雙金屬片

雙金屬片也稱熱雙金屬片，由於各組元層的熱膨脹係數不同，當温度變化時，主動層的形變要大於被動層的形變，從而雙金屬片的整體就會向被動層一側彎曲，則這種複合材料的曲率發生變化從而產生形變。其中，膨脹係數較高的稱為主動層；膨脹係數較低的稱為被動層。但是隨着雙金屬應用領域的擴大和結合技術的進步，近代已相繼出現三層、四層、五層的雙金屬。事實上，凡是依賴温度改變而發生形狀變化的組合材料，現今在習慣上仍稱為熱雙金屬 ^[1]  。

斷路器熱過載保護的工作原理就是利用雙金屬的受熱彎曲特性，雙金屬片中2 層或多層熱膨脹係數各不相同的金屬受熱時，會發生彎曲。一片塊狀的熱雙金屬片受熱時會彎成拱殼狀，窄的熱雙金屬片受熱時會以一定的半徑彎成弧形，要使橫向的變化不大，熱雙金屬的長度一般不能小於寬度的3倍，或者寬度不大於厚度的20倍。雙金屬的受熱偏轉有直線及旋轉各種運動方向，雙金屬片可有多種形狀 ^[2]  。

雙金屬片被廣泛用在繼電器，開關，控制器等上面。日光燈的起輝器就是一個很好的例子。另外還可以利用雙金屬片製成温度計，可以測量較高的温度。

雙金屬片分成高靈敏型、通用型、高温型、低温型、電阻型、耐腐蝕型以及特殊型，材料性能參數較多，正確選用雙金屬片材料對產品非常重要。

在設計和選擇雙金屬片時，工作温度、電阻、抗腐蝕性、標記、產品尺寸公差、雙金屬片的工作穩定性等各項參數滿足設計需要，才能得到可靠的產品。

首先雙金屬片有線性工作温度和最高使用温度，若要得到精確的工作偏轉，工作温度能夠保證在雙金屬片的線形工作範圍，即工作温度的升高和雙金屬片的偏轉成典型的線性關係，如線性温度在-20～200 ℃的雙金屬片，200 ℃以上曲線彎曲，不再呈現線形關係。

其次雙金屬片電阻大小直接決定着雙金屬片的發熱，也影響着產品的動作特性，隨着温度升高，電阻會增加。

雙金屬片的抗腐蝕能力，需要根據不同的環境予以考慮，特別是用於污染等級較高的工業環境。雙金屬片的抗腐蝕能力通常足夠，對於某些特殊環境如高温高濕或帶有腐蝕性氣體的工業化環境，應使用抗腐蝕更強的雙金屬片 ^[3]  。

在熱雙金屬元件製造過程，除了最終必須保證熱雙金屬元件功能的一致性和穩定性以外，在其製造和裝配過程中應嚴格按照工藝規程進行質量控制。

首先是焊接的控制，微型斷路器的熱雙金屬元件大都採用懸臂樑結構，焊接位置和焊疤大小將直接影響元件的有效長度L和發熱程度。為此，熱雙金屬元件在和支架焊接時一定要採用專用的定位夾具，嚴格控制點焊機的焊接電流、時間、壓力，電極材料、形狀等參數。

其次，組合部件經過焊接和裝配加工後，導致熱雙金屬元件又產生了新的熱應力和機械應力，勢必會影響元件的穩定性，可以通過時效處理的方法，將雙金屬片放在高低温循環的環境中反覆4～5個週期以消除應力。

熱雙金屬元件經過一系列的加工裝配後，為了避免出現新的機械應力，必須要進行元件的工作端零位調整。要求在調整過程中不直接施力於熱雙金屬元件上，而應該用專用工具調整支架或其他連接件。

熱雙金屬元件需要與多股軟電刷線和支架等零件焊接。為防止在焊接過程中使熱雙金屬元件出現大面積過熱現象，一般採用儲能式點焊機，可用較大的電流與較短的時間進行點焊焊接，並要防止出現假焊現象。

在雙金屬片的應用過程中，會碰到雙金屬片偏轉不到位，達不到廠商宣稱的偏轉參數，經對雙金屬片截面進行剖分，發現雙金屬片的複合不到位，兩層金屬之間的貼合不緊密，多處位置存在縫隙，而工作性能完好的雙金屬片則結合面致密，不存在缺陷。

雙金屬片與其他件焊接時，焊接參數不穩定導致雙金屬片受熱温度過高，產生不可回覆性彎曲，影響工作性能。焊接時，定位不可靠也會導致許多雙金屬片與其他零件的焊接位置發生傾斜，導致雙金屬片在產品內的定位不準確，易與其他零件發生干涉。對此，要嚴格控制焊接參數和定位工裝的認證，並設計組件檢具對焊接結果進行控制 ^[1]  。