Bimetals: Pagtugot, Katangian, ug mga Aplikasyon

Ang isang bimetal ay inilalarawan bilang isang bagay na binubuo ng dalawang hiwalay na metal na pinagsama nang may proseso ng metallurgical. Hindi tulad ng alloys, na mga halong metal, ang bimetals ay binubuo ng mga layer ng iba't ibang metal na nananatiling may kanilang sariling katangian. Ang bimetals ay maaari ring tawagin bilang bimetallic products o bicomponent materials.

Ang bimetals ay may dalawang hiwalay na metallic zones ng mga parent metals, na gumagana mekanikal at elektrikal bilang iisang unit. Ang benepisyo ng bimetals ay ang kakayahang gamitin ang pinakamahusay na katangian ng bawat metal sa iisang produkto. Halimbawa, ang bimetals ay maaaring pagsamahin ang lakas ng isang metal kasama ang corrosion resistance ng isa pa, o ang conductivity ng isang metal kasama ang cost-effectiveness ng isa pa.

Ang bimetals ay malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya at aplikasyon, tulad ng electrical conductors, electrical contacts, thermostats, thermometers, protective devices, clocks, coins, cans, blades, at iba pa. Sa artikulong ito, sasagapin natin ang working principle, common combinations, at major applications ng bimetals.

Paano gumagana ang bimetals?

Ang working principle ng bimetals ay batay sa kaisipang ang iba't ibang metal ay may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion (αL), na nangangahulugan na sila ay lumalaki o bumababa sa iba't ibang rate kapag initan o pinaso. Ang coefficient of linear thermal expansion ay inilalarawan bilang ang fractional change sa haba kada degree change sa temperatura.

Kung saan,

l ang initial length ng bagay,

Δl ang pagbabago sa haba,

Δt ang pagbabago sa temperatura,

Ang unit ng αL ay per °C.

Ang bimetal ay binubuo ng dalawang strip ng dalawang iba't ibang metal na may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion, na welded together lengthwise. Ang bimetal sa normal na temperatura ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag initan, ang expansions sa haba ng parehong metal strips ay iba-iba. Ito ang nagdudulot ng pagbend ng bimetallic element at pagbuo ng arc sa paraan na ang metal na may mas mataas na coefficient of linear thermal expansion ay nasa labas ng arc, at ang metal na may mas mababang coefficient of linear thermal expansion ay nasa loob ng arc tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag pinaso, ang bimetallic element ay nagbend at bumuo ng arc sa paraan na ang metal na may mas mababang coefficient of linear thermal expansion ay nasa labas ng arc, at ang metal na may mas mataas na coefficient of linear thermal expansion ay nasa loob ng arc tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Ang nabanggit na phenomenon ay maaaring gamitin upang lumikha ng isang useful device para sa pag-detect at pag-measure ng mga pagbabago sa temperatura.

Ano ang ilang karaniwang kombinasyon para sa paggawa ng bimetals?

Maraming kombinasyon ng metal na may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion na maaaring gamitin upang lumikha ng bimetals. Ang ilan sa mga karaniwang ginagamit na kombinasyon para sa paggawa ng bimetallic strips ay nakalista sa ibaba:

• Iron (high αL) at nickel (low αL)

• Brass (high αL) at steel (low αL)

• Copper (high αL) at iron (low αL)

• Constantan (high αL) at Invar (low αL)

Ano ang ilang pangunahing aplikasyon ng bimetals?

Ang bimetals ay may maraming aplikasyon sa iba't ibang field. Ang ilan sa mga ito ay nakalista sa ibaba:

Thermostats

Ang bimetals ay napakalaking tulong sa paggawa ng thermostats para sa automatic switching ng circuits upang kontrolin ang temperatura ng ilang appliances tulad ng electric heaters, electric irons, refrigerators, electric ovens, atbp. Sa ilang circuits, ang current na dumaan sa thermostat mismo ay nagpapagawa ng init para sa operasyon nito.

Ang typical bimetallic thermostat para sa operasyon na ito ay ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Sa operasyon bilang thermostat, ang isang dulo ng bimetal ay naka-fix at konektado sa source of supply. Ang kabilang dulo ay libre na makagalaw. Ang isang electrical contact ay nakalagay sa libreng dulo ng bimetal, na galaw-galaw kasama ang paglalaki at pagbend nito.

Sa normal na temperatura, ang moving contact na ito ay sumasalo sa fixed contact, tulad ng ipinapakita sa larawan sa itaas. Kapag initan, ang bimetallic strip na ito ay nagbend at nag-disconnect sa fixed contact, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ito ang nagbubukas o nag-sasarado ng circuit depende sa disenyo nito.