Bimetall

Ein Bimetall (auch Thermobimetall) ist ein Metallstreifen aus zwei Schichten unterschiedlichen Materials, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind. Charakteristisch ist die Veränderung der Form bei Temperaturänderung. Diese äußert sich als Verbiegung. Ursache ist der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der verwendeten Metalle. Diese Metalle können zum Beispiel Zink und Stahl sein.

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Prinzip

Zwei Metalle mit unterschiedlichem Längenausdehnungskoeffizienten verlängern sich bei Erwärmung um unterschiedliche Strecken. Verbindet man die beiden Enden zweier Metallstreifen, z.B. durch Nieten oder Walzen, führt die unterschiedliche Verlängerung zu einer Verbiegung des Bimetallstreifens.

Herstellung

Bimetalle werden in Blech- oder Bandform hergestellt. Die blanken Metallbleche werden dabei unter Druck aufeinandergewalzt, in der Kontaktzone entsteht durch Kaltverschweißung eine unlösbare Verbindung.

Anwendung

Bimetalle werden zu Steuerungszwecken, wie zur temperaturabhängigen automatischen Betätigung von Ventilen, Schaltvorgänge in teilweise auch in Messinstrumenten, verwendet.

In einem Raumtemperaturregler öffnet bzw. schließt ein gewickelter Bimetall in Abhängigkeit von der Raumtemperatur einen Kontakt, der den Brenner des Heizkessels ein- bzw. ausschaltet.

Historische Kühlwasserthermostaten im Kraftfahrzeug enthielten ein Bimetall. Aktuelle Thermostaten werden durch eine im Kühlmittelstrom liegende Kapsel betätigt, die mit einem so genannten Dehnstoff (ein Wachs) gefüllt ist.   Wegen der temperaturabhängigen Formänderung von Bimetallen lassen sich somit Thermometer oder Temperaturschalter erzeugen. Dazu wird meist ein Ende eines solchen Streifens (z. B. im Thermometer) befestigt; bei einer Temperaturveränderung verbiegt sich der Streifen, das freie Ende verändert seine Position. Bei einer Anwendung als anzeigendes Thermometer kann man an einer entsprechenden Skala die Temperatur ablesen. Bei Anwendungen mit elektrischen Schalter wird durch die Positionsänderung je nach Ausführung ein Kontakt geöffnet oder geschlossen und damit ein Schaltungsvorgang ausgelöst.

Anwendung finden solche Bimetallstreifen in vielen Wärmegeräten, zum Beispiel bei der Temperatursteuerung von Bügeleisen, Kaffeemaschinen, Toastern, Wasserkochern und Leitungsschutzschaltern ("Sicherungsautomaten").

Wird ein Bimetall in den Stromfluss einer Glühlampe eingebaut und in der nähe der Glühwendel platziert, so beginnt die Lampe nach kurzer Aufheizzeit zu blinken. Durch das Aufheizen wird der Stromfluss unterbrochen; beim Abkühlen wird der Stromkreis wieder geschlossen. Entsprechend funktioniert ein Bimetallrelais.