Dvometale: Definicija lastnosti in uporabe

Bimetal je definiran kot predmet, sestavljen iz dveh ločenih kovin, ki sta združeni z metalurškim postopkom. Na razliko od zlitin, ki so mešanice dveh ali več kovin, bimetali sestavljajo sloje različnih kovin, ki ohranjajo svoje lastne lastnosti. Bimetale lahko tudi imenujemo bimetalni izdelki ali dvokomponentni materiali.

Bimetali so karakterizirani z dvema ločenima kovinskima območjema osnovnih kovin, ki delujeta mehansko in električno kot ena celota. Prednost bimetala je v možnosti popolnega izkoriščanja najboljših lastnosti vsake kovine v enem samem izdelku. Na primer, bimetali lahko kombinirajo čvrstočnost ene kovine z odpornostjo na korozijoodpor druge, ali vodljivost ene kovine s stroškovno učinkovitostjo druge.

Bimetali se široko uporabljajo v različnih industrijah in aplikacijah, kot so električni vodiči, električni kontakti, termostati, termometri, zaščitni napravi, uroniki, kovanci, konzerve, nožnice in še več. V tem članku bomo raziskovali delovanje, pogoste kombinacije in glavne uporabe bimetala.

Kako delujejo bimetali?

Delovanje bimetala temelji na dejstvu, da različne kovine imajo različne koeficiente linearnega toplinskega raztezanja (αL), kar pomeni, da se raztegajo ali skupajte pri različnih stopnjah segrevanja ali ohlajanja. Koeficient linearnega toplinskega raztezanja je definiran kot frakcijska sprememba dolžine na stopinjo spremembe temperature.

Kjer,

l je začetna dolžina predmeta,

Δl je sprememba dolžine,

Δt je sprememba temperature,

Enota αL je na °C.

Bimetal sestavlja dva traku dveh različnih kovin z različnimi koeficienti linearnega toplinskega raztezanja, ki sta združena po dolžini. Bimetal pri normalni temperaturi je prikazan na spodnjem prikazu.

Pri segrevanju so raztezanja dolžin obeh kovinskih trakov različna. To povzroči, da se bimetalni element ukrivi in oblikuje lok tako, da je kovina z višjim koeficientom linearnega toplinskega raztezanja na zunanjem delu loka, medtem ko je kovina z nižjim koeficientom linearnega toplinskega raztezanja na notranjem delu loka, kot je prikazano na spodnjem prikazu.

Pri ohlajanju se bimetalni element ukrivi in oblikuje lok tako, da je kovina z nižjim koeficientom linearnega toplinskega raztezanja na zunanjem delu loka, medtem ko je kovina z višjim koeficientom linearnega toplinskega raztezanja na notranjem delu loka, kot je prikazano na spodnjem prikazu.

Zgoraj opisan fenomen se lahko uporablja za proizvodnjo uporabnega naprave za zaznavanje in merjenje sprememb temperature.

Kateri so nekateri pogosti kombinaciji za pravljanje bimetala?

Za pravljanje bimetala se lahko uporabijo mnoge kombinacije kovin z različnimi koeficienti linearnega toplinskega raztezanja. Nekateri pogosti kombinaciji za pravljanje bimetalnih trakov so navedeni spodaj:

• Železo (visok αL) in nikl (nizki αL)

• Mesing (visok αL) in jeklo (nizki αL)

• Baker (visok αL) in železo (nizki αL)

• Konstantan (visok αL) in Invar (nizki αL)

Kateri so nekateri glavni uporabi bimetala?

Bimetali imajo mnoge uporabe v različnih področjih. Nekateri od njih so navedeni spodaj:

Termostati

Bimetali so zelo uporabni za izdelavo termostatov za avtomatsko vklop in izklop vezij za nadzor temperature določenih naprav, kot so električni grelniki, električni utičniki, hladilniki, električni peči itd. V nekaterih vezjih tok, ki teče skozi termostat, sam proizvaja toplotu za njegovo delovanje.

Tipičen bimetalni termostat za to operacijo je prikazan na spodnjem prikazu:

Pri delovanju kot termostat je en konec bimetala fiksiran in povezan z virom snovi. Drug konec je prosto gibljiv. Električni kontakt je prikovan na prost konec bimetala, ki se giblje s njegovim raztezanjem in ukrivljanjem.