Биметалл это: Что такое биметаллы и их основные свойства

Биметалл | это… Что такое Биметалл?

Бимета́лл — композиционный материал, состоящий из двух или более различных металлических слоев металлов или их сплавов. Термобиметаллические материалы относятся к группе прецизионных материалов.^[1] Биметалл применяется для чеканки монет, при этом используются различные специальные сплавы.^[2].

Содержание 1 Применение 1.1 Антикоррозионное покрытие 1.2 Термочувствительный элемент 1.3 Высокочастотные проводники 1.4 Антифрикционное покрытие 2 Изготовление 3 Примечания 4 См. также 5 Ссылки

Применение

Биметаллы применяются во многих отраслях промышленности: коррозионностойкий биметалл используется для изготовления корпусов нефтехимического и атомноэнергетического оборудования; антифрикционные биметаллы — при изготовлении подшипников скольжения; биметаллы с особыми свойствами — при изготовлении узлов ракетно-космической техники. ^[3].

Антикоррозионное покрытие

Дешёвый металл (обыкновенная сталь) покрывается слоем (с одной или с обеих сторон) более коррозионно-стойкого (и дорогого) металла. Используется коррозионностойкая сталь, титан, латунь, серебро, медь, никель, алюминий и др.

Применяется для изготовления химических сосудов и аппаратов, кухонной утвари, дешёвых плакированных монет.

Недостаток биметалла при таком использовании — как правило, наличие незащищённого края (среза) у биметаллического изделия (торец у проволоки, гурт у монеты). Ржаветь биметалл начинает именно оттуда (электрохимическая коррозия).

Термочувствительный элемент

Основная статья: Биметаллическая пластина

См. также: Термобиметаллы

Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения (КТР) металлов при нагреве пластина из биметалл изгибается в сторону металла с меньшим КТР.

Высокочастотные проводники

Вследствие скин-эффекта плотность переменного тока падает к середине проводника. Поэтому в ряде случаев бывает целесообразно заменять центральную часть проводника более дешёвым (и более прочным) металлом с худшими электрическими характеристиками (биметаллическая проволока медь-железо, медь снаружи).

Антифрикционное покрытие

Покрытие или вкладыши, покрытые баббитом применяются в подшипниках скольжения для уменьшения трения.

Изготовление

Основная статья: Плакирование

• одновременная прокатка
  • в случае биметаллической проволоки — волочением трубы со вложенным внутрь стержнем из другого металла.
• одновременное прессование
• Налив расплава одного металла на другой, более тугоплавкий
• погружение в расплав
• гальванический способ
• Газотермическое напыление
• наплавка
  • электрическим нагревом
  • плазменным нагревом
• сварка взрывом

Примечания

1. ↑ ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки.»
2. ↑ Биметаллические монеты
3. ↑ Лысак В. И., Кузьмин С. В. Сварка взрывом. — М.: Машиностроение — 1, 2005. — 543 с. — 500 экз. — ISBN 5-94275-220-6

См. также

• Металлургия
• Прецизионные сплавы
• Сварка

Ссылки

• Биметалл в БСЭ

Биметаллические радиаторы! Чем отличается полный биметалл от полубиметалла? — Сантрейд

Идея совместного использования двух материалов с взаимодополняющими свойствами получила практическое применение в производстве отопительных приборов, которые получили название биметаллические радиаторы.

На российском рынке представлены два типа биметаллических радиаторов, отличающихся используемыми металлами:

• медь / алюминий;
• сталь / алюминий. 

Последние получили наибольшее распространение благодаря своим несомненным техническим преимуществам:

•  Благодаря прочности стали, усиливающей внутреннюю конструкцию радиаторов, эти приборы выдерживают высокое рабочее давление, характерное для российских систем отопления;
• Внутренняя стальная «начинка» менее критично относится к щелочности теплоносителя, который по известному водородному показателю (РН фактору), зачастую превышает установленные нормы;
• Высокая теплопроводность алюминиевой «рубашки» существенно улучшает теплоотдачу отопительного прибора, при этом уменьшает инерционность, т. е. радиатор быстрее нагревается и, соответственно, быстрее охлаждается;
• Алюминий является высокотехнологичным материалом, позволяющим придать радиатору любую сложную форму оребрения, с оригинальным дизайном, отвечающим вкусам конечных потребителей и требованиям современной моды;
• Биметаллические радиаторы значительно легче и компактнее, чем стальные или чугунные аналоги, поэтому их удобно транспортировать, хранить и монтировать. 

В целом, по совокупности перечисленных показателей, биметаллические радиаторы являются самыми оптимальными отопительными приборами для эксплуатации в экстремальных российских условиях.

Все это правильно, однако на практике выясняется, что «Биметалл» «Биметаллу» рознь… 

Полный биметалл — это радиатор, у которого внутренний регистр является цельнометаллическим, т.е. представляет собой стальную сварную конструкцию из горизонтальных коллекторов и вертикальных каналов. В данном отопительном приборе теплоноситель контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара «сталь / алюминий» возникнуть не может, поэтому сам по себе прибор является более надежным и долговечным.

 

Полубиметалл конструктивно представляет собой вертикальный стальной регистр, «залитый» алюминием. Данное техническое решение является вполне обоснованным, поскольку толщины стенок алюминиевого коллектора вполне достаточно, чтобы выдержать высокое давление, а усиление вертикальных каналов за счет внутренних стальных трубок позволяет устранить самое «слабое звено» алюминиевых радиаторов — место присоединения к коллекторам. 

Вместе с тем, «Полубиметалл» не устраняет проблему электрохимической коррозии металлов, которая возникает при контакте теплоносителя с алюминием и со сталью, что естественно сокращает срок эксплуатации данных отопительных приборов. 

Кроме того, конструкция «Полубиметалла» не исключает вероятности «выпадания» стальных вкладок из алюминиевой «рубашки» при разном тепловом расширении двух металлов, что может привести к полному или частичному перекрытию сечения нижнего коллектора. 

Компания «Торговый дом «Аквацентр» предлагает своим клиентам исключительно полный биметалл, в частности высококачественные радиаторы «ТЕПЛОТЕРМ» (Россия), «LUXON (Италия) с полным стальным регистром, что гарантирует долговечность их эксплуатации в российских отопительных системах.

Термобиметаллы – материалостойкость

металлические композиты, которые изменяют свою форму в зависимости от температуры

---

Введение
форма листа или полосы, состоящая из двух или более материалов любой подходящей природы, металлических или иных, которые в силу различных коэффициентов расширения компонентов имеют тенденцию изменять свою кривизну при изменении температуры». [1]
Таким образом, биметаллы представляют собой слоистые металлические композиты, наиболее распространенные в виде полос или листов, которые состоят как минимум из двух прочно связанных компонентов с разной степенью теплового расширения.

Поскольку при нагревании один слой расширяется больше, чем другой, плоская полоса вынуждена изгибаться в одну сторону и в противоположную сторону при охлаждении ниже начальной температуры. Чем больше разница в тепловом расширении, тем больше результирующее механическое смещение.

Институт
Кафедра CAAD, ETH Zürich

Автор
Мануэль Кретцер

Share This

История
переключатели включения/выключения в ранних термостатах. Самая старая сохранившаяся биметаллическая полоса была создана часовщиком Джоном Харрисоном в середине 18 века. Харрисон, который, следовательно, считается изобретателем биметаллов, сделал это для одного из своих морских хронометров, чтобы компенсировать колебания пружины баланса, вызванные температурой. Его самые ранние эксперименты состояли из двух отдельных металлических полос, соединенных заклепками, но позже он также изобрел метод прямого наплавления расплавленной латуни на стальную подложку.

Устройство устройства и работа
Различные типы металлов расширяются в разной степени при повышении температуры и наоборот. Когда две металлические полосы с различной степенью теплового расширения соединены вместе, верхняя полоса частично предотвращается от расширения нижней полосой при нагревании. Результирующая сила заставляет соединенные полосы изгибаться. Благодаря этому качеству биметалл также называют термостатическим биметаллом или термобиметаллом, так как его эксплуатационные характеристики напрямую связаны с воздействием тепла. Когда никакие внешние силы не приложены, биметалл принимает форму дуги.

Портрет Джона Харрисона работы Джеймса Кинга, около 1766 г.

Небольшой кусок биметалла, загибающийся вверх при постоянном воздействии тепла.

Обычно выбирают два металла с сильно различающимися коэффициентами теплового расширения. Из двух слоев, неразъемно соединенных вместе заклепками, пайкой или сваркой, активным компонентом считается сторона, имеющая наибольшее тепловое расширение. Обычно он состоит из сплава, содержащего никель, железо, марганец или хром в различных количествах. Сторона с меньшим расширением известна как пассивный компонент, для которого часто выбирают инвар, представляющий собой железоникелевый сплав, содержащий 36% никеля. Некоторые типы биметаллов также включают слой никеля или меди между двумя слоями, чтобы уменьшить удельное электрическое сопротивление материала и увеличить его теплопроводность. [2]

Биметаллическая полоса, состоящая из двух компонентов и подвергающаяся воздействию тепла, изменяет свою кривизну в соответствии с выражением:

R _T : Радиус при температуре T
R ₀ : Радиус при температуре T _{0 0
M = S 1 / S 2 : S 1 и S 2 представляют толщину сплавов компонентов
n = E 1 / E 2 : E 1 и E 2 : E 1 0 и E 2 : E 1 0 и E 2 : E 1 0 и E 2 : E 1 1 / E 2 : E 1 и E Е 2 — модули упругости сплавов компонентов
α 1 и α 2 : коэффициенты линейного теплового расширения сплавов компонентов I и II соответственно}

s ₁ = s ₂ , мы получаем m = 1, а если модули упругости также равны, мы получаем n = 1. Тогда приведенное выше выражение можно упростить до:

В США постоянная известна как гибкость, в Европе как удельная кривизна к . Если , мы получаем:

Если полоса плоская, чтобы начать с R ₀ = ∞, формулу можно упростить до:

Изготовление
Компоненты, используемые для изготовления биметаллов, выбираются в первую очередь по их температуре характеристики, а затем прочность, обрабатываемость, стабильность, теплопроводность и электрические свойства, в зависимости от конкретных требований. Как правило, биметаллы можно производить, чтобы они реагировали на изменения температуры в любом заданном диапазоне, выбирая правильные компоненты, в частности компонент с низким коэффициентом расширения. Чаще всего слои сваривают в большой прут, который затем прокатывают на различных станах горячей и холодной прокатки в листы. Дальнейшая обработка происходит по отдельным программам холодной прокатки. В промежутках между различными процессами прокатки листы подвергаются термообработке в печах отжига в контролируемой среде. Последовательность отжига и прокатки влияет на свойства биметалла. Во время окончательного производственного процесса холоднокатаные полосы маркируются в соответствии с их качеством, кромки надрезаются и удаляются заусенцы. Маркировку обычно наносят на активный слой, расположенный на выпуклой стороне нагреваемого биметаллического изделия термостата. Готовые листы нарезают на полосы или полосы толщиной от 0,1 до 3 мм, которые могут быть изготовлены в любой из нескольких форм, но чаще всего в виде колец, рулонов или прямых полос.

Области применения
В некоторых случаях биметаллические полосы используются в плоском виде, в других — для компактности они свернуты в рулоны. Большая длина спиральной версии обеспечивает улучшенную чувствительность. Полосы и диски, преобразующие изменение температуры в механическое перемещение, являются наиболее часто используемыми биметаллическими изделиями. Поэтому биметаллы в основном применяются в случаях преобразования изменения температуры в движение и/или силу. Электрическая энергия также может использоваться для запуска эффекта в приложениях, где термостатический биметалл нагревается электрически. И наоборот, движение и сила могут быть преобразованы в электрическую энергию, т.е. в датчике уровня жидкости.

Использование биметалла делится на четыре основные категории, включая индикацию температуры, контроль температуры, ограничение времени и контроль, а также функции безопасности. Индикация температуры наиболее распространена в стрелочных термометрах со спиральной катушкой. В этом приложении единственным требованием нагрузки биметалла является создание достаточного крутящего момента для перемещения указателя.

Контроль температуры можно проиллюстрировать на примере механического термостата, устройства, состоящего из биметаллической пластины, на которой установлен токопроводящий контакт, совмещенный с ответным неподвижным контактом (см. схему справа). Затем биметаллическая пластина перемещает пару контактов в разомкнутую или замкнутую цепь и, таким образом, останавливает или запускает подачу тепла в помещение.

Дорис Ким Сунг: Блум, 2012

В архитектуре биметаллы были (повторно) открыты сравнительно недавно благодаря их способности автономно двигаться в ответ на изменение температуры. Дорис Ким Сунг, доцент Университета Южной Калифорнии, опирается на это поведение в своих адаптивных инсталляциях, таких как «Цветение», реализованных в 2012 году в галерее «Материалы и приложения» в Лос-Анджелесе. Граненая обшивка здания состоит из 14 000 умных термобиметаллических плиток, каждая из которых отличается от другой, которые скручиваются, когда температура наружного воздуха поднимается выше 70F или когда солнце проникает на поверхность, в результате чего вся установка меняет форму. Сунг считает, что будущие фасады, основанные на этом принципе, могут реагировать на движение солнца и особый климат местности, что сделает требование жалюзи или штор устаревшим. Более того, термобиметаллическая обшивка здания сможет работать даже в тех случаях, когда нет электричества.

Очевидно, что биметаллы имеют множество ограничений в отношении температур, которые они могут выдерживать, и нагрузок, которые они могут выдерживать. Однако в качестве инженерных материалов, особенно для создания адаптивных фасадов, будь то для снижения потребления энергии зданием или просто из-за их эстетического эффекта, они обладают огромным потенциалом и заслуживают дальнейшего изучения.

Ссылки
[1] Ховард, Эрнест Р. (1942) Термостатический биметалл. Техника и наука, 5 (4). стр. 16-24. ISSN 0013-7812
[2] Kanthal Thermostatic Bimetal Handbook, 6-е издание, 2008 г.
[3] Rau, G. Thermobimetalle: Grundlagen, Berechnung, Gestaltung, Auswahl; Пфорцхайм: G. Rau GmbH & Co., 1989.

Институт
Кафедра CAAD, ETH Zürich

Автор
Мануэль Кретцер

Поделись

Bimetal Определение и значение — Merriam-Webster

би·​металл·​аль ˈbī-ˌme-tᵊl 

: биметаллический

биметаллический существительное

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Используйте биметаллическую кольцевую пилу или ступенчатое сверло, коническое сверло с насечками (каждая насечка делает отверстие разного размера). — Рой Берендсон, 9 лет.0009 Популярная механика , 13 июня 2020 г. При изменении температуры стрелка перемещается в зависимости от степени деформации биметаллической катушки

. — Свенья Лонер, Scientific American , 20 февраля 2020 г. Внутри этих термометров к стрелке прикреплена биметаллическая катушка . —Свенья Лонер, Scientific American , 20 фев. 2020 Алюминий, , биметалл , банки, бутылки, противни и подносы. — Рой Кент, Houston Chronicle , 6 июня 2019 г.

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «биметалл».

Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Первое известное использование

1893, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование биметалл был в 1893 г.

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи Рядом с

биметалл

биместральный

биметалл

биметаллический

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись0003

«Биметалл». Словарь Merriam-Webster.

com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/bimetal. По состоянию на 11 января 2023 г.

Копировать цитирование

Детское определение

биметалл

прилагательное

би·​металл·​аль ˈbī-ˌmet-ᵊl 

: bimetallic

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

напыщенный

См.