Wat is de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE)?

CTE (α) is de fractionele lengteverandering per graad temperatuurverandering. Eenheden: µm/(m·°C) of 10⁻⁶/°C. Voorbeeld: staal α ≈ 12 µm/(m·°C) betekent dat een staaf van 1 m 12 µm uitzet per 1°C temperatuurstijging.

Hoe bereken ik de thermische spanning in een ingeklemd element?

Wanneer de uitzetting volledig wordt tegengehouden: σ = E × α × ΔT. Voor staal bij ΔT = 100°C: σ = 200.000 × 12e-6 × 100 = 240 MPa — bijna de vloeigrens!

Wat is volumetrische expansie?

Voor isotrope materialen geldt dat de volumetrische thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) ongeveer 3 keer zo groot is als de lineaire CTE. Volumeverandering: ΔV = V₀ × 3α × ΔT. Belangrijk voor tanks, leidingen en gesloten vloeistofsystemen.

Hoe bepaal ik de juiste afmeting voor een expansielus in een leidingsysteem?

Luslengte L = √(3 × D × Δ / Sₐ × E), waarbij D = buitendiameter van de buis, Δ = uitzetting, Sₐ = toelaatbare spanning. Vuistregel: L ≈ 6,2 × √(D × Δ) voor stalen buizen.

Varieert de CTE met de temperatuur?

Ja. De thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) neemt over het algemeen licht toe met de temperatuur. De opgegeven waarden zijn gemiddelde waarden over een bepaald bereik (doorgaans 20–100 °C). Voor cryogene toepassingen of toepassingen bij hoge temperaturen dient u de specifieke gegevens voor het betreffende temperatuurbereik te gebruiken.

Gratis engineeringtool

Calculator voor thermische uitzetting

Bereken de lineaire en volumetrische thermische uitzetting voor meer dan 20 materialen. Pijpexpansie tussen ankers, dimensionering van de expansielus en thermische spanning onder beperking (σ = E·α·ΔT).

Lineair en volumetrisch20+ materialenThermische spanningPijpexpansie

Materiaal

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

Oorspronkelijke lengte (mm)

Temperatuurverandering ΔT (°C)

Oorspronkelijk volume (cm³ — optioneel, voor volumetrische metingen)

Elasticiteitsmodulus E (GPa — voor spanningsberekening)

Snelle voorinstellingen

Uitbreidingsresultaten

Lineaire expansie ΔL

—

Uitzetting in mm

—

Uitzetting in µm

—

Uitbreiding in mils

—

Nieuwe lengte

—

Rek ε

—

Thermische spanning (indien beperkt)

—

Thermische kracht (per cm² oppervlakte)

—

Volumetrische uitzetting ΔV

—

Expansielus (stalen buis, vuistregel)

—

Lineaire expansie

Waarbij α de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) in 1/°C is, L₀ de oorspronkelijke lengte en ΔT de temperatuurverandering.

Volumetrische expansie

Voor isotrope materialen is de volumetrische thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) ongeveer 3 keer zo groot als de lineaire CTE.

Thermische spanning (beperkt element)

Wanneer uitzetting volledig wordt voorkomen (bijvoorbeeld een buis tussen twee starre ankers), kan de resulterende spanning zeer hoog oplopen. Deze spanning is drukkend bij verwarming en trekkend bij afkoeling.

Afmeting van expansielussen (vuistregel)

Waarbij D de buitendiameter van de buis is (mm) en Δ de uitzetting (mm). Dit geeft de benodigde luslengte voor stalen buizen. Voor andere materialen moet u dit aanpassen met √(E_staal/E_materiaal).

Praktisch voorbeeld

Voorbeeld — 6m koolstofstalen buis, ΔT = 80°C

Gegeven: L₀ = 6000 mm, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5,76 mm

Thermische spanning indien beperkt: σ = 200.000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa

Expansielus (DN100/OD 114 mm): L ≈ 6,2 × √(114 × 5,76) ≈ 159 mm ≈ 160 mm

Materiaal CTE-database

Materiaal	α (×10⁻⁶ /°C)	E (GPa)	Opmerkingen
Koolstofstaal	12.0	200	SA-516, P265GH
Laaggelegeerd staal	12.5	200	16Mo3, SA-387
Cr-Mo-staal (2,25Cr)	12.0	205	SA-335 P22
Roestvrij staal 304	17.3	193	1.4301, 18Cr-8Ni
Roestvrij staal 316	16.0	193	1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo
Roestvrij staal 321	17.0	193	1.4541, Ti-gestabiliseerd
Duplex 2205	13.0	200	1.4462
Aluminium 6061	23.6	69	T6-temperatuur
Koper	17.0	117	Zuiver, gegloeid
Messing (CuZn30)	20.0	110	Patroonmessing
Brons (CuSn8)	18.0	110	Fosforbrons
Titanium Gr.2	8.6	103	Commercieel zuiver
Nikkel 200	13.3	207	Zuiver nikkel
Inconel 625	12.8	207	Ni-Cr-Mo
Inconel 718	13.0	211	Ni-Cr-Fe
Grijs gietijzer	10.5	110	GG25
Nodulair gietijzer	11.0	170	GGG40
Concreet	12.0	30	Verschilt afhankelijk van de mix.
Glas (soda-kalk)	9.0	72	Vensterglas
PTFE (Teflon)	120.0	0.5	Zeer hoge CTE
HDPE	150.0	1.0	Polyethyleen
PVC	80.0	3.0	Stijf PVC
Invar 36	1.2	145	Ultra-lage CTE-legering

💡 Opmerking: De CTE-waarden zijn gemiddelde waarden voor 20–100 °C. Voor toepassingen bij hoge temperaturen of cryogene toepassingen dient u specifieke gegevens uit materiaalnormen te gebruiken.

Calculator voor thermische uitzetting — Lineair, volumetrisch en spanning

Gepubliceerd door Nikolaj Shelkovenko op 15 februari 2026 5 maart 2026