Vidoleo: Maendeleo, Sifa, na Matumizi

Bimetal inatafsiriwa kama chochote linalojumuisha viti viwili vilivyovunjika pamoja kwa njia ya kimetallurgia. Vinginevyo na mizigo, ambayo ni mizigo ya viti viwili au zaidi, bimetali hutoa viti viwili tofauti ambavyo huendelea kuwa na sifa zao masingine. Bimetali zinaweza pia kutambuliwa kama bidhaa za bimetallic au vifaa vya bicomponent.

Bimetali zina maeneo miwili tofauti ya vita mbadala, ambayo hufanya kazi kama kitu moja katika kiwango cha umbo na umeme. Faida ya bimetali ni uwezo wa kutumia sifa bora zake kila kitu moja kwenye bidhaa moja tu. Kwa mfano, bimetali zinaweza kujumuisha nguvu ya vita moja na ukochokoza ukochokoza ya vita kingine, au uhamjamvi wa vita moja na gharama chache ya vita kingine.

Bimetali zinaatumwa sana katika sekta nyingi na matumizi, kama vile mizigo ya umeme, majengo ya umeme, thermostats, thermometers, vifaa vinavyohakikisha usalama, saati, sarafu, kamba, pembeni, na zaidi. Katika makala hii, tutajadili sera ya kufanya kazi, majumui yasiyofanikiwa, na matumizi kuu ya bimetali.

Jinsi bimetali hufanya kazi?

Sera ya kufanya kazi ya bimetali inategemea kwa sababu ya vita vingine vina vigezo vya utokaji wa mstari wa joto (αL) tofauti, ambavyo inamaanisha kwamba hupanuka au kupungua kwa mara tofauti wakati kunyoosha au kukucha. Kituo cha utokaji wa mstari wa joto kinatumika kama mabadiliko ya asili ya urefu kwa daraja moja la mabadiliko ya joto.

Hapa,

l ni urefu wa awali wa chochote,

Δl ni mabadiliko ya urefu,

Δt ni mabadiliko ya joto,

Kituo cha αL ni kwa °C.

Bimetal unajumuisha strip mbili za vita viwili tofauti ambavyo vina vigezo vya utokaji wa mstari wa joto tofauti, vilivyovunjika pamoja kulingana na urefu. Bimetal wa joto wa kawaida unatoa kwenye picha chini.

Wakati unapotoka joto, ukuaji wa urefu wa vipeo vya chuma viwili ni tofauti. Hii huwasilisha kwa kivuli cha bimetaliki kuanguka na kutengeneza mwendo wa mdunduni kwa njia ambayo chuma chenye ukubwa wa kisawaziri cha mzunguko wa joto unaotumika kwenye upande wa nje wa mdunduni, na chuma chenye chache kunaotumika kwenye upande wa ndani wa mdunduni kama inavyoonekana katika picha hapa chini.

Wakati unapofungua, kivuli cha bimetaliki kuanguka na kutengeneza mwendo wa mdunduni kwa njia ambayo chuma chenye chache kunaotumika kwenye upande wa nje wa mdunduni, na chuma chenye ukubwa wa kisawaziri cha mzunguko wa joto unaotumika kwenye upande wa ndani wa mdunduni kama inavyoonekana katika picha hapa chini.

Umbizo hili linaweza kutumiwa kutengeneza zana ya faida kwa ajili ya kupata na kutathmini mabadiliko ya joto.

Viwango vilivyotumika sana kwa kutengeneza bimetals ni nini?

Viwango vingineo vya chuma na ukubwa tofauti wa kisawaziri cha mzunguko wa joto vinaweza kutumika kutengeneza bimetals. Baadhi ya viwango vilivyotumika sana kwa kutengeneza strip za bimetaliki zinajulikana hapa chini:

• Chuma (ukubwa wa αL) na nikeli (chache wa αL)

• Brass (ukubwa wa αL) na stali (chache wa αL)

• Kupamba (ukubwa wa αL) na chuma (chache wa αL)

• Constantan (ukubwa wa αL) na Invar (chache wa αL)

Ni nini muhimu zaidi za matumizi ya bimetals?

Bimetals yana matumizi mengi katika maeneo mengi. Baadhi ya haya matumizi yajulikana hapa chini:

Viambobo

Vibamba vinavyofaa kwa kutengeneza viambobo vya kuhamishia mzunguko wa umeme kubwa kusimamia joto la zana kadhaa kama chini ya majiko ya umeme, madhibiri ya umeme, vyombo vya kupiga barafu, magari ya umeme, na kadhaa. Katika baadhi ya mzunguko, umeme unaoelekea kwenye viambobo vya namba hii pia hutengeneza joto kwa ajili ya ufanisi wake.

Viambobo vya namba hii vilivyotumika kwa ajili ya tukio hili vilivyoelekezwa chini:

Katika tukio la kutumia kama viambobo, upande mmoja wa vibamba vinavyoongeza vita hutoa na kununganisha na chanzo cha umeme. Upande mwingine ni wazi kwa kuvuka. Mwonekano wa umeme unaoungwa kwenye upande wazi wa vibamba, ambayo huenda na kuongeza na kukua.

Kwenye joto sahihi, mwonekano huu unahitimu na mwonekano maalum, kama inavyoelezeke chini. Waktu kuharibiwa, strip hii ya vibamba vinavyoongeza huchoka na kufungua kutoka kwenye mwonekano maalum, kama inavyoelezeke chini. Hii hutengeneza au kufunga mzunguko kulingana na muundo wake.

Wakati kurejeshwa kwenye joto sahihi, vibamba vinavyoongeza havirejea kwenye muundo yao asili na kufunga au kufungua mzunguko kulingana na muundo wake.

Mfano wa aina hii ya viambobo ni viambobo vilivyotumiwa kwenye madhibiri ya umeme.

Katika mfano huo juu, stripu ya mbili-metali ni moja kama safu; lakini, inaweza kutengenezwa kama mzunguko (kama unavyoonekana katika mfano chini) ili kuongeza umbo na uwezo wake wa kufiki.

Misambasi

Stripu za mbili-metali zinaweza kutumika katika misambasi ya tipe ya kusaidia kudhibitisha. Katika misambasi, stripu ya mbili-metali hutumika kama mzunguko.

Aina ya wastani ya misambasi ambayo hutumia stripu ya mbili-metali kama mzunguko inaonyeshwa katika mfano chini:

Mwisho mmoja wa mzunguko huunganishwa na nyumba ya kifaa na mwisho mwingine unaunganishwa na mshale.

Wakati wa kuchoka, mwisho wa uhuru wa mzunguko humvuka, ambayo huathiri mshale kwenye skala.

Skala inahesabiwa kwa mujibu wa joto. Kwa hiyo mvukoni wa mshale huonyesha joto moja kwa moja kwenye skala.

Vifaa vya kuhifadhi

Relaisi zinazotumia thermostati ya mbili-metali zinatumika kwa ajili ya kupata viambishi sana katika vifaa vya umeme ili kuhifadhi vifaa vyake kutokupungua. Mfumo au vifaa vinavyopita kwa njia ya circuit hupelekwa kwenye coil ya kukuchoka ambayo huachoka stripu ya mbili-metali.

Kwa sababu ya joto, strip bimetali anaweza kubandika na kutumia mkondo wa kupungua ili kusita mkondo wa umeme au kifaa kutoka kwa chanzo cha umeme.

Mfano wa aina hii ya kifaa cha kuhifadhi ni circuit breaker.

Saa

Mipango ya saa yanayofanyika kwa njia ya mekani are very sensitive to temperature changes, which result in errors in their operation. By using a bimetallic strip, the error can be compensated up to a considerable extent.

A typical type of clock using a bimetallic strip is shown in the figure below:

The balance wheel, which regulates the speed of movement, has a rim made of two metals with different coefficients of linear thermal expansion. When heated, the rim bends slightly inward, reducing its diameter and increasing its speed. When cooled, the rim bends slightly outward, increasing its diameter and decreasing its speed. This compensates for the changes in elasticity of spring due to temperature variations.

Coins

To cut costs and prevent people from melting them down for their metal value, coins are often composed of cheap metal covered with a more expensive metal. For example, the United States penny was changed from 95% copper to 95% zinc, with a thin copper plating to retain its appearance. This makes it a type of trimetallic object, which has three layers of different metals. Another example is a bi-metallic coin, which has two distinct parts made of different metals. For example, the Canadian two-dollar coin has an outer ring made of nickel-plated steel and an inner core made of aluminum bronze.

Cans

Tin cans consist of steel covered with tin. The tin prevents corrosion by forming an oxide layer on the surface. This makes it another type of trimetallic object, which has three layers of different metals. Another type of can is an aluminum can, which has an aluminum body and an aluminum alloy lid with a pull tab. This makes it easier to open without using a can opener, but also harder to recycle due to its mix of metals.

Blades

Mfumo wa mafuta na maji kwa machuma na vipima vya mchezo huvunjika mara nyingi kutumia bimetal. Mifumo ya micheketo, yaliyofanyika kwa njia tofauti kama vile kupiga uchungu au kuongeza nguvu za micheketo, huunganishwa (kwa njia tofauti kama vile kupiga uchungu wa mwanga au kupiga uchungu wa rada) kwenye msingi wa chuma cha kiwango kikubwa. Ujenzi huu unaweza kufanya mifumo yanayotumika kwa haraka na uzalishaji bora kuliko mifumo isiyokuwa na bimetal kwa sababu faida na madhara ya micheketo yote yanatumika kwenye maeneo yenye faida zaidi: micheketo yana kuwa magumu (na hivyo kununua vizuri), lakini pia yanapata kuwa vigumu; siku hiyo, eneo la mwili la mifumo huwa lenye chane (ambalo linaweza kufanya micheketo mbaya), lakini pia haiwezi kuwa vigumu, na hivyo inaweza kukabiliana na kuvunjika (ambalo ni la makusudi kwenye eneo la mwili).

Bimetals ni vitu vilivyotengenezwa kutumia chuma viwili vilivyowekwa pamoja kwa njia ya kimetallurgical. Wana viwanja viwili vya chuma vinavyohifadhi matumizi yao bila kujihisi, lakini kazi kwa ufanisi na kama kitu moja. Bimetals hutumika kwa mujibu wa tofauti za mizizi ya joto ya micheketo yoyote, ambayo huchangia kufanya kuvunjika wakati wa kupaka moto au kuhifadhi moto. Bimetals yana tumaini mengi katika masuala tofauti, kama vile thermostats, thermometers, mikakati ya kuzuia changamoto, saa, sarafu, kanu, mifumo, na zaidi.

Mwisho

Bimetals ni bidhaa zenye umuhimu na zinazotumika kwa urahisi unazoweza kusambaza vitu bora vya kila chuma katika bidhaa moja. Wanaweza kupata na kupimia mabadiliko ya joto, kudhibiti mistari na vyombo, kununua chuma na bidhaa nyingine, kurekebisha makosa kwenye misystemi ya kimekta, kupunguza gharama na kupunguza ukame, na zaidi. Bimetals ni mfano wa jinsi metallurgy inaweza kufanya suluhisho mpya kwa ajili ya masuala na matumizi tofauti.

Taarifa: Hakikisha unatumia asili, maoni mazuri yanayostahimili kuwasilishwa, ikiwa kuna upotoshaji tafadhali wasiliana ili kufuta.