушает принцип теплового расширения?

Важно отметить, что вода не подчиняется правилу теплового расширения. Вода расширяется при замерзании, потому что кристаллическая структура льда занимает больше места, чем жидкая вода.

Какой металл имеет наибольшее тепловое расширение?

алюминий

Какой металл расширяется больше всего?

Обращаясь к таблице коэффициентов линейного расширения (CLE) для чистых металлов, можно обнаружить, что металлический калий расширяется больше всего, поскольку он имеет…

Расширяется ли медь при нагревании?

Медные трубки, как и все материалы трубопроводов, расширяются и сжимаются при изменении температуры. Следовательно, в системе из медных труб трубопровод может изгибаться или изгибаться при расширении, если в систему не встроена компенсация.Опасные напряжения, коробление и изгиб предотвращаются за счет установки расширительных петель.

При усадке медь охлаждается?

Медные трубки, как и все материалы трубопроводов, расширяются и сжимаются при изменении температуры. Трубы обычно расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Это вызвано расширением молекулярной структуры из-за увеличения кинетической энергии при более высокой температуре, что приводит к большему перемещению молекул.

Насколько медь расширяется при нагревании?

Петли расширения Расчет расширения и сжатия должен основываться на среднем коэффициенте расширения меди, равном 0.0000094 дюйма на дюйм на градус по Фаренгейту, между 70 ° F и 212 ° F.

Алюминиевая проволока расширяется больше, чем медь?

Алюминиевая проводка имеет более высокое тепловое расширение, чем медная проводка, что приводит к большему расширению.

Латунь расширяется больше, чем алюминий?

Не все металлы расширяются одинаково при нагревании в одном диапазоне температур, например алюминиевый сплав расширяется больше, чем чугун; медь и латунь расширяются больше, чем низкоуглеродистая сталь. Коэффициент линейного расширения — это увеличение единицы длины материала при повышении его температуры на 1 градус С.

Имеет ли алюминий высокое тепловое расширение?

Хотя все материалы расширяются при нагревании, не все они расширяются в одинаковой степени. Степень расширения материала при нагревании описывается его коэффициентом теплового расширения. Например, алюминий расширяется от 21 до 24 микрометров на метр, если вы увеличиваете его температуру на 1 градус Цельсия.

При какой температуре алюминий будет деформироваться?

Как и сталь, алюминиевые сплавы становятся слабее при повышении температуры эксплуатации.Но алюминий плавится всего при температуре около 1260 градусов, поэтому к тому времени, когда температура достигает 600 градусов, он теряет примерно половину своей прочности.

При какой температуре алюминий становится пластичным?

Хотя чистый алюминий химически более устойчив, чем железо и сталь, чистый алюминий также намного слабее. Алюминий очень ковкий, то есть его легко гнуть, поэтому он не подходит для прямой замены стали. При температуре всего 1220 градусов по Фаренгейту алюминий, безусловно, имеет самую низкую температуру плавления из всех металлов, используемых в промышленности.

Алюминий расширяется больше, чем сталь?

Алюминий при нагревании расширяется намного больше, чем сталь. Замерзание сжимает алюминий только для того, чтобы крепче удерживать сломанную гонку? Попробуйте нагреть алюминий с помощью теплового пистолета, горелки, утюга или чего-нибудь еще. Алюминий расширится (3 раза), а сталь — меньше (2 раза), и подшипник должен выйти.

Расширяется ли воздух при нагревании?

Чем быстрее движутся молекулы, тем горячее воздух. Поскольку молекулы нагреваются и движутся быстрее, они расходятся.Таким образом, воздух, как и большинство других веществ, расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.

Термическое расширение и разнородные металлы

Разнородные металлы, такие как алюминий, медь, латунь и сталь, являются одними из основных металлов, с которыми можно столкнуться в своей торговле, и мало кому комфортно работать с разнородными металлами. Они не доверяют своему паяному соединению или боятся расплавить материал. Чтобы немного успокоить тех, кто работает в этой области, давайте разберемся с нашими металлами с особым акцентом на тепловое воздействие на структуру металлов.

Чтобы рассмотреть крайность, мы теоретически натолкнемся на соединение меди и алюминия. План состоит в том, чтобы спаять их вместе, при этом моя медь будет моим мужчиной, а штампованный алюминий — моей женщиной. Нахожу подходящий сплав, и бац !!! Вы бы посмотрели на этот красивый косяк? Я быстро охлаждаю соединение, прикладывая к нему влажную тряпку, а затем дергая за оба конца, что полностью разделяет два сплава.

Какой флюс !!! Единственное, что я могу думать о том, что я не сделал, это очистить моих соединительных металлов.

Наша проблема гораздо глубже, чем чистка.

Каждый материал по-разному реагирует на тепло, которое характеризуется коэффициентом теплового расширения. Коэффициент теплового расширения представляет собой величину расширения материала при увеличении на градус. Важно знать, что независимо от того, что твердое тело расширяется при нагревании, оно также сжимается при охлаждении, но не обязательно с той же скоростью расширения.

Каждый раз, когда вы проходите цикл расширения и сжатия, вы изменяете структуру металла и уменьшаете его пластичность или способность изгибаться, не становясь хрупкими.

Что следует учитывать при работе с двумя разными (разнородными) металлами?

  • Температура плавления припоя и припоя
  • Толщина металла
  • Пластичность припоя
  • Скорость нагрева и охлаждения соединения
  • Скорость нагрева используемой горелки
  • Гальваническая коррозия между двумя разнородными металлами
  • Окисление нагретых металлов

Если сравнивать медь с алюминием, то очень разные скорости теплового расширения двух металлов делают это соединение очень сложным.При соединении этих двух припоев мы использовали бы припой с температурой плавления ниже нашего припоя, поскольку мы хотим, чтобы припой протягивался и заполнялся в наше соединение за счет капиллярного действия. Сплав также должен быть достаточно пластичным, чтобы поддерживать сцепление в ожидаемом диапазоне температур соединения во время эксплуатации.

Без надлежащего зазора между алюминием и медью нет гарантии, что припой должным образом заполнит соединение и создаст надежное соединение.При работе с разнородными металлами, как правило, лучше дать заготовке остыть естественным путем, а не мгновенно с помощью воды.

—Sal Hamidi w / Productsbypros.com

Сопутствующие товары

Коэффициент теплового расширения — БЕСПЛАТНАЯ онлайн-таблица

Значения коэффициента линейного теплового расширения для металлов и сплавов


  1. Дом
  2. Калькуляторы
  3. Инструментальные инструменты
  4. Коэффициенты линейного теплового расширения
Семья Материал CTE (° C) -1 CTE (° F) -1
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 1100 0,0000236 0,0000131
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 2011 0,0000230 0,0000128
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 2024 0,0000229 0,0000127
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 5086 0,0000238 0,0000132
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 6061 0,0000236 0,0000131
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 7075 0,0000234 0,0000130
Алюминиевые сплавы Алюминиевый сплав 356.0 0,0000215 0,0000119
Сплавы на основе меди Медный сплав C11000 (электролитическая вязкая пека) 0,0000170 0,0000094
Сплавы на основе меди Медный сплав C17200 (бериллий — медь) 0,0000167 0,0000093
Сплавы на основе меди Медный сплав C22000 (техническая бронза, 90%) 0,0000184 0,0000102
Сплавы на основе меди Медный сплав C23000 (Красная латунь, 85%) 0,0000187 0,0000104
Сплавы на основе меди Медный сплав C26000 (патрон латунь) 0,0000199 0,0000111
Сплавы на основе меди Медный сплав C27000 (желтая латунь) 0,0000203 0,0000113
Сплавы на основе меди Медный сплав C36000 (легкая латунь) 0,0000205 0,0000114
Сплавы на основе меди Медный сплав C51000 (Фосфорная бронза, 5% A) 0,0000178 0,0000099
Сплавы на основе меди Медный сплав C62300 (алюминиевая бронза, 9%) 0,0000162 0,0000090
Сплавы на основе меди Медный сплав C71500 (медь — никель, 30%) 0,0000162 0,0000090
Сплавы на основе меди Медный сплав C93200 (подшипник из бронзы) 0,0000180 0,0000100
Чугун Серый чугун — марка G1800 0,0000114 0,0000063
Чугун Серый чугун — марка G3000 0,0000114 0,0000063
Чугун Серый чугун — марка G4000 0,0000114 0,0000063
Чугун Ковкий чугун — марка 60-40-18 0,0000112 0,0000062
Чугун Ковкий чугун — марка 80-55-06 0,0000106 0,0000059
Драгоценные металлы Золото 0,0000142 0,0000079
Драгоценные металлы Серебро 0,0000197 0,0000109
Обычная углеродистая и низколегированная сталь Стальной сплав A36 0,0000117 0,0000065
Обычная углеродистая и низколегированная сталь Стальной сплав 1020 0,0000117 0,0000065
Обычная углеродистая и низколегированная сталь Стальной сплав 1040 0,0000113 0,0000063
Обычная углеродистая и низколегированная сталь Стальной сплав 4140 0,0000123 0,0000068
Обычная углеродистая и низколегированная сталь Стальной сплав 4340 0,0000123 0,0000068
Нержавеющая сталь Нержавеющий сплав 304 0,0000172 0,0000096
Нержавеющая сталь Нержавеющий сплав 316 0,0000159 0,0000088
Нержавеющая сталь Нержавеющий сплав 405 0,0000108 0,0000060
Нержавеющая сталь Нержавеющий сплав 440A 0,0000102 0,0000057
Нержавеющая сталь Нержавеющий сплав 17-7PH 0,0000110 0,0000061
Титановые сплавы Коммерчески чистый (ASTM Grade 1) 0,0000086 0,0000048
Титановые сплавы Титановый сплав Ti — 5Al — 2.5Sn 0,0000094 0,0000052
Титановые сплавы Титановый сплав Ti — 6Al — 4V 0,0000086 0,0000048
Титановые сплавы Титановый сплав Ti-8Mn 0,0000108 0,0000060
Различные металлы Магниевый сплав AZ31B 0,0000260 0,0000144
Различные металлы Магниевый сплав AZ31B 0,0000260 0,0000144
Различные металлы Никель 200 0,0000133 0,0000074
Различные металлы Инконель 625 0,0000128 0,0000071
Различные металлы Инконель 718 0,0000130 0,0000072
Различные металлы Монель 0,0000157 0,0000087
Различные металлы Монель 400 0,0000139 0,0000077
Различные металлы Сплав Хейнса 25 0,0000123 0,0000068
Различные металлы Инвар 0,0000016 0,0000009
Различные металлы Супер Инвар 0,000000072 0,000000040
Различные металлы Ковар 0,0000051 0,0000028
Различные металлы Свинец химический 0,0000293 0,0000163
Различные металлы Сурьма свинец (6%) 0,0000272 0,0000151
Различные металлы Олово 0,0000238 0,0000132
Различные металлы Свинец-оловянный припой (60Sn — 40 Pb) 0,0000240 0,0000133
Различные металлы цинк 0,0000230 0,0000127
Семья Материал CTE (° C) -1 CTE (° F) -1

Вы можете поделиться этой таблицей через:


Как работает таблица коэффициентов теплового расширения?

В этой таблице представлены значения коэффициента линейного теплового расширения для металлов и сплавов.

Когда объект нагревается или охлаждается, его длина изменяется на величину, пропорциональную исходной длине и изменению температуры.


Другие калькуляторы или статьи, которые могут вас заинтересовать:

Есть вопросы относительно таблицы коэффициентов теплового расширения?

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно коэффициента теплового расширения, свяжитесь с нами… В любом случае вы можете заглянуть на нашу страницу часто задаваемых вопросов, там вы найдете ответы на самые распространенные вопросы.

Curl Metals with Heat — Scientific American

Ключевые концепции
Физика
Температура
Тепловое расширение
Металлы

Введение
Вам нравится упаковывать подарки для людей? Возможно, вы даже скручивали ленту ножницами (или наблюдали, как это делает кто-то другой).Вы когда-нибудь задумывались, почему лента скручивается, когда вы проводите ножницей по ее стороне? Ответ заключается в том, что когда вы нажимаете на ленту лезвием ножниц, внешний слой ленты растягивается и расширяется. Это делает внешний слой ленты длиннее, чем внутренний слой, который прижимается к лезвию. В результате лента скручивается, чтобы компенсировать разную длину каждого из ее слоев. В этом упражнении вы также заставите материалы скручиваться. Однако для этих материалов вам не понадобятся ножницы: вместо этого вы воспользуетесь теплом!

Фон
Вы, наверное, знаете или видели, что материалы могут изменять свою форму или объем при нагревании или охлаждении.Это верно для твердых тел, жидкостей и газов, которые все состоят из атомов и молекул. Под воздействием тепла эти молекулы начинают вибрировать и двигаться быстрее. Это заставляет молекулы расширяться и занимать больше места. В результате материал немного расширяется при нагревании. С другой стороны, когда материал холодный, молекулы двигаются меньше, поэтому они занимают меньше места. Таким образом, материалы дают усадку при охлаждении. Хотя все материалы расширяются при нагревании, не все они расширяются в одинаковой степени.Степень расширения материала при нагревании описывается его коэффициентом теплового расширения. Например, алюминий расширяется от 21 до 24 микрометров на метр, если вы увеличиваете его температуру на 1 градус Цельсия.

Что происходит, если объект состоит из более чем одного материала? Оба они по-разному расширяются при нагревании! На самом деле существуют специальные материалы, называемые биметаллами, которые обладают различными свойствами теплового расширения. Биметалл — это объект, состоящий из двух отдельных слоев разных металлов, соединенных между собой.При нагревании биметалла один из металлов расширяется больше, чем другой. Это приводит к изгибу (или скручиванию) биметалла в одном направлении — точно так же, как лента для подарочной упаковки. Из-за этого эффекта биметаллы часто используются для индикации изменений температуры, например, в термометрах со стрелочной шкалой (например, в духовках или холодильниках). Внутри этих термометров к стрелке прикреплена биметаллическая катушка. При изменении температуры стрелка перемещается в зависимости от степени деформации биметаллической катушки.

В этом упражнении вы увидите, как различные свойства теплового расширения могут вызвать искривление объекта. Готовы разжечь огонь?

Материалы

  • Алюминиевая фольга
  • Бумага для принтера
  • Ножницы
  • Клей
  • Свеча на прочном основании
  • Зажигалка или спички
  • Помощник для взрослых
  • Большой кувшин с водой или огнетушитель
  • Листы из других материалов (пластик, медь и т. Д., необязательны)


Подготовка

  • Нарежьте четыре полоски алюминиевой фольги размером 0,5 на 9 дюймов
  • Отрежьте четыре полоски бумаги для принтера размером 0,5 на 9 дюймов.
  • Склейте две алюминиевые полоски вместе так, чтобы два слоя алюминия лежали друг на друге.
  • Склейте две бумажные полоски вместе так, чтобы два слоя бумаги лежали друг на друге.
  • Приклейте одну полосу бумаги поверх одной полосы алюминия.
  • Повторите предыдущий шаг с оставшимися алюминиевыми и бумажными полосками.
  • Перед началом работы убедитесь, что клей застыл.


Процедура

  • Зажгите свечу с помощью взрослого. На всякий случай убедитесь, что у вас есть большой кувшин с водой или огнетушитель.
  • Возьмите полосу, состоящую из двух слоев алюминия. С помощью взрослого осторожно удерживайте один конец полоски примерно на 1.5–2 дюйма над пламенем свечи. Держите там примерно три секунды. Что происходит с алюминиевой полосой?
  • Снимите алюминиевую полосу над свечой. Осторожно прикоснитесь к той части полоски, которая находилась над пламенем. Каково это по сравнению с остальной полосой?
  • Возьмите полоску, состоящую из двух слоев бумаги. Держите один конец полоски примерно на 1,5–2 дюйма над пламенем свечи. Подержите там три секунды, стараясь случайно не сжечь бумажную полоску. Что вы замечаете на этот раз?
  • Снимите бумажную полоску над свечой и осторожно коснитесь той части полоски, которая находилась над пламенем. Как это чувствуется?
  • Затем возьмите полоску, состоящую из алюминия и бумаги. Держите один конец полоски над пламенем свечи, как вы это делали с другими. Поверните алюминиевый слой к свече, а бумажный — к потолку. Держите полоску на 1,5–2 дюйма над свечой в течение трех секунд. Что вы наблюдаете? Ваши результаты отличаются от предыдущих?
  • После снятия полоски сверху свечи осторожно коснитесь полоски с обеих сторон там, где она находилась над пламенем. Обе стороны чувствуют одно и то же?
  • Возьмите последнюю полосу из алюминия и бумаги. На этот раз держите полоску над пламенем так, чтобы слой бумаги был обращен к пламени свечи, а слой алюминия был обращен вверх. Что происходит на этот раз? Вы можете объяснить свои результаты?
  • Снимите полоску над свечой и осторожно прикоснитесь к ней с обеих сторон, где она находилась над пламенем. Что вы заметили?
  • Дополнительно: Что происходит, когда вы приклеиваете алюминиевую полосу к другим материалам, таким как пластиковый лист или медный лист? Меняются ли ваши результаты?

Наблюдения и результаты
Вы видели, как одна из ваших полосок завивалась над пламенем свечи? У тебя должно быть! Полностью алюминиевая полоса и полностью бумажная полоса не должны измениться, когда вы держите их над пламенем. Это потому, что два слоя ленты сделаны из одного и того же материала.Если полоска нагревается, что вы должны были заметить, прикоснувшись к ней, оба слоя расширяются на одинаковую величину. Однако если полоска состоит из двух разных материалов, например из бумаги и алюминия, произойдет нечто иное.

Подержав бумажную / алюминиевую полосу над пламенем, вы, вероятно, заметили, что она сразу же начала изгибаться или скручиваться в одном направлении. Он скручивается вверх, когда слой алюминия обращен к свече, и вниз, когда слой алюминия обращен к потолку.Это потому, что алюминий и бумажный слой нагреваются, когда они находятся над пламенем. Алюминий расширяется больше, чем бумага, из-за более высокого коэффициента теплового расширения. Поскольку бумага и алюминий склеены вместе, алюминий скручивается от бумажной полоски, чтобы компенсировать разную длину каждого из ее слоев — как скручивающаяся лента для подарочной упаковки! Вы увидите аналогичные результаты с другими полосами, состоящими из двух разных материалов с разными коэффициентами теплового расширения.

Очистка
Обязательно задуйте свечу. Вы можете утилизировать любую неиспользованную бумагу или алюминий.

Больше для изучения
Как работают термометры, от HowStuffWorks
Металлический спиральный полосовой металлический термометр для измерения температуры, от Абдельрахмана Хэмди и YouTube Мероприятия для детей от приятелей науки

Это задание предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Что больше расширяется с температурой — краска или металл?

В связи с недавним всплеском популярности окраски металлов, таких как алюминиевый композитный материал (ACM) и медь, некоторые ставят под сомнение ее жизнеспособность в отношении теплового расширения металла.Когда объект нагревается или охлаждается, его длина изменяется на величину, пропорциональную исходной длине и изменению температуры. Это известно как «линейное тепловое расширение» или изменение длины материала.

Чтобы понять, является ли это проблемой для окраски металла, мы можем сравнить тепловое расширение различных металлов и масляной краски. Линейное тепловое расширение объекта можно выразить как:

Δl = L0 α ( т 1- т 0)

где

Δl = изменение длины объекта (м)

L0 = начальная длина объекта (м)

α = коэффициент линейного расширения (м / мºC)

t 0 = начальная температура (ºC)

t 1 = конечная температура (ºC)

Эффект линейного теплового расширения может быть впечатляющим, как видно на этой фотографии железнодорожных путей.

Относительное расширение (также называемое деформацией), деленное на изменение температуры, называется коэффициентом линейного теплового расширения материала и обычно зависит от температуры. Коэффициент линейного теплового расширения обозначается символом α (альфа).

Вот линейные температурные коэффициенты для обычных материалов, используемых в покраске:

Коэффициент линейного теплового расширения
Материал 10 -6 м / (м ° C) 10 -6 дюймов./ (дюйм. ° F)
Алюминий 21–24
Фанера из березы, параллельно волокнам 3,25–5,30
Фанера из березы, перпендикулярно волокнам 9000–5
Медь 16–16,7 8,89–9,28
Стекло, пластина 9 5
Мрамор 5.5–14.1 9000–5 000 3,0–14,1 9000–5 9 перпендикулярно волокнам 54 30
Свинцово-белая краска на льняном масле 41–48
Белая титановая краска на льняном масле 145–175
Коэффициенты линейного расширения материалы варьируются в зависимости от температуры.

Алюминий, медь, стекло и мрамор расширяются и сжимаются при повышении и понижении температуры ниже, чем краска на льняном масле. Благодаря своей структуре древесина имеет два коэффициента теплового расширения: один в направлении (параллельном) волокнам, а другой — перпендикулярно волокнам. Тепловое расширение и сжатие древесины анизотропны; он расширяется и сжимается в большей степени по волокну, чем по волокну, что увеличивает вероятность появления трещин на полотнах, параллельных волокнам.

Все масляные краски расширяются и сжимаются при повышении и понижении температуры.Коэффициент теплового расширения масляной краски во многом зависит от содержания пигмента. Например, белая титановая масляная краска расширяется и сжимается почти в четыре раза по сравнению с белой масляной краской.

Увеличение длины в миллиметрах при повышении температуры на 100 градусов Цельсия на один метр обычных материалов, используемых в покраске.

Краска на основе льняного масла расширяется и сжимается с большей скоростью, чем медь или алюминий. С середины шестнадцатого века многие картины маслом были выполнены на меди.Сжимаясь с понижением температуры, медь снимает некоторые напряжения и деформации в слоях масляной краски. Это еще одна причина того, что эти картины сохранились в таком хорошем состоянии. То же самое может быть справедливо и для картин на других жестких опорах, таких как алюминиевый композитный материал (ACM).


Источники

Browne, F.L. (1960) Термическое расширение свободных пленок краски для дома , Лаборатория лесных продуктов, Лесная служба Министерства сельского хозяйства США.Скачать PDF. [Доступ 2 марта 2020 г.]

Engineering ToolBox (2008) Линейное тепловое расширение . [онлайн] Посмотреть. [Доступ 2 марта 2020 г.]

Мекленбург, Марион Ф., Определение допустимых диапазонов относительной влажности и температуры в музеях и галереях , Museum Conservation Institute, p. 12. Скачать PDF. [Доступ 2 марта 2020 г.]

Weatherwax, Ричард и Штамм, Альфред (1956) Коэффициенты теплового расширения древесины и изделий из древесины , Лаборатория лесных товаров, Лесная служба U.С. Департамент сельского хозяйства. Скачать PDF. [Доступ 2 марта 2020 г.]

Связанные

Тепловое расширение

При нагревании объекты имеют тенденцию расширяться, а при охлаждении — сжиматься. Вы можете использовать его, чтобы открывать стеклянные банки с плотными металлическими крышками, промывая крышки горячей водой. Повышение температуры крышки приводит к расширению металлической крышки и стеклянной банки, но поскольку большинство металлов расширяются быстрее, чем стекло, крышка становится более неплотной, что облегчает открытие банки.

Это происходит потому, что при более высоких температурах объекты имеют более высокую кинетическую энергию, поэтому их частицы вибрируют сильнее. На этих более высоких уровнях вибрации частицы не связаны друг с другом так сильно, что объект расширяется.

Степень расширения объекта можно рассчитать как для одномерного (линейного), так и для трехмерного (объемного) расширения. Степень расширения материала характеризуется коэффициентом расширения материала. При расчете одномерного расширения материала вы можете использовать формулу линейного расширения и линейный коэффициент расширения материала (α).

При расчете трехмерного расширения материала вы будете использовать формулу объемного расширения и коэффициент объемного расширения материала (β). Обратите внимание, что в большинстве случаев объемный коэффициент расширения примерно в три раза превышает линейный коэффициент расширения.

Изменение температуры в уравнениях расширения может быть выражено либо в градусах Цельсия, либо в Кельвинах.

Примерная таблица, показывающая коэффициенты теплового расширения для выбранных материалов, приведена ниже.

* Вода фактически расширяется при замерзании, поэтому расчеты вблизи точки замерзания воды требуют более подробного анализа, чем приведенный здесь.

Вопрос: Бетонная железнодорожная шпала имеет длину 2,45 метра в жаркий солнечный день при температуре 35 ° C. Какова длина железнодорожной шпалы зимой, когда температура опускается до -25 ° C?

Ответ: Сначала найдите изменение длины галстука.

Затем вы можете определить окончательную длину шпал с помощью начальная длина и ее изменение длины.

Вопрос: Алюминиевый стержень имеет длину ровно один метр при 300K. Насколько дольше он помещается в духовку с температурой 400 ° C?

Ответ: Поскольку температуры даны в двух разных наборах единиц, сначала необходимо найти общий температурный сдвиг в согласованных единицах (например, в Кельвинах).

Сдвиг температуры, следовательно, должен быть 673,15–300 К, или 373,15 К. Затем вы можете использовать уравнение линейного расширения, чтобы найти сдвиг длины стержня.

Вопрос: Стакан воды объемом 1 литр полностью заполнен при 5 ° C. Сколько воды выльется из стакана при повышении температуры до 85 ° C?

Ответ: В этой ситуации и стекло, и вода внутри будут расширяться при повышении температуры.