معامل التمدد الحراري ل Invar 36 منخفض للغاية مقارنةً بمعظم المعادن الهندسية. حول درجة حرارة الغرفة، عادةً ما يكون متوسط معامل التمدد الحراري ل Invar 36 حوالي 1.2 إلى 1.6 جزء في المليون/ درجة مئوية، اعتمادًا على حالة المادة ونطاق درجة الحرارة والمعالجة الحرارية وطريقة الاختبار. وهذا التمدد الحراري المنخفض للغاية هو السبب الرئيسي وراء استخدام Invar 36، المعروف أيضًا باسم UNS K93600 وW.Nr. 1.3912 وFeNi36 وNi36 وNi36، على نطاق واسع في الأدوات الدقيقة والقوالب المركبة في مجال الطيران وقضبان القياس والإطارات البصرية والأجهزة العلمية والمعدات المبردة والمكونات التي تتطلب أبعادًا ثابتة أثناء التغيرات في درجات الحرارة. ومع ذلك، فإن Invar 36 ليس له نفس معامل التمدد في جميع درجات الحرارة. ويظل تمدده الحراري منخفضًا جدًا بالقرب من درجة حرارة الغرفة وخلال العديد من تطبيقات درجات الحرارة المبردة إلى المعتدلة، ولكن معدل التمدد يزداد مع ارتفاع درجة الحرارة، خاصةً فوق نطاق التمدد المنخفض العادي.
Invar 36 عبارة عن سبيكة من النيكل والحديد يتم التحكم في تمددها مصممة للتطبيقات التي يجب فيها تقليل التغير في الأبعاد. أهم خصائصها ليست القوة العالية أو الصلابة العالية أو المقاومة القوية للتآكل. ميزتها الرئيسية هي التمدد الحراري المنخفض للغاية. عندما تتغير درجة الحرارة، تتمدد المعادن العادية أو تتقلص. أما Invar 36 فيتمدد بدرجة أقل بكثير، وبالتالي يمكن للجزء النهائي أن يحافظ على أبعاد أكثر ثباتًا.
هذه الخاصية ذات قيمة خاصة في الهندسة الدقيقة. قد يفقد قضيب القياس الطويل، أو القالب المركب، أو الإطار البصري، أو دعامة الأداة العلمية دقته إذا تمددت المادة كثيرًا أثناء تغير درجة الحرارة. ويساعد Invar 36 على تقليل هذه المشكلة من خلال توفير معامل تمدد حراري أقل بكثير من الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وسبائك النحاس والعديد من سبائك النيكل الشائعة.
| البند | معلومات التمدد الحراري Invar 36 |
|---|---|
| نوع المادة | سبيكة تمدد محكومة بالنيكل والحديد |
| أسماء الصفوف الرئيسية | Invar 36، سبيكة 36، FeNi36، Ni36، Ni36 |
| رقم نظام الأمم المتحدة | UNS K93600 |
| W.Nr. | 1.3912 |
| خاصية التركيب الرئيسي | حول 36% النيكل، حديد التوازن 36% |
| العقار الرئيسي | معامل تمدد حراري منخفض للغاية |
| مرجع CTE النموذجي في درجة حرارة الغرفة النموذجية | حوالي 1.2 إلى 1.6 جزء في المليون/درجة مئوية، حسب الحالة ونطاق درجة الحرارة |
والإجابة المباشرة هي: عادةً ما يكون معامل التمدد الحراري لـ Invar 36 حوالي 1.2 إلى 1.6 × 10-⁶/°م درجة مئوية بالقرب من درجة حرارة الغرفة، وغالبًا ما يُكتب على أنه 1.2 إلى 1.6 جزء في المليون/درجة مئوية أو 1.2 إلى 1.6 ميكرومتر/م- درجة مئوية. يمكن أن تختلف هذه القيمة اعتمادًا على نطاق درجة حرارة الاختبار، وحالة المعالجة الحرارية، والشغل على البارد، والتركيب الكيميائي، وشكل المنتج.
للاستخدام الهندسي العملي، يجب على المشترين عدم التعامل مع رقم CTE واحد على أنه رقم عالمي لكل قضيب أو لوح أو جزء مُشَكَّل آليًا من Invar 36. قد يختلف المعامل المقاس من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية عن المعامل المقاس من 20 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية أو من درجة الحرارة المبردة إلى درجة حرارة الغرفة. ولذلك، فإن الطريقة الصحيحة لتحديد معامل التمدد الحراري Invar 36 هي تحديد نطاق درجة الحرارة، وحالة المادة، وما إذا كان تقرير اختبار معامل التمدد الحراري CTE مطلوبًا.
| نطاق درجة الحرارة | المتوسط النموذجي CTE المرجعي | المعنى العملي |
|---|---|---|
| درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة إلى 100 درجة مئوية | حوالي 1.2 - 1.6 جزء في المليون/ درجة مئوية | ثبات أبعاد ممتاز للأجزاء الدقيقة |
| درجة حرارة الغرفة إلى 200 درجة مئوية | لا تزال منخفضة، ولكنها أعلى من نطاق 100 درجة مئوية | مناسب للعديد من الأدوات الدقيقة، ولكن يجب حساب التمدد |
| التبريد إلى درجة حرارة الغرفة | سلوك التمدد المنخفض | مفيد للغاز الطبيعي المسال، والدعامات المبردة، والمعدات العلمية |
| فوق 200 درجة مئوية تقريباً | يزداد معدل التمدد بشكل ملحوظ | يجب التحقق من بيانات CTE التفصيلية قبل اختيار المواد |
يُعرف Invar 36 عادةً باسم UNS K93600 وW.Nr. 1.3912. وتعد هذه التسميات مهمة لأنه يمكن الخلط بسهولة بين سبائك التمدد المضبوطة. قد تبدو سبائك Invar 36 وKovar وSuper Invar وSuper Invar وSoy 42 وغيرها من سبائك الحديد والنيكل والحديد والنيكل-كو متشابهة في شكل قضبان أو ألواح، ولكن معامل التمدد الحراري ونطاق الاستخدام مختلفان.
عند شراء قضيب Invar 36 المستدير أو القضيب المسطح أو اللوح أو المخزون الميكانيكي الدقيق، يجب أن تُظهر شهادة المادة بوضوح اسم الرتبة الصحيحة وتسميتها. بالنسبة للمشترين الدوليين، تعتبر شهادة UNS K93600 مفيدة بشكل خاص لأنها توفر هوية واضحة للمادة عبر مختلف الموردين والبلدان.
| التعيين | المعنى | ملاحظة الشراء |
|---|---|---|
| إنفار 36 | الاسم التجاري الشائع | تستخدم على نطاق واسع في الرسومات الفنية ووثائق الشراء |
| سبيكة 36 | الاسم العام للسبائك | غالبًا ما يستخدمها الموردون وحملة الأسهم |
| UNS K93600 | التعيين الموحد للمواد | مفيد لتأكيد المواد الدولية |
| W.Nr.1.3912 | رقم فيركستوف الأوروبي | شائعة في الرسومات والشهادات الأوروبية |
| FeNi36 / Ni36 | تسمية سبيكة الحديد والنيكل | يشير إلى حوالي 36% محتوى النيكل 36% |
إذا كان المشروع يتطلب أداء التمدد الحراري Invar 36، فلا ينبغي استبدال سبيكة أخرى منخفضة التمدد دون موافقة هندسية. قد يكون الكوفار أفضل لإحكام غلق الزجاج بالمعدن، في حين أن سوبر إنفار قد يوفر تمددًا أقل بالقرب من درجة حرارة الغرفة ولكن نطاق درجة الحرارة العملية أضيق. التحديد الصحيح للمادة هو الخطوة الأولى قبل التحقق من معامل التمدد الحراري.
تتميز سبيكة Invar 36 بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية بسبب تركيبتها الخاصة من الحديد والنيكل. تحتوي السبيكة على حوالي 36% نيكل وحديد متوازن. عند هذا المستوى من التركيب، تُظهر المادة تأثير Invar المعروف، حيث يتم تقليل التمدد الحراري العادي بقوة من خلال السلوك المغناطيسي والذرّي لنظام سبيكة Fe-Ni.
تتمدد معظم الفلزات مع زيادة درجة الحرارة لأن الذرات تهتز بقوة أكبر ويزداد التباعد الشبكي. يتصرف Invar 36 بشكل مختلف خلال نطاق درجات الحرارة المفيدة. فسلوكه الداخلي المرتبط بالمغناطيسية يعوض جزءًا من التمدد الحراري العادي، مما يؤدي إلى تغير منخفض الأبعاد بشكل غير عادي.
محتوى النيكل أمر بالغ الأهمية. إذا كان محتوى النيكل مختلفًا بشكل كبير عن النطاق المطلوب، فقد يضعف تأثير Invar. وهذا هو سبب أهمية التحكم في التركيب الكيميائي. إن إنفار 36 ليس مجرد “حديد زائد نيكل”. يجب أن يكون لديه التوازن الصحيح بين النيكل والحديد لتحقيق سلوك التمدد الحراري المنخفض المتوقع.
يمكن أن يتأثر معامل التمدد الحراري أيضًا بالعناصر المتبقية والشغل على البارد والتلدين وتخفيف الضغط والتاريخ الحراري. بالنسبة للتطبيقات الدقيقة، يجب على المشترين ليس فقط التحقق من اسم الرتبة ولكن أيضًا التحقق من التركيب الكيميائي وحالة المعالجة الحرارية وبيانات اختبار CTE إذا لزم الأمر.
| العامل | التأثير على التمدد الحراري |
|---|---|
| 36% محتوى النيكل | ينشئ سلوك Invar الأساسي منخفض التمدد |
| الميزان الحديدي | تشكل مصفوفة التمدد المتحكم بها من الحديد والنيكل |
| العناصر المتبقية | قد يؤثر على سلوك الاتساق والتوسع |
| العمل البارد | يمكن أن يغير الضغط الداخلي ويؤثر قليلاً على سلوك التمدد |
| التلدين/الشيخوخة | يمكن تحسين ثبات التمدد لنطاقات درجة حرارة محددة |
في درجة حرارة الغرفة ونطاقات درجة الحرارة القريبة من درجة حرارة الغرفة، يُظهر Invar 36 أداء التمدد المنخفض الأكثر فائدة. والنطاق المرجعي الشائع هو حوالي 1.2 إلى 1.6 جزء في المليون/درجة مئوية من درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 100 درجة مئوية، على الرغم من أن القيم الفعلية قد تختلف حسب المواصفات وحالة المادة.
هذا الانحراف الحاد في درجة حرارة الغرفة المنخفضة يجعل Invar 36 مناسبًا لأدوات القياس والإطارات البصرية والأدوات المعملية والقضبان الدقيقة ومعدات المعايرة والمكونات المستخدمة في الورش أو المعامل حيث قد تتغير درجة الحرارة ولكن يجب أن تظل دقة الأبعاد ثابتة.
| قيمة CTE | الوحدة المكافئة | المعنى |
|---|---|---|
| 1.2 × 10-⁶ /°C | 1.2 جزء في المليون/درجة مئوية | تمدد منخفض جداً للتطبيقات الدقيقة |
| 1.6 × 10-⁶ /°C | 1.6 ميكرومتر/م-س | لا تزال منخفضة للغاية مقارنة بالصلب والألومنيوم |
| 10 - 17 × 10-⁶ /°C | النطاق الشائع للعديد من الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ | توسع أعلى بكثير من Invar 36 |
إذا كان طول قضيب Invar 36 بطول متر واحد يبلغ 1.5 ميكرومتر/م°م°م، فإن تغير درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية ينتج عنه تغير في الطول بمقدار 15 ميكرومتر تقريبًا. قد يتمدد قضيب الفولاذ الكربوني أكثر من ذلك بعدة مرات في نفس الحالة. وهذا هو السبب في أن Invar 36 مفيد للإطارات الدقيقة وأجزاء القياس.
يتغير معامل التمدد الحراري ل Invar 36 مع درجة الحرارة. ويظل منخفضًا جدًا في نطاق التمدد المنخفض العادي، ولكنه يزداد مع ارتفاع درجة الحرارة. بالنسبة للتصميم الهندسي، يجب تحديد الفاصل الزمني لدرجة الحرارة. قيمة CTE من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية ليست هي نفسها قيمة CTE من 20 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية.
| نطاق درجة الحرارة | المتوسط النموذجي لسلوك CTE النموذجي | مذكرة تطبيق |
|---|---|---|
| -200 درجة مئوية إلى درجة حرارة الغرفة | سلوك التمدد المنخفض | مفيدة لمعدات التبريد والغاز الطبيعي المسال |
| -100 درجة مئوية إلى درجة حرارة الغرفة | توسع منخفض جداً | مناسبة للأدوات العلمية والقطع الدقيقة للخدمة الباردة |
| 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية | حوالي 1.2 - 1.6 جزء في المليون/درجة مئوية في العديد من المراجع | ممتازة للتطبيقات الدقيقة في درجة حرارة الغرفة |
| 20 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية | منخفضة ولكن متزايدة | يجب حساب التمدد للتفاوتات الضيقة |
| 20 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية | زيادة التوسعة بشكل واضح | تحقق مما إذا كان Invar 36 لا يزال يفي بدقة التصميم |
| فوق 300 درجة مئوية | أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة CTE | قد تكون هناك حاجة إلى سبائك أخرى أو تحليل حراري مفصل |
إذا قال المشتري “Invar 36 CTE منخفضة CTE فقط”، فقد يقدم المورد بيانات المواد القياسية. ولكن إذا كان التطبيق هو أدوات الفضاء الجوي، أو تحديد المواقع البصرية، أو التجميع بالتبريد، أو معدات القياس، فقد يكون نطاق CTE الدقيق مهمًا. يجب أن تذكر المواصفات الواضحة نطاق درجة الحرارة، مثل 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية أو 20 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
غالبًا ما يُكتب معامل التمدد الحراري بوحدات مختلفة. فبالنسبة لـ Invar 36، قد يرى المشترون وحدة جزء في المليون/درجة مئوية، أو ميكرومتر/م-درجة مئوية، أو ×10-⁶/درجة مئوية، أو ×10-⁶/ك. وترتبط هذه الوحدات ارتباطًا وثيقًا وغالبًا ما تكون متكافئة عدديًا للأغراض الهندسية العملية.
| الوحدة | المعنى | مثال على ذلك |
|---|---|---|
| جزء في المليون/درجة مئوية | جزء في المليون لكل درجة مئوية | 1.5 جزء في المليون/ درجة مئوية تعني 1.5 جزء في المليون من تغير الطول لكل درجة مئوية |
| ميكرومتر/م-درجة مئوية | ميكرومتر لكل متر لكل درجة مئوية | 1.5 ميكرومتر/م-س تعني أن 1 متر يتغير 1.5 ميكرومتر لكل درجة مئوية |
| ×10-⁶/°C | الترميز العلمي لمعامل التمدد | 1.5 × 10 ⁶/°م يساوي 1.5 جزء في المليون/°م |
| ×10-⁶/K | لكل تغير في درجة حرارة كلفن | بالنسبة للفترات الزمنية لدرجات الحرارة، 1 كلفن يساوي 1 درجة مئوية تغيرًا |
بالنسبة إلى جداول المواد العملية، 1 جزء في المليون/°س يساوي 1 ميكرومتر/م°س ويساوي 1 × 10-⁶/°س. لذلك، إذا كانت ورقة بيانات Invar 36 تسرد 1.5 × 10 ⁶/°م°م، فيمكن للمشترين قراءتها أيضًا على أنها 1.5 جزء في المليون/°م°م أو 1.5 ميكرومتر/م°م°م.
يتميز Invar 36 بأداء مفيد منخفض التمدد من درجات الحرارة المبردة إلى درجات الحرارة المعتدلة. وهذا هو السبب في استخدام السبيكة ليس فقط في الأدوات الدقيقة في درجة حرارة الغرفة، ولكن أيضًا في الغاز الطبيعي المسال، والمعدات العلمية ذات درجات الحرارة المنخفضة، والدعامات المبردة، والأنظمة الفضائية المعرضة للظروف الباردة.
في درجات الحرارة المبردة، تنكمش العديد من المواد بشكل كبير وقد تصبح هشة. يوفر Invar 36 انكماشًا منخفضًا وصلابة جيدة، مما يجعله مفيدًا لمكونات الخدمة الباردة. وهذا أمر مهم لأنظمة الغاز الطبيعي المسال ونقل الغاز المسال والأدوات ذات درجات الحرارة المنخفضة والمعدات العلمية.
في درجات الحرارة المعتدلة، لا يزال Invar 36 يوفر تمددًا أقل من معظم المعادن الهندسية الشائعة. ومع ذلك، كلما زادت درجة الحرارة، يرتفع معامل التمدد. بالنسبة للتطبيقات التي تقترب من 200 درجة مئوية أو أعلى، يجب على المصمم مراجعة بيانات التمدد الحراري التفصيلية قبل الاختيار النهائي.
| نطاق درجة حرارة العمل | ملاءمة Invar 36 | المذكرة الهندسية |
|---|---|---|
| التبريد إلى درجة حرارة الغرفة | مناسب جداً | الانكماش المنخفض والصلابة الجيدة ذات قيمة |
| درجة حرارة الغرفة إلى 100 درجة مئوية | ممتاز | أفضل نطاق للعديد من التطبيقات الدقيقة |
| درجة حرارة الغرفة إلى 200 درجة مئوية | مناسبة للعديد من التصميمات | يجب حساب CTE للتفاوتات الضيقة |
| فوق 200 درجة مئوية | يتطلب مراجعة دقيقة | تزيد التوسعة وقد تقلل من فائدة Invar 36 |
يؤثر محتوى النيكل تأثيراً مباشراً على معامل التمدد الحراري لسبائك Invar 36. تم تصميم السبيكة حول نيكل 36% تقريبًا لأن هذه التركيبة تنتج سلوك التمدد المنخفض المعروف باسم تأثير Invar. إذا تغير محتوى النيكل أكثر من اللازم، فقد يتغير معامل التمدد وقد لا يكون أداء المادة كما هو متوقع.
يتراوح نطاق التركيب الشائع لـ Invar 36 بين 35% إلى 37% من النيكل، مع وجود الحديد كميزان. يجب التحقق من هذا النطاق في MTC. بالنسبة للتطبيقات الدقيقة، يعد التحقق من التركيب أمرًا مهمًا لأن أداء التمدد الحراري يعتمد على التوازن الصحيح بين الحديد والنيكل.
على الرغم من أن النيكل والحديد هما العنصران الرئيسيان، إلا أن العناصر المتبقية مثل الكربون والمنجنيز والسيليكون والكبريت والفوسفور والكوبالت والكروم قد تؤثر أيضًا على سلوك المادة. يجب أن تظل ضمن النطاق القياسي المطلوب. بالنسبة لتطبيقات CTE الصارمة، قد يطلب المشترون إجراء اختبارات إضافية بدلاً من الاعتماد على الكيمياء فقط.
| عنصر التركيب | المتطلبات النموذجية | التأثير على التمدد الحراري |
|---|---|---|
| نيكل | نبذة عن 35% - 37% | العامل الرئيسي الذي يخلق سلوك التمدد المنخفض |
| حديد | الرصيد | تشكل مصفوفة التمدد المتحكم بها من الحديد والنيكل |
| كوبالت | المتبقي الخاضع للرقابة أو الحد المحدد | قد يؤثر على التمدد والسلوك المغناطيسي |
| الكربون والشوائب | مستويات منخفضة متحكم فيها | المساعدة في الحفاظ على اتساق المواد وجودة المعالجة |
يمكن أن تؤثر المعالجة الحرارية وحالة المادة على ثبات تمدد Invar 36. قد يؤدي التلدين، وتخفيف الإجهاد، والشغل على البارد، والشيخوخة الاصطناعية، والتاريخ الحراري إلى تغيير الإجهاد الداخلي وحالة البنية المجهرية. بالنسبة للمكونات عالية الدقة، يمكن أن يؤثر ذلك على ثبات الأبعاد النهائي.
عادة ما يوفر قضيب أو صفيحة Invar 36 الملدنة ليونة أفضل وإجهاد متبقي أقل. وهذا مفيد في الآلات الدقيقة وإنتاج القوالب وأدوات القياس والمكونات البصرية. إذا كان يجب أن يحتفظ الجزء بأبعاد محكمة، فغالبًا ما يُفضل استخدام المواد الملدنة أو المخففة من الإجهاد.
يمكن أن يؤدي السحب على البارد أو الشغل على البارد إلى تحسين القوة وتحمل الأبعاد، ولكنه قد يؤدي إلى إجهاد متبقي. قد تؤدي بعض ظروف الشغل على البارد إلى تقليل معامل التمدد بشكل طفيف، ولكن قد لا تظل الحالة مستقرة في درجات الحرارة الأعلى. بالنسبة للتطبيقات الدقيقة، يجب التحكم في الشغل على البارد بعناية.
قد تتحرك أجزاء Invar 36 الكبيرة أو الدقيقة أثناء التصنيع الآلي إذا تم تحرير الإجهاد الداخلي. العملية الشائعة هي التصنيع الآلي الخشن، وتخفيف الضغط، ثم التصنيع الآلي النهائي. يساعد ذلك على تحسين ثبات الأبعاد في المكوّن النهائي.
| الحالة/العملية | التأثير على استقرار التوسع | نصائح عملية |
|---|---|---|
| ملدن | إجهاد متبقي أقل وثبات أفضل | مفضلة للتصنيع الآلي الدقيق |
| السحب على البارد | تحمّل أفضل ولكن إجهاد متبقي محتمل | ضع في اعتبارك تخفيف الضغط من أجل الاستخدام الدقيق |
| تخفيف التوتر | يحسن ثبات الأبعاد بعد التصنيع الآلي | مفيدة للقوالب والإطارات وقياس الأجزاء |
| الشيخوخة الاصطناعية | يمكن تثبيت التمدد في نطاقات محددة | استخدم فقط عندما تكون المواصفات المطلوبة فقط |
يُستخدم كل من القضيب الدائري Invar 36 والصفيحة المستديرة من Invar 36 من أجل ثبات الأبعاد، ولكن قد تختلف متطلبات المعالجة الخاصة بهما. يتم تشكيل القضبان المستديرة عادةً في قضبان وأعمدة ودبابيس وفواصل ودعامات وأجزاء ميكانيكية دقيقة. تُستخدم الألواح عادةً في الأدوات المركبة، وقواعد القوالب، والإطارات، والألواح، والهياكل الدقيقة المسطحة.
القضيب المستدير Invar 36 مناسب للأعمدة الدقيقة، وقضبان القياس، ودبابيس التوجيه، والفواصل، والمكونات الأسطوانية المشكّلة آليًا. بالنسبة لهذه التطبيقات، فإن تفاوت القطر، والاستقامة، والصقل السطحي، والإجهاد الداخلي أمور مهمة. قد يقلل القضيب المستدير المطحون بدقة من وقت التشغيل الآلي ويحسن الدقة النهائية.
تُستخدم صفيحة Invar 36 بشكل شائع في القوالب المركبة في مجال الطيران، وألواح الأدوات، والإطارات، والهياكل الكبيرة الدقيقة. وبالنسبة لتطبيقات الألواح، فإن التسطيح، والإجهاد المتبقي، وتحمل السماكة، وتخفيف الضغط من الأمور المهمة. قد تتطلب الألواح الكبيرة تسلسل تصنيع دقيق لتجنب التشويه.
| نموذج المنتج | مصدر القلق الرئيسي للاستقرار | طريقة التحكم المشتركة |
|---|---|---|
| قضيب دائري | الاستقامة، وتحمل القطر، وإجهاد التشغيل الآلي | استخدم القضيب الملدن أو المقشر أو المطحون حسب الحاجة |
| اللوحة | التسطيح، والإجهاد المتبقي، وتحمل السماكة | استخدام تخفيف الضغط وتسلسل التصنيع الميكانيكي المضبوط |
| كتلة مزورة | الإجهاد الداخلي والتوحيد | استخدام المعالجة الحرارية والفحص |
| المكوّن النهائي | انجراف الأبعاد النهائي | آلة خشنة، وتخفيف الضغط، ثم إنهاء الماكينة |
يتميز Invar 36 بمعامل تمدد حراري أقل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني. وهذا الاختلاف هو السبب الرئيسي في استخدام Invar 36 في المكونات الدقيقة حيث يتمدد الفولاذ العادي أكثر من اللازم.
| المواد | نطاق CTE النموذجي بالقرب من درجة حرارة الغرفة | مقارنة مع إنفار 36 |
|---|---|---|
| إنفار 36 | حوالي 1.2 - 1.6 جزء في المليون/ درجة مئوية | توسع منخفض جداً |
| الفولاذ الكربوني | حوالي 11 - 13 جزء في المليون/درجة مئوية | أعلى بعدة مرات من إنفار 36 |
| فولاذ مقاوم للصدأ 304 | حوالي 16 - 17 جزء في المليون/درجة مئوية | توسع أعلى بكثير من Invar 36 |
| 316 فولاذ مقاوم للصدأ | حوالي 15 - 16 جزء في المليون/درجة مئوية | توسع أعلى بكثير من Invar 36 |
| سبائك الألومنيوم | حوالي 22 - 24 جزء في المليون/درجة مئوية | توسعة عالية جداً مقارنةً ب Invar 36 |
إذا تم استخدام إطار من الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ في نظام بصري دقيق، فقد تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى تغيير المحاذاة. إذا تم استخدام إطار Invar 36، يكون التغير في الأبعاد أصغر بكثير. ولهذا السبب غالبًا ما يتم اختيار Invar 36 على الرغم من أنه أغلى وأثقل من العديد من المعادن الشائعة.
Invar 36 وKovar وKovar وSuper Invar كلها سبائك ذات تمدد محكوم، ولكنها لا تُستخدم للغرض نفسه. فسلوك التمدد الحراري ومنطق التطبيق مختلفان.
إن Kovar عبارة عن سبيكة من الحديد والنيكل والكوبالت يتم التحكم في تمددها مصممة بشكل أساسي لتتناسب مع تمدد الزجاج الصلب والسيراميك. تُستخدم على نطاق واسع في الأختام المحكمة، والحزم الإلكترونية، وموانع التسرب من الزجاج إلى المعدن، وأنابيب التفريغ، وأجهزة الاستشعار، والتركيبات الخزفية المعدنية. وعادةً ما يتم اختيار Invar 36 من أجل التمدد المنخفض العام والثبات في الأبعاد، وليس من أجل إحكام غلق الزجاج.
يمكن أن يوفر إنفار الفائق تمدد حراري أقل من إنفار 36 بالقرب من درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، فإن إنفار الفائق يتميز بنطاق درجة حرارة مفيد أضيق وقد يكون أكثر حساسية لدرجة الحرارة وظروف المعالجة. يُستخدم Invar 36 على نطاق واسع لأنه يوفر توازنًا عمليًا بين التمدد المنخفض والتوافر وقابلية التشغيل الآلي والصلابة ونطاق درجة الحرارة.
| المواد | اتجاه التكوين الرئيسي | طابع التمدد الحراري | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|
| إنفار 36 | حديد-نيكل، حوالي 36% ني | تمدد منخفض للغاية على نطاق واسع مفيد | الأدوات الدقيقة، والقوالب، والأدوات، والقطع المبردة |
| كوفار | في-ني-كو | التمدد المتحكم فيه المطابق للزجاج والسيراميك | أختام محكمة الإغلاق وحزم إلكترونية |
| سوبر إنفار | سبيكة Fe-Ni-Co منخفضة التمدد | تمدد منخفض للغاية بالقرب من درجة حرارة الغرفة | أدوات ومكونات القياس فائقة الدقة ومكونات القياس |
اختر Invar 36 عندما يكون المتطلب الرئيسي هو الأبعاد المستقرة أثناء التباين في درجات الحرارة العادية أو الخدمة في درجات الحرارة من المبردة إلى المعتدلة. اختر كوفار عند الحاجة إلى مطابقة التمدد مع الزجاج أو السيراميك. اختر سوبر Invar فقط عندما يكون التمدد المنخفض للغاية بالقرب من درجة حرارة الغرفة أكثر أهمية من نطاق درجات الحرارة الواسعة والتوافر العام.
يُستخدم Invar 36 في العديد من التطبيقات التي يكون فيها التمدد الحراري المنخفض هو مطلب التصميم الرئيسي. لا يتم اختياره فقط لأنه سبيكة نيكل. بل يتم اختياره لأنه يساعد على تقليل الخطأ في الأبعاد، والإجهاد الحراري، وتغير المحاذاة، وانحراف القياس.
غالبًا ما تستخدم القوالب المركبة في مجال الفضاء الجوي Invar 36 لأن الأدوات يجب أن تحافظ على الشكل الدقيق أثناء دورات التسخين والتبريد. يساعد التمدد المنخفض على تحسين دقة الجزء المركب النهائي وقابلية التكرار.
تستخدم قضبان القياس، وإطارات المعايرة، ومكونات القياس، وتركيبات الفحص Invar 36 لتقليل الخطأ المرتبط بدرجة الحرارة. وهذا مهم في علم القياس ومعدات المختبرات والتصنيع عالي الدقة.
تستخدم الإطارات البصرية ودعامات الليزر ومكونات التلسكوب وهياكل الأجهزة Invar 36 للحفاظ على المحاذاة. يمكن أن تؤدي الحركة الحرارية الصغيرة إلى حدوث أخطاء بصرية كبيرة، لذا فإن مادة التمدد المنخفض ذات قيمة.
يستخدم Invar 36 في التطبيقات المبردة لأنه يتميز بانكماش منخفض وصلابة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة. ويمكن أن يساعد في تقليل عدم التطابق الحراري في تخزين الغاز الطبيعي المسال ونقل الغاز المسال والأنظمة العلمية المبردة.
قد تستخدم الإطارات الإلكترونية ودعامات المستشعرات ومكونات الأقمار الصناعية والأجهزة العلمية Invar 36 حيثما كان الاستقرار الحراري مطلوبًا. في هذه التطبيقات، يمكن أن يؤثر انحراف الأبعاد على دقة الإشارة أو المحاذاة أو أداء التجميع.
| التطبيق | سبب استخدام Invar 36 | تفاصيل المواصفات المهمة |
|---|---|---|
| القوالب المركبة الفضائية | تمدد منخفض أثناء التسخين والتبريد | نطاق CTE، وثبات اللوحة، وتخفيف الضغط |
| قضبان القياس | تغير طفيف جداً في الطول | نطاق اختبار CTE، والاستقامة، والطحن الدقيق |
| الإطارات البصرية | محاذاة مستقرة تحت تغير درجة الحرارة | دقة الأبعاد وانخفاض الإجهاد المتبقي |
| الدعامات المبردة | انكماش منخفض وصلابة جيدة | خواص درجات الحرارة المنخفضة وحالة المواد |
| الأدوات العلمية | تقليل الانجراف الحراري | ثبات CTE، وعملية التصنيع الآلي، والمعالجة الحرارية |
يجب أن يتضمن الاستفسار الواضح عن المادة الرتبة، ورقم UNS، وشكل المنتج، والحجم، والكمية، وحالة التسليم، والتشطيب السطحي، والتفاوت المسموح به، ومتطلبات MTC، ومتطلبات CTE. على سبيل المثال: قضيب دائري Invar 36، UNS K93600 / رقم UNS K93600 / W.Nr. 1.3912، قطر 25 مم، سطح أرضي دقيق، حالة التلدين، مع اختبار MTC ومعامل التمدد الحراري من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية. يساعد هذا النوع من الاستفسار المورد على عرض الأسعار وتوريد المادة الصحيحة للتطبيق.
ما هو CTE لـ Invar 36؟
يتراوح معدل CTE لـ Invar 36 عادةً من 1.2 إلى 1.6 جزء في المليون/ درجة مئوية بالقرب من درجة حرارة الغرفة، اعتمادًا على نطاق درجة الحرارة والمعالجة الحرارية والشغل على البارد والتركيب وطريقة الاختبار. هذا أقل بكثير من الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم، ولهذا السبب يستخدم Invar 36 على نطاق واسع في الأدوات الدقيقة وقضبان القياس والقوالب والإطارات البصرية وتطبيقات ثبات الأبعاد.
هل يتمدد إنفار 36 بالحرارة؟
نعم، إن إنفار 36 يتمدد مع الحرارة، ولكن أقل بكثير من معظم المعادن الشائعة. إنها سبيكة منخفضة التمدد، وليست مادة عديمة التمدد. يكون تمددها منخفضًا جدًا بالقرب من درجة حرارة الغرفة وتظل مفيدة في العديد من التطبيقات التي تتراوح درجة حرارتها بين المبردة والمعتدلة، ولكن معامل التمدد يزداد مع ارتفاع درجة الحرارة.
لماذا يعتبر Invar 36 منخفض التمدد؟
يتميز Invar 36 بتمدد منخفض لأنه يحتوي على حوالي 36% نيكل وحديد متوازن، مما يخلق تأثير Invar Fe-Ni الخاص. تقلل هذه التركيبة من التمدد الحراري العادي على مدى درجة حرارة مفيدة. يمكن أن يتأثر سلوك التمدد الدقيق أيضًا بالمعالجة الحرارية والشغل على البارد والعناصر المتبقية ونطاق درجة الحرارة، لذلك يجب أن تتأكد التطبيقات الحرجة من التمدد الحراري العادي من خلال المواصفات أو الاختبار.
المزيد من هذه الفئة
يعتمد سعر المُصنِّع والمورِّد لقضبان Inconel X-750 على تكلفة المواد الخام من النيكل والكروم، وعناصر تقوية التيتانيوم والألومنيوم، والقضيب ...
يوفر مورِّدو قضبان القضبان المستديرة Hastelloy C276 مخزون سبائك النيكل والكروم والموليبدينوم للمعالجة الكيميائية، والهندسة البحرية، ومكافحة التلوث، ...
وعادةً ما يكون سعر مورد قضبان إنفار 32-5 الفائق أعلى من سعر قضيب إنفار 36 القياسي لأن قضيب إنفار 32-5 الفائق يحتوي على كل من النيكل والكوبالت ويستخدم ...
القضيب الدائري Invar 36 عبارة عن قضيب دائري من سبائك النيكل والحديد المضبوطة التمدد والمخصص للتطبيقات التي تتطلب تمددًا حراريًا منخفضًا جدًا وأبعادًا ممتازة...
English English 
Korean
Arabic
Spanish
German
Portuguese
French
Russian
Italian
Vietnamese
