Биметаллическая пластина — что это, устройство, принцип действия, практическое применение

Традиционно эти приспособления используют в термомеханических датчиках. У приспособления есть свои особенности, о которых следует узнать заранее. Далее рассмотрим подробнее, что такое биметаллическая пластина и для чего она нужна.

Биметаллическая пластина — что это такое

Такое наименование получили элементы, способные деформироваться при воздействии высоких температур. Основа из двух металлов. Собственным коэффициентом температурного расширения обладает каждый из компонентов, поэтому нагрев приводит к тому, что составляющие части расширяются на разные величины. Из-за этого появляется изгиб.

Какие компоненты применяют в биметаллах

Соединение металлов друг с другом предполагает применение разных технологий, включая заклепку, сварку, пайку. Латунь и сталь — пример соединения, получившего широкое распространение. Такие компоненты отличаются высокой термочувствительностью.

Сейчас производят аналогичные изделия не из металлов. Например, пластины на основе керамики и стекла создают для работы с агрессивными средами, когда обычные материалы невозможно выбрать по той или иной причине. Нагрев биметаллических пластин, например, иногда проходит тяжелее или легче.

Интересно! Шибер — что это такое, устройство, виды и особенности

Как работает биметаллическая пластина

Обычно биметаллические пластины для котлов и других устройств дополняют разные системы, связанные с терморегулированием и контролем. Например, их можно увидеть в термореле разных модификаций. Самые незамысловатые термореле включают такие компоненты:

1. Температурные датчики. Обыкновенные разновидности металлических пластин с прямым подключением к элементам питания, с хорошей теплопроводностью.
2. Биметаллические пластины. Деталь, связанная с реагированием на температурные изменения. Создает давление на шток.
3. Прокладки или диэлектрические штоки. Нужны, чтобы воздействия механического характера двигались в одном направлении и обратно.
4. Переключатели механического типа, контакты или целые их группы. Они отвечают за включение или отключение цепей.
5. Клеммы, помогающие подключить электрическую цепь в целом.
6. Термостойкие корпуса. Вмещают в себя элементы реле.

Биметалл начнет греться, если повышается температура поверхности. Постепенно появляется деформация, дополнительное давление на шток. Контакт в механических переключателях в определенный момент размыкается. Ток в цепи нагревателя прерывается. После этого конструкция остывает, охлаждается сама пластина. В цепи происходит замыкание, после чего рабочий цикл повторяется. Многие современные модели реле допускают регулировку в зависимости от температурных величин.

Интересно! Тепловой пункт индивидуальный (ИТП) — что это такое, схема, принцип работы, эксплуатация

Биметаллическая пластина котла

Любая отопительная система, работающая на природном газе, — устройство, представляющее опасность. Поэтому внутри таких приспособлений работают специальные датчики, контролирующие общее состояние. Например, датчик тяги отвечает за правильное направление для выходов продуктов сгорания. Важно, чтобы они направлялись к дымоходу. При выполнении всех требований угарный газ не оказывается внутри помещений и не отравляет людей.

Биметаллическая пластина для газовых котлов — основной компонент в датчике тяги. Она работает таким же образом, что и любой биметалл. При выборе размеров делают так, чтобы деформация начиналась, когда температура достигает 75 °С и больше. Это приводит к активации газовых клапанов.

В каких устройствах используют биметалл

Биметаллическая пластина для газового котла применяется во многих сферах, она в основе практически у всех устройств, которым необходим контроль за температурой. Популярность связана с простотой конструкций и надежностью имеющихся систем. Например, такие термостаты можно встретить:

• в двигателях теплового типа;
• электронике и измерительных приборах, временных реле и импульсных генераторах;
• электропакетниках, которые отвечают за автоматическое управление;
• отопительных системах, например, конвекторы и котлы с электроникой;
• бытовых системах нагрева.

Часто такие детали дополняют системы, обеспечивающие максимальную защиту от воздействия внешних факторов. Главное — исключить нагревание биметаллической пластины.

Когда меняют пластину

Периодическая замена конструкций, вышедших из строя, требуется даже при первоначальном продолжительном сроке службы. Замена нужна при следующих обстоятельствах:

1. Плановое техническое обслуживание.
2. Горелка запальника сломалась, либо есть нарушения в фиксирующем болте. Это актуально для газовых котлов.
3. Выгорание пластины, особенно актуально при наличии реле.
4. Биметалл утратил или изменил свойства, режим работы перестал соответствовать установленным требованиям.

В случае с бытовой техникой замене такие детали обычно не подлежат. Исключение делают только для целого блока. Как действует биметаллическая пластина, выше уже описано.

Об основных разновидностях биметалла

Такие композиты производятся по-разному, в зависимости от целей производителей и конечных потребителей. Композитные двухслойные металлы, которые активно применяются в народном хозяйстве:

• термические;
• электропроводные;
• инструментальной разновидности;
• антифрикционные;
• с дополнительной антикоррозионной защитой.

В случае с последней группой обязательно имеется слой низколегированной или низкоуглеродистой стали. Из нержавеющей разновидности металла создают плакирующий слой. Иногда выбирают алюминий или никель, медь. В результате выпускают листы с разной толщиной.

Алюминиевые и бронзовые слои — плакирующие, если речь об антифрикционных разновидностях. Отличительная особенность таких изделий — гладкая поверхность. Но прочность подобных конструкций оставляет желать лучшего. В качестве основного слоя выступает низкоуглеродистая сталь.

Режущие инструменты, пилы и ножи производят именно из инструментальных биметаллов. Характерен высокий уровень прочности, износостойкости. Основной слой снова из стали, плакирующий предполагает наличие твёрдых сплавов. Иногда применяют легирование хромом.

Основные технологии производства

Биметаллы выпускают металлургические предприятия. Чаще всего при изготовлении применяют:

• газотермическое напыление;
• наплавку;
• плакирование взрывом;
• литье комбинированного типа;
• налив расплавов;
• волочение или прессование;
• одновременную прокатку и так далее.

Потребители в основном оценивают эти материалы положительно. На заводах тщательно следят, чтобы соблюдались все требования. Тщательный контроль организован на каждом из этапов производства. Отдельный вопрос о том, может ли биметаллическая пластина применяться в холодильнике.

Что еще стоит знать о материалах

Концентрация конкретных элементов тоже оказывает влияние на конечные свойства продукта. Например, цинк оказывает влияние и на цвет. При увеличении количества оттенок из красного становится светло-желтым, похожим на золото. Цинк влияет и на другие свойства:

• снижение стоимости по сравнению с аналогами из чистой меди;
• повышение технологических, химических параметров;
• улучшение свойств антифрикционной группы.

Томпак — еще одна разновидность материала, которую добавляют в изделия. У этого состава имеются свои преимущества:

1. Отсутствие магнитных свойств.
2. Допускает нанесение на поверхность эмали, золотого порошка.
3. Высокая пластичность. Особенно актуально, если применяют гравировку.
4. Повышенная свариваемость.
5. Повышение износостойкости.

Батареи из биметалла: устройство и преимущества

Приборы создаются на алюминиевой и стальной основе. Ключевое отличие — внутреннее устройство. Производят две основные разновидности биметаллических радиаторов — полные и неполные.

Полнобиметаллические изделия построены на каркасе. В них есть трубки из стали по вертикали и коллекторы из такого же материала по горизонтали. Их соединяют друг с другом, потом заливают алюминиевой оболочкой. Предполагают производство при помощи литья под давлением. Итог — качественный терморегулятор с биметаллической пластиной.

Теплоноситель в этом случае никогда не контактирует с алюминием. Электродуговая сварка — оптимальный способ соединения деталей друг с другом. Например, такие варианты активно применяются итальянскими производителями. Наличие резьбовых, клеевых соединений — явный признак экономии на производстве, поэтому чаще появляется точечная коррозия и протечки внутри оборудования.

В случае с неполнобиметаллическими радиаторами из стали производят только водопроводящий канал по вертикали. Благодаря этому проще решить проблему, связанную с избыточным давлением. Но при агрессивном теплоносителе все равно может появляться коррозия из-за постоянного контакта между разными частями устройства.

Выпускаются радиаторы на основе алюминия и меди. Они выдерживают давление в 40 атмосфер и больше. Биметаллические пластины используют и для устройств из серии Конорд и Мимакс. Что касается преимуществ биметаллических радиаторов, они не ограничиваются прочностью и надежностью:

• долговечность, длительный эксплуатационный срок;
• установка термостатических вентилей, регулирующих температуру в помещениях;
• нет выступов в большом количестве;
• точные геометрические параметры;
• доступный монтаж;
• хорошая теплоотдача.

Рекомендации по выбору приборов из биметалла

Главное — не столкнуться с подделками. Часто выпускают так называемые полуметаллические радиаторы. Значит, только стойки по вертикали из второго металла, остальная часть алюминиевая. Для таких устройств характерна повышенная защита от коррозии, но по своим качествам они уступают классическим биметаллическим конструкциям. Тепловое реле перенимает такие свойства.

Радиаторы отличаются шириной в зависимости от того, сколько у них секций. Высота определяется межосевым расстоянием, к которому для запаса добавляют 80 мм. Например, высоты 500 мм вполне хватает для стандартных подоконников.

Европейские производители предлагают не только стандартные цвета оформления, но и другие варианты. Такой подход позволит батареям не только вписаться в имеющийся интерьер, но и сделать его индивидуальным. На рынке часто говорят о том, что продают биметаллические пластины, хотя на самом деле реализуют дешевые аналоги из алюминия.

Применение латуни

У такого материала тоже есть свои преимущества: высокие антифрикционные свойства, доступность в сваривании. Также стоит отметить:

• привлекательный внешний вид;
• легкую обработку, полировку.

В зависимости от типа сплава у латуни бывает разная маркировка. Например, в двухкомпонентных составах встречаются обозначения с буквами и цифрами. Например, Л — основной материал, а последующие цифры говорят о том, сколько добавлено меди. Чем сложнее сплавы, тем длиннее и сложнее сама маркировка, ведь присутствует сразу несколько компонентов. Но суть остается той же, что и у простой латуни.

Из всех способов производства материала электрические печи получили наиболее широкое распространение. Предполагается нагрев изделий до 1400 °С. Выделяется силикат, который сначала всплывает на поверхность, а потом без проблем удаляется.

Производство латуни отличается трудоемкостью как процесс. Поэтому стоимость достаточно высокая, но не такая, как у драгоценных металлов. По сути, томпак или латунь — сплав меди и цинка. Привлекательные характеристики материала расширяют сферу производства, насколько это возможно. Декоративные характеристики тоже имеют значение, хотя и далеко не в каждом случае. Сплав часто напоминает золото, если правильно выбрать компоненты. Но отличается от аналога своими свойствами.

Итак, выше было рассмотрено, что собой представляет биметаллическая пластина. Это основа любого термостата, но это не единственный вариант применения. Зато она стала обязательной практически для всех сложных систем автоматики, которые помогают переключить режимы тех или иных элементов. Именно такие простые детали обеспечивают стабильное функционирование при любых условиях. Биметаллы отличаются свойством менять один из своих параметров, когда на них осуществляется то или иное воздействие. Главное — правильно выбрать материалы, которые будут в основе.

Помогла ли вам статья?

Евгений

Написать

Задавайте вопросы/пишите рекомендации