Paso 1: Física y técnica backgroung
Depósitos superficiales termo bimetal son ampliamente utilizados como termostatos, por ejemplo, para apagar automáticamente la corriente eléctrica en hervidores, planchas, calentadores de agua y otros aparatos. Su función es regular la temperatura desconecta la energía eléctrica a temperaturas predeterminadas. Hay una amplia gama de productos de controles termostáticos, cada uno diseñado para trabajar con un determinado diseño de elementos de calefacción, ofreciendo un sistema integrado de calefacción y control.
Una cáscara superficial de termo bimetal determina la temperatura a la que opera cada control termostático. Estas cáscaras se construyen de un compuesto laminado de metales con coeficientes de expansión térmica diferentes. Se deforman con los cambios de temperatura. Por lo menos una cáscara superficial bimetálica se utiliza en cada dispositivo; sin embargo, existen algunos controles que utilizan tres de ellos. La cáscara superficial bimetálica realiza una acción de presión a temperaturas definidas y produce la suficiente fuerza para abrir o cerrar contactos eléctricos. La temperatura a la que una cáscara superficial bimetálica "broches de presión a través de" en la calefacción se llama "temperatura de ruptura" y la temperatura a la que "vuelva a encajar" en refrigeración se llama "rehacer la temperatura".
Bimetálicos cáscaras superficiales han sido desarrollados por medios puramente empíricos. Una gran cantidad de experimentación se ha realizado en la última década para mejorar el rendimiento y las mejoras han sido notables.
Se ha dicho que "cáscaras superficiales bimetálicos se prestan mal a cálculo. Se diseñaron empíricamente, basado fundamentalmente en la experiencia. Más que cualquier otra forma de bimetal, requiere a partir de materiales cuyas propiedades físicas y mecánicas son llanura y precisa y uniforme, con variaciones de espesor pequeño y excelente calidad de la superficie".
Las cáscaras superficiales bimetálicas parabólicas, con un diámetro de hasta 30 milímetros, consisten en dos capas metálicas, por ejemplo, uno de invar (capa pasiva) y el otro de acero (capa activa), siendo soldadas juntas. En 1897 Guillaume descubrió la propiedad de "Invar" original, es decir, una ferromagnética cara centrada cúbicos FeNi la aleación que contiene aproximadamente un 35% pesos Ni que tiene una expansión térmica cercano a cero en la temperatura ambiente. En la figura 2 podemos ver la sección transversal de la cáscara superficial bimetálica, la capa de invar es visible y brillante. La capa de acero está situada junto a él.
Figura 2. Microestructura de bimetal shell bajo especificación Kanthal 94S bimetal tira, especificación a través de su grueso, la flecha muestra dirección del balanceo
A bajas temperaturas, bimetálicos cáscaras superficiales tienen forma cóncava que luego se ajusta a una forma convexa a altas temperaturas. Durante este proceso, la cáscara puede ejercer una gran fuerza suficiente para activar un interruptor o hacer un contacto eléctrico mecánicamente. Como es habitual en los cambios de fase discontinua, cáscaras superficiales muestran comportamiento de histéresis considerable (Fig. 3). Con materiales adecuados y que de forma correcta, las temperaturas de cierre superior e inferior, Tls y Tus, respectivamente, se pueden ajustar en un amplio rango.
