Qu'est-ce qu'un ruban bimétallique?
Un bilame est un dispositif simple qui convertit l'énergie thermique en mouvement mécanique. Il est utilisé comme interrupteur ou indicateur thermique activé par la chaleur et fonctionne selon le principe de la dilatation différentielle de métaux dissipés chauffés. Le bilame est composé de deux métaux différents qui sont liés pour former un rectangle plat ou une bobine concentrique. Lorsque la bande est chauffée, l'un des métaux chauffe et se dilate plus rapidement que l'autre, ce qui provoque la flexion de la bande. Cette déviation mécanique est ensuite exploitée de différentes manières pour commuter des circuits électriques ou déplacer un cadran afin de donner une indication de la valeur thermique.
Lorsque tout solide, fluide ou gaz est chauffé, ses molécules commencent à s'éloigner les unes des autres, entraînant une expansion. Tant qu'un matériau chauffé ne sera pas contenu à un moment donné, il se développera de manière équilibrée. Si, pour une raison quelconque, le matériau est confiné ou empêché de s'étendre le long de l'une de ses surfaces, l'expansion non restreinte dans le reste du matériau le fera dévier ou se plier. Évidemment, certains matériaux vont chauffer plus vite ou se dilater plus que d'autres en fonction de leur structure moléculaire. Si deux matériaux aussi dissemblables se lient l'un à l'autre, celui qui chauffe moins vite limitera l'expansion sur une face de l'autre et provoquera ce phénomène de déviation.
Ce principe de déflexion thermique de matériaux différents est utilisé pour fournir un mouvement mécanique lié à la chaleur dans une large gamme d'équipements électriques et de mesure. Les bandes bimétalliques sont généralement constituées de deux métaux différents, le laiton et l’acier et le cuivre et l’acier étant des combinaisons typiques. Les deux matériaux sont généralement soudés, brasés ou rivés ensemble pour produire une union homogène et sûre entre les deux faces de contact. Les bandes bimétalliques peuvent être formées en tant qu’éléments de type ressorts hélicoïdaux droits ou concentriques. Leur déflexion physique une fois chauffée est ensuite exploitée de différentes manières pour remplir différentes fonctions.
L’un des procédés les plus courants d’utilisation de la déflexion d’un bilame consiste à l’utiliser comme contact électrique pour établir ou rompre des circuits. Les thermostats de chauffage sont un bon exemple de ce type d’application et utilisent une bande droite non chauffée pour rester en contact avec un point de commutation et maintenir le circuit de chauffage en marche. Lorsque la température atteint un point prédéterminé, la bande chauffe et se courbe, coupant ainsi le circuit et éteignant le chauffage. Lorsque la bande refroidit à nouveau, elle redresse et réactive le circuit de chauffage. Cela permet de maintenir une plage de température constante.
Le bilame bilame a tendance à se dérouler lorsqu'il chauffe et fait tourner l'aiguille d'un thermomètre à cadran pour indiquer une valeur de température. Les bandes bimétalliques sont également utilisées en tant que dispositifs de surcharge thermique pour couper l’alimentation des équipements électriques lorsqu’elles prélèvent un courant excessif ou surchauffent physiquement. Les caractéristiques d'expansion connues des différents métaux dans le bilame permettent une adaptation très précise de ces dispositifs pour fonctionner à des températures exactes. Cela fait des bandes une méthode fiable et abordable d’utilisation de la chaleur comme entrée de contrôle ou de mesure.