金属の熱膨張について質問です。

質問

金属の熱膨張について気になることがあります。

φ1000.00mmの丸棒状の金属（鉄）を測定し、室温２０度　製品温度３０度だった場合、
1000*0.000011*(30-20)=0.11
約0.11mmの温度補正が必要だと思うのですが、同じ丸棒状の金属でφ500.00mmの穴が開いているパイプ状でも同じ温度補正で大丈夫なのでしょうか？

私の勘違いなのかもしれませんが、パイプ状は穴が開いてない素材より良く膨張し、収縮してるような気がします。
このまま同じ補正の仕方で加工していいのか悩んでいます。
宜しくお願いします。

回答No.1

noname#252332

温度の条件が同じならば丸棒とパイプの熱膨張は同じです。丸棒とはパイプとパイプの芯が一体となった状態と同一ですが、パイプと芯が一体の物体の温度が上昇した場合の膨張と、パイプだけが同じ温度まで上昇した場合の膨張が同一のはずである（熱膨張は隣に何が存在するかに影響されないのですから）と考えれば理解できると思います。しかし、外径が等しい丸棒とパイプは体積が異なり熱容量が違いますから、同じ熱量を加えた場合にバイプのほうが丸棒よりも温度上昇が大きく膨張も大きいということはいえます。

お礼

回答頂き有難うございます。
私の中のもやもやが晴れました。有難うございます。

「温度の条件が同じならば丸棒とパイプの熱膨張は同じです。」
上記から納得できた部分はあるのですが、新たに疑問が生まれました。

「素材の芯から外径まで同じ温度」
この条件下で測定するのがベストだと思うのですが、どうしても加工熱を残したまま測定しなければならない状態が多いのです。
外径加工した場合、外径付近が最も熱を帯びていて芯付近は外径付近より温度は低いと思うのです。
パイプ状の素材は芯部分が無いので外径加工した加工熱が丸棒状の素材より
「平均に熱を帯びている」と思われます。

丸棒状の素材を最も熱を帯びている外径の温度を測定し、その温度を元に温度補正しているのが現状です。
素材の芯まで温度を測れる測定機器があればいいのですが残念ながら持っていません。
このまま表面だけの温度を頼りに補正していいものか、迷います。

例えば、芯の温度が２０度、加工した外径が３０度だった場合、平均をとって２５度と読む。
という様な補正が必要なのか、迷うところです。

分かることがあればアドバイスを宜しくお願いします。