Bimetale: Definisie, Eienskappe, en Toepassings
'n bimetaal word gedefinieer as 'n voorwerp wat uit twee aparte metale saamgevoeg deur 'n metallurgiese proses bestaan. Anders as legers, wat mengsels van twee of meer metale is, bestaan bimetale uit lae van verskillende metale wat hul individuele eienskappe behou. Bimetale kan ook bimetaliese produkte of bikomponentmateriaal genoem word.
Bimetale word gekenmerk deur twee onderskeidelike metalliese zones van die ouermetale, wat meganies en elektries as 'n eenheid funksioneer. Die voordeel van bimetale is die vermoë om die beste eienskappe van elke metaal in een enkele produk volledig te gebruik. Byvoorbeeld, kan bimetale die sterkte van een metaal saam met die weerstand van 'n ander kombineer, of die geleidbaarheid van een metaal saam met die koste-effektiwiteit van 'n ander.
Bimetale word wyd in verskeie industrieë en toepassings gebruik, soos elektriese geleiers, elektriese kontakte, termostate, termometers, beskermtoestelle, horlosies, munte, blikse, skerpe, en meer. In hierdie artikel sal ons die werkprinsipe, algemene kombinasies, en groot toepassings van bimetale ondersoek.
Hoe werk bimetale?
Die werkprinsipe van bimetale is gebaseer op die feit dat verskillende metale verskillende koëffisiënte van lineêre termiese uitspanning (αL) het, wat beteken dat hulle teen verskillende rytme uitset of inskuif wanneer hulle verhit of afgekoel word. Die koëffisient van lineêre termiese uitspanning word gedefinieer as die fraksionele verandering in lengte per grade verandering in temperatuur.
Waar,
l is die aanvanklike lengte van die objek,
Δl is die verandering in lengte,
Δt is die verandering in temperatuur,
Die eenheid van αL is per °C.
'n Bimetaal bestaan uit twee strokies van twee verskillende metale met verskillende koëffisiënte van lineêre termiese uitspanning, wat langs mekaar gesoldeer is. 'n Bimetaal by normale temperatuur word in die figuur hieronder getoon.
Wanneer dit verhit word, is die uitspannings in die lengte van albei metaalstrokies verskillend. Dit veroorsaak dat die bimetaliese element buig en 'n boog vorm, sodat die metaal met 'n hoër koëffisient van lineêre termiese uitspanning aan die buitekant van die boog is, en die metaal met 'n laer koëffisient van lineêre termiese uitspanning aan die binnekant van die boog is, soos in die figuur hieronder getoon.
Wanneer dit afgekoel word, buig die bimetaliese element en vorm 'n boog sodat die metaal met 'n laer koëffisient van lineêre termiese uitspanning aan die buitekant van die boog is, en die metaal met 'n hoër koëffisient van lineêre termiese uitspanning aan die binnekant van die boog is, soos in die figuur hieronder getoon.
Die bo-gegenereerde verskynsel kan gebruik word om 'n nuttige toestel te skep vir die opspoor en meting van veranderinge in temperatuur.
Wat is sommige algemene kombinasies vir die maak van bimetale?
Baie kombinasies van metale met verskillende koëffisiënte van lineêre termiese uitspanning kan gebruik word om bimetale te vorm. Sommige van die algemeen gebruikte kombinasies vir die maak van bimetaliese strokies word hieronder gelys:
Yster (hoë αL) en nikkel (lae αL)
Messing (hoë αL) en staal (lae αL)
Koper (hoë αL) en yster (lae αL)
Constantan (hoë αL) en Invar (lae αL)
Wat is sommige groot toepassings van bimetale?
Bimetale het baie toepassings in verskeie velde. Sommige hiervan word hieronder gelys:
Termostate
Bimetale is baie nuttig vir die maak van termostate vir outomatiese omskakeling van sirkels om die temperatuur van sekere toestelle soos elektriese verhitters, elektriese strykysers, koelkaste, elektriese ovens, ens. In sommige sirkels, word die stroom deur die termostaat self gepas om hitte vir sy bedryf te produseer.
'n Tipiese bimetaliese termostaat vir hierdie operasie word in die figuur hieronder getoon:
In die werking as 'n termostaat, is een einde van die bimetaal vasgemaak en aan die voorsieningsbron verbonden. Die ander einde is vry om te beweeg. 'n Elektriese kontak is aan die vrye einde van die bimetaal bevestig, wat met sy uitspanning en buiging beweeg.
