Cos'è l'Invar: definizione, proprietà, tipi e applicazioni

Esistono diversi tipi di metalli e loro leghe, impiegati in applicazioni differenti. Anche l'Invar è una lega metallica che soddisfa le esigenze di diversi settori. Se desidera integrare l'Invar nei suoi componenti e conoscerlo meglio, la guida che segue può esserle di grande aiuto. Proseguiamo con la lettura.

Cos'è l'Invar?

L'Invar è una lega di ferro e nichel nota per la sua bassa dilatazione termica. È dotata di diverse proprietà e la migliore è che si contrae e si dilata in misura minima al variare della temperatura. Per questo motivo viene impiegata in settori in cui è richiesta stabilità dimensionale. Viene inoltre scelta per applicazioni che richiedono lavorazione CNC di precisione per produrre componenti con tolleranze strette.

Breve storia dell'Invar

Invar fu inventato a Parigi da Charles Edouard Guillaume nel 1986. La prima lettera di Invar si scrive sempre in maiuscolo perché è legata al nome commerciale di un'azienda, Imphy Alloys, una società francese. Questa azienda ha avuto origine in una piccola città della Francia e la lega vi fu industrializzata una volta inventata.

Di cosa è fatto l'Invar?

L'Invar è una lega composta da diversi materiali, tra cui nichel e ferro nelle quantità maggiori. Il nichel è circa il 36% ed è scelto per la sua bassa dilatazione termica. La quantità di ferro contenuta nell'Invar è del 64%, che conferisce alla lega la sua struttura portante. Sono presenti altri elementi, come carbonio, molibdeno e cromo, che ne migliorano le proprietà.

Proprietà dell'acciaio Invar

L'Invar viene scelto in applicazioni diverse per le sue eccellenti proprietà; alcune sono le seguenti:

Bassa dilatazione termica

L'acciaio Invar offre una bassa dilatazione termica, che lo rende adatto ad applicazioni in cui il margine per variazioni dimensionali è minimo.

Elevata stabilità dimensionale

La stabilità dell'Invar lo rende adatto ad applicazioni che richiedono elevata precisione. Le dimensioni e la forma dell'Invar si mantengono in ogni momento sotto temperature variabili.

Tenacità e resistenza

L'Invar ha elevata resistenza e tenacità. È quindi adatto ad applicazioni che richiedono resistenza e precisione ed è per lo più scelto per componenti meccanici e strutturali.

Resistenza alla corrosione

L'Invar è moderatamente resistente alla corrosione e, se utilizzato in ambienti ad elevata umidità, può richiedere processi di finitura secondari che prevedono rivestimenti.

Diversi tipi di Invar

La lega Invar ha diverse tipologie, e ciascuna presenta caratteristiche, composizioni e applicazioni differenti. Alcune di queste tipologie sono le seguenti:

Invar 36

Invar 36 contiene il 36% di nichel e il 64% di ferro e ha un coefficiente di dilatazione termica pari a zero a temperatura ambiente. È impiegato in strumenti e dispositivi di precisione che richiedono stabilità dimensionale, come estensimetri per scorrimento, orologi e termometri.

Super Invar

Il Super Invar ha un elevato contenuto di nichel e una piccolissima quantità di cobalto aggiunto. Presenta una dilatazione termica molto bassa su un ampio intervallo di temperature. È di fondamentale importanza negli strumenti ad alta precisione utilizzati nei componenti aerospaziali e satellitari.

Invar 42

L'Invar 42 contiene il 42% di nichel e la restante parte è ferro. Ha una dilatazione termica elevata, simile a quella del vetro, ed è impiegato in diverse applicazioni elettroniche, come lampadine e tubi a vuoto.

Invar 48

L'Invar 48 contiene il 48% di nichel e il resto è ferro. Ha una dilatazione termica che corrisponde a quella delle ceramiche ed è impiegato in elettronica per sigillature metallo-ceramica, come negli involucri dei transistor.

Invar K

L'Invar K, noto anche come Kovar, contiene il 29% di nichel, il 17% di cobalto e il resto ferro. Ha una dilatazione termica molto bassa e presenta caratteristiche simili al vetro borosilicato. È impiegato nei CRT, nei sistemi a vuoto e nei tubi a microonde.

Invar 6

L'Invar 6 contiene meno nichel, il che significa che ha una dilatazione termica elevata ma una stabilità dimensionale comunque migliore. È impiegato in applicazioni in cui è necessaria dilatazione, ma in modo controllato. È per lo più utilizzato per strumenti di precisione speciali.

Come avviene la lavorazione con l'Invar?

La lavorazione dell'Invar è impegnativa perché il materiale può indurirsi e causare usura dell'utensile. Tuttavia, la bassa dilatazione termica lo rende adatto alle applicazioni di precisione. È importante impostare con cura l'affilatura dell'utensile e la velocità di taglio, assicurando l'adozione di adeguati metodi di gestione del calore.

L'uso di refrigeranti e di meccanismi di controllo del truciolo è fondamentale per ottenere tagli puliti e precisi senza danneggiare la superficie del componente.

Applicazioni dell'acciaio Invar

L'acciaio Invar è utilizzato in molte applicazioni; di seguito ne sono illustrate alcune:

Strumenti di precisione

I settori di precisione che utilizzano strumenti di misura impiegano l'Invar, poiché offre bassa dilatazione termica e letture accurate.

Aerospazio

Il settore aerospaziale utilizza l'acciaio Invar per componenti quali attrezzature di allineamento di precisione e strutture satellitari. Offre stabilità dimensionale e mantiene l'integrità dei componenti quando vengono impiegati in condizioni ambientali variabili.

Elettronica

Nelle applicazioni elettroniche l'Invar è utilizzato per produrre custodie e dispositivi elettronici. Viene impiegato per i componenti che richiedono una ridotta dilatazione termica e dimensioni stabili.

Metrologia

Nelle applicazioni di metrologia la precisione delle misurazioni è fondamentale. La bassa dilatazione termica offerta dall'Invar garantisce l'accuratezza degli strumenti a temperature variabili.

Quali sono i vantaggi dell'Invar

I vantaggi derivanti dall'impiego dell'Invar nelle applicazioni sono molteplici; di seguito ne sono riportati alcuni:

• L'Invar offre un'elevata stabilità dimensionale, di cui possono beneficiare al massimo le applicazioni ad alta precisione.
• Presenta un'ottima stabilità termica nonostante le continue fluttuazioni di temperatura.
• L'Invar è versatile e, dall'aerospazio alla metrologia, può soddisfare ogni settore.
• È durevole e resistente; i componenti realizzati durano quindi più a lungo.

Quali sono i limiti dell'Invar

L'Invar presenta anche alcuni svantaggi da considerare quando lo si impiega nelle applicazioni. Tali limiti sono i seguenti:

• L'Invar ha una scarsa lavorabilità, il che comporta problemi di usura dell'utensile e di controllo del truciolo.
• Ha una bassa resistenza meccanica rispetto ad altre leghe, il che lo limita in alcune applicazioni soggette a sollecitazioni.
• Ha una resistenza alla corrosione moderata e richiede trattamenti secondari per migliorarne la resistenza.
• L'Invar è molto costoso rispetto ad altre leghe a causa della sua composizione specializzata.

Conclusione

Dopo aver letto la guida qui sopra, avrà certamente appreso cos'è l'Invar e dove può essere utilizzato. Ora scegliere questa lega per il Suo progetto sarà molto più semplice, perché ne conosce i dettagli.

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Domande frequenti sull'Invar

Perché l'Invar è così costoso?

L'Invar è una lega che contiene ferro e nichel nella sua composizione, il che la rende costosa.

L'Invar è magnetico?

L'Invar presenta proprietà magnetiche al di sotto del punto di Curie e proprietà non magnetiche al di sopra della temperatura del punto di Curie.

L'Invar si dilata con il calore?

No, l'Invar non si dilata con il calore grazie alla presenza di nichel nella sua composizione.

L'Invar è difficile da lavorare?

Sì, rispetto ad altre leghe l'Invar è difficile da lavorare.

Qual è la differenza tra Inconel e Invar?

L'Invar è una lega composta da ferro e nichel, mentre l'Inconel contiene cromo e nichel.