Was ist Invar?: Definition, Eigenschaften, Arten und Anwendungen
Es gibt verschiedene Arten von Metallen und deren Legierungen, die in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden. Invar ist ebenfalls eine Metalllegierung, die den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht wird. Wenn Sie Invar in Ihre Bauteile einbauen und mehr darüber erfahren möchten, kann dieser Leitfaden eine große Hilfe sein. Also, lasst uns lesen.
Was ist Invar?
Invar ist eine Legierung aus Eisen und Nickel, die für ihre geringe Wärmeausdehnung bekannt ist. Es verfügt über verschiedene Eigenschaften, von denen die beste darin besteht, dass es sich bei Temperaturschwankungen nur minimal zusammenzieht und ausdehnt. Daher wird es in Industrien verwendet, in denen Maßhaltigkeit erforderlich ist. Es wird auch für Anwendungen gewählt, bei denen eine Präzisionsbearbeitung erforderlich ist, um Komponenten mit engen Toleranzen herzustellen.
Eine kurze Geschichte von Invar
Invar wurde 1986 in Paris von Charles Edouard Guillaume erfunden. Der erste Buchstabe von Invar wird immer groß geschrieben, weil er mit dem Handelsnamen eines französischen Unternehmens, Imphy alloys, verbunden ist. Dieses Unternehmen hat seinen Ursprung in einer kleinen französischen Stadt, und die Legierung wurde nach ihrer Erfindung in diesem Unternehmen industrialisiert.
Woraus besteht Invar?
Invar ist eine Legierung, die sich aus verschiedenen Materialien zusammensetzt, wobei Nickel und Eisen den größten Anteil ausmachen. Nickel hat einen Anteil von etwa 36% und wird wegen seiner geringen Wärmeausdehnung gewählt. Die Menge an Eisen, die in Invar enthalten ist, beträgt 64%, was der Legierung ihr strukturelles Gerüst verleiht. Weitere Elemente wie Kohlenstoff, Molybdän und Chrom tragen zur Verbesserung der Eigenschaften von Invar bei.
Eigenschaften von Invar-Stahl
Invar wird aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von denen einige die folgenden sind:
Geringe thermische Ausdehnung
Invar-Stahl weist eine geringe Wärmeausdehnung auf und eignet sich daher für Anwendungen, bei denen der Spielraum für Maßänderungen minimal ist.
Hochdimensionale Stabilität
Dank seiner Stabilität eignet sich Invar für Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern. Größe und Form von Invar bleiben auch bei wechselnden Temperaturen jederzeit erhalten.
Zähigkeit und Stärke
Invar hat eine hohe Festigkeit und Zähigkeit. Daher eignet es sich für Anwendungen, die Festigkeit und Präzision erfordern, und wird meist für mechanische und strukturelle Komponenten verwendet.
Korrosionsbeständigkeit
Invar ist mäßig korrosionsbeständig, und wenn es in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit verwendet wird, muss es möglicherweise nachbearbeitet und beschichtet werden.
Verschiedene Arten von Invar
Es gibt verschiedene Arten von Invar-Legierungen, und jede Art hat unterschiedliche Eigenschaften, Zusammensetzungen und Anwendungen. Einige dieser Typen sind wie folgt:
Invar 36
Invar 36 besteht aus 36% Nickel und 64% Eisen und hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Null bei Raumtemperatur. Es wird in präzisen Instrumenten und Geräten verwendet, die Maßhaltigkeit erfordern, wie z. B. Schleichmesser, Uhren und Thermometer.
Super Invar
Super Invar hat einen hohen Nickelgehalt und einen sehr geringen Kobaltanteil. Es hat eine sehr geringe Wärmeausdehnung über einen großen Temperaturbereich. Es ist sehr wichtig für Hochpräzisionsinstrumente in der Luft- und Raumfahrt und für Satellitenkomponenten.
Invar 42
Invar 42 besteht zu 42% aus Nickel, der Rest ist Eisen. Es hat eine hohe Wärmeausdehnung wie Glas und wird in verschiedenen elektronischen Anwendungen wie Glühbirnen und Vakuumröhren verwendet.
Invar 48
Invar 48 besteht aus 48% Nickel, der Rest ist Eisen. Es hat eine Wärmeausdehnung, die mit der von Keramik übereinstimmt, und wird in der Elektronik für Metall-Keramik-Dichtungen wie in Transistorgehäusen verwendet.
Invar K
Invar K, auch als Kovar bekannt, enthält 29% Nickel, 17% Kobalt und den Rest Eisen. Es hat eine sehr geringe Wärmeausdehnung und weist Eigenschaften von Borosilikatglas auf. Es wird in CRTs, Vakuumsystemen und Mikrowellenröhren verwendet.
Invar 6
Invar 6 hat einen geringeren Nickelgehalt, was bedeutet, dass es eine hohe Wärmeausdehnung, aber dennoch eine bessere Dimensionsstabilität aufweist. Es wird für Anwendungen verwendet, bei denen eine kontrollierte Ausdehnung erforderlich ist. Es wird meist für spezielle Präzisionsinstrumente verwendet.
Wie funktioniert die Bearbeitung mit Invar?
Die Bearbeitung von Invar ist schwierig, da es hart werden und zu Werkzeugverschleiß führen kann. Die geringe Wärmeausdehnung macht es jedoch für Präzisionsanwendungen geeignet. Es ist wichtig, die Schärfe des Werkzeugs und die Schnittgeschwindigkeit sorgfältig einzustellen und sicherzustellen, dass geeignete Wärmemanagementmethoden eingesetzt werden.
Der Einsatz von Kühlmitteln und Spankontrollmechanismen ist entscheidend für saubere, präzise Schnitte ohne Beschädigung der Bauteiloberfläche.
Anwendungen von Invar-Stahl
Invar-Stahl wird in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, von denen einige im Folgenden beschrieben werden:
Präzisionsinstrumente
In der Präzisionsindustrie werden Messwerkzeuge aus Invar hergestellt, da es eine geringe Wärmeausdehnung aufweist und genaue Messwerte liefert.
Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Invar-Stahl für Bauteile verwendet, die Vorrichtungen für die präzise Ausrichtung und Satellitenstrukturen umfassen. Er bietet Dimensionsstabilität und bewahrt die Integrität der Komponenten, wenn sie unter wechselnden Umgebungsbedingungen eingesetzt werden.
Elektronik
In elektronischen Anwendungen wird Invar zur Herstellung von elektronischen Gehäusen und Geräten verwendet. Die Bauteile, die eine geringe Wärmeausdehnung und stabile Abmessungen benötigen, werden aus Invar hergestellt.
Metrologie
Bei messtechnischen Anwendungen ist die Genauigkeit der Messungen entscheidend. Die geringe Wärmeausdehnung von Invar gewährleistet die Genauigkeit von Werkzeugen bei unterschiedlichen Temperaturen.
Was sind die Vorteile von Invar?
Die Vorteile, die sich aus der Verwendung von Invar in Anwendungen ergeben, sind vielfältig, und einige davon sind
- Invar bietet eine hohe Dimensionsstabilität, die sich bei hochpräzisen Anwendungen auszahlt.
- Es weist eine ausgezeichnete Temperaturstabilität auf, unabhängig von ständigen Temperaturschwankungen.
- Invar ist vielseitig, und von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur Messtechnik kann es in jeder Branche eingesetzt werden.
- Es ist haltbar und robust, so dass die hergestellten Komponenten länger halten.
Was sind die Grenzen von Invar?
Invar hat auch einige Nachteile, die bei der Einbeziehung in die Anwendungen berücksichtigt werden sollten. Diese Einschränkungen sind wie folgt:
- Invar ist schlecht zerspanbar, was zu Problemen mit dem Werkzeugverschleiß und der Spankontrolle führt.
- Im Vergleich zu anderen Legierungen weist es eine geringe mechanische Festigkeit auf, wodurch es für einige belastungsorientierte Anwendungen nur bedingt geeignet ist.
- Es weist eine mäßige Korrosionsbeständigkeit auf und erfordert eine Nachbehandlung zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit.
- Invar ist im Vergleich zu anderen Legierungen sehr teuer, da es eine spezielle Zusammensetzung hat.
Schlussfolgerung
Wenn Sie den obigen Leitfaden gelesen haben, wissen Sie sicher, was Invar ist und wo es verwendet werden kann. Die Wahl dieser Legierung für Ihr Projekt muss jetzt viel einfacher sein, weil Sie die Details darüber kennen.
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Häufig gestellte Fragen zu Invar
Warum ist Invar so teuer?
Invar ist eine Legierung, die Eisen und Nickel in ihrer Zusammensetzung enthält, was sie teuer macht.
Ist Invar magnetisch?
Invar besitzt magnetische Eigenschaften, wenn es unterhalb des Curie-Punktes liegt, und nichtmagnetische Eigenschaften oberhalb der Curie-Punkt-Temperatur.
Ausdehnt sich Invar bei Erwärmung?
Nein, Invar dehnt sich bei Erwärmung nicht aus, da es Nickel enthält.
Ist Invar schwer zu bearbeiten?
Ja, im Vergleich zu anderen Legierungen ist Invar schwer zu bearbeiten.
Was ist der Unterschied zwischen Inconel und Invar?
Invar ist eine Legierung, die aus Eisen und Nickel besteht, während Inconel Chrom und Nickel enthält.
