Dvometallar: Tərif, Xüsusiyyətlər və Tətbiqlər

Bimetallik bir nesne, metallurgiya prosesi ile bir araya getirilen iki ayrı metalden oluşur. Alüminyumlar, iki veya daha fazla metalin karışımı olmasına karşın, bimetallikler, kendi özelliklerini koruyan farklı metallerden oluşan tabakalardır. Bimetallikler ayrıca bimetallik maddeler veya ikili bileşen malzemeler olarak da adlandırılabilir.

Bimetallikler, mekanik ve elektriksel olarak tek bir birim gibi çalışan ana metallerin iki belirgin metal bölgesi ile karakterize edilir. Bimetalliklerin avantajı, tek bir ürün içinde her metalin en iyi özelliklerinin tamamen kullanılabilmesidir. Örneğin, bimetallikler, bir metalin dayanıklılığını diğerinin elektrik direnci ile birleştirebilir veya bir metalin iletkenliğini diğerinin maliyet etkinliğiyle birleştirebilir.

Bimetallikler, elektrik iletkenleri, elektriksel kontaktlar, termostatlar, termometreler, koruma cihazları, saatler, madeni paralar, kutular, bıçaklar ve daha fazlası dahil çeşitli endüstrilerde ve uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Bu makalede, bimetalliklerin çalışma prensibi, yaygın kombinasyonları ve ana uygulamalarını inceleyeceğiz.

Bimetallikler nasıl çalışır?

Bimetalliklerin çalışma prensibi, farklı metallerin doğrusal termal genleşme katsayısının (αL) farklı olması üzerine kuruludur. Bu, ısıtıldığında veya soğutulduğunda farklı oranlarda genişlemeleri veya daralmaları anlamına gelir. Doğrusal termal genleşme katsayısı, sıcaklık değişimine göre uzunluğun kesirsel değişimi olarak tanımlanır.

Burada,

l nesnenin başlangıç uzunluğudur,

Δl uzunlukta değişimdir,

Δt sıcaklıkta değişimdir,

αL'nin birimi °C'dir.

Bimetallik, farklı doğrusal termal genleşme katsayılarına sahip iki farklı metalin uzunluğu boyunca birleştirilmiş iki şeridinden oluşur. Normal sıcaklıkta bir bimetallik aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Isıtıldığında, her iki metal şeridinin uzunluklarındaki genişlemeler farklıdır. Bu, bimetallik elemanın kıvrılması ve yüksek doğrusal termal genleşme katsayısına sahip metalin yayın dış tarafında, düşük doğrusal termal genleşme katsayısına sahip metalin ise yayın iç tarafında olduğu şekilde bir yay oluşturmasını sağlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.

Soğutulduğunda, bimetallik eleman, düşük doğrusal termal genleşme katsayısına sahip metalin yayın dış tarafında, yüksek doğrusal termal genleşme katsayısına sahip metalin ise yayın iç tarafında olduğu şekilde bir yay oluşturacak şekilde kıvrılır, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.

Yukarıdaki fenomen, sıcaklık değişimlerinin tespit edilmesi ve ölçülmesi için faydalı bir cihaz oluşturulmasında kullanılabilir.

Bimetallikler yapmak için bazı yaygın kombinasyonlar nelerdir?

Farklı doğrusal termal genleşme katsayısına sahip birçok metal kombinasyonu, bimetallikler oluşturmak için kullanılabilir. Aşağıda, bimetallik şeritler yapmak için yaygın olarak kullanılan bazı kombinasyonlar listelenmiştir:

• Demir (yüksek αL) ve nikel (düşük αL)

• Brass (yüksek αL) ve çelik (düşük αL)

• Bakır (yüksek αL) ve demir (düşük αL)

• Constantan (yüksek αL) ve Invar (düşük αL)

Bimetalliklerin bazı önemli uygulamaları nelerdir?

Bimetallikler, çeşitli alanlarda birçok uygulamaya sahiptir. Bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:

Termostatlar

Bimetallikler, elektrikli ısıtıcılar, elektrikli ütüler, buzdolapları, elektrikli fırınlar vb. cihazların sıcaklıklarını kontrol etmek için devreleri otomatik olarak açıp kapatan termostatlar yapmak için çok kullanışlıdır. Bazı devrelerde, termostatın kendisinden geçen akım, çalışması için ısı üretir.

Bu işlem için tipik bir bimetallik termostat, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Termostat olarak işlev görürken, bimetalliklerin bir ucu sabitlenir ve besleme kaynağına bağlanır. Diğer ucu serbestçe hareket edebilir. Serbest ucu, genişlemesi ve eğilmesiyle birlikte hareket eden bir elektriksel kontak takılır.

Normal sıcaklıkta, bu hareket eden kontak, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi, sabit bir kontakla temas halindedir. Isıtıldığında, bu bimetallik şerit eğilir ve sabit kontaktan ayrılır, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi. Bu, tasarımına bağlı olarak bir devreyi açar veya kapatır.