Wat is thermische uitzetting?

Thermische uitzetting is de verandering van maat van een materiaal bij een verandering van temperatuur. Voor een lengte geldt bij benadering ΔL = α × L × ΔT, met α de lineaire uitzettingscoëfficiënt in 10⁻⁶ per kelvin. Ter oriëntatie: staal ligt rond 11 tot 13, austenitisch rvs rond 16, aluminium rond 23, en veel technische kunststoffen tussen 50 en 200. Bijvoorbeeld: 100 mm aluminium groeit bij 10 K opwarming ongeveer 0,023 mm.

Waar hangt thermische uitzetting van af?

Warmte komt in het werkstuk uit de snijwarmte, uit de machine die opwarmt, uit de hal die over de dag van temperatuur verandert en uit de hand die het deel vasthoudt. Hoe snel een deel op temperatuur komt, hangt af van massa, materiaal en omgeving: een dunwandig aluminium deel in minuten, een groot stalen blok in uren. Ook de machine groeit: een spil en assen die opwarmen, verschuiven het gereedschap ten opzichte van het werkstuk, los van de uitzetting van het deel. Bij het meten zet ook het meetmiddel uit. Meet je staal met een stalen kaliber op dezelfde temperatuur, dan vallen de uitzettingen grotendeels tegen elkaar weg; bij aluminium of kunststof met een stalen meetmiddel niet. Bij kunststof is α bovendien temperatuurafhankelijk.

Wat zegt de norm over thermische uitzetting?

ISO 1 legt 20 °C vast als referentietemperatuur voor geometrische productspecificatie: de maten en toleranties op de tekening gelden bij 20 °C, tenzij de tekening een andere temperatuur noemt. Meet je bij een andere temperatuur, dan corrigeer je met de uitzettingscoëfficiënten van deel en meetmiddel, of neem je de temperatuurafwijking mee in de meetonzekerheid. Een correctie is niet beter dan de bekende α en de gemeten temperatuur van het deel. Bij kunststoffen die vocht opnemen hoort naast de temperatuur ook de vochttoestand bij de maat.

Hoe werkt thermische uitzetting in de praktijk?

Bij krappe maten kost uitzetting tijd of voorzieningen: delen laten afkoelen voor het meten, of werkplaats en meetruimte op temperatuur houden. Bij lange maten in aluminium of kunststof kan het temperatuurverschil tussen werkplaats en meetruimte alleen al een merkbaar deel van de tolerantie opnemen. Zonder afspraak over meettemperatuur en wachttijd kun je goede delen afkeuren of foute doorlaten.

Waarmee wordt thermische uitzetting vaak verward?

Thermische uitzetting is geen vochtopname: temperatuur verandert een maat binnen minuten tot uren, vocht over dagen tot maanden. En het is geen vervorming door restspanning: uitzetting is in hoofdzaak omkeerbaar, vervorming door vrijgekomen spanning blijft ook als het deel weer op temperatuur is.