自1858年英國(guó)Wilson公司用黃銅和鋼制成熱雙金屬并取得專利以來(lái),熱雙金屬的生產(chǎn)和應(yīng)用已有一百多年的歷史。由于熱雙金屬具有穩(wěn)定可靠靈敏的記憶合金的特性,中山超英熱保護(hù)器在我國(guó)溫控開(kāi)關(guān),熱保護(hù)器等控溫器行業(yè)中更大量應(yīng)用,現(xiàn)將熱雙金屬的生產(chǎn)廠家、工作原理等及在熱保護(hù)器,溫控開(kāi)關(guān)廠家在應(yīng)用中的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)介如下:
1、熱雙金屬簡(jiǎn)介
1.1 主要生產(chǎn)廠家
目前世界上生產(chǎn)熱雙金屬的主要生產(chǎn)廠家仍集中在歐美和日本,我國(guó)近幾年來(lái)在熱雙金屬的研究和生產(chǎn)上也有較大的發(fā)展,其中我們搜集到的代表性企業(yè)。
1.2.1 原材料的成分
各廠家的熱雙金屬原材料基本相同,基體均為鐵質(zhì)和銅質(zhì)合金,加入鎳錳等元素改變其膨脹系數(shù),產(chǎn)生高膨脹側(cè)和低側(cè)合金,再?gòu)?fù)合組成。有時(shí)為了改變材料的電阻率,會(huì)加入中間合金。高膨脹側(cè)(主動(dòng)層):鎳鉻合金、鎳錳合金、銅鋅合金。
如:Mn72Ni10Cu18、Ni22Cr3、Ni20Mn6等。
低膨脹側(cè)(被動(dòng)層):鎳合金、鉻合金。
如:i36、Ni45、Crl7等。
中間層:銅、鎳、低碳鋼高膨脹側(cè)和低膨脹側(cè)的合金成分配比不同,厚度不同,加上中間層金屬的調(diào)節(jié),可得到近百種熱雙金屬材料中山超英熱保護(hù)器
(具體的材料及性能可查閱各熱雙金屬?gòu)S家說(shuō)明書(shū))。
1.2.2 生產(chǎn)方式
熱雙金屬的生產(chǎn)方式經(jīng)歷了由熔合法、爆炸接合法、塊狀軋制復(fù)合法到連續(xù)固相復(fù)合法的發(fā)展階段?,F(xiàn)國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的廠家均使用連續(xù)固相復(fù)合法。中山超英熱保護(hù)器的工藝流程為:原材料-清洗-復(fù)合-退火-精軋-蝕印-分條-平整-精整-包裝,連續(xù)固相復(fù)合法又分為室溫固相復(fù)合法和連續(xù)熱復(fù)合法。
1.3 工作原理
當(dāng)溫度變化時(shí),因?yàn)殡p金屬高膨脹側(cè)的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低膨脹側(cè)的膨脹系數(shù),故產(chǎn)生彎曲,我們就利用這種彎曲工作。
2、熱雙金屬在熱保護(hù)器、溫控器、溫控開(kāi)關(guān)。過(guò)載保護(hù)器中的應(yīng)用分析
在熱保護(hù)器、溫控器、過(guò)載保護(hù)器,溫控開(kāi)關(guān)中,首先將熱雙金屬帶材沖裁落料成片狀,而后預(yù)先成型成碟型。此時(shí)的碟型熱雙金屬片已有固定的動(dòng)作、復(fù)位溫度。單片動(dòng)作溫度一般在50~180℃左右,復(fù)位溫度一般在0~150℃左右。再裝入熱保護(hù)器中,并形成一定的機(jī)械預(yù)應(yīng)力,使熱保護(hù)器最終動(dòng)作溫度分布在A+5℃(AE50~160,每5℃為一檔)。
2.1 選用過(guò)程
(1)設(shè)計(jì)選用熱雙金屬時(shí)應(yīng)考慮的范圍:
工作溫度范圍熱敏元件承受{zd0}溫度所需動(dòng)作產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩元件動(dòng)作極限的高溫和低溫點(diǎn)元件加靜載空間容積元件承受電流
(2)應(yīng)考慮的雙金屬主要參數(shù)有:
比彎曲、彈性模量、硬度、尺寸精度、電阻率、使用溫度范圍。
(3)選用的方法
中山超英熱保護(hù)器在雙金屬的幾個(gè)參數(shù)中,在不同的條件下重點(diǎn)各不相同,首先要根據(jù)自己的實(shí)際使用要求和各熱雙金屬?gòu)S的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū),選擇合適使用溫度范圍的雙金屬(一般來(lái)說(shuō),家用電器控溫器,溫控開(kāi)關(guān)一般均在200℃內(nèi)工作,熱雙金屬可在370~540℃內(nèi)正常工作,wq能勝任之。)。而后考慮雙金屬應(yīng)產(chǎn)生的動(dòng)作的力及轉(zhuǎn)矩,選擇合適的比彎曲
和彈性模量。再選擇適合各自的成型工藝及設(shè)備的熱雙金屬的尺寸、硬度、彈性模量。再根據(jù)保護(hù)器電流時(shí)間要求及熱容腔的效應(yīng),選擇合適的電阻率。比彎曲則一般來(lái)說(shuō),大的比小的能產(chǎn)生更大推力和位移。
2.2 雙金屬電阻率、形狀的影響
中山超英熱保護(hù)器設(shè)計(jì)熱保護(hù)器時(shí),核心技術(shù)為殼體(即熱容腔)、電熱絲和雙金屬三者之間的匹配。這是一組相互矛盾的統(tǒng)一體,他們?nèi)咧腥我庾兓?,匹配合理,則可以確定一種熱保護(hù)器,溫控開(kāi)關(guān)的參數(shù)。一般來(lái)說(shuō),由于模具及生產(chǎn)成本的原因,每一間生產(chǎn)熱保護(hù)器的公司均只有1~3種殼體,而電熱絲也受{zd0}允許電流條件的約束而只能在一個(gè)有限的范圍之內(nèi)變化。當(dāng)電熱絲和殼體已不能再做調(diào)整時(shí),變換雙金屬材料或形狀則會(huì)起到非常好的效果。