Logam Berganda: Definisi Sifat dan Aplikasi

Bimetal didefinisikan sebagai objek yang terdiri dari dua logam berbeda yang disatukan melalui proses metalurgi. Berbeda dengan paduan, yang merupakan campuran dua atau lebih logam, bimetals terdiri dari lapisan logam yang berbeda yang tetap mempertahankan atribut individunya. Bimetals juga dapat disebut produk bimetalik atau bahan bicomponent.

Bimetals ditandai oleh dua zona logam yang berbeda dari logam induk, yang berfungsi secara mekanis dan elektrik sebagai satu unit. Manfaat bimetals adalah kemampuan untuk sepenuhnya memanfaatkan kualitas terbaik dari setiap logam dalam satu produk. Misalnya, bimetals dapat menggabungkan kekuatan satu logam dengan ketahanan korosi logam lain, atau konduktivitas satu logam dengan efisiensi biaya logam lainnya.

Bimetals digunakan secara luas di berbagai industri dan aplikasi, seperti konduktor elektrik, kontak elektrik, termostat, termometer, perangkat pelindung, jam, koin, kaleng, pisau, dan banyak lagi. Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi prinsip kerja, kombinasi umum, dan aplikasi utama bimetals.

Bagaimana cara kerja bimetals?

Prinsip kerja bimetals didasarkan pada fakta bahwa logam yang berbeda memiliki koefisien ekspansi termal linear (αL) yang berbeda, yang berarti mereka berekspansi atau berkontraksi pada tingkat yang berbeda ketika dipanaskan atau didinginkan. Koefisien ekspansi termal linear didefinisikan sebagai perubahan fraksional dalam panjang per perubahan suhu per derajat.

Di mana,

l adalah panjang awal objek,

Δl adalah perubahan panjang,

Δt adalah perubahan suhu,

Unit αL adalah per °C.

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

Ketika dipanaskan, ekspansi panjang kedua strip logam tersebut berbeda. Hal ini menyebabkan elemen bimetalik 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 yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Ketika didinginkan, elemen bimetalik 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 yang 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 bimetals?

Banyak kombinasi logam dengan koefisien ekspansi termal linear yang berbeda dapat digunakan untuk membentuk bimetals. Beberapa kombinasi yang umum digunakan untuk membuat strip bimetalik tercantum di bawah ini:

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

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

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

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

Apa saja aplikasi utama bimetals?

Bimetals memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang. Beberapa di antaranya tercantum di bawah ini:

Termostat

Bimetals sangat berguna untuk membuat termostat untuk beralih otomatis rangkaian untuk mengontrol suhu beberapa peralatan 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 bimetalik untuk operasi ini ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:

Dalam operasi sebagai termostat, ujung bimetal diperbaiki dan dihubungkan ke sumber pasokan. Ujung lainnya bebas bergerak. Kontak listrik dilampirkan ke ujung bebas bimetal, yang bergerak dengan ekspansinya dan pembengkokannya.

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