Thanh Invar 36 là một loại thanh hợp kim niken-sắt có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp và độ ổn định kích thước tuyệt vời trong dải nhiệt độ rộng. Loại hợp kim này thường được gọi là Alloy 36, UNS K93600, W.Nr. 1.3912, FeNi36 và Ni36. Đặc tính vật liệu chính của thanh Invar 36 là chứa khoảng 36% niken, mang lại cho hợp kim tính chất giãn nở nhiệt thấp nổi tiếng. Điều này khiến thanh tròn, thanh phẳng, thanh vuông và thanh gia công chính xác Invar 36 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như dụng cụ hàng không vũ trụ, khuôn composite, thiết bị đo lường, hệ thống quang học, thiết bị LNG và cryogenic, giá đỡ chính xác, mặt nạ bóng, thiết bị khoa học, và các bộ phận cần duy trì kích thước chính xác khi nhiệt độ thay đổi.
Thanh Invar 36 không được lựa chọn chủ yếu vì độ bền cao, khả năng chống mài mòn hay chống ăn mòn. Đặc tính quý giá nhất của nó chính là tính ổn định kích thước. Trong nhiều ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, ngay cả một sự thay đổi kích thước nhỏ do biến động nhiệt độ cũng có thể gây ra sai số lắp ráp, sai lệch đo lường, không khớp dụng cụ hoặc biến dạng chi tiết. Invar 36 giải quyết vấn đề này nhờ có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp so với thép carbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm và nhiều loại hợp kim niken.
Tên gọi “Invar” bắt nguồn từ từ “invariable” (không thay đổi), ám chỉ đặc tính biến dạng kích thước rất thấp khi thay đổi nhiệt độ. Ở dạng thanh, Invar 36 có thể được gia công thành các thanh, trục, chốt, khung, miếng đệm, thước đo, khuôn chèn, đồ gá và các bộ phận kết cấu chính xác. Đối với người mua trong lĩnh vực kỹ thuật, các tính chất vật liệu quan trọng nhất cần xem xét là thành phần hóa học, hệ số giãn nở nhiệt, mật độ, tính chất cơ học, độ cứng, điều kiện xử lý nhiệt, tính chất gia công, hiệu suất hàn và độ ổn định kích thước sau khi gia công.
| Loại bất động sản | Hiệu suất thanh Invar 36 | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|
| Loại hợp kim | Hợp kim niken-sắt có độ giãn nở được kiểm soát | Được sử dụng trong những trường hợp độ ổn định kích thước quan trọng hơn độ bền cao |
| Nội dung niken | Giới thiệu về 36% | Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng giãn nở nhiệt thấp |
| Tính năng chính | Hệ số giãn nở nhiệt rất thấp | Giảm sự biến đổi kích thước khi nhiệt độ thay đổi |
| Độ đặc | Khoảng 8,05 g/cm³ | Dùng để tính trọng lượng thanh, báo giá và tính toán phôi gia công |
| Hành vi từ tính | Có từ tính ở nhiệt độ phòng | Có thể có ý nghĩa đối với các thiết bị và ứng dụng điện từ |
| Các mẫu đơn tại quầy bar thông thường | Thanh tròn, thanh dẹt, thanh vuông, thanh rèn, thanh mài chính xác | Thích hợp để gia công thành các chi tiết chính xác |
Thanh Invar 36 thường được gọi bằng nhiều tên gọi quốc tế và mã vật liệu khác nhau. Mã định danh phổ biến nhất là UNS K93600. Trong hệ thống phân loại vật liệu của châu Âu, mã W.Nr. 1.3912 được sử dụng rộng rãi. Hợp kim này cũng có thể được gọi là Alloy 36, FeNi36, Ni36, Pernifer 36 hoặc Nilo 36 tùy thuộc vào nhà cung cấp, khu vực và tiêu chuẩn sản phẩm.
Việc xác định chính xác loại hợp kim là rất quan trọng bởi vì Invar 36, Super Invar, Kovar, Alloy 42 và các loại hợp kim giãn nở có kiểm soát khác có thể trông giống nhau ở dạng thanh, nhưng tính chất giãn nở và lĩnh vực ứng dụng của chúng lại khác nhau. Người mua không nên chấp nhận vật liệu chỉ vì nó được gọi là “hợp kim giãn nở thấp”. Giấy chứng nhận kiểm tra vật liệu (MTC) phải nêu rõ loại hợp kim chính xác, thành phần hóa học, số lô và tiêu chuẩn áp dụng.
| Chức danh | Ý nghĩa | Lưu ý khi mua hàng |
|---|---|---|
| Invar 36 | Tên thương mại thông dụng | Được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật và mua sắm |
| Hợp kim 36 | Tên chung của vật liệu | Thường được các nhà cung cấp và nhà phân phối sử dụng |
| UNS K93600 | Mã định danh vật liệu thống nhất | Hữu ích cho việc xác nhận bằng cấp quốc tế |
| Số hiệu: 1.3912 | Mã vật liệu châu Âu | Thường thấy trong các bản vẽ và chứng chỉ của châu Âu |
| FeNi36 / Ni36 | Ký hiệu hợp kim sắt-niken | Cho biết hàm lượng niken khoảng 36% |
Tiêu chuẩn UNS K93600 giúp tránh nhầm lẫn trong quá trình mua sắm quốc tế. Nếu bản vẽ kỹ thuật quy định sử dụng UNS K93600, nhà cung cấp không được đề xuất các vật liệu như Alloy 42, Kovar hoặc Super Invar trừ khi khách hàng chấp thuận việc thay thế này. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, một sự chênh lệch nhỏ về hệ số giãn nở cũng có thể khiến vật liệu không phù hợp trở nên không thể chấp nhận được.
Thành phần hóa học của thanh Invar 36 tuy đơn giản nhưng lại rất quan trọng. Đây chủ yếu là một hợp kim sắt-niken chứa khoảng 36,1% niken, phần còn lại là sắt cùng với một lượng nhỏ và được kiểm soát chặt chẽ của các nguyên tố như carbon, mangan, silic, lưu huỳnh, phốt pho, crôm, coban và các nguyên tố dư khác tùy theo tiêu chuẩn áp dụng.
Hàm lượng niken trong hợp kim 36% là yếu tố cốt lõi tạo nên hiệu ứng Invar. Thành phần niken-sắt này mang lại hệ số giãn nở nhiệt rất thấp ở nhiệt độ gần nhiệt độ phòng. Nếu hàm lượng niken lệch quá xa so với phạm vi yêu cầu, tính chất giãn nở thấp này có thể bị thay đổi. Đây chính là lý do tại sao việc kiểm soát thành phần hóa học là vô cùng quan trọng đối với thanh Invar 36.
| Yếu tố | Phạm vi / Giới hạn thông thường | Chức năng hoặc Lý do điều khiển |
|---|---|---|
| Niken (Ni) | Khoảng 35,0% – 37,0% | Yếu tố chính quyết định tính chất giãn nở nhiệt thấp |
| Sắt (Fe) | Cân bằng | Thành phần cơ bản chứa niken trong hệ thống giãn nở có kiểm soát Fe-Ni |
| Cacbon (C) | Mức thấp được kiểm soát | Ảnh hưởng đến tính chất cơ học và chất lượng gia công |
| Mangan (Mn) | Nguyên tố vi lượng được kiểm soát | Giúp kiểm soát quá trình luyện kim nhưng phải đảm bảo nằm trong giới hạn quy định |
| Silicon (Si) | Nguyên tố vi lượng được kiểm soát | Đã kiểm tra chất lượng hợp kim và tính chất gia công |
| Lưu huỳnh (S) | Giới hạn dưới | Được duy trì ở mức thấp để đảm bảo khả năng gia công nhiệt và chất lượng gia công |
| Phốt pho (P) | Giới hạn dưới | Tạp chất được kiểm soát ảnh hưởng đến độ dẻo và chất lượng |
| Coban (Co) | Giá trị dư được kiểm soát hoặc giới hạn quy định | Có thể ảnh hưởng đến hành vi giãn nở và các tính chất từ tính |
Đối với thép kết cấu thông thường, những biến động nhỏ về thành phần hóa học có thể không ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định kích thước. Đối với Invar 36, thành phần hóa học có mối liên hệ trực tiếp với độ giãn nở nhiệt. Chính vì vậy, người mua nên kiểm tra kết quả phân tích nhiệt thực tế trong Báo cáo Kiểm định Vật liệu (MTC), đặc biệt là hàm lượng niken, carbon, coban và các nguyên tố dư. Các ứng dụng trong lĩnh vực dụng cụ và thiết bị chính xác không nên chỉ dựa vào tên sản phẩm.
Đặc tính giãn nở nhiệt thấp là lý do quan trọng nhất để lựa chọn thanh Invar 36. Khi nhiệt độ thay đổi, hầu hết các kim loại đều giãn nở hoặc co lại một cách rõ rệt. Trong phạm vi nhiệt độ hoạt động có độ giãn nở thấp của mình, Invar 36 giãn nở ít hơn nhiều so với thép carbon, thép không gỉ, nhôm, hợp kim đồng và nhiều loại hợp kim niken.
Đặc tính giãn nở thấp này giúp các chi tiết làm từ Invar 36 duy trì kích thước và hình dạng ổn định trong các môi trường đòi hỏi độ chính xác cao. Điều này đặc biệt hữu ích đối với các thanh dài, khung, khuôn mẫu, khuôn đúc, dụng cụ đo lường, giá đỡ quang học, dụng cụ xếp lớp composite và các chi tiết mà sự biến đổi nhiệt độ có thể gây ra sai số kích thước.
Trong quá trình lắp ráp chính xác, sự không đồng nhất về độ giãn nở nhiệt có thể gây ra ứng suất, sai lệch vị trí, biến dạng hoặc sai số đo lường. Ví dụ, nếu một thanh đo dài giãn nở quá mức, kết quả đo sẽ trở nên không chính xác. Nếu khuôn composite giãn nở khác với chi tiết composite, hình dạng cuối cùng có thể không đáp ứng được dung sai. Invar 36 giúp giảm thiểu rủi ro này bằng cách giữ cho sự thay đổi kích thước ở mức rất nhỏ trong phạm vi nhiệt độ làm việc thông thường.
Invar 36 thường được mô tả là một hợp kim có hệ số giãn nở thấp, nhưng nó không phải là vật liệu không giãn nở. Hệ số giãn nở nhiệt của nó thay đổi tùy theo nhiệt độ, xử lý nhiệt, gia công nguội, thành phần hóa học và lịch sử nhiệt. Đối với các ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác cao, dữ liệu giãn nở thực tế cần phải phù hợp với dải nhiệt độ làm việc.
| Chất liệu | Hành vi giãn nở nhiệt | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|
| Invar 36 | Hệ số giãn nở rất thấp ở nhiệt độ gần nhiệt độ phòng | Tốt nhất về độ ổn định kích thước |
| Thép cacbon | Độ giãn nở cao hơn nhiều so với Invar 36 | Ít phù hợp với các bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ và yêu cầu độ chính xác cao |
| Thép không gỉ | Độ giãn nở cao hơn so với Invar 36 | Có thể gây ra sai lệch kích thước ở các dụng cụ chính xác |
| Hợp kim nhôm | Độ giãn nở rất cao so với Invar 36 | Nhẹ nhưng độ ổn định kích thước kém khi nhiệt độ thay đổi |
Hệ số giãn nở nhiệt của Invar 36 khá thấp trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ siêu lạnh đến nhiệt độ trung bình. Tuy nhiên, giá trị này không giữ nguyên ở mọi nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên, đặc biệt là khi vượt quá phạm vi giãn nở thấp thông thường, tốc độ giãn nở sẽ tăng lên. Đây là lý do tại sao cần phải xem xét phạm vi nhiệt độ làm việc trước khi lựa chọn Invar 36.
| Phạm vi nhiệt độ | Hệ số giãn nở nhiệt trung bình điển hình | Ý nghĩa trong kỹ thuật |
|---|---|---|
| 20°C đến 100°C | Rất thấp, thường dao động trong khoảng 1,2 – 1,6 × 10⁻⁶ /°C tùy thuộc vào điều kiện | Rất thích hợp cho các dụng cụ và thiết bị đo lường chính xác ở nhiệt độ phòng |
| 20°C đến 150°C | Thấp, nhưng cao hơn nhiệt độ phòng | Vẫn hữu ích cho nhiều ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao |
| 20°C đến 200°C | Thấp đến trung bình so với thép | Có ích, nhưng cần tính toán độ giãn nở cho thiết kế có dung sai chặt chẽ |
| Trên 200°C | Tốc độ mở rộng tăng lên | Hiệu ứng Invar trở nên ít rõ rệt hơn khi nhiệt độ tăng lên |
| Dải nhiệt độ siêu lạnh | Độ giãn nở thấp và độ dẻo dai cao | Phù hợp cho thiết bị LNG và thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thấp |
Nếu chi tiết chỉ hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 20°C đến 80°C, Invar 36 có thể đảm bảo khả năng kiểm soát kích thước rất tốt. Nếu chi tiết hoạt động ở nhiệt độ gần 200°C hoặc cao hơn, người thiết kế cần kiểm tra dữ liệu hệ số giãn nở nhiệt (CTE) chính xác và dung sai cho phép. Nếu ứng dụng yêu cầu hệ số giãn nở thấp hơn nữa ở nhiệt độ gần nhiệt độ phòng, có thể xem xét sử dụng Super Invar, nhưng vật liệu này có dải nhiệt độ thực tế hẹp hơn và tính chất cơ học khác biệt.
Thanh Invar 36 có mật độ khoảng 8,05 g/cm³. Thông số này rất hữu ích trong việc tính toán trọng lượng lý thuyết, chi phí vật liệu, trọng lượng phôi gia công và cước vận chuyển. Do Invar 36 thường được cung cấp dưới dạng thanh tròn, thanh dẹt, thanh vuông và thanh rèn, nên việc tính toán trọng lượng dựa trên mật độ là rất quan trọng đối với việc lập báo giá và kế hoạch cắt.
| Tính chất vật lý | Giá trị / Hành vi điển hình | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|
| Độ đặc | Khoảng 8,05 g/cm³ | Dùng để tính toán trọng lượng và giá cả |
| Phạm vi nóng chảy | Khoảng 1.425°C – 1.450°C | Tham khảo hữu ích cho quá trình xử lý nhiệt |
| Hành vi từ tính | Có từ tính ở nhiệt độ phòng | Điều này rất quan trọng đối với các thiết kế liên quan đến thiết bị đo lường và nhạy cảm với từ trường |
| Độ dẫn nhiệt | Thấp hơn so với nhiều loại thép và hợp kim nhôm thông dụng | Cần xem xét sự chênh lệch nhiệt độ ở các khu vực rộng lớn |
| Điện trở suất | Cao hơn so với các kim loại nguyên chất như đồng | Phù hợp cho các ứng dụng điện hoặc cảm biến |
Đối với phần lớn người mua, mật độ và hệ số giãn nở nhiệt (CTE) là những tính chất vật lý quan trọng nhất. Đối với các kỹ sư thiết kế hệ thống quang học, khung đo lường hoặc cụm thiết bị nhiệt độ cực thấp, các dữ liệu về tính chất từ tính, độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt cũng có thể đóng vai trò quan trọng. Vật liệu Invar 36 nên được lựa chọn dựa trên toàn bộ điều kiện môi trường hoạt động, chứ không chỉ dựa vào tên hợp kim.
Thanh Invar 36 có độ bền cơ học vừa phải và độ dẻo dai tốt. Đây không phải là hợp kim có độ bền cao như các hợp kim niken cứng hóa bằng kết tủa, cũng không phải là thép chống mài mòn. Các tính chất cơ học của nó thường đủ đáp ứng yêu cầu cho các bộ phận đỡ chính xác, dụng cụ cố định, dụng cụ đo lường, khuôn mẫu, thanh và các bộ phận kết cấu mà ở đó tính ổn định kích thước là yêu cầu chính.
Các tính chất cơ học phụ thuộc vào dạng sản phẩm, mức độ gia công nguội, điều kiện ủ, đường kính thanh, xử lý nhiệt và tiêu chuẩn áp dụng. Thanh kéo nguội có thể có độ bền và độ cứng cao hơn so với thanh đã ủ, trong khi thanh đã ủ thường có độ dẻo tốt hơn và tính ổn định kích thước cao hơn.
| Tính chất cơ học | Hướng dẫn biểu diễn tiêu biểu | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|
| Độ bền kéo | Trung bình, tùy thuộc vào tình trạng | Phù hợp với các chi tiết chính xác và các kết cấu chịu tải trọng thấp đến trung bình |
| Giới hạn chảy | Trung bình | Thiết kế cần tránh biến dạng vĩnh viễn quá mức |
| Độ giãn dài | Tốt khi ở trạng thái ủ | Hữu ích cho độ tin cậy trong gia công và chế tạo |
| Độ cứng | Thấp đến trung bình, tùy thuộc vào mức độ gia công nguội và ủ | Ảnh hưởng đến quá trình gia công, mức độ mòn của dụng cụ và độ nhẵn bề mặt |
| Sự kiên cường | Tốt, bao gồm cả dịch vụ đông lạnh | Phù hợp cho các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thấp và các cụm lắp ráp chính xác |
Khi thiết kế với thanh Invar 36, các kỹ sư không nên coi nó như thép cường độ cao. Nếu chi tiết yêu cầu khả năng chịu tải rất cao, có thể cần phải sử dụng một loại hợp kim khác. Invar 36 phát huy giá trị cao nhất khi chi tiết phải duy trì độ ổn định kích thước. Mặc dù cần kiểm tra độ bền, nhưng độ ổn định kích thước thường là lý do chính để lựa chọn vật liệu này.
Độ bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài và độ cứng là các tính chất cơ học thường được yêu cầu nhất đối với Thanh Invar 36. Các giá trị này có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào việc vật liệu được cán nóng, kéo nguội, ủ, giảm ứng suất, rèn hay mài chính xác.
| Tài sản | Phạm vi tham chiếu tiêu chuẩn | Ghi chú cho người mua |
|---|---|---|
| Độ bền kéo | Khoảng 450 – 600 MPa tùy thuộc vào điều kiện | Vật liệu gia công nguội có thể có độ bền cao hơn |
| Giới hạn chảy | Khoảng 240 – 350 MPa tùy thuộc vào điều kiện | Vật liệu đã qua xử lý ủ có thể có độ bền thấp hơn nhưng dẻo hơn |
| Độ giãn dài | Khoảng 25% – 40% tùy theo tình trạng | Độ giãn dài cao hơn rất hữu ích trong quá trình tạo hình và gia công |
| Độ cứng | Thường dao động từ 130 đến 180 HB tùy thuộc vào tình trạng | Kéo nguội hoặc làm cứng do biến dạng có thể làm tăng độ cứng |
Các bảng thông số kỹ thuật chung rất hữu ích trong giai đoạn lựa chọn vật liệu ban đầu, nhưng việc chấp nhận vật liệu thực tế phải dựa trên chứng chỉ thử nghiệm vật liệu. Chứng chỉ thử nghiệm vật liệu (MTC) phải nêu rõ số lô thực tế, loại vật liệu, thành phần hóa học, tính chất cơ học, trạng thái sản phẩm và tiêu chuẩn áp dụng. Đối với các chi tiết chính xác, độ cứng, độ thẳng và dung sai kích thước có thể quan trọng không kém gì độ bền kéo.
Độ ổn định kích thước là lý do chính khiến thanh Invar 36 được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao. Hệ số giãn nở nhiệt thấp của hợp kim này giúp duy trì kích thước của chi tiết khi nhiệt độ thay đổi. Điều này rất quan trọng trong các lĩnh vực như dụng cụ đo lường, thiết bị quang học, dụng cụ chế tạo hàng không vũ trụ, thiết bị bán dẫn, khuôn đúc composite và thiết bị khoa học.
Thanh Invar 36 thường được gia công thành các khung, thanh ray, giá đỡ, thanh và bộ phận hỗ trợ có độ chính xác cao. Các bộ phận này phải duy trì được vị trí và kích thước ổn định khi nhiệt độ thay đổi. Thép hoặc nhôm thông thường có thể giãn nở quá mức, dẫn đến sai số kích thước.
Trong sản xuất vật liệu composite, khuôn và chi tiết composite cần giãn nở một cách có kiểm soát trong quá trình đóng rắn. Invar 36 thường được lựa chọn cho khuôn mẫu composite vì độ giãn nở thấp của nó giúp nâng cao độ chính xác của chi tiết thành phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực composite hàng không vũ trụ, kết cấu sợi carbon và các chi tiết đúc có độ chính xác cao.
Thước đo, khung kính quang học, các bộ phận hiệu chuẩn và giá đỡ thiết bị đòi hỏi kích thước ổn định. Thanh Invar 36 có thể giảm thiểu sai số đo lường do nhiệt độ gây ra và nâng cao độ lặp lại.
| Ứng dụng chính xác | Tại sao lại sử dụng thanh Invar 36 |
|---|---|
| Thước đo | Giảm sự thay đổi chiều dài khi nhiệt độ biến đổi |
| Gọng kính | Giúp duy trì sự thẳng hàng và ổn định tiêu điểm |
| Khuôn composite | Nâng cao độ chính xác về kích thước trong quá trình thay đổi nhiệt độ |
| Dụng cụ định vị chính xác | Giữ nguyên hình dạng của chi tiết trong quá trình gia công hoặc kiểm tra |
| Các thiết bị khoa học | Giảm hiện tượng lệch do nhiệt độ |
Thép Invar 36 vẫn duy trì độ bền và độ dẻo cao ở nhiệt độ siêu lạnh. Điều này khiến nó trở nên hữu ích trong các ứng dụng như thiết bị LNG, dụng cụ khoa học nhiệt độ thấp, giá đỡ siêu lạnh, hệ thống lưu trữ và các bộ phận phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cực thấp.
Invar 36 có hệ số giãn nở nhiệt thấp trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ siêu lạnh đến nhiệt độ trung bình. Đặc tính này rất hữu ích khi các chi tiết phải chịu sự thay đổi nhiệt độ lớn nhưng vẫn cần duy trì độ ổn định kích thước. Trong các hệ thống siêu lạnh, sự chênh lệch độ co ngót giữa các vật liệu có thể gây ra ứng suất hoặc rò rỉ. Invar 36 có thể giúp giảm thiểu những vấn đề này trong các thiết kế phù hợp.
Một số vật liệu trở nên giòn ở nhiệt độ rất thấp. Invar 36 được đánh giá cao vì nó vẫn giữ được độ dẻo dai cần thiết trong điều kiện nhiệt độ cực thấp. Điều này rất hữu ích trong các thiết bị LNG và thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thấp, nơi cả hiện tượng co ngót nhiệt và độ tin cậy cơ học đều cần được xem xét.
Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cực thấp, người mua cần xác nhận các yêu cầu về độ bền va đập, trạng thái vật liệu, tiêu chuẩn, khả năng hàn và hành vi khi chịu chu kỳ nhiệt. Tính co giãn thấp của hợp kim là một ưu điểm, nhưng thiết kế cuối cùng cũng cần xem xét đến ứng suất, phương pháp liên kết và khả năng tương thích với các vật liệu khác.
| Yếu tố nhiệt độ cực thấp | Hiệu suất thanh Invar 36 | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|
| Sự giãn nở ở nhiệt độ thấp | Rất thấp so với nhiều loại hợp kim thông dụng | Giảm sự không đồng bộ trong quá trình co bóp |
| Sự kiên cường | Phù hợp cho các ứng dụng ở nhiệt độ cực thấp | Phù hợp cho thiết bị LNG và thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thấp |
| Độ ổn định kích thước | Tuyệt vời | Điều này rất quan trọng đối với các thiết bị và giá đỡ dùng trong môi trường nhiệt độ cực thấp |
| Chu kỳ nhiệt | Sẽ tốt nếu được thiết kế và xử lý đúng cách | Thích hợp cho các chu kỳ làm lạnh và làm ấm lặp đi lặp lại |
Xử lý nhiệt có ảnh hưởng lớn đến các tính chất vật liệu của thanh Invar 36. Quá trình ủ và giảm ứng suất có thể cải thiện độ ổn định kích thước và giảm ứng suất dư do gia công nóng, kéo nguội, gia công cơ khí hoặc hàn gây ra. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, việc kiểm soát ứng suất là rất quan trọng vì ứng suất dư có thể gây biến dạng sau khi gia công.
Thanh Invar 36 đã qua xử lý ủ thường có độ dẻo cao hơn và tính ổn định trong gia công tốt hơn. Loại vật liệu này thường được lựa chọn khi chi tiết yêu cầu gia công chính xác, chế tạo hoặc xử lý giảm ứng suất sau gia công. Quá trình ủ có thể giúp giảm ứng suất bên trong và cải thiện độ ổn định kích thước.
Đối với các chi tiết có kích thước lớn hoặc yêu cầu độ chính xác cao, quá trình gia công thô có thể giải phóng ứng suất bên trong và gây ra sự dịch chuyển. Một quy trình thực tế có thể bao gồm gia công thô, xử lý giảm ứng suất, sau đó là gia công hoàn thiện. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thanh dài, khung, khuôn mẫu và các chi tiết có thành mỏng, nơi mà ngay cả những biến dạng nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến dung sai cuối cùng.
Hành vi giãn nở nhiệt của Invar 36 có thể bị ảnh hưởng bởi lịch sử nhiệt và quá trình gia công cơ khí. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, điều kiện cuối cùng cần được thỏa thuận giữa người mua và nhà cung cấp. Nếu chi tiết phải đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về hệ số giãn nở nhiệt (CTE), có thể cần phải thực hiện các thử nghiệm bổ sung.
| Điều kiện / Quy trình | Ảnh hưởng đối với thanh Invar 36 | Ứng dụng thực tiễn |
|---|---|---|
| Nung mềm | Tăng cường độ dẻo và giảm ứng suất bên trong | Gia công và chế tạo chính xác |
| Ép nguội | Giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu lực nhưng làm tăng ứng suất dư | Thanh chính xác và thanh có đường kính nhỏ hơn |
| Giảm căng thẳng | Giảm nguy cơ biến dạng trong quá trình gia công | Các dụng cụ, khung và khuôn cỡ lớn |
| Mài chính xác | Cải thiện độ chính xác về đường kính và độ nhẵn bề mặt | Thước đo, chốt, trục và các chi tiết có dung sai chặt chẽ |
Thanh Invar 36 có thể được gia công, hàn và chế tạo, nhưng việc kiểm soát quy trình là rất quan trọng. Hợp kim này có tính dẻo và có thể hơi dính trong quá trình gia công. Nó cũng có thể bị cứng do gia công nếu dụng cụ cùn hoặc điều kiện cắt kém. Đối với các chi tiết chính xác, chiến lược gia công và xử lý giảm ứng suất thường quan trọng hơn so với chỉ riêng tốc độ cắt.
Invar 36 có thể gia công được, nhưng đòi hỏi phải sử dụng dụng cụ sắc bén, thiết lập máy chính xác, chất làm mát tốt và tốc độ tiến dao phù hợp. Do vật liệu này có thể tạo ra phoi dài và bề mặt bị cứng do gia công, nên hình dạng dụng cụ và việc kiểm soát phoi là rất quan trọng. Đối với gia công chính xác, các công đoạn gia công thô và gia công tinh cần được lên kế hoạch cẩn thận để tránh biến dạng.
Invar 36 có thể được hàn bằng các quy trình hàn phù hợp. Tuy nhiên, quá trình hàn sinh ra nhiệt và ứng suất dư, điều này có thể ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước. Đối với các cụm lắp ráp chính xác, có thể cần phải thực hiện xử lý giảm ứng suất sau hàn và thiết kế khuôn kẹp cẩn thận. Việc lựa chọn vật liệu hàn phải phù hợp với ứng dụng và yêu cầu về độ giãn nở.
Invar 36 có thể được gia công và chế tạo, đặc biệt là ở trạng thái ủ. Tuy nhiên, khi yêu cầu độ ổn định kích thước cao, quy trình gia công, hàn, gia công cơ khí và xử lý nhiệt cần được thiết kế đồng bộ. Việc gia công không đúng cách có thể làm giảm ưu điểm của hợp kim do gây ra ứng suất và biến dạng.
| Khu vực chế biến | Hiệu suất của thanh Invar 36 | Lời khuyên thiết thực |
|---|---|---|
| Gia công | Có thể gia công được nhưng cần sử dụng dụng cụ sắc bén và đảm bảo độ ổn định khi cắt | Tránh chà xát, sử dụng chất làm mát, lên kế hoạch giảm ứng suất nếu cần thiết |
| Hàn | Có thể hàn được nếu tuân thủ đúng quy trình | Kiểm soát lượng nhiệt đầu vào và ứng suất dư |
| Hình thành | Tốt khi ở trạng thái ủ | Chọn điều kiện phù hợp trước khi tạo hình |
| Mài | Thích hợp cho việc hoàn thiện bề mặt chính xác | Tránh để thiết bị quá nóng và hư hỏng bề mặt |
| Giảm căng thẳng | Thường được sử dụng cho các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao | Được khuyến nghị sử dụng sau khi gia công nặng hoặc hàn |
Invar 36, Kovar và Super Invar đều là các hợp kim có độ giãn nở được kiểm soát, nhưng chúng được sử dụng vì những lý do khác nhau. Invar 36 chủ yếu được lựa chọn nhờ độ giãn nở nhiệt thấp và tính ổn định kích thước. Kovar được lựa chọn để có độ giãn nở được kiểm soát phù hợp với thủy tinh và gốm sứ. Super Invar được lựa chọn khi cần độ giãn nở thấp hơn cả Invar 36 ở gần nhiệt độ phòng, nhưng nó có dải nhiệt độ sử dụng hẹp hơn.
Kovar là một hợp kim giãn nở có kiểm soát thành phần sắt-niken-coban, được thiết kế để có hệ số giãn nở tương thích với thủy tinh cứng và gốm sứ. Loại hợp kim này thường được sử dụng trong các mối hàn thủy tinh-kim loại, vỏ bọc linh kiện điện tử, ống chân không, cảm biến và các bộ phận hàn kín khí. Invar 36 thường phù hợp hơn cho các ứng dụng kết cấu và chính xác nói chung có yêu cầu giãn nở thấp, trong khi Kovar lại là lựa chọn tốt hơn khi cần đảm bảo hệ số giãn nở tương thích với vật liệu thủy tinh hoặc gốm sứ.
Super Invar có hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn Invar 36 ở nhiệt độ gần nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, vật liệu này nhạy cảm hơn với dải nhiệt độ và có thể không phù hợp trong những trường hợp nhiệt độ vượt quá phạm vi giãn nở thấp hẹp của nó. Invar 36 được sử dụng rộng rãi hơn vì nó mang lại sự cân bằng hợp lý giữa độ giãn nở thấp, tính sẵn có, khả năng gia công và độ ổn định.
| Chất liệu | Hướng chính trong sáng tác | Tính năng chính | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| Invar 36 | Fe-Ni, khoảng 36% Ni | Độ giãn nở nhiệt rất thấp và độ ổn định kích thước cao | Dụng cụ chính xác, khuôn mẫu, thiết bị đo lường, giá đỡ dùng trong môi trường nhiệt độ cực thấp |
| Kovar | Hợp kim giãn nở có kiểm soát Fe-Ni-Co | Sự kết hợp giữa kính và gốm sứ | Phốt kín khí, vỏ bọc điện tử, mối hàn kính-kim loại |
| Siêu Invar | Hợp kim Fe-Ni-Co có hệ số giãn nở thấp | Hệ số giãn nở cực thấp ở nhiệt độ gần nhiệt độ phòng | Các thiết bị có độ chính xác cực cao và các bộ phận đo lường chuyên dụng |
Nên chọn Invar 36 khi yêu cầu chính là kích thước ổn định trong phạm vi nhiệt độ bình thường hoặc nhiệt độ siêu lạnh. Nên chọn Kovar khi cần đảm bảo độ giãn nở tương thích với thủy tinh hoặc gốm sứ. Chỉ nên chọn Super Invar khi độ giãn nở cực thấp ở gần nhiệt độ phòng được coi trọng hơn phạm vi nhiệt độ, độ bền và tính sẵn có trên thị trường.
Thanh Invar 36 được sử dụng trong mọi ứng dụng mà độ ổn định kích thước là yếu tố quan trọng. Nhờ hệ số giãn nở nhiệt thấp, độ bền tốt ở nhiệt độ cực thấp và khả năng gia công tốt, vật liệu này rất phù hợp cho các lĩnh vực kỹ thuật chính xác, dụng cụ hàng không vũ trụ, thiết bị khoa học, hệ thống quang học và các ứng dụng ở nhiệt độ thấp.
Thanh Invar 36 được sử dụng trong khuôn mẫu composite hàng không vũ trụ vì khuôn phải duy trì độ chính xác về kích thước trong các chu kỳ gia nhiệt và làm mát. Độ giãn nở thấp giúp đảm bảo chi tiết composite thành phẩm có kích thước gần với kích thước thiết kế hơn.
Thước đo, khối chuẩn, khung hiệu chuẩn và thiết bị kiểm tra có thể sử dụng vật liệu Invar 36 vì nó giúp giảm thiểu sai số đo lường do nhiệt độ gây ra. Điều này góp phần nâng cao độ chính xác trong các xưởng sản xuất, phòng thí nghiệm và hệ thống đo lường.
Bàn quang học, giá đỡ thấu kính, các bộ phận của kính thiên văn và các thiết bị khoa học có thể sử dụng thanh Invar 36 để duy trì độ chính xác về vị trí. Trong các hệ thống quang học, những chuyển động nhiệt nhỏ cũng có thể gây ra những thay đổi đáng kể về hiệu suất.
Invar 36 được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cực thấp và khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) do vật liệu này kết hợp được độ giãn nở thấp với độ dẻo dai cao ở nhiệt độ thấp. Điều này giúp giảm ứng suất nhiệt và sự không khớp do co ngót trong các hệ thống làm lạnh.
Thanh Invar 36 có thể được sử dụng làm giá đỡ, khung, miếng đệm và các bộ phận chính xác trong các cụm lắp ráp điện tử và thiết bị đo lường, nơi yêu cầu tính ổn định nhiệt. Tuy nhiên, nếu cần phải hàn kín bằng thủy tinh hoặc gốm, Kovar có thể là lựa chọn phù hợp hơn.
| Đơn đăng ký | Tính chất vật liệu bắt buộc | Tại sao lại sử dụng thanh Invar 36 |
|---|---|---|
| Khuôn mẫu hàng không vũ trụ | Độ giãn nở nhiệt thấp và độ ổn định kích thước | Giữ độ chính xác của dụng cụ trong suốt các chu kỳ đóng rắn |
| Thước đo | Độ biến dạng chiều dài rất nhỏ | Giảm thiểu sai số đo lường do nhiệt độ gây ra |
| Gọng kính | Sự căn chỉnh ổn định | Giúp giữ cho các thấu kính và dụng cụ luôn thẳng hàng |
| LNG và các bộ phận làm lạnh | Độ giãn nở thấp và độ bền ở nhiệt độ thấp tốt | Giảm căng thẳng do co ngót trong điều kiện nhiệt độ thấp |
| Dụng cụ định vị chính xác | Hình học ổn định | Nâng cao độ lặp lại trong gia công và kiểm tra |
| Các thiết bị khoa học | Độ lệch nhiệt thấp | Nâng cao độ chính xác và độ ổn định |
Khi lựa chọn thanh Invar 36, người mua cần xác nhận phạm vi nhiệt độ làm việc, hệ số giãn nở nhiệt yêu cầu, kích thước thanh, dung sai, tình trạng bề mặt, điều kiện giao hàng, độ dư gia công, yêu cầu xử lý giảm ứng suất và chứng chỉ kiểm định vật liệu (MTC). Đối với các chi tiết chính xác, việc thảo luận xem thanh sẽ được cung cấp ở dạng ủ, kéo nguội, bóc vỏ hay mài phẳng cũng rất quan trọng. Thanh Invar 36 phù hợp nhất cho khuôn chính xác có thể không giống với thanh phù hợp nhất cho một thanh đo nhỏ.
Invar 36 được dùng để làm gì?
Invar 36 được sử dụng trong sản xuất dụng cụ chính xác, khuôn composite hàng không vũ trụ, thước đo, khung kính quang học, thiết bị khoa học, thiết bị làm lạnh sâu, các bộ phận của hệ thống LNG, giá đỡ chính xác và các chi tiết yêu cầu độ giãn nở nhiệt cực thấp. Vật liệu này được lựa chọn khi tính ổn định kích thước trong điều kiện thay đổi nhiệt độ được coi trọng hơn so với độ bền cao hoặc khả năng chống ăn mòn.
Mật độ của Invar 36 là bao nhiêu?
Mật độ của Invar 36 là khoảng 8,05 g/cm³. Giá trị này được sử dụng để tính toán trọng lượng thanh tròn, trọng lượng thanh phẳng, trọng lượng phôi gia công, chi phí vật liệu và trọng lượng vận chuyển. Do thanh Invar 36 thường được bán theo trọng lượng, nên mật độ là yếu tố quan trọng trong việc lập báo giá và lập kế hoạch dự án.
Invar 36 có giống Kovar không?
Không, Invar 36 không giống Kovar. Invar 36 chủ yếu là hợp kim sắt-niken với hàm lượng niken khoảng 36,1% và được sử dụng nhờ tính co giãn nhiệt thấp và độ ổn định kích thước. Kovar là hợp kim sắt-niken-coban có độ co giãn nhiệt được kiểm soát, được thiết kế chủ yếu để phù hợp với hệ số co giãn nhiệt của thủy tinh và gốm sứ trong các ứng dụng hàn kín. Không nên thay thế hai loại vật liệu này cho nhau mà không có sự chấp thuận của bộ phận kỹ thuật.
Xem thêm trong danh mục này
Giá của nhà sản xuất và nhà cung cấp thanh Inconel X-750 phụ thuộc vào chi phí nguyên liệu thô niken và crom, các nguyên tố tăng cường titan và nhôm, thanh...
Các nhà cung cấp thanh tròn Hastelloy C276 cung cấp thanh hợp kim niken-crom-molypden dùng trong lĩnh vực chế biến hóa chất, kỹ thuật hàng hải, kiểm soát ô nhiễm, ...
Giá cung cấp thanh Super Invar 32-5 thường cao hơn so với thanh Invar 36 tiêu chuẩn vì Super Invar 32-5 chứa cả niken và coban và được sử dụng ...
Hệ số giãn nở nhiệt của Invar 36 rất thấp so với hầu hết các kim loại kỹ thuật. Ở nhiệt độ phòng, Invar 36 thường có giá trị trung bình...
English English 
Korean
Arabic
Spanish
German
Portuguese
French
Russian
Italian
Vietnamese
