热膨胀系数

下面就温度变化引起的物质膨胀、收缩进行说明。这里除了热膨胀系数的说明之外,还介绍了代表性材料的热膨胀系数。
在本文中,我们将解释由于温度变化引起的物质的膨胀和收缩。
热膨胀
热膨胀是物体体积随温度升高而增加的现象。
例如1m的铁,在10°C的温度变化下会产生100μm以上的误差。
物体每1°C的膨胀比率称为热膨胀比率。
代表性材料的热膨胀系数一览

空调与热膨胀的关系
一般空调下和精密空调下,物质的大小会有很大差异。
一般空调的情况
一般空调中,产品、试验研究材料、制造试验设备所处的温度环境会因外界温度变化等因素而发生较大波动。
这种温度变化会导致材料和设备本身的尺寸因热膨胀而发生变化。
精密空调时
对于一般空调来说,预计设定温度的波动约为±5°C,而精密空调允许的温度环境为±0.1°C。
精确的温度控制对于提高制造现场的质量至关重要。
普通空调下与精密空调下的热膨胀比较
这里,我们假设环境温度在一年中一般空调下变化10℃,精密空调下变化0.2℃,并且材料的温度也与环境温度相同,对位移进行对比。
全年气温变化
一般空调=±5℃:
精密空调=±0.1℃
每1m材料的变化如下表所示。
通过抑制温度变化,物质的尺寸变化可以减小到这种程度。
| 材料 | 普通空调 | 精密空调 | 材料 | 普通空调 | 精密空调 |
|---|---|---|---|---|---|
| 铁 | 0.117 | 0.00234 | 聚酯 | 1 | 0.02 |
| 铝 | 0.238 | 0.00476 | 聚乙烯 | 1.8 | 0.036 |
| 黄金 | 0.142 | 0.00284 | 聚氯乙烯 | 0.8 | 0.016 |
| 银 | 0.189 | 0.00378 | 聚碳酸酯 | 0.7 | 0.014 |
| 铜 | 0.168 | 0.00336 | 橡胶 | 1.1 | 0.022 |
| 锌 | 0.33 | 0.0066 | 聚酰亚胺 | 0.54 | 0.0108 |
| 铅 | 0.291 | 0.00582 | 环氧树脂 | 0.62 | 0.0124 |
| 镍 | 0.128 | 0.00256 | 玻璃 | 0.09 | 0.0018 |
| SUS304 | 0.173 | 0.00346 | 陶瓷 (碳化硅) | 0.044 | 0.00088 |
| 焊料 | 0.25 | 0.005 | 硅 (硅) | 0.026 | 0.00052 |
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