Биметалл что за материал
Что такое биметалл
Содержание статьи
Биметаллом называют композиционный материал, в котором один металл, обычно более дешевый, покрыт другим, более дорогим с лучшими эксплуатационными характеристиками. Если количество металлов в композите равно 3, то его называют триметаллом. Композицию из большего количества металлов не применяют.
Применение биметаллов
Антикоррозионные покрытия. Везде где нужно покрыть коррозионно-слабый металл, используют медное, никелевое, серебряное либо другой покрытие с превосходящими эксплуатационными свойствами. Такой биметалл активно используют для изготовления коррозионно-стойкого оборудования нефтегазового и атомноэнергетического оборудования, химической посуды, кухонной утвари и плакированных монет.
Термочувствительные элементы. Подбирая металл с разными коэффициентами теплового расширения можно добиться получения биметалла, который будет деформироваться в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения.
Антифрикционные покрытия. Такой биметалл будет одновременно дешевым и стойким к истиранию.
Способы изготовления биметаллов
Гальванический. При прохождении электричества через раствор происходят фарадеевские процессы, например, осаждается металл. Подбирая определенный состав электролита, температуру раствора, состав раствора, добиваются осаждения на поверхности металлического покрытия с заданными свойствами. Например, самый простой электролит для осаждения блестящего медного покрытия должен содержать сульфат меди, серную кислоту и желатин. Процесс проводят при комнатной температуре при силе тока 1-5 А/дм2.
Газотермическое напыление. Металл переводится в диспергированное состояние и газовым или плазменным потоком подается на подложку, на которой конденсируется.
Наплавка электрическим либо плазменным нагревом.
Погружение в расплав.
Недостатки биметаллов
Основной недостаток биметаллов – это электрохимическая коррозия, которая возникает на торцах, где оба металла одновременно доступны для внешней среды. Но, если электродный потенциал покрытия меньше, чем основного металла, то покрытие обеспечивает еще и протекторную защиту.
Биметалл
Содержание
Применение
Антикоррозионное покрытие
Дешёвый металл (обыкновенная сталь) покрывается слоем (с одной или с обеих сторон) более коррозионно-стойкого (и дорогого) металла. Используется коррозионностойкая сталь, титан, латунь, серебро, медь, никель, алюминий и др.
Применяется для изготовления химических сосудов и аппаратов, кухонной утвари, дешёвых плакированных монет.
Недостаток биметалла при таком использовании — как правило, наличие незащищённого края (среза) у биметаллического изделия (торец у проволоки, гурт у монеты). Ржаветь биметалл начинает именно оттуда (электрохимическая коррозия).
Термочувствительный элемент
Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения (КТР) металлов при нагреве пластина из биметалл изгибается в сторону металла с меньшим КТР.
Высокочастотные проводники
Вследствие скин-эффекта плотность переменного тока падает к середине проводника. Поэтому в ряде случаев бывает целесообразно заменять центральную часть проводника более дешёвым (и более прочным) металлом с худшими электрическими характеристиками (биметаллическая проволока медь-железо, медь снаружи).
Антифрикционное покрытие
Покрытие или вкладыши, покрытые баббитом применяются в подшипниках скольжения для уменьшения трения.
Изготовление
Примечания
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Биметалл» в других словарях:
биметалл — биметалл … Орфографический словарь-справочник
биметалл — а, м. bimétallique adj. Биметалл (томпак сталь) представляет собой стальной лист, покрытый с двух сторон томпаком от 8 до 12 % толщины стального листа. 1990. Непрод. 3 109. Во Франции из биметалла чеканят 10 и 20 франков, в Австрии 50 шиллингов.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
БИМЕТАЛЛ — (от би. и металл) материал из двух слоев разнородных металлов или сплавов (напр., сталь и алюминий). Изготовляют главным образом одновременной прокаткой или прессованием двух заготовок. Применяют для повышения прочности и жаростойкости… … Большой Энциклопедический словарь
биметалл — [см. би…] – металл или сплав, покрытый с одной или с двух сторон (или окружённый) другими металлами или сплавами, например, стальная проволока, покрытая слоем меди Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007 … Словарь иностранных слов русского языка
биметалл — Металлоизделие, состоящее из двух разнородных, прочно соединенных металлов или сплавов. Обычно осн. слой б. обеспечивает конструкт. прочность изделия, а другой — специальные служебные функции, например, коррозионную стойкость,… … Справочник технического переводчика
Биметалл — Государственный трест по производству биметаллических изделий … Словарь сокращений и аббревиатур
БИМЕТАЛЛ — металл или сплав, покрытый с одной или с двух сторон другими разнородными металлами или сплавами. Б. изготовляют в виде проволоки, ленты, листов, обработанных термическим или гальваническим методом; применяют с целью экономии дорогостоящих и… … Большая политехническая энциклопедия
биметалл — материал, состоящий из двух прочно соединённых разнородных по своим свойствам металлов или сплавов (напр., сталь и алюминий, титан и молибден). Биметалл применяют для экономии дефицитных и дорогостоящих материалов или для получения материалов с… … Энциклопедия техники
биметалл — (от би. и металл), материал из двух слоёв разнородных металлов или сплавов (например, сталь и алюминий). Изготовляют главным образом одновременной прокаткой или прессованием двух заготовок. Применяют для повышения прочности и жаростойкости… … Энциклопедический словарь
Биметалл — Alclad Биметалл. Составное соединение, состоящее из сплава с алюминиевой основой и с одной или обеих сторон металлургическим способом соединенное с алюминием или алюминиевым сплавом, являющимся анодом по отношению к основе и таким образом… … Словарь металлургических терминов
Биметаллы
Биметаллы и их виды
Биметаллы – это вид композитного материала, состоящий из двух или нескольких разнородных металлов сцепленных между собой.
Они применяются для экономии дорогих цветных и ценных металлов, а также приданию материалам новых свойств. При этом слой более дешевого металла, который воспринимает силовую нагрузку, называют основным, а более дорогого, который обеспечивает специальный свойства, – плакирующим.
В качестве основного слоя используют сталь, а в качестве плакирующего специальные сплавы, цветные и благородные металлы.
Рис. 97. Виды биметаллов: а) лист из коррозионностойкого биметалла; б) труба из коррозионностойкого биметалла; в) вкладыш подшипника из антифрикционного биметалла; г) лента пилы из износостойкого биметалла; в) термореле с пластинкой из термобиметалла; е) провод из электробиметалла
В зависимости от материала плакирующего слоя и назначения различают следующие виды биметаллов:
Способы получения биметаллов
Среди способов получения биметаллов, распространены следующие:
Рассмотрим основные способы получения биметаллов подробнее.
Комбинированное литье
Способ комбинированного литья (рис. 98) заключается в следующем: в изложницу для слитков закладывают перфорированные разделительные листы, отмечающие положение будущей плоскости соединения между металлами А и Б, затем заливают металлы А и Б одновременно из двух ковшей через две воронки, контролируя равенство высот зеркала жидкого металла в обеих частях изложницы.
Рис. 98. Способы последовательной отливки металлов: 1 – форма; 2 – залитый металл; 3 – разливочная воронка; 4 – перегородка; 5 – желоб; 6 – заливаемый металл; 7,8 – кристаллизатор; 9,10 – металл (составляющие биметалла).
а) – способ последовательной отливки металлов с применением выдвижной перегородки;
б) – способ последовательной отливки металлов с применением схемы расположения кристаллизаторов при отливке трехслойной заготовки.
в) – способ последовательной отливки металлов с применением схемы расположения кристаллизаторов при отливке двухслойной заготовки.
г) – способ последовательной отливки металлов с применением схемы расположения кристаллизаторов при отливке двухслойной цилиндрической заготовки.
Затем биметаллический слиток прокатывают на плакированные листы или фасонные профили. Возможна заливка более двух металлов. Разновидностью способа является заливка одного жидкого металла на слой твердого, который предварительно помещен в изложницу (рис. 99).
Рис. 99. Производство биметаллов заливкой: а) однослойный биметалл; б) двухслойный биметалл; в) трехслойный биметалл. 1- изложница; 2- твердый слой металла; 3 – жидкий металла
Пакетная прокатка
По способу пакетной прокатки плакированные листы получают путем прокатки собранных и сваренных многослойных пакетов (рис. 100).
Рис. 100. Схема составления пакетов биметалла перед прокаткой: а – конструкция одинарного; б – двойного симметричного; в – двойного несимметричного; г – тройного пакета: 1 – пакет; 2 – свариваемая заготовка; 3 – планка; 4 – технологическое сварное соединение; 5 – поверхности свариваемых заготовок
В зависимости от назначения, расположение и количество слоев может быть различным (двух-, трех- и четырехслойные пакеты). Листы могут быть с одно- и двухсторонним плакированием.
Сущность метода пакетной прокатки заключается в том, что основной и плакирующий металл собираются вместе в пакет, который обваривают герметичными швами и заполняют инертным газом.
Затем, пакет перед прокаткой нагревают до температур 1150…1250 °С, при который происходит растворение и восстановление окислов на всех поверхностях герметичного объема.
Последующая прокатка с величиной обжатия не менее 60% приводит к сварке основного металла с плакирующим слоем. Прокатывают такой пакет на обычных толстолистовых
станах.
Холодная сварка прокаткой
Холодную сварку прокаткой (рис. 101) применяют для получения двух- или трехслойных биметаллов, состоящих из стальной основы и плакирующих слоев из цветных металлов, например сталь + медь, сталь + латунь, медь + алюминий, алюминий + титан, алюминий + сталь + алюминий.
Рис. 101. Холодная сварка прокаткой
Для получения доброкачественного соединения слоев в биметалле требуется значительная деформация при сварке прокаткой и чистота соединяемых поверхностей, причем особенно важно отсутствие органических веществ.
При сварке прокаткой соединение образуется в условиях принудительного деформирования и малой длительности взаимодействия.
Холодная сварка прокаткой производится по следующей схеме:
Плакирование также производят накаткой порошка на полосу, а также путем прокатки порошковой ленты.
Прессование биметаллов
Самый простой способ прессования биметаллов заключается в горячем выдавливании через отверстие матрицы составной заготовки, имеющей круглое или трубное сечение с концентрическим расположением слоёв. Заготовка может быть изготовлена из различных комбинаций сталей, металлов или сплавов.
Рис. 102. Схема прессования биметаллических заготовок: а) – труба, б) – пруток. 1 – пресс-штемпель; 2 – внутренняя втулка контейнера;3 – пресс-шайба; 4 – контейнер; 5 – игла; 6 – прессуемая труба (пруток); 7 – матрица; 8 – матрицедержатель; 9 – обойма матрицедержателя; 10 – запорный клин.
Для осуществления этого процесса можно использовать различные горизонтальные или вертикальные прессы, применяемые для прессования прутков, профилей или труб из цветных металлов и сталей. На рис. 102 приведена принципиальная схема процесса прессования биметаллического прутка и биметаллической трубы.
Волочение
Совместное холодное волочение является методом получения биметаллической проволоки сталь + алюминий или сталь + другие цветные металлы. На стальную проволоку (сердечник) со специально подготовленной поверхностью надевают рубашку в виде трубки, которая может быть бесшовной или в виде сформованной в трубку ленты. Если материал рубашки является высокопластичным, то при совместной пластической деформации в волоке происходит достаточно прочное соединение двух металлов.
Полученная таким образом биметаллическая проволока может быть использована в качестве проводника электрического тока или как коррозионностойкая проволока для различных целей.
Плакирование взрывом
Соединение двух металлов взрывом применяют для таких пар материалов, соединить которые другими способами плакирования трудно (из-за нерастворимости друг в друге, большом различии в сопротивлении деформации и т.д.) или же для изготовления изделий специального (часто военного) назначения. Для этого способа характерно применение основного металла и плакирующего материала в холодном состоянии. Плакирующий лист располагают под небольшим углом к основе, или просто накладывают один на другой. Затем устанавливают бортики и на поверхность плакирующего листа помещают взрывчатое вещество с детонатором (рис. 103).
Рис. 103. Схема плакирования сваркой взрывом плоских поверхностей: 1 – пластина плакирующего металла; 2 – основной металл; 3 – основание; 4 – взрывчатое вещество; 5 – детонатор
При взрыве, во время соударения пластин возникает струя металла, выходящая с поверхностных слоев основного и плакирующего материала. Вместе с ней удаляется и загрязнение, что способствует образованию очень чистых поверхностей при соединении материалов. Взрывы производят в специально отведенных для этого бункерах. После взрыва производится контроль соединения, обрезка краев и обработка поверхности готового биметалла.
Наплавка
Основные способы дуговой наплавки приведены на (рис. 104). Автоматическая наплавка под флюсом – наиболее распространенный и хорошо изученный процесс, весьма эффективный при изготовлении биметаллических деталей. При дуговой наплавке под флюсом сварочная дуга между электродом и изделием горит под слоем сухого гранулированного флюса, одновременно плавится сварочная проволока, основной металл и флюс.
Металл наплавленного валика, полученного под флюсом, состоит из расплавленного присадочного металла и переплавленного основного. Использование флюса обеспечивает уменьшение разбрызгивания и угара металла. Для уменьшения проплавления основного металла используют многоэлектродную наплавку или ведут процесс с колебанием электрода поперек шва.
Газотермическое напыление
Это процесс получения покрытия из нагретых и ускоренных частиц материала с использованием высокотемпературного газового потока, при соударении которых с основой или напыленным материалом идет их соединение за счет сваривания, адгезии и механического сцепления. По энергетическим признакам методы газотермического нанесения покрытий подразделяются на газопламенный, детонационный, плазменный и электродуговой. Эти методы отличаются типом источника энергии, расходуемой на нагрев и ускорение материала, создающего покрытие.
Источник: Скляр В. О. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии. Учебное пособие. – Донецк.: ДонНТУ, 2014. – 224 с.
Что лучше выбрать: алюминиевые или биметаллические радиаторы
Отправим материал на почту
Все больше хозяев домов отказываются от установки старых тяжелых чугунных батарей. Хоть и сейчас есть их приверженцы, утверждающие, что никакой материал не отдаст столько тепла помещению, как чугун, на рынке появляются легкие и не менее эффективные сплавы. Биметаллические и алюминиевые модели идентичны, на первый взгляд, но имеют различия в составе и эффективности. Сразу оговоримся, что у биметаллических радиаторов теплоотдача ниже за счет металлической сердцевины. Но это не делает их автоматически хуже алюминиевых: далее мы разберемся детально в особенностях каждого варианта и поможем вам сделать правильные выводы.
Отличительные особенности
Вариант изготовления
Алюминиевые изделия представляют собой собранные между собой секции, собранные специальными крепежами и прокладками. Нипели и уплотнители обеспечивают герметичность конструкции. Технология увеличивает теплоотдачу до 50 см2.
Биметаллические радиаторы делают из двух видов сырья. Ребристый корпус создают из алюминия. Внутри конструкции устанавливают сердцевину из труб, по которой проходит теплоноситель из системы отопления. Чаще всего емкости бывают из стали, реже – из меди. Диаметр сооружения меньше, чем у моделей из одного вида металла.
По теплоотдаче
Перед тем, как отличить алюминиевый радиатор от биметаллического, нужно разобраться в особенностях показателя сравнения. Теплоотдача – это критерий, обозначающий количество тепловой энергии, которую батарея передает в воздух за час. Чем выше параметр, тем быстрее греется помещение.
Теплоотдача радиаторов из алюминия – от 200 Вт, 50% энергии поступает в виде излучения, остаток – при помощи конвекции. Ребристая внутренняя поверхность секций увеличивает показания. После включения отопления комната стандартного размера прогреется за 10-15 минут, что позволяет сэкономить время и топливо в загородном доме.
За счет особенностей конструкции у биметаллических радиаторов теплоотдача ниже. Стальная сердцевина уменьшает общий показатель на 1/5 от характеристик полностью алюминиевой модели. Носитель энергии в батареях из двух металлов не обеспечивает моментальный прогрев помещения.
По устойчивости к гидроударам
Алюминиевые радиаторы устойчивы к гидроударам в пределах 6-16 атмосфер. При резких скачках в отопительной системе лопнут батареи, а кипяток начнет затапливать квартиру и соседей. В старых панельных домах мастера не рекомендуют использовать такие модели.
У биметаллических конструкций внутри стоит крепкая стальная сердцевина. Материал устойчив к большому напору, поэтому выдержит гидроудары в пределах 20-40 атмосфер. Радиаторы надежны и безопасны при эксплуатации в старых и новых многоэтажках.
По стойкость к коррозии
Вода в городской системе отопления состоит из множества химических добавок, улучшающих теплопроводность. Компоненты безопасны для устаревших чугунных моделей, но в современных возможны негативные последствия. Примеси осаживаются на стенках батарей, что приводит к появлению коррозии.
Алюминиевые радиаторы выдерживают уровень pH до 8 единиц. В старых многоэтажных постройках показатель в трубах бывает в пределах 10-12. При увеличении параметров в соединительных местах начинаются разрушительные реакции, которые приводят к разгерметизации.
Биметаллические радиаторы менее требовательны к уровню pH воды, чем алюминиевые виды. Из-за особенности конструкции с влагой соприкасается только сердцевина. У стали низкая активность по отношению к химической структуре жидкости в системе отопления. В качественных моделях производители дополнительно защищают внутреннюю поверхность антикоррозийным слоем.
По отношению к температуре
Чугунные радиаторы работали с температурой в пределах 150 С. Алюминиевые батареи выдерживают горячую воду до 110 С. Чтобы предупредить проблему, в конструкции часто устанавливают встроенный термостат для регуляции режимов. Максимальный показатель у биметаллических видов – 130 С.
По простоте монтажа
Из-за низкого веса у обеих разновидностей элементарная установка. При монтаже не используют массивные кронштейны, как для чугунных моделей. Оборудование можно закрепить на гипсокартонной перегородке без боязни разрушения или проседания.
Алюминиевые конструкции могут треснуть или деформироваться при нарушении правил установки. Варианты из сплавов более устойчивы к механическому влиянию. Чтобы устройства не вышли из строя, монтаж стоит доверить специалистам.
По срокам службы
Долговечность оборудования зависит от вида конструкции. Биметаллические радиаторы при соблюдении правил монтажа и регулярном обслуживании прослужат не менее 25 лет. Самые дорогие алюминиевые модели при том же режиме проживут в пределах 10-15 лет.
По цене
В состав биметаллических радиаторов входит сталь, поэтому готовая продукция на 20-30% дороже сооружениям из алюминия. Часто ценник брендовой однокомпонентной модели ниже, чем у «безымянной» конструкции из биметалла. Разница в цене появляется за счет высокой стоимости эксплуатации.
Плюсы и минусы радиаторов
Опыт профессионалов подсказывает, что не существует универсального отопительного оборудования. При выборе батарей пользователи обращают внимание на дизайн и цену, но исключают технические особенности. Перед тем, как отличить алюминиевый радиатор от биметаллического, нужно разобраться в плюсах и минусах обоих видов.
Алюминиевые
Батареи делают из сплава металла с кремнием. Силумин сохраняет положительные характеристики алюминия, при этом увеличивает устойчивость к неблагоприятным условиям. К плюсам оборудования относят:
Монтаж алюминиевых батарей должны проводить профессионалы. При малейшем нарушении правил установки радиаторы деформируются и выходят из строя. При подключении к трубам из другого металла возможна коррозийная реакция, поэтому используют подобные или пластиковые виды.
Биметаллические
При производстве отопительного оборудования используют сталь и алюминий. Верхний корпус обеспечивает теплопроводность, внутренние детали отвечают за сопротивление разрушительным реакциям и гидроударам. К положительным сторонам биметаллических радиаторов относят:
Надежная биметаллическая батарея не разрушается под воздействием химического состава воды в трубах. Слабая сторона радиатора – одновременный контакт с жидкостью и воздухом, который провоцирует появление коррозии на стальной поверхности. Опасность возникает при сливе влаги в конце отопительного сезона или при стоящей системе на даче.
У биметаллической модели сечение трубы меньше, чем у алюминиевой. За счет сложной конструкции внутренняя полезная площадь уменьшается. Мелкие частицы из отопительной магистрали под воздействием высокой температуры засоряют узкое отверстие.
У стали и алюминия разные коэффициенты расширения термического. Из-за несовпадения в системе возникают звонкие потрескивания. У биметаллических радиаторов хорошая теплоотдача. При включении тепла помещение быстро и равномерно греется. Из-за сложной технологии изготовления цена моделей намного выше, чем у алюминиевых видов такого же размера.
Какой выбрать
Несмотря на видимое сходство, оба типа батарей имеют разные характеристики. Одни подойдут для многоэтажек, другие – для загородных строений с индивидуальным отоплением. Выбирая алюминиевые или биметаллические радиаторы, надо понимать, что лучше для квартиры, а что – для частного дома.
В квартиру
Многоэтажные строения подключены к центральному отоплению. Давление в трубах может резко изменяться, варьируясь от минимального к максимальному показателю. Нестабильность приводит к гидроударам, которые выдерживают не все металлы.
Температура воды в системе разительно меняется в течение суток или всего отопительного сезона. Химическая структура теплоносителя в высотке не идеален. В жидкости присутствуют реагенты, абразивные вещества, а уровень pH выше предельной нормы (8 единиц). Компоненты накапливаются на внутренних стенках оборудования, что приводит к разгерметизации и порывам.
Выбирая алюминиевые или биметаллические радиаторы, надо знать, что лучше для квартиры модели из двух металлов. Конструкция со стальной сердцевиной выдержит высокое опрессовочное и рабочее давление, избежав аварии. Чтобы минимизировать агрессивность химического состава воды, надо выбирать приборы с нержавеющим покрытием внутренних деталей.
Биметаллические модели секционного типа рекомендуют устанавливать в квартирах новых многоэтажек. Нетребовательные к качеству теплоносителя устройства легко монтировать. Для старых строений отдают предпочтение монолитным вариантам. За счет усиленной конструкции батареи выдержат максимальную нагрузку, не лопнут от мощного гидроудара. От протечек отопительное оборудование защищено цельной стальной сердцевиной.
В загородный дом
Понимая, чем отличается алюминиевый радиатор от биметаллического радиатора, легко подобрать решение для коттеджа. В загородном строении индивидуальная отопительная система (котел), которая дает постоянное давление. Показатели в трубах не превышают 10 атмосфер, поэтому нет резких изменений и гидроударов.
Владельцы загородных домов контролируют свойства теплоносителей, поэтому химический состав воды можно периодически проверять. Температура горячей жидкости в течение сезона остается стабильной. В коттеджах рекомендуют использовать алюминиевые радиаторы. Отличная теплоотдача, низкая цена и привлекательный дизайн станут доступной альтернативой дорогому биметаллу.
Для загородного дома подойдут как монолитные, так и секционные модели. После включения отопительного котла оборудование быстро греется, распространяя жар по помещениям, что актуально при эксплуатации зимой на даче. Чтобы не было протечек, важно следить за состоянием мест соединения резьбы.
Как отличить
Внешне оба типа батарей очень похожи, поэтому возникают проблемы при выборе. Зная, как отличить алюминиевый радиатор от биметаллического визуально, можно самостоятельно подобрать подходящую модель для дома или квартиры. Существуют признаки, позволяющие быстро определить нужный тип оборудования.
Батареи из чистого алюминия по весу легче, чем конструкции из биметалла. Секции одного размера и формы будут различаться по массе. Стальная сердцевина на 0,5 кг тяжелее, чем однокомпонентные модели.
Чтобы не перепутать конструкции из разных материалов, профессионалы рекомендуют осмотреть резьбу. В биметаллическом радиаторе на участках прохода воды заметна нецелостность структуры. На серой поверхности стальной трубы виден серебристый слой алюминия. Между двумя металлами идет цветовая граница перехода.
Понимая, как отличить алюминиевый радиатор от биметаллического визуально, можно определить нужную модель на слух. Если постучать по стали, то звук будет звонким. Однокомпонентная конструкция воспроизводит глухой тон. Проверку осуществляют деревянным карандашом, гвоздем или пластиковой ручкой.
Узнать тип материала поможет магнит. Внутренняя стальная начинка притягивает прибор, а у алюминия нет притяжения. Устройство подносят ближе к центру конструкции, где находится металлическая труба.
Заключение
Современные радиаторы не только отдают, но и сохраняют тепло в помещении. Зная, как отличить алюминиевый радиатор от биметаллического, легко подобрать нужную модель для квартиры или дома. Каждый вид работает при определенных условиях, нарушение которых приводит к аварии.