Список тематических статей

Коэффициент теплового линейного расширения

Понятие и общие сведения

Коэффициент линейного расширения (КЛР) – это название одной из разновидностей коэффициентов теплового расширения материалов. Эти группы коэффициентов относятся к физическом величинам, описывающим относительное изменение объёмных характеристик тела и/или его линейных размеров при повышении температуры на один градус Кельвина при давлении равном константе. Значение коэффициента линейного расширения обладает размерностью обратной температуры. Наиболее употребляемыми являются коэффициенты объёмного и линейного расширения.
Определенные материалы не расширяются, а, напротив, сжимаются при нагревании. Таким образом, коэффициент линейного расширения таких материалов является отрицательным числом. Речь идет, например, о воде, КЛР которой отрицателен в интервале температур от нуля до 3,984 градусов С. У некоторых соединений негативный коэффициент линейного расширения наблюдается в более широком интервале температур, например вольфрамат циркония, определенные углепластики, а также многие марки резины. Кроме того, разработаны марки ферро-никелевых сплавов, которые демонстрируют практически нулевой коэффициент линейного теплового расширения в определенных интервалах температур.

Измерение

В качестве приборов для количественного измерения коэффициентов теплового расширения тел в любом фазовом состоянии применяется аппарат под названием дилатометр, который существует в большом количестве исполнений. Суть работы почти всех дилатометров в измерении малых и сверхмалых сдвигов, причиной которых служит изменение размеров тела относительно шкалы дилатометра. Исходя из этого для определения коэффициентов расширения подходят самые разнообразные методики измерения микроскопических смещений.
При этом у жидкостей и газов определяется лишь объёмное температурное расширение, понятия линейного теплового расширения для таких тел нет.
Известны дилатометры следующих типов:
- оптико-механические,
- ёмкостного типа,
- индукционного типа,
- интерференционные,
- рентгеновские,
- радиорезонансные и прочие.
Среди самых распространённых видов дилатометров находится тепловой дилатометр. Он предназначен для определения и линейного, и объемного термического расширения тела.

Особенности при переработке пластмасс

Коэффициент линейного расширения тел и веществ, особенно полимеров и металлов важен при переработке пластмасс. Он определяется, как расчетный коэффициент, используемый для определения максимальной величины залегания стальной арматуры в полимерном изделии. Обычно значение такой глубины варьируется от 1 до 4 от диаметра арматуры.


Рис.1. Коэффициенты некоторых пластиков, применяющихся для производства труб.

Использование металлической арматуры и закладных элементов, как правило, приводит к возникновению существенных внутренних напряжений. Такие напряжения могут приводить к разрушению полимерного изделия. Именно из-за большой разницы в значениях коэффициентов линейного расширения стали и полимеров лежит причина подобных производственных проблем.
Для решения трудностей с композицией полимер-металл отраслевая литература рекомендует применять минимальные значения толщин стенок каждого конкретного закладного или армирующего элемента, а также использовать полимер с минимальным температурным расширением.