什么是双金属带材：结构及其类型

宇宙中的每一种金属材料都有自己的性质，如电学性质、力学性质、磁学性质、化学性质、热学性质和光学性质。本文介绍了一种基于热膨胀特性的双金属带材。它通常在铁盒、加热器、水壶等应用中观察到。双金属片将热能转化为机械位移。

什么是双金属带材？

定义：双金属片的工作原理是热膨胀，热膨胀被定义为金属体积随着温度的变化而变化。双金属片的工作原理是金属的两个基本原理。

• 第一个基本原理是热膨胀，即金属根据温度的变化而膨胀或收缩
• 第二个基本原理是温度系数，即每种金属（具有自己的温度系数）在恒定温度下以不同的方式膨胀或收缩。

双金属带材的性能

双金属带的一些重要特性是

• 膨胀系数：它被定义为金属的物理性质随着形状、面积和体积等温度的变化而发生的变化。
• 弹性模量：它被定义为弹性变形区域中的应力与应变之比。
• 冷却弹性极限：这是金属在冷却时恢复正常状态的标准极限。这种特性因金属而异。
• 电导率：它被定义为通过材料的电流量。
• 延展性
• 冶金能力。

双金属带材的施工

双金属带是由两种不同的薄金属带（通常为钢（12*10^-6K^-1)&黄铜（18.7*10^-6K^-1)，或铜（16.6*10^-6K^-1)，其中这些金属的一端通过焊接固定，而另一端保持自由。当对这些材料施加温度时，它们将开始通过膨胀或变形来改变其物理状态。

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可以在以下两种情况下进行解释，

案例（i）：当温度升高时，它允许带材以较低的温度系数向金属膨胀，如下图所示。

案例（ii）：当温度降低时，它允许带材以更高的温度系数向金属膨胀，如下所示。

由此，我们可以理解

偏转范围=使用的金属

金属挠度=（带材长度+温度变化）/带材厚度

数学表示法

考虑在两个不同的温度“T1”和“T2”下的两种金属，如A和B。双金属带的曲率半径可以从下面的方程中数学地确定。

R=t｛3（1+m）^2.+（1+m*n）[米^2.+1/m*n]}/6（α’<sub>A.– α ‘_B)（吨_2.-吨_1.)（1+m）^2.……1

哪里

R=温度“T2”下的曲率半径

t=（t1+t2）=双金属带厚度之和

n=E_A./电子_B =两种金属的弹性比

m=t1/t2=（较低厚度–金属膨胀）/（较高厚度–金属扩张）

α’_A., α’_B=膨胀金属A和B的热系数

T_1.=初始温度

T_2. =最终温度。

具有低温系数的金属带向金属弯曲的方程如下

r=2 t/[6*（α_A.– α_B)（吨_2.-吨_1.)] ……………(2)

在实际世界中，金属的弹性模量与其厚度的比率必须保持相等，以便在施加的温度变化时金属恢复到其正常位置。如果金属的厚度是t/2，那么

[r+（t/2）]/r=膨胀带A的膨胀长度/膨胀带B的膨胀长度

=L[1+α_A.（吨_2.-吨_1.)]/L[1+α_B（吨_2.-吨_1.)]

=t/2[[1+α_B（吨_2.-吨_1.)] / [ ( α_A.– α_B)（吨_2.-吨_1.)] ]

r=t/[2α_A.（吨_2.-吨_1.) ] ………….. (3)

从上面的方程中，我们可以得出结论，如果金属带的一端是固定的，那么金属带的另一端在不同的温度下膨胀或收缩。这种原理通常在低灵敏度温度计中观察到。

双金属带材的类型

双金属带有两种类型，它们是

螺旋带类型

它由一个螺旋状结构组成，上面连接着一个指针，用于缩放温度。当这种弹簧结构被加热时，金属表现出热膨胀特性，并且当温度下降时变形。在这个阶段，指针会记录天平上的温度。这类温度计通常用于记录环境温度。

螺旋型

它由螺旋状结构组成，其操作类似于双金属片。条带的自由端连接到指针。每当带材被加热时，它都会经历热膨胀特性，并在冷却时收缩。在此阶段，指针记录温度读数。通常，这类温度计用于工业应用。

优势

以下是双金属片的优点

• 不需要外部电源
• 使用简单，功能强大
• 减少成本
• 精度在±2%至5%之间

缺点

以下是双金属片的缺点

• 它们的温度最高可达4000摄氏度
• 在经常使用的情况下，金属的质量会发生变化，这可能会导致测量时出现误差。
• 在低温下，灵敏度和准确性达不到要求。

双金属带材的应用

以下是双金属带的应用

• 时钟
• 热敏电阻
• 铁盒
• 热机
• 加热器

常见问题解答

1). 什么设备使用双金属片？

双金属片用于火灾报警器、风扇等设备。

2). 当双金属片被加热时会发生什么？

• 当双金属带被加热时，金属根据其热系数特性膨胀或变形。
• 情况1：随着温度的升高，带材向温度系数较低的金属膨胀，如下图所示
• 情况2：当温度降低时，带材向温度系数较高的金属膨胀，如下所示。

3). 风扇中使用双金属片吗？

是的，它们用于风扇，将温度转换为机械位移。

4). 为什么双金属片会弯曲？

双金属带由于金属的热膨胀特性而弯曲。

5). 恒温器中可以使用黄铜和银制成的双金属片吗？

不可以，黄铜和银制成的双金属片不能用于恒温器。因为它们在热膨胀性能上的差异可以忽略不计。

因此，这一切都是关于双金属带的概述，双金属带在两个主要的基本热膨胀和温度系数上工作。它通常是一个测量温度的温度计装置。它由两个不同的金属带组成，两个金属带焊接在一起，一端固定，另一端自由。这些金属在不同的温度下膨胀或变形。它们有螺旋和螺旋两种形式。其中螺旋双金属带温度计用于工业领域，螺旋双金属温度计用于不太敏感的领域。主要优点是它提供了在±2%到5%之间的精度。这里有一个问题要问你，双金属片的功能是什么？