Che cos'è il Material Invar? - Proprietà, qualità, lavorazione

Nel mondo dell'ingegneria avanzata e della produzione di precisione, alcuni materiali si distinguono per le loro proprietà uniche ed essenziali.InvarIl suo nome, derivato dalla parola "invariabile", significa "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariabile", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "invariable", "" riassume perfettamente la sua caratteristica più distintivaQuesta proprietà, scoperta nel 1896 da Charles-Édouard Guillaume, fu così significativa che gli valse il premio Nobel per la fisica nel 1920.

Proprietà di Invar

Il nucleo di Invar è costituito da una lega di nichel e ferro, in genere contenente circa il 36% di nichel e il resto di ferro.Mentre la maggior parte dei metalli si espandono quando si riscaldano e si contraggono quando si raffreddanoIl coefficiente di espansione termica di Invar è di circa un decimo di quello dell'acciaio al carbonio.rendendolo ideale per strumenti e componenti in cui anche il minimo cambiamento dimensionale potrebbe portare a guasti o imprecisioni.

Oltre alla sua stabilità termica, l'Invar possiede anche altre proprietà meccaniche utili: è forte, resistente e duttile, consentendogli di essere formato e modellato in parti complesse.È magnetico a temperatura ambiente e ha un grado utile di resistenza alla corrosioneQuesta combinazione di bassa espansione termica e robuste proprietà meccaniche lo rende un materiale di scelta per applicazioni impegnative.

Gradi e applicazioni comuni

Mentre "Invar" è spesso usato come termine generale, si riferisce a una famiglia di leghe, con la più comune Invar 36.che serve da punto di riferimento per una vasta gamma di applicazioniOltre all'Invar 36, esistono altri gradi e varianti, come il Super Invar 32-5,che contiene una piccola quantità di cobalto per ottenere un coefficiente di espansione termica ancora inferiore su un intervallo di temperatura specificoC'è anche un grado Invar "Free-Cut", che è una variazione di Invar 36 con una migliore lavorabilità, una considerazione cruciale per i produttori.

Le applicazioni di Invar si trovano ovunque la precisione e la stabilità sono fondamentali.e supporti ottici in cui le temperature fluttuano drasticamenteNella ricerca scientifica, Invar è essenziale per la costruzione di strumenti di precisione come scale di laboratorio, pendoli per orologi e apparecchiature criogeniche.Viene utilizzato anche nella produzione di stampi di precisione e utensili, nonché nell'elettronica di consumo per componenti che devono mantenere la loro integrità nonostante i cambiamenti di temperatura.La capacità del materiale di rimanere dimensionalmente stabile è la chiave del suo successo in questi campi ad alta tecnologia.

Le sfide dell'usinatura di Invar

La lavorazione di Invar non è un processo semplice: le sue proprietà metallurgiche uniche, in particolare la sua robustezza e il suo elevato tasso di indurimento, presentano sfide significative per i macchinisti CNC.

A differenza dei metalli più morbidi, la natura gommosa dell'Invar significa che tende a produrre schegge strettuose e lunghe che possono "nestrare" attorno allo strumento da taglio.Questo non solo interferisce con il processo di lavorazione e il flusso di liquido di raffreddamento, ma accelera anche l'usura dello strumentoI macchinisti devono utilizzare dei rompicatteri e mantenere una velocità di alimentazione positiva e continua per evitare che i chip diventino un problema.come può portare a indurimento del lavoro, in cui la superficie del materiale diventa ancora più dura della massa, rendendo i successivi tagli estremamente difficili e rischiando la rottura degli utensili.

L'elevato tasso di indurimento è forse la sfida più importante: nel momento in cui uno strumento di taglio inizia a coinvolgere il materiale, la superficie davanti si indurisce rapidamente, creando una resistenzastrato resistenteCiò richiede che i macchinisti utilizzino attrezzi taglienti e rigidi e selezionino le giuste velocità di taglio e gli alimenti per entrare sotto questo strato indurito in ogni passaggio.L'uso di carburo o strumenti di ceramica è spesso necessario per gestire il calore e abrasione, e un ampio liquido di raffreddamento o lubrificante è fondamentale per gestire il calore generato durante il processo.

Infine, l'elaborazione può introdurre tensioni interne nel materiale che potrebbero modificare in modo sottile le sue proprietà di espansione termica.come un rinfresco per alleviare lo stress, può essere necessario per garantire che il pezzo finito mantenga la sua ottimale stabilità dimensionale.