Fórmulas de expansão de metais: Insights de especialistas e coeficientes

Como é que os metais se alteram quando expostos ao calor? Compreender a expansão térmica é crucial para engenheiros e construtores, garantindo que as estruturas suportam as flutuações de temperatura. Este artigo analisa as fórmulas e os coeficientes de dilatação térmica de vários metais, oferecendo informações e cálculos práticos. Espera-se que aprenda como os diferentes metais se expandem e como aplicar este conhecimento em cenários do mundo real para evitar falhas estruturais.

Shane

5 de setembro de 2023

Mecânica

1. Tabela de coeficientes de dilatação térmica em materiais metálicos

Material	Coeficiente de expansão térmica	Comprimento	Temperatura		Variação
Material	*10-6/℃	Comprimento	Temperatura		Variação
Aço macio	11.7	100	100	0.000001	0.117
NAK80	12.5	100	200	0.000001	0.25
SKD61	10.8	100	300	0.000001	0.324
SKH51	10.1	100	400	0.000001	0.404
Liga dura V40	6	100	500	0.000001	0.3
SUS440C	10.2	100	100	0.000001	0.102
Aço isento de oxigénio C1020	17.6	100	500	0.000001	0.88
Latão 6/4 C2801	20.8	100	600	0.000001	1.248
Cobre-berílio C1720	17.1	100	700	0.000001	1.197
Alumínio A1100	23.6	100	475	0.000001	0.30267
Alumínio duro A7075	23.6	100	500	0.000001	1.18
Liga de alumínio	23.8	100	350	0.000001	0.833
Alumínio puro	23	100	350	0.000001	0.805
Titânio	8.4	100	500	0.000001
Ferro fundido cinzento	9	100	350	0.000001	0.315
Ferro fundido geral	10.5	100	50	0.000001	0.0525
Ferro fundido	10.5	100	50	0.000001	0.0525
Aço carbono geral	11.5	100	200	0.000001	0.23
Aço inoxidável martensítico	1.01	100	200	0.000001	0.0202
Aço inoxidável austenítico	1.6	100	200	0.000001	0.032
Aço inoxidável	14.4-16	100	200	0.000001	#VALUE！
Aço cromado	11.5	1000	20	0.000001	0.23
Aço níquel	14	100	200	0.000001	0.28
Cobre	18.5	100	200	0.000001	0.37
Bronze	17.5	100	200	0.000001	0.35
Latão	18.4	100	200	0.000001	0.368
Bronze fosforoso	15.2	100	200	0.000001	0.304
Crómio	6.2	100	200	0.000001	0.124
Chumbo	29.3	100	200	0.000001	0.586
Lata	26.7	100	200	0.000001	0.534
Zinco	36	100	200	0.000001	0.72
Magnésio	26	100	200	0.000001	0.52
Tungsténio	4.5	100	200	0.000001	0.09
Titânio	10.8	100	200	0.000001	0.216
Níquel	13	100	200	0.000001	0.26
Cádmio	41	100	200	0.000001
Manganês	23	100	200	0.000001	0.46
Berílio	12.3	100	200	0.000001	0.246
Germânio	6	100	200	0.000001	0.12
Irídio	6.5	100	200	0.000001	0.13
Molibdénio	5.2	100	200	0.000001	0.104
Platina	9	100	200	0.000001	0.18
Prata	19.5	100	200	0.000001	0.39
Ouro	14.2	100	200	0.000001	0.284
Vidro de janela	7.6	100	200	0.000001	0.152
Vidro industrial	4.5	100	200	0.000001	0.09
Vidro comum	7.1	100	200	0.000001	0.112
Vidro Pyrex	3.25	100	200	0.000001	0.065
Vidro Cerâmica	＜0.1	100	200	0.000001	#VALUE！
Porcelana	3	100	200	0.000001	0.06
Tijolo	5	100	200	0.000001	0.1
Vergalhão	1.2	100	200	0.000001	0.024
Betão	1.0-1.5	100	200	0.000001	#VALUE！
Cimento	6.0-14	100	200	0.000001	#VALUE！
Granito	3	100	200	0.000001	0.06
Grafite	2	100	200	0.000001	0.04
Nylon	120	100	200	0.000001	2.4
Polimetacrilato de metilo (PMMA)	85	100	200	0.000001	1.7
Cloreto de polivinilo (PVC)	80	100	200	0.000001	1.6
Fibra de carbono (HM 35in Longitudinal)	-0.5	100	200	0.000001	-0.01
Madeira	8	100	200	0.000001	0.16
Sal de mesa	40	100	200	0.000001	0.8
Gelo, 0℃	51	100	200	0.000001	1.02

2. Método de cálculo para a alteração dimensional causada pela expansão térmica

Exemplo de utilização de material: SKD61

Dado:

Diâmetro (d) = 2 mm

Comprimento (L) = 100 mm

Aumento de temperatura = 100°C

A alteração dimensional δ pode ser calculada da seguinte forma:

δ = Coeficiente de expansão térmica * Comprimento * Variação de temperatura

Utilizando os valores dados:

δ = 10.8 × 10^-6 /°C * 100 mm * 100°C= 0,108 mm

Por conseguinte, a alteração dimensional (δ) causada pela expansão térmica da barra SKD61, com um diâmetro de 2 mm e um comprimento de 100 mm, quando a temperatura aumenta 100°C, é de 0,108 mm.

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Fórmulas de expansão de metais: Insights de especialistas e coeficientes

Índice

1. Tabela de coeficientes de dilatação térmica em materiais metálicos

2. Método de cálculo para a alteração dimensional causada pela expansão térmica

3. Coeficiente de expansão térmica linear

Shane

Fundador do MachineMFG

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Nomes de metal	Símbolos de elementos	Coeficiente de Expansão Térmica Linear
Berílio	Ser	12.3
Antimónio	Sb	10.5
Cobre	Cu	17.5
Crómio	Cr	6.2
Germânio	Ge	6.0
Irídio	Ir	6.5
Manganês	Mn	23.0
Níquel	Ni	13.0
Prata	Ag	19.5
Alumínio	Al	23.2
Chumbo	Pb	29.3
Cádmio	Cd	41.0
Ferro	Fe	12.2
Ouro	Au	14.2
Magnésio	Mg	26.0
Molibdénio	Mo	5.2
Platina	Pt	9.0
Lata	Sn	2.0

Fórmulas de expansão de metais: Insights de especialistas e coeficientes

1. Tabela de coeficientes de dilatação térmica em materiais metálicos

2. Método de cálculo para a alteração dimensional causada pela expansão térmica

3. Coeficiente de expansão térmica linear

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