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アルミの膨張についての疑問
- アルミは熱で膨張すると冷やしても元に戻らないと聞いたのですが…
- アルミは熱膨張すると冷やしても膨張したままで、元に戻らないと聞きました。本当なのでしょうか？
- アルミの膨張に関して、熱によって膨張することは確かですが、冷やしても元に戻ることはありません。
- 金属
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応力：資料1 残留応力：熱処理後に材料の収縮などで発生した応力が、冷却後もそのまま残ったもの。残留応力があると、使用中に印加される外力が応力が小さくても、残留応力との相乗で材料が破壊することがあります。また残留応力が残った材料を切削すると変形することがあります。金属の鋳造（#4さんが例示）や圧延（#5さんが例示）、樹脂の成型などに典型的にみられます。 熱膨張→収縮の過程で、線膨張係数が温度履歴を持つならば、元の温度に戻っても完全に元の寸法に戻らないかもしれません。このような現象があるか、あったとして内部応力との相関があるかは、知りません。 ほとんど計測不能に近い、小さい数値だと思います。 #3さんのご推察と同じ意見です。
間違っていたらごめんなさい 応力についてなのですが、物体へ単位面積当たりに かかる力の専門用語だと理解しています。 圧力の仲間だと自分は捕らえています。 残留応力ですが、 例えばアルミ板を作る時、ローラーでだんだん押しつぶしていきますが、 かかった力はアルミを板に変形させるだけでなく、 極わずかですが押された方向にばねのように力を貯え、 元にもどらない状態になります。 このように加圧によてて作られた材料は 力を内部に貯えた状態で形のバランスをとっていることになります。 このようにしてできた内部に残った応力(圧力)を残留応力と呼びます。 残留応力を含め、材料の内部に存在する応力をまとめて内部応力といいます。 圧延板は片面を削り落したりすると削られたところに貯えられていた内部応力 が無くなりバランスが崩れて残った部分の内部応力が解放され反りがでます。反りが止まった状態が、その時点での内部応力のつりあった状態です。 また材料を熱すると、材料が柔らかくなり内部応力が放出されやすくなる ため変形がおきます。
内部応力についてですが、例えば鋳造品では、ある方向Aに変形しようとする部分がそれよりも強い力で押さえつけられてある品物が成り立っているという状況。 あんまりうまい説明ではないな。じゃ。 鉄板を90度に曲げ加工すると曲げたところよりもいくらかもとに 戻ろうとします。これを無理やり、変形させて筋交のようなもので溶接でもして 90度に固定したと考えてください。このときもとの板は95度ぐらいに戻りたいのですが、もっと強い材料で固定されていて戻れない。こんな状態を内部に応力があると言えるかな。 材料力学の専門家助けてくれ。
アルミは（熱膨張率が高いので）熱膨張すると（歪みが生じて形状が変化してしまうため完全には）元に戻らない（場合がある）。 膨張したまま、というのは理屈にあわないですよね。 カッコ内をすっ飛ばして又聞きされたのでは。違うのかな・・・
gallyさんの回答の補足になりますが。確かにダイキャスト品とうの鋳造品では 内部に残留応力がある場合、そのようなことが起こります。 鉄でも機械加工したあと応力除去のために熱処理を入れますが、 まったく同じ状況が起きます。ダイキャスト品の場合は品質が悪いと 200～250度程度で変形が起きる場合があります。 品質の良い場合はこの度合いが少なくなります。
補足
回答どうもありがとうございます。 すみません。お聞きしたいのですが、 残留応力、応力除去の“応力”というものがピンときません。 そして、アルミをどんどんと冷やしていくとどうなるのでしょうか。やはり縮むのでしょうか？温度を下げていって変化する時の温度なども教えて頂きたいのです。 すみませんがよろしくお願いします。
素人ですが じゃバイク、車ピストンアルミですが一回使うと二度と使えないですね・・・ 困った・・
お礼
そうなんですか。それは困りますね。はい（笑） とても納得できる回答をありがとうございました。
お礼
はい。すっ飛ばして聞いていたんだとおもいますｆ＾＾； ありがとうございます。