Il coefficiente di espansione termica dell'Invar 36 è molto basso rispetto alla maggior parte dei metalli tecnici. A temperatura ambiente, l'Invar 36 ha un coefficiente medio di espansione termica di circa 1,2-1,6 ppm/°C, a seconda delle condizioni del materiale, dell'intervallo di temperatura, del trattamento termico e del metodo di prova. Questa espansione termica estremamente bassa è il motivo principale per cui l'Invar 36, noto anche come UNS K93600, W.Nr. 1.3912, FeNi36 e Ni36, è ampiamente utilizzato per utensili di precisione, stampi compositi aerospaziali, aste di misura, telai ottici, strumenti scientifici, apparecchiature criogeniche e componenti che richiedono dimensioni stabili durante le variazioni di temperatura. Tuttavia, l'Invar 36 non ha lo stesso coefficiente di espansione a tutte le temperature. La sua espansione termica rimane molto bassa vicino alla temperatura ambiente e in molte applicazioni criogeniche e a temperature moderate, ma il tasso di espansione aumenta all'aumentare della temperatura, soprattutto al di sopra del normale intervallo di bassa espansione.
L'Invar 36 è una lega a espansione controllata di nichel e ferro progettata per applicazioni in cui la variazione dimensionale deve essere ridotta al minimo. La sua proprietà più importante non è l'alta resistenza, l'elevata durezza o la forte resistenza alla corrosione. Il suo vantaggio principale è l'espansione termica estremamente bassa. Quando la temperatura cambia, i metalli comuni si espandono o si contraggono. L'Invar 36 si espande molto meno, per cui il pezzo finito può mantenere dimensioni più stabili.
Questa proprietà è particolarmente preziosa nella meccanica di precisione. Una lunga asta di misura, uno stampo in composito, un telaio ottico o un supporto per strumenti scientifici possono perdere precisione se il materiale si espande troppo al variare della temperatura. L'Invar 36 contribuisce a ridurre questo problema grazie a un coefficiente di espansione termica di gran lunga inferiore a quello dell'acciaio al carbonio, dell'acciaio inossidabile, della lega di alluminio, della lega di rame e di molte leghe di nichel.
| Articolo | Informazioni sull'espansione termica di Invar 36 |
|---|---|
| Tipo di materiale | Lega ad espansione controllata nichel-ferro |
| Nomi dei gradi principali | Invar 36, Lega 36, FeNi36, Ni36 |
| Numero UNS | UNS K93600 |
| W.Nr. | 1.3912 |
| Caratteristica principale della composizione | Circa 36% nichel, ferro di equilibrio |
| Proprietà principale | Coefficiente di espansione termica molto basso |
| Riferimento CTE tipico a temperatura ambiente | Circa 1,2 - 1,6 ppm/°C, a seconda delle condizioni e dell'intervallo di temperatura |
La risposta diretta è: il coefficiente di espansione termica dell'Invar 36 si aggira comunemente intorno a 1,2-1,6 × 10-⁶ /°C in prossimità della temperatura ambiente, spesso scritto come 1,2-1,6 ppm/°C o 1,2-1,6 µm/m-°C. Questo valore può variare a seconda dell'intervallo di temperatura di prova, delle condizioni di trattamento termico, della lavorazione a freddo, della composizione chimica e della forma del prodotto.
Per l'uso pratico in ingegneria, gli acquirenti non dovrebbero considerare un numero CTE come universale per ogni barra, piastra o pezzo lavorato di Invar 36. Un coefficiente misurato da 20°C a 100°C può essere diverso da un coefficiente misurato da 20°C a 200°C o dalla temperatura criogenica alla temperatura ambiente. Pertanto, il modo corretto di specificare il coefficiente di espansione termica dell'Invar 36 è quello di definire l'intervallo di temperatura, le condizioni del materiale e l'eventuale richiesta di un rapporto di prova CTE.
| Intervallo di temperatura | CTE medio tipico di riferimento | Significato pratico |
|---|---|---|
| Da temperatura ambiente a 100°C | Circa 1,2-1,6 ppm/°C | Eccellente stabilità dimensionale per pezzi di precisione |
| Temperatura ambiente a 200°C | Ancora basso, ma superiore all'intervallo di 100°C | Adatto per molti utensili di precisione, ma l'espansione deve essere calcolata |
| Da criogenico a temperatura ambiente | Comportamento a bassa espansione | Utile per LNG, supporti criogenici e apparecchiature scientifiche |
| Al di sopra di circa 200°C | Il tasso di espansione aumenta in modo più evidente | Prima di scegliere il materiale, è necessario verificare i dati dettagliati sul CTE. |
L'Invar 36 è comunemente identificato come UNS K93600 e W.Nr. 1.3912. Queste denominazioni sono importanti perché le leghe a espansione controllata possono essere facilmente confuse. L'Invar 36, il Kovar, il Super Invar, l'Alloy 42 e altre leghe di Fe-Ni o Fe-Ni-Co possono apparire simili sotto forma di barre o piastre, ma il loro coefficiente di espansione termica e il campo di applicazione sono diversi.
Quando si acquista Invar 36 in barre tonde, barre piatte, piastre o pezzi lavorati di precisione, il certificato del materiale deve indicare chiaramente il nome e la designazione del grado corretto. Per gli acquirenti internazionali, UNS K93600 è particolarmente utile perché fornisce una chiara identità del materiale tra diversi fornitori e paesi.
| Designazione | Significato | Nota d'acquisto |
|---|---|---|
| Invar 36 | Nome commerciale comune | Ampiamente utilizzato nei disegni tecnici e nei documenti di acquisto |
| Lega 36 | Nome generico della lega | Spesso utilizzato da fornitori e azionisti |
| UNS K93600 | Designazione unificata del materiale | Utile per la conferma del materiale 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% |
Se un progetto richiede le prestazioni di espansione termica dell'Invar 36, non si dovrebbe sostituire un'altra lega a bassa espansione senza l'approvazione dell'ingegnere. Il Kovar può essere migliore per la sigillatura vetro-metallo, mentre il Super Invar può fornire un'espansione più bassa vicino alla temperatura ambiente, ma ha un intervallo di temperature pratiche più ristretto. La corretta identificazione del materiale è il primo passo da compiere prima di verificare il coefficiente di espansione termica.
L'Invar 36 ha un coefficiente di espansione termica estremamente basso grazie alla sua speciale composizione ferro-nichel. La lega contiene circa 36% di nichel e un saldo di ferro. A questo livello di composizione, il materiale mostra il noto effetto Invar, in cui la normale espansione termica è fortemente ridotta dal comportamento magnetico e atomico del sistema di lega Fe-Ni.
La maggior parte dei metalli si espande all'aumentare della temperatura, perché gli atomi vibrano più fortemente e la distanza tra i reticoli aumenta. L'Invar 36 si comporta in modo diverso in un intervallo di temperatura utile. Il suo comportamento interno legato al magnetismo compensa parte della normale espansione termica, determinando una variazione dimensionale insolitamente bassa.
Il contenuto di nichel è fondamentale. Se il contenuto di nichel è significativamente diverso dall'intervallo richiesto, l'effetto Invar può indebolirsi. Per questo motivo il controllo della composizione chimica è essenziale. L'Invar 36 non è semplicemente “ferro più nichel”. Deve avere il giusto equilibrio tra nichel e ferro per ottenere il comportamento previsto di bassa espansione termica.
Il coefficiente di espansione termica può essere influenzato anche da elementi residui, lavorazioni a freddo, ricottura, distensione e storia termica. Per le applicazioni di precisione, gli acquirenti devono non solo controllare il nome del grado, ma anche verificare la composizione chimica, le condizioni di trattamento termico e i dati dei test CTE, se necessario.
| Fattore | Effetto sull'espansione termica |
|---|---|
| 36% Contenuto di nichel | Crea il comportamento di base dell'Invar a bassa espansione. |
| Equilibrio del ferro | Forma la matrice di espansione controllata Fe-Ni |
| Elementi residui | Può influenzare la consistenza e il comportamento di espansione |
| Lavoro a freddo | Può modificare la sollecitazione interna e influenzare leggermente il comportamento di espansione |
| Ricottura / Invecchiamento | Può migliorare la stabilità dell'espansione per intervalli di temperatura selezionati |
A temperatura ambiente e a temperature prossime a quella ambiente, l'Invar 36 mostra le sue prestazioni più utili a bassa espansione. Un intervallo di riferimento comune è di circa 1,2-1,6 ppm/°C da temperatura ambiente a circa 100°C, sebbene i valori effettivi possano variare in base alle specifiche e alle condizioni del materiale.
Questo basso CTE a temperatura ambiente rende l'Invar 36 adatto a strumenti di misura, montature ottiche, strumenti di laboratorio, aste di precisione, apparecchiature di calibrazione e componenti utilizzati in officine o laboratori dove la temperatura può variare ma la precisione dimensionale deve rimanere stabile.
| Valore CTE | Unità equivalente | Significato |
|---|---|---|
| 1.2 × 10-⁶ /°C | 1,2 ppm/°C | Espansione molto bassa per applicazioni di precisione |
| 1.6 × 10-⁶ /°C | 1,6 µm/m-°C | Ancora estremamente basso rispetto all'acciaio e all'alluminio |
| 10 - 17 × 10-⁶ /°C | Gamma comune per molti acciai e acciai inossidabili | Espansione molto più elevata rispetto all'Invar 36 |
Se una barra di Invar 36 lunga 1 metro ha un CTE di 1,5 µm/m-°C, una variazione di temperatura di 10°C produce una variazione di lunghezza di circa 15 µm. Una barra di acciaio al carbonio può espandersi molte volte di più nelle stesse condizioni. Per questo motivo l'Invar 36 è utile per telai di precisione e parti di misura.
Il coefficiente di espansione termica dell'Invar 36 varia con la temperatura. Rimane molto basso nel normale intervallo di bassa espansione, ma aumenta all'aumentare della temperatura. Per la progettazione è necessario specificare l'intervallo di temperatura. Un valore CTE da 20°C a 100°C non è lo stesso di un valore CTE da 20°C a 300°C.
| Intervallo di temperatura | Comportamento medio tipico del CTE | Nota applicativa |
|---|---|---|
| Da -200°C a temperatura ambiente | Comportamento a bassa espansione | Utile per le apparecchiature criogeniche e LNG |
| Da -100°C a temperatura ambiente | Espansione molto bassa | Adatto per strumenti scientifici e parti di precisione per il servizio a freddo |
| Da 20°C a 100°C | Circa 1,2 - 1,6 ppm/°C in molte referenze | Eccellente per applicazioni di precisione a temperatura ambiente |
| Da 20°C a 200°C | Basso ma in aumento | L'espansione deve essere calcolata per tolleranze ristrette |
| 20°C a 300°C | L'espansione aumenta chiaramente | Verificare se l'Invar 36 soddisfa ancora la precisione del progetto |
| Oltre i 300°C | CTE molto più alto di quello a temperatura ambiente | Possono essere necessarie altre leghe o analisi termiche dettagliate. |
Se un acquirente chiede solo “Invar 36 a basso CTE”, il fornitore può fornire dati standard sul materiale. Ma se l'applicazione è l'utensileria aerospaziale, il posizionamento ottico, l'assemblaggio criogenico o le apparecchiature metrologiche, l'esatto intervallo di CTE può essere importante. Una specifica chiara dovrebbe indicare l'intervallo di temperatura, ad esempio da 20°C a 100°C o da 20°C a 200°C.
Il coefficiente di espansione termica è spesso scritto in unità diverse. Per l'Invar 36, gli acquirenti possono vedere ppm/°C, µm/m-°C, ×10-⁶/°C, o ×10-⁶/K. Queste unità sono strettamente correlate e spesso numericamente equivalenti per scopi tecnici pratici.
| Unità | Significato | Esempio |
|---|---|---|
| ppm/°C | Parti per milione per grado Celsius | 1,5 ppm/°C significa 1,5 parti per milione di variazione di lunghezza per °C |
| µm/m-°C | Micrometri per metro per grado Celsius | 1,5 µm/m-°C significa che 1 metro cambia 1,5 µm per °C |
| ×10-⁶/°C | Notazione scientifica per il coefficiente di espansione | 1,5 × 10-⁶/°C equivale a 1,5 ppm/°C |
| ×10-⁶/K | Per variazione di temperatura in Kelvin | Per gli intervalli di temperatura, una variazione di 1 K equivale a una variazione di 1°C. |
Per le tabelle pratiche dei materiali, 1 ppm/°C equivale a 1 µm/m-°C ed è uguale a 1 × 10-⁶/°C. Pertanto, se una scheda tecnica dell'Invar 36 riporta 1,5 × 10-⁶/°C, gli acquirenti possono leggerlo anche come 1,5 ppm/°C o 1,5 µm/m-°C.
L'Invar 36 ha prestazioni utili a bassa espansione da temperature criogeniche a temperature moderate. Per questo motivo la lega è utilizzata non solo negli strumenti di precisione a temperatura ambiente, ma anche nel GNL, nelle apparecchiature scientifiche a bassa temperatura, nei supporti criogenici e nei sistemi aerospaziali esposti a condizioni di freddo.
A temperature criogeniche, molti materiali si contraggono notevolmente e possono diventare fragili. L'Invar 36 offre una bassa contrazione e una buona tenacità, che lo rendono utile per i componenti destinati al servizio a freddo. Ciò è importante per i sistemi LNG, il trasporto di gas liquefatto, gli strumenti a bassa temperatura e le apparecchiature scientifiche.
A temperature moderate, l'Invar 36 offre ancora un'espansione inferiore a quella dei metalli tecnici più comuni. Tuttavia, con l'aumentare della temperatura, il suo coefficiente di espansione aumenta. Per applicazioni a partire da 200°C, il progettista deve esaminare i dati dettagliati sull'espansione termica prima di procedere alla scelta definitiva.
| Intervallo di temperatura di lavoro | Invar 36 Idoneità | Nota ingegneristica |
|---|---|---|
| Da criogenico a temperatura ambiente | Molto adatto | La bassa contrazione e la buona tenacità sono preziose |
| Temperatura ambiente a 100°C | Eccellente | La gamma migliore per molte applicazioni di precisione |
| Temperatura ambiente a 200°C | Adatto a molti design | Il CTE deve essere calcolato per tolleranze ristrette |
| Oltre i 200°C | Richiede un'attenta revisione | L'espansione aumenta e può ridurre il beneficio dell'Invar 36 |
Il contenuto di nichel ha un effetto diretto sul coefficiente di espansione termica dell'Invar 36. La lega è stata progettata con circa 36% di nichel perché questa composizione produce il comportamento a bassa espansione noto come effetto Invar. Se il contenuto di nichel cambia troppo, il coefficiente di espansione può cambiare e il materiale può non funzionare più come previsto.
Un intervallo di composizione comune per l'Invar 36 va da 35% a 37% circa di nichel, con ferro come bilanciamento. Questo intervallo deve essere verificato nell'MTC. Per le applicazioni di precisione, la verifica della composizione è importante perché le prestazioni di espansione termica dipendono dal corretto bilanciamento Fe-Ni.
Sebbene il nichel e il ferro siano gli elementi principali, anche elementi residui come carbonio, manganese, silicio, zolfo, fosforo, cobalto e cromo possono influire sul comportamento del materiale. Questi elementi devono rimanere all'interno dell'intervallo standard richiesto. Per le applicazioni CTE più severe, gli acquirenti possono richiedere ulteriori test piuttosto che affidarsi solo alla chimica.
| Composizione Articolo | Requisiti tipici | Effetto sull'espansione termica |
|---|---|---|
| Nichel | Informazioni su 35% - 37% | Principale fattore che crea un comportamento a bassa espansione |
| Ferro | Equilibrio | Forma la matrice di espansione controllata Fe-Ni |
| Cobalto | Residuo controllato o limite specificato | Può influenzare l'espansione e il comportamento magnetico |
| Carbonio e impurità | Livelli bassi controllati | Contribuire a mantenere la coerenza dei materiali e la qualità della lavorazione |
Il trattamento termico e le condizioni del materiale possono influire sulla stabilità dell'espansione dell'Invar 36. Ricottura, distensione, lavorazione a freddo, invecchiamento artificiale e storia termica possono modificare le sollecitazioni interne e le condizioni microstrutturali. Per i componenti di alta precisione, ciò può influenzare la stabilità dimensionale finale.
Le barre o le piastre di Invar 36 ricotte offrono in genere una migliore duttilità e minori sollecitazioni residue. Ciò è utile per le lavorazioni di precisione, la produzione di stampi, gli strumenti di misura e i componenti ottici. Se il pezzo deve mantenere dimensioni ristrette, spesso si preferisce un materiale ricotto o sottoposto a stress-relieved.
La trafilatura o la lavorazione a freddo possono migliorare la resistenza e la tolleranza dimensionale, ma possono introdurre tensioni residue. Alcune condizioni di lavorazione a freddo possono ridurre leggermente il coefficiente di espansione, ma la condizione potrebbe non rimanere stabile a temperature più elevate. Per le applicazioni di precisione, la lavorazione a freddo deve essere controllata con attenzione.
I pezzi di Invar 36 di grandi dimensioni o di precisione possono muoversi durante la lavorazione se le tensioni interne vengono rilasciate. Un processo comune è la lavorazione di sgrossatura, l'alleggerimento delle tensioni e quindi la lavorazione finale. Ciò contribuisce a migliorare la stabilità dimensionale del componente finito.
| Condizione / Processo | Impatto sulla stabilità dell'espansione | Consigli pratici |
|---|---|---|
| Ricotto | Minori sollecitazioni residue e migliore stabilità | Preferito per lavorazioni di precisione |
| Trafilato a freddo | Migliore tolleranza ma possibili sollecitazioni residue | Considerate la possibilità di alleviare lo stress per l'uso di precisione |
| Stress alleviato | Migliora la stabilità dimensionale dopo la lavorazione | Utile per stampi, telai e parti di misurazione |
| Invecchiamento artificiale | Può stabilizzare l'espansione in intervalli selezionati | Utilizzare solo se richiesto dalle specifiche |
Il tondo e la piastra di Invar 36 sono entrambi utilizzati per la stabilità dimensionale, ma i loro requisiti di lavorazione possono essere diversi. Il tondo viene comunemente lavorato per realizzare aste, alberi, perni, distanziali, supporti e parti meccaniche di precisione. Le lamiere sono comunemente utilizzate per utensili compositi, basi di stampi, telai, pannelli e strutture piane di precisione.
Il tondo Invar 36 è adatto per alberi di precisione, aste di misura, perni di guida, distanziali e componenti cilindrici lavorati. Per queste applicazioni sono importanti la tolleranza del diametro, la rettilineità, la finitura superficiale e le sollecitazioni interne. Il tondo rettificato di precisione può ridurre i tempi di lavorazione e migliorare l'accuratezza finale.
La piastra Invar 36 è comunemente utilizzata per stampi compositi aerospaziali, piastre per utensili, telai e grandi strutture di precisione. Per le applicazioni su lastre, sono importanti la planarità, le tensioni residue, la tolleranza di spessore e lo scarico delle tensioni. Le piastre di grandi dimensioni possono richiedere un'attenta sequenza di lavorazione per evitare distorsioni.
| Forma del prodotto | Principali problemi di stabilità | Metodo di controllo comune |
|---|---|---|
| Barra rotonda | Rettilineità, tolleranza del diametro, stress di lavorazione | Utilizzare barre ricotte, pelate o rettificate a seconda delle necessità. |
| Piatto | Planarità, sollecitazione residua, tolleranza di spessore | Utilizzare lo scarico delle tensioni e la sequenza di lavorazione controllata |
| Blocco forgiato | Sollecitazioni interne e uniformità | Utilizzare il trattamento termico e l'ispezione |
| Componente finito | Deriva dimensionale finale | Macchina di sgrossatura, distensione, quindi macchina di finitura |
L'Invar 36 ha un coefficiente di espansione termica molto più basso rispetto all'acciaio inossidabile e all'acciaio al carbonio. Questa differenza è il motivo principale per cui l'Invar 36 viene utilizzato per componenti di precisione in cui l'acciaio ordinario si espanderebbe troppo.
| Materiale | Gamma tipica di CTE a temperatura ambiente | Confronto con Invar 36 |
|---|---|---|
| Invar 36 | Circa 1,2-1,6 ppm/°C | Espansione molto bassa |
| Acciaio al carbonio | Circa 11 - 13 ppm/°C | Molte volte superiore all'Invar 36 |
| Acciaio inox 304 | Circa 16 - 17 ppm/°C | Espansione molto più elevata rispetto all'Invar 36 |
| Acciaio inox 316 | Circa 15 - 16 ppm/°C | Espansione molto più elevata rispetto all'Invar 36 |
| Lega di alluminio | Circa 22 - 24 ppm/°C | Espansione molto elevata rispetto all'Invar 36 |
Se in un sistema ottico di precisione si utilizza una montatura in alluminio o acciaio inox, le variazioni di temperatura possono spostare l'allineamento. Se si utilizza una montatura in Invar 36, la variazione dimensionale è molto più contenuta. Per questo motivo l'Invar 36 viene spesso scelto anche se è più costoso e più pesante di molti metalli comuni.
L'Invar 36, il Kovar e il Super Invar sono tutte leghe a espansione controllata, ma non vengono utilizzate per lo stesso scopo. Il loro comportamento di espansione termica e la logica di applicazione sono diversi.
Il Kovar è una lega a espansione controllata di ferro-nichel-cobalto progettata principalmente per adattarsi all'espansione del vetro duro e della ceramica. È ampiamente utilizzata per guarnizioni ermetiche, pacchetti elettronici, guarnizioni vetro-metallo, tubi a vuoto, sensori e assemblaggi ceramica-metallo. L'Invar 36 viene solitamente scelto per la bassa espansione generale e la stabilità dimensionale, non per la sigillatura del vetro.
Il Super Invar può offrire un'espansione termica ancora più bassa rispetto all'Invar 36 a temperatura ambiente. Tuttavia, il Super Invar ha un intervallo di temperatura utile più ristretto e può essere più sensibile alla temperatura e alle condizioni di lavorazione. L'Invar 36 è più utilizzato perché offre un equilibrio pratico tra bassa espansione, disponibilità, lavorabilità, tenacità e intervallo di temperatura.
| Materiale | Direzione della composizione principale | Carattere di espansione termica | Uso tipico |
|---|---|---|---|
| Invar 36 | Fe-Ni, circa 36% Ni | Espansione molto bassa su un'ampia gamma utile | Utensili di precisione, stampi, strumenti, parti criogeniche |
| Kovar | Fe-Ni-Co | Espansione controllata abbinata a vetro e ceramica | Guarnizioni ermetiche e pacchetti elettronici |
| Super Invar | Lega a bassa espansione Fe-Ni-Co | Espansione estremamente bassa a temperatura ambiente | Strumenti e componenti metrologici di altissima precisione |
Scegliete l'Invar 36 quando il requisito principale è la stabilità delle dimensioni durante le normali variazioni di temperatura o il servizio a temperature da criogeniche a moderate. Scegliere il Kovar quando è richiesta la corrispondenza dell'espansione con il vetro o la ceramica. Scegliete il Super Invar solo quando l'espansione estremamente bassa vicino alla temperatura ambiente è più importante dell'ampio intervallo di temperatura e della disponibilità generale.
L'Invar 36 è utilizzato in molte applicazioni in cui la bassa espansione termica è il principale requisito di progetto. Non viene scelta solo perché è una lega di nichel. Viene scelta perché contribuisce a ridurre gli errori dimensionali, le sollecitazioni termiche, le variazioni di allineamento e le derive di misura.
Gli stampi per compositi aerospaziali utilizzano spesso l'Invar 36 perché l'attrezzatura deve mantenere una forma accurata durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento. La bassa espansione contribuisce a migliorare l'accuratezza e la ripetibilità del pezzo finale in composito.
Aste di misura, telai di calibrazione, componenti di calibro e dispositivi di ispezione utilizzano Invar 36 per ridurre gli errori legati alla temperatura. Questo aspetto è importante nella metrologia, nelle apparecchiature di laboratorio e nella produzione di alta precisione.
Telai ottici, supporti laser, componenti di telescopi e strutture di strumenti utilizzano l'Invar 36 per mantenere l'allineamento. Piccoli movimenti termici possono creare grandi errori ottici, quindi il materiale a bassa espansione è prezioso.
L'Invar 36 è utilizzato nelle applicazioni criogeniche perché presenta una bassa contrazione e una buona tenacità a bassa temperatura. Può contribuire a ridurre il disallineamento termico nello stoccaggio di GNL, nel trasporto di gas liquefatto e nei sistemi criogenici scientifici.
Telai elettronici, supporti per sensori, componenti satellitari e strumenti scientifici possono utilizzare l'Invar 36 quando è necessaria la stabilità termica. In queste applicazioni, la deriva dimensionale può influire sulla precisione del segnale, sull'allineamento o sulle prestazioni dell'assemblaggio.
| Applicazione | Motivo dell'utilizzo dell'Invar 36 | Dettagli importanti sulle specifiche |
|---|---|---|
| Stampi per compositi aerospaziali | Bassa espansione durante il riscaldamento e il raffreddamento | Gamma CTE, stabilità delle piastre, riduzione delle sollecitazioni |
| Aste di misura | Variazione di lunghezza molto ridotta | Gamma di test CTE, rettilineità, rettifica di precisione |
| Montature ottiche | Allineamento stabile al variare della temperatura | Precisione dimensionale e bassa tensione residua |
| Supporti criogenici | Bassa contrazione e buona tenacità | Proprietà a bassa temperatura e condizioni del materiale |
| Strumenti scientifici | Riduzione della deriva termica | Stabilità del CTE, processo di lavorazione, trattamento termico |
Una chiara richiesta di materiale deve includere il grado, il numero UNS, la forma del prodotto, le dimensioni, la quantità, le condizioni di consegna, la finitura superficiale, la tolleranza, il requisito MTC e il requisito CTE. Ad esempio: Invar 36 tondo, UNS K93600 / W.Nr. 1.3912, diametro 25 mm, superficie rettificata di precisione, condizione di ricottura, con MTC e test del coefficiente di espansione termica da 20 °C a 100 °C. Questo tipo di richiesta aiuta il fornitore a quotare e fornire il materiale corretto per l'applicazione.
Qual è il CTE dell'Invar 36?
Il CTE dell'Invar 36 è generalmente compreso tra 1,2 e 1,6 ppm/°C a temperatura ambiente, a seconda dell'intervallo di temperatura, del trattamento termico, della lavorazione a freddo, della composizione e del metodo di prova. Questo valore è molto inferiore a quello dell'acciaio al carbonio, dell'acciaio inossidabile e delle leghe di alluminio. Per questo motivo l'Invar 36 è ampiamente utilizzato per utensili di precisione, aste di misura, stampi, telai ottici e applicazioni di stabilità dimensionale.
L'Invar 36 si espande con il calore?
Sì, l'Invar 36 si espande con il calore, ma molto meno dei metalli più comuni. È una lega a bassa espansione, non un materiale a espansione zero. La sua espansione è molto bassa a temperatura ambiente e rimane utile in molte applicazioni criogeniche e a temperature moderate, ma il coefficiente di espansione aumenta all'aumentare della temperatura.
Perché l'Invar 36 è a bassa espansione?
L'Invar 36 ha una bassa espansione perché contiene circa 36% di nichel e un saldo di ferro, creando lo speciale effetto Fe-Ni Invar. Questa composizione riduce la normale espansione termica in un intervallo di temperatura utile. L'esatto comportamento di espansione può anche essere influenzato dal trattamento termico, dalla lavorazione a freddo, dagli elementi residui e dall'intervallo di temperatura, per cui le applicazioni critiche dovrebbero confermare il CTE tramite specifiche o test.
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