เครื่องคำนวณการขยายตัวของเหล็กจากอุณหภูมิ
ดูว่าเหล็กและโลหะอื่นๆ ขยายตัวได้มากเพียงใด ตลอดช่วงอุณหภูมิ — มุมมองแบบตารางค้นหาแทนการคำนวณเดี่ยว เลือกวัสดุและความยาว แล้วอ่านค่าการขยายตัวที่ทุกอุณหภูมิใช้งานตั้งแต่ระดับแวดล้อมขึ้นไป เพื่อให้คุณกำหนดขนาดช่องว่างการขยายตัว รูเจาะแบบร่อง และห่วงท่อได้ในคราวเดียว
การขยายตัวตลอดช่วงอุณหภูมิ
| อุณหภูมิใช้งาน | ΔT | การขยายตัว | ต่อเมตร | ความยาวสุดท้าย |
|---|
การขยายตัวเชิงเส้น ΔL = α L ΔT โดยใช้สัมประสิทธิ์ใกล้เคียงอุณหภูมิแวดล้อม ที่อุณหภูมิสูงกว่า 300 °C โดยประมาณ สัมประสิทธิ์จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นให้ถือว่าแถวอุณหภูมิสูงเป็นค่าแนวโน้ม
ต้องการค่าเดียวสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเฉพาะ ในหน่วยใดก็ได้หรือไม่? ใช้ เครื่องคำนวณการขยายตัวทางความร้อน.
เหตุใดการขยายตัวจึงสำคัญ
ชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนยาว 10 m ที่ถูกให้ความร้อนจาก 20 °C ถึง 60 °C จะขยายตัวประมาณ 4.8 mm. หากยับยั้งการเคลื่อนที่นั้น จะเกิดความเค้นทางความร้อนขนาดใหญ่แทน — ประมาณ 2.4 MPa ต่อ °C สำหรับเหล็กที่ถูกยับยั้งเต็มที่ นั่นคือเหตุผลที่สะพานมีรอยต่อการขยายตัว ท่อมีห่วงหรือข้อสูบลม และรางหุ้มผนังยาวใช้รูเจาะแบบร่อง
คำถามที่พบบ่อย
เหล็กขยายตัวเท่าใดต่อเมตรต่อองศา?
ประมาณ 0.012 mm ต่อเมตรต่อ °C สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 100 °C จะเท่ากับ 1.2 mm ต่อเมตร
ความเค้นที่เกิดจากการยับยั้งการขยายตัวมีค่าเท่าใด?
สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนที่ถูกยับยั้งเต็มที่ ประมาณ 2.4 MPa ต่อ °C (E x alpha = 200,000 x 12e-6) ดังนั้นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 50 °C จึงสามารถสร้างความเค้นได้ประมาณ 120 MPa
เหล็กชนิดใดขยายตัวน้อยที่สุด?
ในบรรดาโลหะผสมทั่วไป สเตนเลสเฟอร์ริติก 430 (10.4) มีค่าต่ำกว่าสเตนเลสออสเทนนิติก 304 (17.3) สำหรับความเสถียรทางมิติที่แท้จริง อินวาร์ 36 ที่ค่า 1.2 อยู่ในระดับที่แตกต่างอย่างชัดเจน
เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: น้ำหนักโลหะสากล · แผนภูมิเกจ · แผ่น · แท่ง · ท่อ · เหล็กฉาก · เครื่องคำนวณทั้งหมด
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.