Коэффициенты расширения
При нагревании размеры большинства тел увеличиваются, при охлаждении
уменьшаются. При изменении температуры от t0
до t происходит увеличение длины l на ∆l
∆l = ɑ(t0 - t)l
Увеличившаяся длина l будет равна:
l = [1 + ɑ(t - t0)]l0
где ɑ - коэффициент линейного расширения, величину которого можно найти
в табл. 84.
Таблица 84. Коэффициенты линейного расширения различных
материалов
(увеличение в 1000000 раз)

Для жидкостей используется коэффициент объемного расширения. Он
приблизительно в 3 раза больше коэффициента линейного расширения. Так, вода
имеет ɑ = 0,0002, керосин ɑ = 0,001.
Коэффициент расширения газов
ɑ = 1/273 = 0,00366.
Явления расширения и сжатия металлов используются в машиностроительной
технике. Так, например, бандажи вагонных колес перед насадкой на колеса
нагреваются. Расширяясь от нагревания, они свободно входят на колеса; при
остывании они вновь суживаются и плотно охватывают колеса. Подобным образом
нагревают муфты, упорные кольца перед насадкой их на валы.
Пример 1.
Определить, на сколько увеличится длина медного провода при повышении
температуры на 50°С, если первоначальная длина провода была 40 м. Коэффициент
линейного расширения меди находим в табл. 84:
ɑ = 16,6 * 10-6 =
0,0000166.
Удлинение провода:
∆l = 0,0000166 * 40 * 50 = 0,0332 м.
Пример 2.
Латунный стержень при температуре 5°С имеет длину 0,5 м. Какая будет его длина,
если стержень нагреть до 95°С? Коэффициент линейного расширения латуни ɑ =
0,0000175.
Длина стержня при 95° С будет:
l = [1 + 0,0000175(95 - 5)]0,5 = 0,500787 м.
Усадка
Все металлы при переходе из жидкого состояния в твердое изменяют
свой объем. Чугун, сурьма и висмут при переходе из жидкого состояния в твердое
расширяются. Остальные металлы при затвердевании сжимаются. Например, при
затвердевании чугуна в литейной опоке вначале наблюдается расширение его, но при
дальнейшем охлаждении до температуры окружающего воздуха чугун сжимается
приблизительно в размере 1% своего объема. Это сжатие носит название усадки. В
табл. 85 даны примерные величины усадки некоторых металлов и множители для
определения размеров литейных форм.
Таблица 85 Усадка некоторых металлов и сплавов при отливке

Пример.
Нужно получить отливку из ковкого перлитного чугуш длиной 1 м,
шириной 0,2 м и толщиной 0.1 м. Какой
объем должна иметь форма для отливки?
Объем отливки равен: 1 * 0,2 * 0,1 = 0,02 м3
В табл. 74 находим значение усадки для ковкого перлитного чугуна
К = 2%, следовательно, объем формы
будет
0,02 + 2(0,02/100) = 0,02 + 0,0004 = 0,0204 м3
При изготовлении моделей усадка в % учитывается по формуле
К = (а1 - а)/а*100,
где а1 - начальный размер
отливки при затвердевании;
а - конечный размер охлажденной отливки.
Величина усадки К различных литейных сплавов приведена в
табл. 85.