Биметали: Дефиниција, својства и применувања
Биметал е дефиниран како објект составен од две посебни метали споени заедно со металургички процес. Спротивно на легури, кои се мешавини од две или повеќе метали, биметалите се состојат од слоеви од различни метали кои ги задржуваат нивните индивидуални карактеристики. Биметалите исто така можат да се нарекат биметалски производи или бикомпонентни материјали.
Биметалите се карактеризираат со два посебни метални зони на родителските метали, кои механички и електрично функционираат како еден единствен јединица. Преизлегноста на биметалите е способноста да се користат најдобрите карактеристики на секоја метал во еден единствен производ. На пример, биметалите можат да комбинираат јачината на еден метал со отпорноста на друг, или проводливоста на еден метал со економичноста на друг.
Биметалите широко се користат во различни индустрии и применувања, како електрични проводници, електрични контакти, термостати, термометри, заштитни уреди, часовници, монети, конзервни кутии, леми и повеќе. Во овој чланок, ќе ги истражиме работните принципи, заедничките комбинации и главните применувања на биметалите.
Како работат биметалите?
Работниот принцип на биметалите е базиран на тоа дека различни метали имаат различни коефициенти на линеарна термална експанзија (αL), што значи дека се експандираат или се контрахираат со различни брзини кога се загреваат или остудуваат. Коефициентот на линеарна термална експанзија е дефиниран како фракционата промена во должина по степенска промена во температура.
Каде,
l е почетната должина на објектот,
Δl е промената во должина,
Δt е промената во температура,
Единицата за αL е по °C.
Биметал се состои од две ленти од две различни метали со различни коефициенти на линеарна термална експанзија, сварени заедно дужина. Биметал при нормална температура е прикажан на следната слика.
Кога се загреат, експанзиите во должината на двете метални ленти се различни. Ова го прави биметалскиот елемент да се изкриви и да формира арка така што металот со поголем коефициент на линеарна термална експанзија е на вонешната страна на арката, а металот со помал коефициент на линеарна термална експанзија е на внатрешната страна на арката како што е прикажано на следната слика.
Кога се остуди, биметалскиот елемент се изкривува и формира арка така што металот со помал коефициент на линеарна термална експанзија е на вонешната страна на арката, а металот со поголем коефициент на линеарна термална експанзија е на внатрешната страна на арката како што е прикажано на следната слика.
Овој феномен може да се користи за производство на полезен уред за детекција и мерење на промени во температурата.
Што се некои заеднички комбинации за производство на биметали?
Множество комбинации на метали со различни коефициенти на линеарна термална експанзија можат да се користат за формирање на биметали. Неколку од најчесто користените комбинации за производство на биметалски ленти се наведени подолу:
Железо (висок αL) и никел (нисок αL)
Месинг (висок αL) и челик (нисок αL)
Мед (висок αL) и железо (нисок αL)
Константан (висок αL) и Инвар (нисок αL)
Што се некои главни применувања на биметали?
Биметалите имаат многу применувања во различни полиња. Неколку од нив се наведени подолу:
Термостати
Биметалите се многу корисни за производство на термостати за автоматско преклопување на цеви за контрола на температурата на одредени уреди како електрични нагревачи, електрични гладилници, хладилници, електрични печи итн. Во некои цеви, стрuja која минува низ термостатот сама по себе произведува топлина за неговата работа.
Типичен биметалски термостат за оваа операција е прикажан на следната слика:
