アルミニウム合金の熱膨張による長さ変化

今日は「アルミニウム合金の熱膨張による長さ変化」についてのメモです。

アルミニウム合金に熱を加えた時に、その材料が持つ線膨張によってどれだけの伸びか起きるか、そしてその線膨張は材料別でどれくらいの差があるかを見えるように表にしています。

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アルミニウムの物理的性質の中で線膨張係数は通常の場合、合金の種類や質別にかかわらず「24㎛/m・℃」が用いられます　が、この記事では機械設計において比較的多く利用するアルミ材質の線膨張詳細を記載しています。

ここでは実際どれくらいの長さ変化が起きるのかの計算式をメモします。

L0：1000mm、ｔ：50℃の場合

その温度での長さ=1000*(1+(1.01*((22.29*50)+((0.01009*50)^2))*(10^-6)))＝1001.125902mm　となります。

先ほどの計算式は少し難しく、そこまで必要が無い場合は、一般的に使われる線膨張係数を利用して簡易計算を行うこともできます。

その計算式は以下の通り。

線膨張係数 × 元の長さ × (変化後の温度-元の温度)＝寸法変化量　という計算式（Δl＝α×l×Δt）です。

これに一般的な線膨張係数（24㎛/m・℃）を適用し、寸法単位を揃えて当てはめるとこのようになります。

(0.000024m)×(1ｍ)×(50℃-0℃)＝0.0012m　伸びる　つまりmmでみる場合は　*1000　して　1.2mm　伸びる　という事になります。

次に、一般的ではなくA5052が持つ線膨張係数で計算すると以下のようになります。

(0.0000238m)×(1ｍ)×(50℃-0℃)＝0.00119m　伸びる　つまり　*1000　して　1.19mm　伸びる　という事になります。

これらの結果をどう判断するかは設計者次第ではありますが、状況に応じて計算方法を選択すればよいと思います。

各アルミニウム合金の合金定数は以下の通りです。

以上です。