金属の膨張による形状変化について

Oリング溝設計で悩んでいます。

金属が膨張した場合、線膨張係数にならって外側に膨らむと認識していますが、
Oリング溝の様な複雑形状をしている場合、どの様に膨張するのでしょうか？
具体的に言いますと、Oリング溝の内径側,外径側それぞれが外側に膨張した場合、
Oリング溝幅Aは変わらないのでしょうか？
それとも、内径側と外径側の厚さの違いから、Aは変化するのでしょうか？

宜しくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/05/25 10:48

図上げておきます。

外側に遊びを持たせる。
・・・あまりシビアに考えなくて良いです。設計に余裕がある。そのためのＯリングですから。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

サイコロの例、イメージしやすかったです。
複雑形状の中で個々で考えるから分かりにくくなるのですね。

そうか…熱膨張まで考えるのであれば、Oリング側の膨張も考えなくてはならないですね…
パラメータが増えてしまいました(笑)
しかし、Oリングは線膨張係数がカタログに記載ありませんでした。Google検索でもヒットせず。
もう少し考えてみます。

お礼日時：2014/05/25 11:29

No.6 回答者： foomufoomu 回答日時： 2014/05/25 11:32

これまでの回答と同じ意味ですが、

熱膨張は、形状に関係なく、拡大コピーのように均等に一様な倍率で大きくなる、と考えればよいです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

分かりやすい例えをありがとうございます。
お陰様でイメージ出来ました。

お礼日時：2014/05/25 13:46

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/05/25 10:07

Oリングと考えるから複雑になる。

(^^)
　Ｏリングに限らず、どんな複雑な形状であっても、それを切り出す前のサイコロを考えればよい。サイコロの３辺が同時に伸縮しそこから改めて切り出す。
　Ｏリングは通常金属よりも線膨張係数は大きいので、温度が上がれば内も外も外に広がる。
　上下ふたつの素材が異なる場合は転がります。

　今から出かける・・・図は帰ってから

No.3 回答者： tetsumyi 回答日時： 2014/05/25 08:08

えー！　Oリングで熱膨張は普通は考えなくても良い筈ですが？

Oリングは普通圧入しますが、それに加えてOリングに圧力が掛かった状態で溝内部で密着力を増すような形状に設計しますから、温度変化で漏れが起きるようなことは有り得ないはずです。
溝幅は内部にOリングが余裕をもって入るような寸法ではないのですか？
Oリングで圧力で変形して密着できないような硬い材質は無いでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

まず、今回の部品は平面固定シール様にOリングを用いているので、圧入はしていません。
溝寸法については、圧縮率と面粗度を推奨値とし、溝幅も公差展開(熱膨張考慮せず)しても充填率は推奨値を満足しています。
ただ、溝幅自体が推奨値以下であることから、熱膨張しても充填率が100%を超えないという証明がしたいのです。

お礼日時：2014/05/25 10:09

No.2 回答者： Nebusoku3 回答日時： 2014/05/24 23:41

仮に、外形　を２５mm　内径を２０mmとした場合、A は５mmですよね。

膨張寸法は　
外形の半径　１２．５ｍｍに対してかかります　→　１２．５mm ｘ　膨張率
内径の半径　１０mm　に対してかかるので　→　１０mm　ｘ　膨張率

＞それとも、内径側と外径側の厚さの違いから、Aは変化するのでしょうか？
変化はあるがOリングの直径が大きくなる方向に「シフト」するようなイメージでしょうか。

ではA自体に対する膨張は　→　５mm　ｘ　膨張率と考えていいと思います。

金属の材料と使用環境の温度にもよりますが、Oリングの外形、内径、直径に対しての推奨値の寸法にしておけば、膨張による寸法変位もカバーできる範囲と思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど。溝寸法にも線膨張係数が働くのですね。

もう少し詳しい話をしますと、既存製品の寸法見直しをしています。
Oリングメーカー推奨値はカタログから分かったのですが(仮に5mmとします)、本部品上に来てOリングを潰す形になる部品の関係上5mmは確保出来ない為、5mm以内で充填率MAX100%未満となる寸法設定を検討している次第です。

お礼日時：2014/05/25 00:45

No.1 回答者： TooManyBugs 回答日時： 2014/05/24 22:53

内径も外径も同じ膨張係数であるから溝幅も同じ膨張係数で膨張する。

というのが物理学としての回答。

複雑な形状であれば膨張せずに応力として内部に残留する事があるので実験的に決定すべきが工学的な回答。

かな？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

「同じ膨張係数で膨張する＝その箇所の厚みによって膨張量は異なる＝外径のほうが膨張量大」で合ってますでしょうか？

工学的にはそうですよね…最終的には設計後に試作評価をする予定です。

お礼日時：2014/05/25 00:14