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双金属片

冶金工程材料

双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料。双金属片也称热双金属片，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，则这种复合材料的曲率发生变化从而产生形变。

产品介绍
双金属片也称热双金属片，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，则这种复合材料的曲率发生变化从而产生形变。其中，膨胀系数较高的称为主动层；膨胀系数较低的称为被动层。但是随着双金属应用领域的扩大和结合技术的进步，近代已相继出现三层、四层、五层的双金属。事实上，凡是依赖温度改变而发生形状变化的组合材料，现今在习惯上仍称为热双金属。
材料
断路器热过载保护的工作原理就是利用双金属的受热弯曲特性，双金属片中2 层或多层热膨胀系数各不相同的金属受热时，会发生弯曲。一片块状的热双金属片受热时会弯成拱壳状，窄的热双金属片受热时会以一定的半径弯成弧形，要使横向的变化不大，热双金属的长度一般不能小于宽度的3倍，或者宽度不大于厚度的20倍。双金属的受热偏转有直线及旋转各种运动方向，双金属片可有多种形状。
用途
双金属片被广泛用在继电器，开关，控制器等上面。日光灯的起辉器就是一个很好的例子。另外还可以利用双金属片制成温度计，可以测量较高的温度。
设计
双金属片分成高灵敏型、通用型、高温型、低温型、电阻型、耐腐蚀型以及特殊型，材料性能参数较多，正确选用双金属片材料对产品非常重要。
在设计和选择双金属片时，工作温度、电阻、抗腐蚀性、标记、产品尺寸公差、双金属片的工作稳定性等各项参数满足设计需要，才能得到可靠的产品。
首先双金属片有线性工作温度和最高使用温度，若要得到精确的工作偏转，工作温度能够保证在双金属片的线形工作范围，即工作温度的升高和双金属片的偏转成典型的线性关系，如线性温度在-20～200 ℃的双金属片，200 ℃以上曲线弯曲，不再呈现线形关系。
其次双金属片电阻大小直接决定着双金属片的发热，也影响着产品的动作特性，随着温度升高，电阻会增加。
双金属片的抗腐蚀能力，需要根据不同的环境予以考虑，特别是用于污染等级较高的工业环境。双金属片的抗腐蚀能力通常足够，对于某些特殊环境如高温高湿或带有腐蚀性气体的工业化环境，应使用抗腐蚀更强的双金属片。
应用
在热双金属元件制造过程，除了最终必须保证热双金属元件功能的一致性和稳定性以外，在其制造和装配过程中应严格按照工艺规程进行质量控制。
首先是焊接的控制，微型断路器的热双金属元件大都采用悬臂梁结构，焊接位置和焊疤大小将直接影响元件的有效长度L和发热程度。为此，热双金属元件在和支架焊接时一定要采用专用的定位夹具，严格控制点焊机的焊接电流、时间、压力，电极材料、形状等参数。
其次，组合部件经过焊接和装配加工后，导致热双金属元件又产生了新的热应力和机械应力，势必会影响元件的稳定性，可以通过时效处理的方法，将双金属片放在高低温循环的环境中反复4～5个周期以消除应力。
热双金属元件经过一系列的加工装配后，为了避免出现新的机械应力，必须要进行元件的工作端零位调整。要求在调整过程中不直接施力于热双金属元件上，而应该用专用工具调整支架或其他连接件。
热双金属元件需要与多股软电刷线和支架等零件焊接。为防止在焊接过程中使热双金属元件出现大面积过热现象，一般采用储能式点焊机，可用较大的电流与较短的时间进行点焊焊接，并要防止出现假焊现象。
在双金属片的应用过程中，会碰到双金属片偏转不到位，达不到厂商宣称的偏转参数，经对双金属片截面进行剖分，发现双金属片的复合不到位，两层金属之间的贴合不紧密，多处位置存在缝隙，而工作性能完好的双金属片则结合面致密，不存在缺陷。
双金属片与其他件焊接时，焊接参数不稳定导致双金属片受热温度过高，产生不可回复性弯曲，影响工作性能。焊接时，定位不可靠也会导致许多双金属片与其他零件的焊接位置发生倾斜，导致双金属片在产品内的定位不准确，易与其他零件发生干涉。对此，要严格控制焊接参数和定位工装的认证，并设计组件检具对焊接结果进行控制。
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