Logam Paduan: Definisi Sifat dan Aplikasi

Bimetall adalah objek yang terdiri dari dua logam terpisah yang digabungkan melalui proses metalurgi. Berbeda dengan paduan, yang merupakan campuran dua atau lebih logam, bimetall terdiri dari lapisan logam yang berbeda yang tetap mempertahankan atribut individualnya. Bimetall juga dapat disebut sebagai produk bimetallik atau material bikomponen.

Bimetall ditandai oleh dua zona logam yang berbeda dari logam induk, yang bekerja secara mekanis dan listrik sebagai satu unit. Keuntungan bimetall adalah kemampuannya untuk sepenuhnya memanfaatkan kualitas terbaik dari setiap logam dalam satu produk. Misalnya, bimetall dapat menggabungkan kekuatan satu logam dengan ketahanan korosi logam lainnya, atau konduktivitas satu logam dengan efisiensi biaya logam lainnya.

Bimetall digunakan secara luas dalam berbagai industri dan aplikasi, seperti konduktor listrik, kontak listrik, termostat, termometer, perangkat pelindung, jam, koin, kaleng, pisau, dan lain-lain. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi prinsip kerja, kombinasi umum, dan aplikasi utama bimetall.

Bagaimana bimetall bekerja?

Prinsip kerja bimetall didasarkan pada fakta bahwa logam yang berbeda memiliki koefisien ekspansi termal linear (αL) yang berbeda, yang berarti mereka memuai atau menyusut dengan laju yang berbeda ketika dipanaskan atau mendingin. Koefisien ekspansi termal linear didefinisikan sebagai perubahan fraksional panjang per perubahan suhu satu derajat.

Di mana,

l adalah panjang awal objek,

Δl adalah perubahan panjang,

Δt adalah perubahan suhu,

Satuan αL adalah per °C.

Bimetall terdiri dari dua strip logam yang berbeda dengan koefisien ekspansi termal linear yang berbeda, yang diwelding bersama-sama sepanjang. Bimetall pada suhu normal ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Ketika dipanaskan, ekspansi panjang kedua strip logam tersebut berbeda. Hal ini menyebabkan elemen bimetallik membengkok dan membentuk busur sedemikian rupa sehingga logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang lebih tinggi berada di sisi luar busur, dan logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang lebih rendah berada di sisi dalam busur seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Ketika mendingin, elemen bimetallik membengkok dan membentuk busur sedemikian rupa sehingga logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang lebih rendah berada di sisi luar busur, dan logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang lebih tinggi berada di sisi dalam busur seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Fenomena di atas dapat digunakan untuk menghasilkan alat yang berguna untuk mendeteksi dan mengukur perubahan suhu.

Apa saja kombinasi umum untuk membuat bimetall?

Banyak kombinasi logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang berbeda dapat digunakan untuk membentuk bimetall. Beberapa kombinasi yang umum digunakan untuk membuat strip bimetallik dicantumkan di bawah ini:

• Besi (αL tinggi) dan nikel (αL rendah)

• Perunggu (αL tinggi) dan baja (αL rendah)

• Tembaga (αL tinggi) dan besi (αL rendah)

• Constantan (αL tinggi) dan Invar (αL rendah)

Apa saja aplikasi utama bimetall?

Bimetall memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang. Beberapa di antaranya dicantumkan di bawah ini:

Termostat

Bimetall sangat berguna untuk membuat termostat untuk beralih otomatis sirkuit untuk mengontrol suhu beberapa perangkat seperti pemanas listrik, setrika listrik, lemari es, oven listrik, dll. Dalam beberapa rangkaian, arus yang melewati termostat itu sendiri menghasilkan panas untuk operasinya.

Sebuah termostat bimetallik untuk operasi ini ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:

Dalam operasi sebagai termostat, salah satu ujung bimetall diperbaiki dan terhubung ke sumber pasokan. Ujung lainnya bebas untuk bergerak. Kontak listrik dilampirkan ke ujung bebas bimetall, yang bergerak dengan ekspansinya dan pembengkokannya.

Pada suhu normal, kontak bergerak ini membuat kontak dengan kontak tetap, seperti ditunjukkan dalam gambar di atas. Ketika dipanaskan, strip bimetallik ini membengkok dan putus dari kontak tetap, seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah. Ini membuka atau menutup sirkuit tergantung pada desainnya.