El coeficiente de expansión térmica lineal (CLTE) describe el cambio de longitud de un material dependiendo de la temperatura. Se hace una distinción entre el coeficiente de expansión térmica lineal medio y el coeficiente de expansión térmica lineal físico (diferencial). El coeficiente promedio de expansión térmica lineal se define como la pendiente de una secante que pasa por dos puntos de la curva de expansión térmica. El coeficiente físico (diferencial) de expansión térmica lineal es la pendiente de la curva de expansión a una temperatura dada. Por lo tanto, corresponde a la primera derivada de la curva de expansión térmica con respecto a la temperatura.
La expansión o contracción térmica ocurre cuando un material se somete a un cambio de temperatura y, por lo tanto, da como resultado un cambio en las dimensiones generales y otras propiedades físicas. Este efecto es más pronunciado en gases y líquidos, pero también es evidente en sólidos. Los materiales más blandos, como los polímeros no reforzados, experimentan mayores niveles de cambio dimensional por cada grado de cambio de temperatura.
Cuando se trata de procesar polímeros, el calor siempre es parte de la ecuación. Aumentar la temperatura de cualquier polímero o compuesto puede provocar cambios significativos en las dimensiones, deformación de la pieza o tensión interna. Por lo tanto, es fundamental que los diseñadores comprendan cuánta expansión térmica sufrirá un material durante las operaciones de mecanizado.
Una de las pruebas que utilizan los ingenieros y diseñadores para medir la estabilidad dimensional de un material bajo los efectos del calor es el coeficiente de expansión térmica lineal. Las empresas ponen gran cuidado en garantizar resultados inigualables con el fin de garantizar dimensiones y propiedades óptimas para los polímeros y compuestos procesados.
El coeficiente de expansión térmica lineal se calcula dividiendo la expansión lineal por unidad de longitud por el cambio de temperatura. Al informar el coeficiente de expansión térmica promedio, se deben especificar los rangos de temperatura. En muchos materiales, el coeficiente de expansión térmica lineal puede cambiar a medida que cambia la temperatura. No siempre es lineal, pero a menudo se supone que lo es para aplicaciones menos críticas o estimaciones rápidas.
La expansión térmica en los materiales provoca grietas y tensiones prematuras que pueden provocar fallas en la pieza. Comprender este tipo de expansión no es sólo una preocupación financiera, también ayuda a determinar el tipo de material por su calidad y función. Es importante conocer el comportamiento dimensional de las piezas mecanizadas expuestas a cambios de temperatura. También determina las tensiones térmicas que pueden ocurrir y causar fallas cuando un elemento sólido compuesto de materiales diferentes se expone a la temperatura (especialmente cuando se estima la unión eficiente de materiales o cuando se utilizan plásticos con metales).
Los estándares más comúnmente utilizados para medir el coeficiente de expansión térmica lineal en plásticos son:
Los métodos comúnmente utilizados para determinar el coeficiente de expansión térmica lineal son:
El coeficiente de prueba de expansión térmica lineal se considera importante por las siguientes razones:
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