Bimetals: Paglalarawan Katangian at mga Application

Ang isang bimetal ay inilalarawan bilang isang bagay na binubuo ng dalawang magkahiwalay na metal na pinagsama nang may proseso ng metallurgical. Hindi tulad ng mga alloy, na binubuo ng paghalo ng dalawa o higit pang metal, ang mga bimetals ay binubuo ng mga layer ng iba't ibang metal na nananatiling may kanilang mga indibidwal na katangian. Maaari ring tawagin ang mga bimetals bilang bimetallic products o bicomponent materials.

Ang mga bimetals ay nakakarakterisahan sa pamamagitan ng dalawang malinaw na metallic zones ng mga parent metals, na gumagana mekanikal at elektrikal bilang isang iisang unit. Ang benepisyo ng mga bimetals ay ang kakayahan na mabigyan ng buong gamit ang pinakamahusay na katangian ng bawat metal sa isang iisang produkto. Halimbawa, maaaring pagsamahin ng mga bimetals 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 mga 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, susuriin natin ang working principle, common combinations, at major applications ng mga bimetals.

Kamusta gumagana ang mga bimetals?

Ang working principle ng mga bimetals ay batay sa katotohanan na 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 iniinit o inilalamig. 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 object,

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, welded together lengthwise. Ang bimetal sa normal na temperatura ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag iniinit, ang paglalaki sa haba ng parehong metal strips ay iba-iba. Ito ay nagdudulot ng pagbend ng bimetallic element at pagbuo ng isang 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 inilalamig, ang bimetallic element ay sumusunod at nabubuo ng isang 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 makabuo ng isang useful device para sa pag-detect at pag-measure ng mga pagbabago sa temperatura.

Ano ang ilang karaniwang kombinasyon para gumawa ng bimetals?

Maraming kombinasyon ng metal na may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion ang maaaring gamitin upang makabuo ng bimetals. Ilan sa mga karaniwang ginagamit na kombinasyon para gumawa 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 mga bimetals ay may maraming aplikasyon sa iba't ibang field. Ilan sa mga ito ay nakalista sa ibaba:

Thermostats

Ang mga bimetals ay napakagamit para gumawa 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 nakakabit sa libreng dulo ng bimetal, na gumagalaw kasabay ng paglaki at pagbend nito.

Sa normal na temperatura, ang moving contact na ito ay sumasalamin sa isang fixed contact, tulad ng ipinap