La barra Invar 36 è una lega di nichel e ferro a espansione controllata, nota per il suo coefficiente di espansione termica estremamente basso e per l'eccellente stabilità dimensionale in un ampio intervallo di temperature. È comunemente identificata come Lega 36, UNS K93600, W.Nr. 1.3912, FeNi36 e Ni36. La proprietà chiave del materiale Invar 36 è che contiene circa 36% di nichel, che conferisce alla lega il famoso comportamento a bassa espansione termica. Questo fa sì che l'Invar 36 in barre tonde, piatte, quadre e lavorate di precisione sia ampiamente utilizzato per utensili aerospaziali, stampi per materiali compositi, strumenti di misura, sistemi ottici, apparecchiature LNG e criogeniche, dispositivi di precisione, maschere d'ombra, strumenti scientifici e parti che devono mantenere dimensioni accurate al variare della temperatura.
Le barre Invar 36 non vengono selezionate principalmente per l'elevata resistenza, la resistenza all'usura o alla corrosione. La sua proprietà più preziosa è la stabilità dimensionale. In molte applicazioni di precisione, anche una piccola variazione dimensionale causata da una variazione di temperatura può creare errori di assemblaggio, derive di misura, disallineamento degli utensili o distorsione dei pezzi. L'Invar 36 risolve questo problema offrendo un tasso di espansione termica molto basso rispetto all'acciaio al carbonio, all'acciaio inossidabile, alla lega di alluminio e a molte leghe di nichel.
Il nome “Invar” deriva da “invariabile”, in riferimento alla sua bassa variazione dimensionale con la temperatura. Sotto forma di barra, l'Invar 36 può essere lavorato in aste, alberi, perni, telai, distanziatori, aste di misura, inserti per stampi, attrezzature e componenti strutturali di precisione. Per gli acquirenti di materiale ingegneristico, le proprietà più importanti da esaminare sono la composizione chimica, il coefficiente di espansione termica, la densità, le proprietà meccaniche, la durezza, le condizioni di trattamento termico, il comportamento alla lavorazione, le prestazioni di saldatura e la stabilità dimensionale dopo la lavorazione.
| Categoria di proprietà | Invar 36 Bar Performance | Significato pratico |
|---|---|---|
| Tipo di lega | Lega ad espansione controllata nichel-ferro | Utilizzato nei casi in cui la stabilità dimensionale è più importante dell'elevata resistenza. |
| Contenuto di nichel | Informazioni su 36% | Motivo principale del basso comportamento di espansione termica |
| Proprietà principale | Coefficiente di espansione termica molto basso | Riduce le variazioni dimensionali durante le variazioni di temperatura |
| Densità | Circa 8,05 g/cm³ | Utilizzato per il calcolo del peso della barra, della quotazione e dello spezzone di lavorazione. |
| Comportamento magnetico | Magnetico a temperatura ambiente | Può essere importante per gli strumenti e le applicazioni elettromagnetiche |
| Forme tipiche delle barre | Barra tonda, barra piatta, barra quadra, barra forgiata, barra rettificata di precisione | Adatto alla lavorazione di componenti di precisione |
Le barre di Invar 36 sono comunemente identificate da diversi nomi e numeri di materiale internazionali. La designazione più comune è UNS K93600. Nei sistemi di materiali europei è ampiamente utilizzato il numero W.Nr. 1.3912. La lega può anche essere chiamata Alloy 36, FeNi36, Ni36, Pernifer 36 o Nilo 36 a seconda del fornitore, della regione e dello standard del prodotto.
La corretta identificazione del grado è importante perché l'Invar 36, il Super Invar, il Kovar, l'Alloy 42 e altre leghe a espansione controllata possono sembrare simili sotto forma di barre, ma il loro comportamento di espansione e i campi di applicazione sono diversi. L'acquirente non dovrebbe accettare il materiale solo perché viene definito “lega a bassa espansione”. L'MTC deve indicare chiaramente il grado corretto, la composizione chimica, il numero di calore e lo standard applicabile.
| Designazione | Significato | Nota d'acquisto |
|---|---|---|
| Invar 36 | Nome commerciale comune | Ampiamente utilizzato nel settore dell'ingegneria e degli appalti |
| Lega 36 | Nome generico del materiale | Spesso utilizzato da fornitori e distributori |
| UNS K93600 | Designazione unificata del materiale | Utile per la conferma del voto internazionale |
| N. 1.3912 | Numero europeo Werkstoff | Comune nei disegni e nei certificati europei |
| FeNi36 / Ni36 | Designazione della lega ferro-nichel | Indica circa il contenuto di nichel del 36% |
UNS K93600 aiuta a evitare confusione negli acquisti internazionali. Se un disegno specifica UNS K93600, il fornitore non deve indicare Alloy 42, Kovar o Super Invar a meno che il cliente non approvi la sostituzione. Per le applicazioni di precisione, una piccola differenza nel coefficiente di espansione può essere sufficiente a rendere inaccettabile il materiale sbagliato.
La composizione chimica della barra Invar 36 è semplice ma molto importante. Si tratta principalmente di una lega ferro-nichel contenente circa 36% di nichel, con ferro come bilanciamento e piccole quantità controllate di carbonio, manganese, silicio, zolfo, fosforo, cromo, cobalto e altri elementi residui a seconda della norma applicabile.
Il contenuto di nichel 36% è il fulcro dell'effetto Invar. Questa composizione di nichel e ferro produce un coefficiente di espansione termica molto basso vicino alla temperatura ambiente. Se il contenuto di nichel è troppo lontano dall'intervallo richiesto, la proprietà di bassa espansione può cambiare. Per questo motivo, il controllo della composizione chimica è essenziale per l'Invar 36 bar.
| Elemento | Intervallo / limite tipico | Funzione o controllo Motivo |
|---|---|---|
| Nichel (Ni) | Circa 35.0% - 37.0% | Elemento principale che controlla il comportamento a bassa espansione termica |
| Ferro (Fe) | Equilibrio | Elemento base con nichel nel sistema di espansione controllata Fe-Ni |
| Carbonio (C) | Livello basso controllato | Influenza il comportamento meccanico e la qualità della lavorazione |
| Manganese (Mn) | Elemento minore controllato | Aiuta il controllo metallurgico, ma deve rimanere all'interno delle specifiche |
| Silicio (Si) | Elemento minore controllato | Controllo della qualità della lega e del comportamento di lavorazione |
| Zolfo (S) | Limite basso | Mantenuto basso per la lavorabilità a caldo e la qualità della lavorazione |
| Fosforo (P) | Limite basso | Impurità controllate che influiscono su duttilità e qualità |
| Cobalto (Co) | Residuo controllato o limite specificato | Può influenzare il comportamento di espansione e le proprietà magnetiche |
Per i normali acciai strutturali, piccole variazioni di composizione possono non influire in modo significativo sulla stabilità dimensionale. Per l'Invar 36, la composizione è direttamente collegata all'espansione termica. Per questo motivo, gli acquirenti dovrebbero verificare l'analisi termica effettiva nell'MTC, in particolare il contenuto di nichel, carbonio, cobalto ed elementi residui. Le applicazioni di utensili e strumenti di precisione non dovrebbero basarsi solo sul nome del prodotto.
La proprietà di bassa espansione termica è la ragione più importante per scegliere la barra Invar 36. Quando la temperatura cambia, la maggior parte dei metalli si espande o si contrae sensibilmente. L'Invar 36 si espande molto meno dell'acciaio al carbonio, dell'acciaio inox, dell'alluminio, delle leghe di rame e di molte leghe di nichel nell'intervallo di temperatura utile a bassa espansione.
Questo comportamento a bassa espansione consente ai componenti in Invar 36 di mantenere dimensioni e forme stabili in ambienti di precisione. È particolarmente utile per barre lunghe, telai, maschere, stampi, strumenti di misura, supporti ottici, strumenti per la stratificazione dei compositi e componenti in cui le variazioni di temperatura possono creare errori dimensionali.
In un assemblaggio di precisione, la mancata corrispondenza dell'espansione termica può causare sollecitazioni, disallineamenti, distorsioni o errori di misura. Ad esempio, se una lunga asta di misura si espande troppo, la misurazione diventa imprecisa. Se uno stampo in composito si espande in modo diverso dal pezzo in composito, la forma finale potrebbe non rispettare la tolleranza. L'Invar 36 riduce questo rischio mantenendo molto basse le variazioni dimensionali nei normali intervalli di temperatura di lavoro.
L'Invar 36 è spesso descritto come una lega a bassa espansione, ma non è un materiale a espansione zero. Il suo coefficiente di espansione termica varia con la temperatura, il trattamento termico, il lavoro a freddo, la composizione e la storia termica. Per la progettazione di alta precisione, i dati di espansione effettivi devono corrispondere all'intervallo di temperatura di lavoro.
| Materiale | Comportamento di espansione termica | Significato pratico |
|---|---|---|
| Invar 36 | Espansione molto bassa a temperatura ambiente | Il migliore per la stabilità dimensionale |
| Acciaio al carbonio | Espansione molto più elevata rispetto all'Invar 36 | Meno adatto per parti di precisione sensibili alla temperatura |
| Acciaio inox | Espansione superiore a quella dell'Invar 36 | Può creare una deriva dimensionale negli utensili di precisione. |
| Lega di alluminio | Espansione molto elevata rispetto all'Invar 36 | Leggero ma con scarsa stabilità dimensionale al variare della temperatura |
Il coefficiente di espansione termica dell'Invar 36 bar è basso dalle temperature criogeniche alle temperature moderate. Tuttavia, il valore non è costante ad ogni temperatura. All'aumentare della temperatura, soprattutto al di sopra del normale intervallo di bassa espansione, il tasso di espansione aumenta. Per questo motivo, prima di scegliere l'Invar 36, è necessario considerare l'intervallo di temperature di lavoro.
| Intervallo di temperatura | Coefficiente medio tipico di espansione termica | Significato di ingegneria |
|---|---|---|
| Da 20°C a 100°C | Molto basso, spesso intorno a 1,2 - 1,6 × 10-⁶ /°C a seconda delle condizioni | Eccellente per strumenti e utensili di precisione a temperatura ambiente |
| Da 20°C a 150°C | Basso, ma superiore a quello della temperatura ambiente | Ancora utile per molte applicazioni di precisione |
| Da 20°C a 200°C | Basso o moderato rispetto all'acciaio | Utile, ma l'espansione deve essere calcolata per progetti con tolleranze strette |
| Al di sopra di circa 200°C | Aumento del tasso di espansione | L'effetto Invar diventa meno dominante all'aumentare della temperatura |
| Gamma criogenica | Bassa espansione e buona tenacità | Utile per le apparecchiature LNG e a bassa temperatura |
Se il componente lavora solo tra 20°C e 80°C, l'Invar 36 può fornire un eccellente controllo dimensionale. Se il componente lavora a 200°C o oltre, il progettista deve verificare i dati esatti del CTE e la tolleranza consentita. Se l'applicazione richiede un'espansione ancora più bassa vicino alla temperatura ambiente, si può prendere in considerazione il Super Invar, che però ha un intervallo di temperatura pratico più ristretto e un comportamento meccanico diverso.
L'Invar 36 bar ha una densità di circa 8,05 g/cm³. Questo dato è utile per calcolare il peso teorico, il costo del materiale, il peso dello spezzone di lavorazione e il trasporto. Poiché l'Invar 36 viene comunemente fornito in barre tonde, piatte, quadre e forgiate, il calcolo del peso basato sulla densità è importante per i piani di quotazione e di taglio.
| Proprietà fisica | Valore/comportamento tipico | Significato pratico |
|---|---|---|
| Densità | Circa 8,05 g/cm³ | Utilizzato per il calcolo del peso e del prezzo |
| Intervallo di fusione | Circa 1425°C - 1450°C | Utile per il riferimento al trattamento termico |
| Comportamento magnetico | Magnetico a temperatura ambiente | Importante per strumenti e progetti sensibili al magnetismo |
| Conduttività termica | Inferiore a quello di molti acciai comuni e leghe di alluminio | I gradienti di temperatura devono essere considerati in ampie parti |
| Resistività elettrica | Superiore a quello dei metalli puri come il rame | Pertinente per applicazioni elettriche o di sensori |
Per la maggior parte degli acquirenti, la densità e il CTE sono le proprietà fisiche più importanti. Per gli ingegneri che progettano sistemi ottici, telai metrologici o assemblaggi criogenici, possono essere importanti anche il comportamento magnetico, la conducibilità termica e i dati di espansione termica. L'Invar 36 deve essere scelto in base all'intero ambiente operativo, non solo in base al nome della lega.
L'Invar 36 ha una moderata resistenza meccanica e una buona tenacità. Non è una lega ad alta resistenza come le leghe di nichel indurite per precipitazione, né un acciaio resistente all'usura. Le sue proprietà meccaniche sono generalmente sufficienti per supporti di precisione, attrezzature, strumenti di misura, stampi, aste e componenti strutturali in cui la stabilità dimensionale è il requisito principale.
Le proprietà meccaniche dipendono dalla forma del prodotto, dal livello di lavorazione a freddo, dallo stato di ricottura, dal diametro della barra, dal trattamento termico e dallo standard applicabile. Le barre trafilate a freddo possono avere una resistenza e una durezza maggiori rispetto alle barre ricotte, mentre le barre ricotte di solito offrono una migliore duttilità e un comportamento dimensionale più stabile.
| Proprietà meccanica | Direzione delle prestazioni tipiche | Significato pratico |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | Moderato, dipende dalle condizioni | Adatto per pezzi di precisione e strutture a carico medio-basso |
| Resistenza allo snervamento | Moderato | La progettazione deve evitare un'eccessiva deformazione permanente |
| Allungamento | Buono in condizioni di ricottura | Utile per l'affidabilità della fabbricazione e della lavorazione |
| Durezza | Da basso a moderato a seconda della lavorazione a freddo e della ricottura | Influenza la lavorazione, l'usura degli utensili e la finitura superficiale |
| La robustezza | Buono, compreso il servizio criogenico | Utile per apparecchiature a bassa temperatura e assemblaggi di precisione |
Quando si progetta con barre di Invar 36, gli ingegneri non devono considerarlo come un acciaio ad alta resistenza. Se il pezzo deve avere una capacità di carico molto elevata, potrebbe essere necessaria un'altra lega. L'Invar 36 è molto utile quando il pezzo deve rimanere stabile dal punto di vista dimensionale. La resistenza deve essere controllata, ma la stabilità dimensionale è di solito la ragione principale della scelta.
La resistenza alla trazione, il carico di snervamento, l'allungamento e la durezza sono le proprietà meccaniche più comunemente richieste per Invar 36 bar. Questi valori possono variare in modo significativo a seconda che il materiale sia laminato a caldo, trafilato a freddo, ricotto, disteso, forgiato o rettificato di precisione.
| Proprietà | Intervallo di riferimento tipico | Note per gli acquirenti |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | Circa 450 - 600 MPa a seconda delle condizioni | Il materiale lavorato a freddo può essere più alto |
| Resistenza allo snervamento | Circa 240 - 350 MPa a seconda delle condizioni | Il materiale ricotto può essere più basso ma più duttile |
| Allungamento | Circa 25% - 40% a seconda delle condizioni | L'allungamento più elevato è utile per la formatura e la fabbricazione. |
| Durezza | Spesso intorno a 130 - 180 HB a seconda delle condizioni. | L'imbutitura a freddo o la tempra possono aumentare la durezza. |
Le tabelle delle proprietà generali sono utili per la selezione iniziale del materiale, ma l'accettazione effettiva deve basarsi sul certificato di prova del materiale. L'MTC deve indicare il numero di calore effettivo, il grado, la composizione chimica, le proprietà meccaniche, le condizioni del prodotto e lo standard. Per i componenti di precisione, durezza, rettilineità e tolleranza dimensionale possono essere importanti quanto la resistenza alla trazione.
La stabilità dimensionale è il motivo principale per cui le barre Invar 36 sono utilizzate nelle applicazioni di precisione. La bassa espansione termica della lega aiuta a mantenere le dimensioni dei componenti al variare della temperatura. Questa caratteristica è preziosa negli strumenti di misura, negli strumenti ottici, nelle attrezzature aerospaziali, nelle apparecchiature per semiconduttori, negli stampi per compositi e negli strumenti scientifici.
La barra Invar 36 viene comunemente lavorata per la realizzazione di telai di precisione, binari, dispositivi, aste e supporti. Queste parti devono mantenere la posizione e le dimensioni in caso di variazioni di temperatura. L'acciaio o l'alluminio ordinari possono espandersi troppo, causando errori dimensionali.
Nella produzione di compositi, lo stampo e la parte in composito devono espandersi in modo controllato durante l'indurimento. L'Invar 36 viene spesso scelto per gli stampi in composito perché la sua bassa espansione contribuisce a migliorare la precisione del pezzo finale. Questo aspetto è importante nei compositi aerospaziali, nelle strutture in fibra di carbonio e nei componenti stampati ad alta precisione.
Aste di misura, telai ottici, parti di calibrazione e supporti per strumenti richiedono dimensioni stabili. La barra Invar 36 può ridurre gli errori di misura legati alla temperatura e migliorare la ripetibilità.
| Applicazione di precisione | Perché si usa la barra Invar 36 |
|---|---|
| Aste di misura | Riduce la variazione di lunghezza al variare della temperatura |
| Montature ottiche | Aiuta a mantenere l'allineamento e la stabilità focale |
| Stampi per compositi | Migliora la precisione dimensionale durante i cicli termici |
| Apparecchiature di precisione | Mantiene la geometria dell'attrezzatura durante la lavorazione o l'ispezione. |
| Strumenti scientifici | Riduce la deriva legata alla temperatura |
L'Invar 36 bar mantiene una buona resistenza e tenacità a temperature criogeniche. Questo lo rende utile per apparecchiature LNG, strumenti scientifici a bassa temperatura, supporti criogenici, sistemi di stoccaggio e componenti esposti a condizioni di servizio molto fredde.
L'Invar 36 presenta una bassa espansione termica da temperature criogeniche a temperature moderate. Ciò è utile quando i componenti sono esposti a forti sbalzi di temperatura ma devono rimanere dimensionalmente stabili. Nei sistemi criogenici, la mancata corrispondenza della contrazione tra i materiali può creare tensioni o perdite. L'Invar 36 può contribuire a ridurre questi problemi in progetti adeguati.
Alcuni materiali diventano fragili a temperature molto basse. L'Invar 36 è apprezzato perché mantiene una tenacità utile in condizioni criogeniche. Ciò è utile per le apparecchiature LNG e per quelle a bassa temperatura, dove è necessario tenere conto della contrazione termica e dell'affidabilità meccanica.
Per le applicazioni criogeniche, gli acquirenti devono confermare i requisiti di tenacità all'impatto, le condizioni del materiale, gli standard, la saldabilità e il comportamento nei cicli termici. La bassa espansione della lega è preziosa, ma la progettazione finale deve considerare anche le sollecitazioni, il metodo di giunzione e la compatibilità con altri materiali.
| Fattore criogenico | Invar 36 Bar Performance | Significato pratico |
|---|---|---|
| Espansione a bassa temperatura | Molto basso rispetto a molte leghe comuni | Riduce il disallineamento della contrazione |
| La robustezza | Ottimo in servizio criogenico | Utile per le apparecchiature LNG e a bassa temperatura |
| Stabilità dimensionale | Eccellente | Importante per gli strumenti e i supporti criogenici |
| Ciclo termico | Buoni se progettati e lavorati correttamente | Utile per cicli ripetuti di raffreddamento e riscaldamento |
Il trattamento termico ha una forte influenza sulle proprietà del materiale Invar 36 in barre. La ricottura e la distensione possono migliorare la stabilità dimensionale e ridurre le tensioni residue causate dalla lavorazione a caldo, dall'imbutitura a freddo, dalla lavorazione o dalla saldatura. Per le applicazioni di precisione, il controllo delle tensioni è molto importante perché le tensioni residue possono causare distorsioni dopo la lavorazione.
La barra di Invar 36 ricotto offre di solito una migliore duttilità e un comportamento di lavorazione più stabile. Viene spesso scelta quando il pezzo richiede una lavorazione di precisione, una fabbricazione o una riduzione delle sollecitazioni dopo la lavorazione. La ricottura può contribuire a ridurre le tensioni interne e a migliorare la stabilità dimensionale.
Per i pezzi di grandi dimensioni o di precisione, la lavorazione di sgrossatura può liberare le tensioni interne e causare movimenti. Un processo pratico può comprendere la lavorazione di sgrossatura, l'eliminazione delle tensioni e quindi la lavorazione di finitura. Questo è particolarmente importante per barre lunghe, telai, stampi e componenti a parete sottile, dove piccole distorsioni possono influire sulla tolleranza finale.
Il comportamento di espansione termica dell'Invar 36 può essere influenzato dalla storia termica e dalla lavorazione meccanica. Per le applicazioni di alta precisione, le condizioni finali devono essere concordate tra acquirente e fornitore. Se il pezzo deve soddisfare un requisito CTE rigoroso, potrebbero essere necessari ulteriori test.
| Condizione / Processo | Effetto su Invar 36 Bar | Uso pratico |
|---|---|---|
| Ricotto | Migliora la duttilità e riduce le sollecitazioni interne | Lavorazione e fabbricazione di precisione |
| Trafilato a freddo | Migliora la resistenza e la tolleranza, ma aumenta la tensione residua. | Barre di precisione e barre di diametro ridotto |
| Stress alleviato | Riduce il rischio di distorsione della lavorazione | Grandi utensili, telai e stampi |
| Terra di precisione | Migliora la tolleranza del diametro e la finitura superficiale | Aste di misura, perni, alberi e parti a stretta tolleranza |
Le barre di Invar 36 possono essere lavorate, saldate e fabbricate, ma è importante il controllo del processo. La lega è duttile e può essere leggermente gommosa durante la lavorazione. Può anche indurirsi se gli utensili sono opachi o le condizioni di taglio sono scarse. Per i pezzi di precisione, la strategia di lavorazione e lo scarico delle tensioni sono spesso più importanti della sola velocità di taglio.
L'Invar 36 è lavorabile, ma richiede utensili affilati, un'impostazione rigida, un buon refrigerante e un avanzamento adeguato. Poiché può produrre trucioli lunghi e superfici indurite, la geometria dell'utensile e il controllo del truciolo sono importanti. Per una lavorazione di precisione, la sgrossatura e la finitura devono essere pianificate con attenzione per evitare distorsioni.
L'Invar 36 può essere saldato con procedure di saldatura adeguate. Tuttavia, la saldatura introduce calore e tensioni residue che possono influire sulla stabilità dimensionale. Per gli assemblaggi di precisione, può essere necessario un alleggerimento delle tensioni post-saldatura e un'attenta progettazione dei dispositivi di fissaggio. La scelta dell'apporto di saldatura deve corrispondere all'applicazione e ai requisiti di espansione.
L'Invar 36 può essere formato e fabbricato, soprattutto in condizioni di ricottura. Tuttavia, quando è richiesta una rigorosa stabilità dimensionale, la formatura, la saldatura, la lavorazione e la sequenza di trattamento termico devono essere progettate insieme. Una lavorazione inadeguata può ridurre i vantaggi della lega introducendo stress e distorsioni.
| Area di lavorazione | Prestazioni di Invar 36 Bar | Consigli pratici |
|---|---|---|
| Lavorazione meccanica | Lavorabile, ma richiede utensili affilati e un taglio stabile. | Evitare lo sfregamento, usare il refrigerante, pianificare l'attenuazione dello stress se necessario. |
| Saldatura | Saldabile con procedure adeguate | Controllo dell'apporto di calore e dello stress residuo |
| Formazione | Buono in condizioni di ricottura | Scegliere la condizione corretta prima della formazione |
| Rettifica | Adatto per la finitura di precisione delle superfici | Evitare il surriscaldamento e i danni alla superficie |
| Sollievo dallo stress | Spesso utile per i pezzi di precisione | Consigliato dopo lavorazioni pesanti o saldature |
Invar 36, Kovar e Super Invar sono tutte leghe a espansione controllata, ma vengono utilizzate per motivi diversi. L'Invar 36 viene scelto principalmente per la bassa espansione termica e la stabilità dimensionale. Il Kovar viene scelto per l'adattamento dell'espansione controllata al vetro e alla ceramica. Il Super Invar viene scelto quando è necessaria un'espansione ancora più bassa dell'Invar 36 vicino alla temperatura ambiente, ma ha un intervallo di temperatura utile più ristretto.
Il Kovar è una lega a espansione controllata di ferro-nichel-cobalto progettata per eguagliare l'espansione del vetro duro e della ceramica. È comunemente utilizzata per guarnizioni vetro-metallo, imballaggi elettronici, tubi a vuoto, sensori e parti di tenuta ermetica. L'Invar 36 è generalmente più indicato per applicazioni strutturali e di precisione a bassa espansione, mentre il Kovar è migliore quando l'espansione deve corrispondere a quella del vetro o dei materiali ceramici.
Il Super Invar ha un coefficiente di espansione termica inferiore a quello dell'Invar 36 a temperatura ambiente. Tuttavia, è più sensibile all'intervallo di temperatura e potrebbe non essere adatto quando la temperatura supera la sua stretta finestra di bassa espansione. L'Invar 36 è più utilizzato perché offre un equilibrio pratico tra bassa espansione, disponibilità, lavorabilità e stabilità.
| Materiale | Direzione della composizione principale | Proprietà principale | Applicazioni tipiche |
|---|---|---|---|
| Invar 36 | Fe-Ni, circa 36% Ni | Espansione termica e stabilità dimensionale molto basse | Utensili di precisione, stampi, strumenti, supporti criogenici |
| Kovar | Lega ad espansione controllata Fe-Ni-Co | Abbinamento di espansione con vetro e ceramica | Guarnizioni ermetiche, confezioni elettroniche, guarnizioni vetro-metallo |
| Super Invar | Lega a bassa espansione Fe-Ni-Co | Espansione estremamente bassa a temperatura ambiente | Strumenti di ultraprecisione e parti metrologiche speciali |
Scegliete l'Invar 36 quando il requisito principale è la stabilità delle dimensioni nei normali intervalli di temperatura atmosferica o criogenica. Scegliete il Kovar quando è richiesta un'espansione corrispondente a quella del vetro o della ceramica. Scegliere il Super Invar solo quando l'espansione estremamente bassa a temperatura ambiente è più importante dell'intervallo di temperatura, della resistenza e della disponibilità generale.
L'Invar 36 bar è utilizzato in tutti i casi in cui la stabilità dimensionale è fondamentale. La bassa espansione termica, la buona tenacità criogenica e la lavorabilità lo rendono adatto alla meccanica di precisione, agli utensili aerospaziali, alle apparecchiature scientifiche, ai sistemi ottici e alle applicazioni a bassa temperatura.
L'Invar 36 bar è utilizzato nelle attrezzature per compositi aerospaziali perché lo stampo deve mantenere l'accuratezza dimensionale durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento. La bassa espansione aiuta a mantenere il pezzo finale in composito più vicino alle dimensioni di progetto.
Le aste di misura, i blocchi di misura, i telai di calibrazione e i dispositivi di ispezione possono utilizzare l'Invar 36 perché riduce le derive di misura legate alla temperatura. Ciò contribuisce a migliorare l'accuratezza di officine, laboratori e sistemi metrologici.
Banchi ottici, supporti per lenti, componenti di telescopi e strumenti scientifici possono utilizzare la barra Invar 36 per mantenere l'allineamento. Nei sistemi ottici, piccoli movimenti termici possono creare variazioni significative delle prestazioni.
L'Invar 36 è utilizzato nelle applicazioni criogeniche e legate al GNL perché combina una bassa espansione con una buona tenacità alle basse temperature. Ciò contribuisce a ridurre le sollecitazioni termiche e gli errori di contrazione nei sistemi a freddo.
La barra Invar 36 può essere utilizzata per supporti, telai, distanziatori e parti di precisione in assemblaggi elettronici e strumentali in cui è necessaria la stabilità termica. Tuttavia, se è necessario sigillare il vetro o la ceramica, il Kovar può essere più appropriato.
| Applicazione | Proprietà del materiale richiesta | Perché si usa la barra Invar 36 |
|---|---|---|
| Stampi aerospaziali | Bassa espansione termica e stabilità dimensionale | Mantiene la precisione dell'utensile durante i cicli di polimerizzazione |
| Aste di misura | Variazione di lunghezza molto bassa | Riduce l'errore di misura causato dalla temperatura |
| Montature ottiche | Allineamento stabile | Aiuta a mantenere allineati lenti e strumenti |
| Componenti per GNL e criogenici | Bassa espansione e buona tenacità alle basse temperature | Riduce lo stress da contrazione nel servizio a freddo |
| Apparecchiature di precisione | Geometria stabile | Migliora la ripetibilità nella lavorazione e nell'ispezione |
| Strumenti scientifici | Bassa deriva termica | Migliora la precisione e la stabilità |
Quando si sceglie una barra di Invar 36, gli acquirenti devono confermare l'intervallo di temperatura di lavoro, il coefficiente di espansione termica richiesto, le dimensioni della barra, la tolleranza, le condizioni di superficie, le condizioni di consegna, la possibilità di lavorazione, i requisiti di distensione e l'MTC. Per i pezzi di precisione, è anche importante discutere se la barra sarà fornita ricotta, trafilata a freddo, pelata o rettificata. La migliore barra di Invar 36 per uno stampo di precisione potrebbe non essere la stessa per una piccola asta di misura.
A cosa serve l'Invar 36?
L'Invar 36 è utilizzato per utensili di precisione, stampi compositi per il settore aerospaziale, aste di misura, telai ottici, strumenti scientifici, apparecchiature criogeniche, componenti LNG, dispositivi di precisione e parti che richiedono una bassissima espansione termica. Viene scelto quando la stabilità dimensionale al variare della temperatura è più importante dell'alta resistenza o della resistenza alla corrosione.
Qual è la densità dell'Invar 36?
La densità dell'Invar 36 è di circa 8,05 g/cm³. Questo valore viene utilizzato per calcolare il peso del tondo, il peso del piatto, il peso del grezzo, il costo del materiale e il peso della spedizione. Poiché le barre di Invar 36 sono spesso vendute a peso, la densità è importante per la pianificazione di preventivi e progetti.
L'Invar 36 è uguale al Kovar?
No, l'Invar 36 non è uguale al Kovar. L'Invar 36 è principalmente una lega di ferro-nichel con circa 36% di nichel ed è utilizzato per la bassa espansione termica e la stabilità dimensionale. Il Kovar è una lega di ferro-nichel-cobalto a espansione controllata, progettata principalmente per adattarsi all'espansione termica di vetro e ceramica per applicazioni di sigillatura ermetica. Non possono essere sostituiti senza l'approvazione dell'ingegnere.
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