Invar bewerkingsdiensten
Invar is een speciaal staal dat ongeveer 36% nikkel bevat. Het is een legering met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor het vrijwel ongevoelig is voor temperatuurschommelingen.
-
Meer dan 15 jaar ervaring met Invar-bewerking.
-
Concurrerende prijzen
- Snelle levering
Wat is invar?
Invar is een speciaal staal dat ongeveer 36% nikkel bevat, waarbij Invar 36 een veelvoorkomende kwaliteit is. De rest bestaat voornamelijk uit ijzer, met sporen van andere elementen. Door de extreem lage thermische uitzettingscoëfficiënt wordt het veel gebruikt in belangrijke sectoren, zoals de productie van meetinstrumenten. De belangrijkste eigenschap van Invar is de extreem lage thermische uitzettingscoëfficiënt; binnen een temperatuurbereik van -60 °C tot +80 °C is deze doorgaans ongeveer 1.5 × 10⁻⁶/°C, veel lager dan de 11-13 × 10⁻⁶/°C van gewoon staal. Wanneer de temperatuur het Curie-punt (ongeveer 230 °C) overschrijdt, verdwijnt het magnetisme, houdt het magnetostrictieve effect op en begint de legering normaal uit te zetten, net als gewone metalen.
Invar heeft een zekere sterkte, hardheid en goede plasticiteit, waardoor het zowel koud als warm bewerkt kan worden. Het is gemakkelijk te vormen tot verschillende vormen, zoals draden, stroken, staven en buizen. Het heeft echter een sterke neiging tot koudvervorming, en warmtebehandeling kan nodig zijn om de plasticiteit na koudvervorming te herstellen.
Eigenschappen van Invar-legeringen
Fysische eigenschappen van de Invar-legering
- Dichtheid van de Invar-legering: 8.0-8.3 g/cm³
- Thermische uitzettingseigenschappen van de Invar-legering: 1.5 × 10⁻⁶/℃ (-60℃ tot +80℃)
- Invar-legering Treksterkte: 400 MPa-700 MPa
- Invar-legering. Vloeigrens: 250 MPa-500 MPa.
- Hardheid van de Invar-legering: 150HB-250HB
- Invar-legering Smeltpunt: 1427℃
- Invar is een sterk ferromagnetisch materiaal tussen -60℃ en +80℃, maar het magnetisme verdwijnt volledig boven 230℃.
Chemische samenstelling van de Invar-legering
| chemische samenstelling | percentage(%) | De rol van chemische componenten |
| Fe | 63 65 ~ | Matrixelementen zorgen voor de fundamentele mechanische eigenschappen van de legering. |
| Ni | 35 37 ~ | Door de thermische uitzettingscoëfficiënt van de legering te verlagen, verbetert de compatibiliteit met glas. |
| Mn | ≤ 0.5 | Door deoxidatie en ontzwaveling worden de giet- en walseigenschappen van de legering geoptimaliseerd. |
| Si | ≤ 0.3 | Deoxidatiemiddelen verhogen de oxidatieweerstand van legeringen. |
| C | ≤ 0.05 | Het beheersen van de hardheid en taaiheid van de legering is cruciaal; te hoge waarden kunnen de betrouwbaarheid van de afdichting verminderen. |
| P | ≤ 0.02 | Schadelijke onzuiverheden moeten strikt gecontroleerd worden om de vorming van broze fasen te voorkomen. |
Toepassingsgebieden van de Invar-legering
Halfgeleider verpakking
Optica- en opto-elektronica-industrie
Optische componenten vereisen een extreem hoge stabiliteit wat betreft geometrie, coaxialiteit en parallelliteit. Temperatuurvervorming leidt direct tot beeldvormings-/transmissiefouten. Invar is een belangrijk substraatmateriaal voor:
Optische lenzen/lensassemblages: lenscilinders en lensvattingen in hoogwaardige camera's, microscopen en medische endoscopen; optische steunen in infrarood warmtebeeldcamera's, die ervoor zorgen dat het optische systeem van de lens niet verschuift door temperatuurschommelingen.
Opto-elektronische displaycomponenten: Precisie-armaturen en substraatsteunen bij de productie van OLED/Mini LED-panelen, die de vlakheid van het paneel tijdens het productieproces waarborgen en de displayopbrengst verbeteren.
LUCHT- EN RUIMTEVAART
Onderdelen van de satelliet/het ruimtestation: frame voor de satellietantenne, radiofrequentie-resonantieholte en basis voor de optische apparatuur aan boord, die zorgen voor een nauwkeurige antenne-uitlijning en optische transmissie, zelfs bij drastische temperatuurschommelingen in een baan om de aarde; positioneringsscharnieren en referentieassen voor de precisie-robotarm van het ruimtestation.
Precisiecomponenten voor de lucht- en ruimtevaart: basis voor traagheidsnavigatiesystemen (INS) voor civiele/militaire vliegtuigen en kernondersteuningsstructuur voor luchtvaartinstrumenten, ter beperking van meetfouten veroorzaakt door omgevingstemperatuurschommelingen tijdens de vlucht.
Vloeibaar aardgas (LNG) / Cryogene energieopslag en -transport
Kernonderdelen voor LNG-tankers/opslagtanks: Het binnenmembraan (0.7~1.2 mm dik) van LNG-membraantanks komt direct in contact met vloeibaar aardgas van -163℃, waardoor de problemen van cryogene krimp, scheuren en vervorming van gewoon staal worden opgelost; het wordt ook gebruikt voor afdichtingen en flenzen in LNG-pijpleidingen en -afsluiters.
Cryogene apparatuur voor vloeibare waterstof/vloeibare zuurstof: Bekledingen en pijpleidingaansluitingen voor opslagtanks voor vloeibare waterstof (-253℃) en vloeibare zuurstof (-183℃) in ruimtevaartraketten; Super Invar 4J32 heeft de voorkeur vanwege de lagere thermische uitzettingscoëfficiënt.
Opto-elektronica en optische communicatie
RF/microgolfapparaten: RF-holtes en filterframes voor 5G-basisstations en phased array-radars. De geringe uitzetting van Invar zorgt ervoor dat de resonantiefrequentie van het RF-signaal niet verschuift met de omgevingstemperatuur, waardoor de communicatiestabiliteit verbetert.
Componenten voor glasvezelcommunicatie: Substraten voor de verpakking van glasvezel-Bragg-roosters zorgen ervoor dat de roostergolflengte niet wordt beïnvloed door temperatuur, waardoor de nauwkeurigheid van glasvezelsensoren/communicatie behouden blijft.
De belangrijkste toepassingen van Invar-legeringen zijn: de productie van precisie-meetinstrumenten, meetblokken, standaardlinialen, rasterlinialen en referentiestaven voor lengtemeetinstrumenten;
Kernonderdelen van precisie-astronomische/optische apparatuur: telescoopbuissteunen, optische platformbases en behuizingen voor laserinterferometers;
Uiterst nauwkeurige geleiderails en positioneringsarmaturen voor lithografiemachines en halfgeleidertestapparatuur.
Veelgestelde vragen over Kovar-bewerkingen
Invar-legeringen zijn op ijzer gebaseerde legeringen die bestaan uit ijzer (Fe) en een aanzienlijke hoeveelheid nikkel (Ni), met een zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Het typische nikkelgehalte in deze legeringen bedraagt ongeveer 36%, en hun belangrijkste kenmerk is hun vermogen om opmerkelijk stabiele dimensionale veranderingen te behouden over een breed temperatuurbereik, vrijwel ongevoelig voor temperatuurschommelingen. Deze eigenschap maakt Invar-legeringen zeer waardevol in veel precisietoepassingen waar temperatuurveranderingen uiterst kritisch zijn.
Invar-legeringen worden voornamelijk gebruikt in de precisie-instrumenten- en testindustrie, de lucht- en ruimtevaart- en militaire industrie, de elektronica-, communicatie- en halfgeleiderindustrie en de optische en opto-elektronische industrie.
Voordat de bewerking begint, ondergaat het werkstuk van Invar-legering een spanningsontlastende gloeibehandeling. Hierbij wordt het materiaal verwarmd tot 600-650 °C en gedurende 2-4 uur op deze temperatuur gehouden, waarna het langzaam in de oven wordt afgekoeld tot onder 150 °C, met een afkoelsnelheid van maximaal 50 °C/uur. De vervorming tijdens de bewerking is voornamelijk het gevolg van thermische spanningen door de snijwarmte, elastische vervorming door een te hoge klemkracht en plastische vervorming door een ongelijkmatige snijkracht van het gereedschap. De kern van deze stap is **"lage temperatuur, lichte kracht en gelijkmatig snijden"**, met nauwkeurige procesplannen voor elke stap. Na de bewerking wordt de spanning bij lage temperatuur ontlast door het materiaal te verwarmen tot 300-350 °C en dit gedurende 1-2 uur op deze temperatuur te houden, waarna het in de oven wordt afgekoeld tot kamertemperatuur, met een afkoelsnelheid van maximaal 40 °C/uur.
Invar-legeringen zijn ferromagnetisch bij kamertemperatuur, maar hun magnetisme neemt af met stijgende temperatuur. In het bijzonder kan het magnetisme van Invar-legeringen aanzienlijk afnemen of verdwijnen bij een bepaald kritisch punt. Dit fenomeen is vergelijkbaar met het verlies van magnetisme in veel ferromagnetische materialen boven hun kritische temperatuur (de Curie-temperatuur). Voor Invar-legeringen is de Curie-temperatuur doorgaans laag, meestal rond de 230 °C, wat betekent dat het magnetisme rond deze temperatuur begint af te nemen.
Invar-legeringen kunnen worden gelast, maar ze worden geclassificeerd als moeilijk te lassen speciale legeringen. De belangrijkste uitdagingen bij het lassen zijn de grote neiging tot warmscheuren, het gemakkelijk ontstaan van restspanningen en thermische vervorming na het lassen, en het gemakkelijk bezwijken als gevolg van de lage uitzettingseigenschappen van de laszone. Niet alle lasmethoden zijn geschikt. De lasprocessen moeten specifiek worden gekozen en de lasparameters moeten strikt worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de laskwaliteit aansluit bij de lage uitzettingseigenschappen van het basismateriaal.