양금속: 정의, 특성 및 응용

비메탈은 두 개의 다른 금속이 제조공정을 통해 결합된 물체를 의미합니다. 합금과 달리 비메탈은 여러 금속의 혼합물이 아니라 각각의 특성을 유지하는 서로 다른 금속 층으로 구성됩니다. 비메탈은 또한 이중성 제품이나 이중성 재료라고도 불립니다.

비메탈은 기계적으로나 전기적으로 하나의 단위로 작동하면서 두 가지 분명한 부모 금속의 금속 영역을 특징으로 합니다. 비메탈의 장점은 한 제품 내에서 각 금속의 최고의 특성을 완전히 활용할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 비메탈은 한 금속의 강도와 다른 금속의 전기 저항, 또는 한 금속의 도전성과 다른 금속의 경제성을 결합할 수 있습니다.

비메탈은 전기 도체, 전기 접촉부, 온도 조절기, 온도계, 보호 장치, 시계, 동전, 통, 날, 등 다양한 산업 및 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 이 기사에서는 비메탈의 작동 원리, 일반적인 조합, 주요 응용 분야에 대해 탐구하겠습니다.

비메탈은 어떻게 작동하나요?

비메탈의 작동 원리는 서로 다른 금속이 서로 다른 선형 열팽창 계수(αL)를 가지는 것에 기반합니다. 즉, 가열되거나 냉각될 때 서로 다른 속도로 팽창하거나 수축한다는 것입니다. 선형 열팽창 계수는 온도 변화에 따른 길이의 변화율을 정의합니다.

여기서,

l은 객체의 초기 길이,

Δl은 길이의 변화,

Δt는 온도의 변화,

αL의 단위는 °C당입니다.

비메탈은 서로 다른 선형 열팽창 계수를 가진 두 개의 금속 스트립을 길이 방향으로 용접하여 구성됩니다. 일반 온도에서의 비메탈은 아래 그림과 같습니다.

가열되면 두 금속 스트립의 길이 확장이 다릅니다. 이로 인해 비메탈 요소는 아크 형태로 구부러지며, 선형 열팽창 계수가 높은 금속이 아크의 바깥쪽에 위치하고, 선형 열팽창 계수가 낮은 금속이 아크의 안쪽에 위치하게 됩니다. 아래 그림과 같습니다.

냉각되면 비메탈 요소는 아크 형태로 구부러지며, 선형 열팽창 계수가 낮은 금속이 아크의 바깥쪽에 위치하고, 선형 열팽창 계수가 높은 금속이 아크의 안쪽에 위치하게 됩니다. 아래 그림과 같습니다.

이 현상을 이용하여 온도 변화를 감지하고 측정하는 유용한 장치를 만들 수 있습니다.

비메탈을 만드는 데 사용되는 일반적인 조합은 무엇인가요?

다양한 선형 열팽창 계수를 가진 금속의 조합을 사용하여 비메탈을 형성할 수 있습니다. 다음은 비메탈 스트립을 만드는 데 일반적으로 사용되는 몇 가지 조합입니다:

• 철(높은 αL)과 니켈(낮은 αL)

• 황동(높은 αL)과 강철(낮은 αL)

• 구리(높은 αL)와 철(낮은 αL)

• 콘스탄탄(높은 αL)과 인바(낮은 αL)

비메탈의 주요 응용 분야는 무엇인가요?

비메탈은 다양한 분야에서 많은 응용 분야를 가지고 있습니다. 다음은 이러한 일부 목록입니다:

온도 조절기

비메탈은 전기 히터, 전기 다리미, 냉장고, 전기 오븐 등의 특정 기기의 온도를 제어하기 위해 회로를 자동으로 스위칭하는 온도 조절기를 만드는 데 매우 유용합니다. 일부 회로에서는 온도 조절기 자체를 통과하는 전류가 작동을 위해 열을 발생시키기도 합니다.

이러한 작동을 위한 전형적인 비메탈 온도 조절기는 아래 그림과 같습니다:

온도 조절기로서 작동할 때, 비메탈의 한 끝은 고정되어 공급원에 연결되고, 다른 끝은 자유롭게 움직입니다. 자유롭게 움직이는 끝에는 전기 접촉부가 부착되어 있으며, 이는 확장과 구부러짐에 따라 움직입니다.

일반 온도에서 이 움직이는 접촉부는 위 그림과 같이 고정된 접촉부와 접촉합니다. 가열되면 비메탈 스트립이 구부러지고 고정된 접촉부에서 분리됩니다. 이는 설계에 따라 회로를 열거나 닫습니다.

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