Bimetals: Paglalarawan Mga Katangian at mga Paggamit

Ang bimetal ay inilalarawan bilang isang bagay na binubuo ng dalawang hiwalay na metal na pinagsama nang may proseso ng metallurgical. Hindi tulad ng mga alloy, na binubuo ng pagsasama ng dalawang o higit pang metal, ang mga bimetals ay binubuo ng mga layer ng iba't ibang metal na nagsasagawa ng kanilang mga indibidwal na katangian. Maaari ring tawaging bimetallic products o bicomponent materials ang mga bimetals.

Karakterisado ang mga bimetals sa pamamagitan ng dalawang malinaw na metallic zones ng mga parent metals, na nagpapahayag nang mekanikal at elektrikal bilang isang iisang unit. Ang benepisyo ng mga bimetals ay ang kakayahan na mabigyan ng buong paggamit ang pinakamahusay na katangian ng bawat metal sa isang iisang produkto. Halimbawa, maaaring ipagsama ng mga bimetals ang lakas ng isang metal kasama ang resistensya ng isa pa, o ang conductivity ng isang metal kasama ang cost-effectiveness ng isa pa.

Malawakang ginagamit ang mga bimetals sa iba't ibang industriya at aplikasyon, tulad ng electrical conductors, electrical contacts, thermostats, thermometers, protective devices, clocks, coins, cans, blades, at iba pa. Sa artikulong ito, sasalamin natin ang working principle, common combinations, at major applications ng mga bimetals.

Kamusta gumagana ang mga bimetals?

Batay ang working principle ng mga bimetals sa kaisipang may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion (αL) ang iba't ibang metal, na nangangahulugan na may iba't ibang rate sila ng paglaki o pagbuntot kapag inihain o inibalik sa normal na temperatura. Inilalarawan ang coefficient of linear thermal expansion bilang fractional change sa length per degree change sa temperatura.

Kung saan,

l ang initial length ng object,

Δl ang pagbabago sa length,

Δt ang pagbabago sa temperatura,

Ang unit ng αL ay per °C.

Binubuo ang bimetal ng dalawang strip ng dalawang iba't ibang metal na may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion, na welded together lengthwise. Isang bimetal sa normal na temperatura ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag inihain, ang paglaki sa length ng parehong metal strips ay magkaiba. Ito ang nagdudulot ng pagbend ng bimetallic element at pagbuo ng isang arc sa paraan na ang metal na may mas mataas na coefficient of linear thermal expansion ay nasa labas ng arc, at ang metal na may mas mababang coefficient of linear thermal expansion ay nasa loob ng arc, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag inibalik sa normal na temperatura, ang bimetallic element ay bumabaluktot at bumubuo ng isang arc sa paraan na ang metal na may mas mababang coefficient of linear thermal expansion ay nasa labas ng arc, at ang metal na may mas mataas na coefficient of linear thermal expansion ay nasa loob ng arc, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Maaaring gamitin ang nabanggit na phenomenon upang lumikha ng isang useful device para sa pag-detect at pag-measure ng mga pagbabago sa temperatura.

Ano ang ilang karaniwang kombinasyon para makagawa ng mga bimetals?

Maraming kombinasyon ng mga metal na may iba't ibang coefficients of linear thermal expansion ang maaaring gamitin upang bumuo ng mga bimetals. Ilang karaniwang kombinasyon para sa paggawa ng bimetallic strips ay nakalista sa ibaba:

• Iron (high αL) at nickel (low αL)

• Brass (high αL) at steel (low αL)

• Copper (high αL) at iron (low αL)

• Constantan (high αL) at Invar (low αL)

Ano ang ilang pangunahing aplikasyon ng mga bimetals?

Maraming aplikasyon ang mga bimetals sa iba't ibang field. Ilang halimbawa nito ay nakalista sa ibaba:

Thermostats

Mga napakahalagang gamit ang mga bimetals para sa paggawa ng mga thermostats para sa automatic switching ng circuits upang kontrolin ang temperatura ng ilang appliances tulad ng electric heaters, electric irons, refrigerators, electric ovens, at iba pa. Sa ilang circuits, ang current na dumaan sa thermostat mismo ang nagpapagawa ng init para sa kanyang operasyon.

Isang typical bimetallic thermostat para sa operasyong ito ay ipinapakita sa larawan sa ibaba:

Sa operasyon bilang isang thermostat, ang isang dulo ng bimetal ay nakafix at konektado sa source of supply. Ang kabilang dulo naman ay libre na galawin. May electrical contact na nakakabit sa libreng dulo ng bimetal, na galaw din kasabay ng paglaki at pagbend nito.

Sa normal na temperatura, ang moving contact na ito ay gumagawa ng contact sa fixed contact, tulad ng ipinapakita sa larawan sa itaas. Kapag inihain, ang bimetallic strip na ito ay bumabaluktot at nagdidisconnect sa fixed