Qu'est-ce qu'un bilame ?

Un bilame est un dispositif simple qui convertit l'énergie thermique en mouvement mécanique. Il est utilisé comme interrupteur activé thermiquement ou indicateur de chaleur et fonctionne sur le principe de la dilatation différentielle de métaux dissemblables chauffés. Le bilame est composé de deux métaux différents qui sont collés ensemble pour former une bande droite et plate ou une bobine concentrique. Lorsque la bande est chauffée, l'un des métaux s'échauffe et se dilate plus rapidement que l'autre, provoquant la flexion de la bande. Cette déviation mécanique est ensuite exploitée de diverses manières pour commuter des circuits électriques ou déplacer un cadran pour donner une indication de valeur calorifique.

Lorsqu'un solide, un fluide ou un gaz est chauffé, ses molécules commencent à s'éloigner les unes des autres, ce qui entraîne une expansion. Tant qu'un matériau chauffé n'est pas contenu à un moment donné, il se dilatera de manière équilibrée. Si, pour une raison quelconque, le matériau est contenu ou empêché de se dilater 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 chauffent plus rapidement ou se dilatent plus que d'autres en fonction de leur structure moléculaire. Si deux matériaux dissemblables se lient, celui qui chauffe le plus lentement limitera la dilatation le long d'une face de l'autre et provoquera ce phénomène de déviation.

Ce principe de déviation thermique de matériaux dissemblables 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 rivetés ensemble pour produire une union uniforme et sûre entre les deux faces de contact. Les bandes bimétalliques peuvent être formées sous la forme d'éléments de type ressort hélicoïdal droits ou concentriques. Leur déviation physique lorsqu'elles sont chauffées est ensuite exploitée de diverses manières pour réaliser différentes fonctions.

L'une des méthodes les plus courantes d'utilisation de la déflexion d'un bilame consiste à utiliser le ruban comme contact électrique pour établir ou interrompre des circuits. Les thermostats de chauffage sont un bon exemple de ce type d'application et utilisent la bande droite non chauffée pour maintenir le contact avec un point de commutation et maintenir le circuit de chauffage actif. Lorsque la température atteint un point prédéterminé, la bande chauffe et se plie, interrompant ainsi le circuit et éteignant le chauffage. Lorsque la bande refroidit à nouveau, elle se redresse et réactive le circuit de chauffage. Cela permet de maintenir une plage de température constante.

Le bilame de type bobine 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 comme dispositifs de surcharge thermique pour couper l'alimentation électrique des équipements électriques lorsqu'ils tirent un courant excessif ou surchauffent physiquement. Les caractéristiques de dilatation connues des différents métaux dans le bilame permettent une adaptation très précise de ces dispositifs pour qu'ils fonctionnent 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.