דו-מתכת

דו-מתכת (ידוע גם בתור צמד מתכות או בי מטאל) הוא התקן המשמש לתרגום שינוי טמפרטורה לתנועה מכנית.

השפעת חימום על סליל של תרמומטר עשוי דו-מתכת.

מבנה

הדגמה של פעולת דו-מתכת

הדו-מתכת מורכב משני פסי מתכת או סגסוגות שונות, בדרך כלל פלדה ונחושת או פליז, בעלות מקדם התפשטות שונה, אשר מוצמדים זה לזה לכל אורכם באמצעות מיסמור, ריתוך או הלחמה. בגלל מקדמי ההתפשטות השונים של הפסים, בשילוב העובדה שמתכות דקות הן אלסטיות, שינויי טמפרטורה גורמים לפס המשולב להתעקם לכיוון אחד עם עליית טמפרטורה ולכיוון ההפוך עם ירידת הטמפרטורה. ככל שאורך פס הדו מתכת גדול יותר, גדלה הרגישות לשינויי טמפרטורה.

נוסחת עיקום

העיקום של פס דו מתכת ניתן לחישוב באמצעות הנוסחה:

${\displaystyle \kappa ={\frac {6E_{1}E_{2}(h_{1}+h_{2})h_{1}h_{2}\epsilon }{E_{1}^{2}h_{1}^{4}+4E_{1}E_{2}h_{1}^{3}h_{2}+6E_{1}E_{2}h_{1}^{2}h_{2}^{2}+4E_{1}E_{2}h_{2}^{3}h_{1}+E_{2}^{2}h_{2}^{4}}}}$

כאשר ${\displaystyle E_{1}}$ ,${\displaystyle h_{1}}$, ${\displaystyle E_{2}}$, ${\displaystyle h_{2}}$ הן מודול האלסטיות והעובי של שני החומרים. ${\displaystyle \epsilon }$ מחושב על ידי הנוסחה

${\displaystyle \epsilon =(\alpha _{1}-\alpha _{2})\Delta T\,}$

כאשר α₁ ו-α₂ הם מקדמי ההתפשטות השונים, ו-ΔT הוא שינוי הטמפרטורה היחסי למצב בו לדו-מתכת אין עקמומיות.^[1][2]

שימושים

התקני דו-מתכת משמשים במגוון רחב של יישומים בתחומי המכניקה והחשמל. בין ההתקנים בהם נעשה שימוש בדו-מתכת ניתן למצוא שעונים, וסתי חום, מדחומים ומבטחים.

היסטוריה

פס הדו-מתכת הראשון הידוע נוצר במאה ה-18 על ידי יצרן שעונים בשם ג'ון הריסון, הנחשב לממציא ההתקן. הוא ייצר את ההתקן בשנת 1759 עבור כרונומטר, על מנת לפצות על השפעת שינויי טמפרטורה על הקפיץ המאזן. הפס הורכב ממתכות שהוצמדו באמצעות סימרור, אך בהמשך פיתח הריסון שיטה להצמדת פליז מותך לפלדה.

ראו גם

• צמד תרמי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא דו-מתכת בוויקישיתוף

הערות שוליים

1. Clyne, TW. “Residual stresses in surface coatings and their effects on interfacial debonding.” Key Engineering Materials (Switzerland). Vol. 116-117, pp. 307-330. 1996
2. Timoshenko, J. Opt. Soc. Am. 11, 233 (1925)