熱膨張について

質問

熱膨張について、ご教示願います。
温度が上昇すると金属は膨張して寸法が変わるようですが、
中実シャフトと中空パイプでは膨張の仕方はどのようになりますか？
考え方、計算の仕方がわかっておりません。
よろしくおねがいします。
例えば
外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、長さ２０ｍｍの中実シャフトで、温度が２０度→１００度に変化した場合、外径寸法、内径寸法、長さはどのように変化しますか？

また、外径３０ｍｍ、長さ２０ｍｍの中実シャフトの場合は外径寸法、長さはどのように変化しますか？

回答No.1

noname#230359

私は銅合金を主体に仕事をしているので、熱膨張率を17x10＾-6(mm/℃)として計算してみます。

＞外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、長さ２０ｍｍの中実シャフトで、温度が２０度→１００度に変化した場合、外径寸法、内径寸法、長さはどのように変化しますか？

外径は30mmx17x10＾-6x100℃=0.051mm。よって30.051mmになります。
内径は25mmx17x10＾-6x100℃=0.0425mm。よって25.0425mmになります。
長さは20mmx17x10＾-6x100℃=0.034mm。よって20.034mmになります。

>外径３０ｍｍ、長さ２０ｍｍの中実シャフトの場合は外径寸法、長さはどのように変化しますか？

外径は30mmx17x10＾-6x100℃=0.051mm。よって30.051mmになります。
長さは20mmx17x10＾-6x100℃=0.034mm。よって20.034mmになります。

中空も中実も同じ熱膨張になります。

が一般的な答えですが、さるサル　さんのご質問が、「中空と中実では熱膨張が違ってくるのでは？Φ３０Ｘ２０の熱膨張後の寸法が違ってくるのでは？」という意味ならば、上記の答えでは満足できませんね。

ちなみに私も昔、同じ様な疑問があったので質問させてもらいました。
トップに戻って、投稿検索で「非鉄リングの内径／外径の熱膨張係数」で検索してみてください。

また、類似な質問で「焼きばめ時の内径の膨張係数」というものもありました。

参考まで。