Что такое Invar: определение, свойства, типы и применение

Существует множество видов металлов и их сплавов, и каждый из них находит своё применение. Invar — это тоже металлический сплав, отвечающий требованиям самых разных отраслей. Если вы хотите использовать Invar в своих деталях и узнать о нём больше, приведённое ниже руководство будет очень полезным. Итак, начнём.

Что такое Invar?

Invar — это сплав железа и никеля, известный своим низким тепловым расширением. Он обладает множеством свойств, и главное из них — минимальное сжатие и расширение при изменении температуры. Поэтому его применяют в отраслях, где требуется стабильность размеров. Его также выбирают для задач, где нужна прецизионная механообработка деталей с жёсткими допусками.

Краткая история Invar

Invar был изобретён в Париже Шарлем Эдуаром Гийомом в 1986 году. Первая буква в названии Invar всегда пишется заглавной, поскольку это связано с торговым наименованием компании Imphy Alloys — французской компании. Эта компания зародилась в небольшом городе Франции, и именно на ней сплав был запущен в промышленное производство после его изобретения.

Из чего состоит Invar?

Invar — это сплав, состоящий из различных материалов, причём в наибольшем количестве в нём присутствуют никель и железо. Никеля около 36%, и его выбирают благодаря низкому тепловому расширению. Содержание железа в Invar составляет 64%, что обеспечивает сплаву его структурную основу. Есть и другие элементы, такие как углерод, молибден и хром, которые улучшают свойства Invar.

Свойства стали Invar

Invar выбирают для различных применений благодаря его превосходным свойствам, некоторые из которых приведены ниже:

Низкое тепловое расширение

Сталь Invar обладает низким тепловым расширением, что делает её пригодной для применений, где допустимые изменения размеров минимальны.

Высокая стабильность размеров

Стабильность Invar делает его пригодным для применений, требующих высокой точности. Размер и форма Invar всегда сохраняются при переменных температурах.

Вязкость и прочность

Invar обладает высокой прочностью и вязкостью. Поэтому он подходит для применений, где нужны прочность и точность, и чаще всего выбирается для механических и конструкционных деталей.

Коррозионная стойкость

Invar обладает умеренной коррозионной стойкостью, и при использовании в среде с высокой влажностью может потребоваться дополнительная финишная обработка поверхности с нанесением покрытия.

Различные типы Invar

Сплав Invar имеет различные типы, и каждый тип обладает своими характеристиками, составом и применением. Некоторые из этих типов приведены ниже:

Invar 36

Invar 36 содержит 36% никеля и 64% железа и имеет нулевой коэффициент теплового расширения при комнатной температуре. Он используется в точных приборах и устройствах, требующих стабильности размеров, таких как инварные проволоки для измерения ползучести, часы и термометры.

Супер-инвар

Супер-инвар содержит много никеля и очень небольшое количество добавленного кобальта. Он обладает очень низким тепловым расширением в широком диапазоне температур. Он крайне важен для высокоточных приборов, используемых в аэрокосмических и спутниковых компонентах.

Invar 42

Invar 42 содержит 42% никеля, а остальную долю составляет железо. Он обладает высоким тепловым расширением, как у стекла, и используется в различных электронных применениях, таких как лампы накаливания и вакуумные трубки.

Invar 48

Invar 48 содержит 48% никеля, а остальное — железо. Его тепловое расширение соответствует керамике, и он используется в электронике для соединений металл-керамика, например в корпусах транзисторов.

Invar K

Invar K, также известный как Kovar, содержит 29% никеля, 17% кобальта, а остальное — железо. Он обладает очень низким тепловым расширением и характеристиками боросиликатного стекла. Он используется в ЭЛТ, вакуумных системах и микроволновых лампах.

Invar 6

Invar 6 содержит меньше никеля, что означает более высокое тепловое расширение, но всё же лучшую стабильность размеров. Он используется в применениях, где расширение необходимо, но в контролируемых пределах. Чаще всего он применяется в специальных прецизионных приборах.

Как выполняется механообработка Invar?

Обработка Invar сопряжена с трудностями: материал может твердеть и вызывать износ инструмента. Однако низкое тепловое расширение делает его пригодным для прецизионных применений. Важно тщательно настроить остроту инструмента и скорость резания, обеспечив надлежащие методы управления теплом.

Использование СОЖ и механизмов контроля стружки критически важно для чистых и точных резов без повреждения поверхности детали.

Применение стали Invar

Сталь Invar применяется во многих областях, некоторые из которых рассмотрены ниже:

Прецизионные приборы

В прецизионных отраслях, где используются измерительные инструменты, применяется Invar, поскольку он обеспечивает низкое тепловое расширение и точность показаний.

Аэрокосмическая отрасль

В аэрокосмической отрасли сталь Invar используется для деталей, включая приспособления для точного выравнивания и конструкции спутников. Она обеспечивает размерную стабильность и сохраняет целостность компонентов при эксплуатации в различных условиях окружающей среды.

Электроника

В электронных применениях Invar используется для изготовления электронных корпусов и устройств. Из него изготавливают компоненты, требующие малого теплового расширения и стабильных размеров.

Метрология

В метрологических применениях точность измерений критически важна. Низкое тепловое расширение Invar обеспечивает точность инструментов при изменяющихся температурах.

Каковы преимущества Invar

Применение Invar даёт множество преимуществ, некоторые из которых приведены ниже:

• Invar обеспечивает высокую размерную стабильность, что особенно ценно для высокоточных применений.
• Он обладает превосходной температурной стабильностью независимо от постоянных колебаний температуры.
• Invar универсален: от аэрокосмической отрасли до метрологии он подходит для любой отрасли.
• Он прочен и долговечен, поэтому изготовленные из него компоненты служат дольше.

Каковы ограничения Invar

У Invar есть и некоторые недостатки, которые следует учитывать при его применении. Эти ограничения приведены ниже:

• Invar плохо поддаётся механической обработке, что приводит к проблемам с износом инструмента и контролем стружки.
• По сравнению с другими сплавами он обладает низкой механической прочностью, что ограничивает его применение в некоторых нагруженных задачах.
• Он имеет умеренную коррозионную стойкость и требует дополнительной обработки для её повышения.
• Invar значительно дороже других сплавов из-за своего специального состава.

Заключение

Прочитав приведённое выше руководство, вы узнали, что такое Invar и где его можно применять. Теперь выбрать этот сплав для вашего проекта будет гораздо проще, поскольку вы знаете все подробности о нём.

Начните проект обработки Invar на станках с ЧПУ вместе с DEK

Вы можете начать свои предстоящие проекты с компонентами из Invar, выбрав DEK в качестве производственного партнёра. У нас есть опыт в обработке Invar и изготовлении высококачественных компонентов, что принесёт вам выгоду в долгосрочной перспективе.

Частые вопросы об Invar

Почему Invar такой дорогой?

Invar — это сплав, в состав которого входят железо и никель, что делает его дорогим.

Обладает ли Invar магнитными свойствами?

Invar обладает магнитными свойствами ниже точки Кюри и немагнитными свойствами выше температуры точки Кюри.

Расширяется ли Invar при нагреве?

Нет, Invar не расширяется при нагреве благодаря наличию никеля в его составе.

Трудно ли обрабатывать Invar?

Да, по сравнению с другими сплавами Invar трудно обрабатывать.

В чём разница между Inconel и Invar?

Invar — это сплав, состоящий из железа и никеля, а Inconel содержит хром и никель.