Stahl Temperaturausdehnungsrechner
Sehen Sie, wie weit sich Stahl und andere Metalle ausdehnen über einen Temperaturbereich — eine Übersichtsansicht statt einer einzelnen Berechnung. Wählen Sie ein Material und eine Länge, und lesen Sie die Ausdehnung bei jeder Betriebstemperatur von Umgebungstemperatur aufwärts ab, sodass Sie Ausdehnungsspalte, Langlöcher und Rohrschleifen auf einen Blick dimensionieren können.
Ausdehnung über einen Temperaturbereich
| Betriebstemperatur | ΔT | Ausdehnung | Pro Meter | Endlänge |
|---|
Lineare Ausdehnung ΔL = α L ΔT unter Verwendung von umgebungsnahen Koeffizienten. Oberhalb von etwa 300 °C steigt der Koeffizient, daher sind die Zeilen für hohe Temperaturen als indikativ zu betrachten.
Benötigen Sie einen einzelnen Wert für eine bestimmte Temperaturänderung in einer beliebigen Einheit? Nutzen Sie den Wärmeausdehnungsrechner.
Warum Ausdehnung wichtig ist
Ein 10 m langes Bauteil aus Kohlenstoffstahl, das von 20 °C auf 60 °C erwärmt wird, dehnt sich um etwa 4,8 mm aus. Wenn Sie diese Bewegung behindern, entsteht stattdessen eine große thermische Spannung — etwa 2,4 MPa pro °C bei vollständig behindertem Stahl. Deshalb haben Brücken Dehnfugen, Rohrleitungen Schleifen oder Kompensatoren und lange Fassadenschienen Langlöcher.
Häufig gestellte Fragen
Wie stark dehnt sich Stahl pro Meter und Grad aus?
Etwa 0,012 mm pro Meter und °C bei Kohlenstoffstahl. Bei einem Anstieg von 100 °C ergibt das 1,2 mm pro Meter.
Welche Spannung erzeugt behinderte Ausdehnung?
Bei vollständig behindertem Kohlenstoffstahl etwa 2,4 MPa pro °C (E x alpha = 200.000 x 12e-6). Ein Anstieg von 50 °C kann daher etwa 120 MPa erzeugen.
Welcher Stahl dehnt sich am wenigsten aus?
Unter den üblichen Legierungen liegt ferritischer Edelstahl 430 (10,4) niedriger als austenitischer 304 (17,3). Für echte Dimensionsstabilität ist Invar 36 mit 1,2 in einer eigenen Klasse.
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Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.