Differenze di applicazione tra Invar 36 e Invar 42: espansione termica, tenuta e guida alla scelta

Una ricerca su Differenze di applicazione tra Invar 36 e Invar 42 di solito significa che la scelta del materiale è giunta a una fase concreta. L’acquirente non si chiede più se entrambe le leghe abbiano un basso coefficiente di dilatazione termica. La vera domanda è se il componente debba rimanere dimensionalmente stabile di per sé, oppure se la sua dilatazione debba seguire quella di un vetro, di una ceramica, di un semiconduttore o di un metallo adiacente durante il riscaldamento e il raffreddamento.

L’Invar 36 e l’Invar 42 sono entrambe leghe a espansione controllata a base di ferro-nichel, ma il nichel aggiuntivo presente nell’Invar 42 modifica la curva di espansione in misura tale da destinare i due tipi a ruoli progettuali diversi. L’Invar 36 viene scelto quando l’obiettivo principale è ottenere la minima variazione dimensionale possibile in un intervallo di temperatura definito. L’Invar 42 viene invece scelto più spesso quando è necessario che un coefficiente di dilatazione prevedibile e moderatamente basso si adatti a un altro materiale e riduca le sollecitazioni termiche in corrispondenza di un’interfaccia incollata o sigillata.

Questa differenza può sembrare semplice, ma gli errori di acquisto rimangono comuni. Un disegno tecnico può indicare solo “Invar”, un fornitore può proporre qualsiasi tipo di nichel 36% o 42% disponibile, oppure un ingegnere può confrontare un unico coefficiente a temperatura ambiente senza verificare l’intero ciclo termico. La forma del prodotto, il controllo della composizione chimica, il trattamento termico, la lavorazione a freddo, la direzione del grano, le condizioni superficiali, la stabilità dimensionale, il comportamento magnetico e le specifiche ASTM applicabili o quelle del cliente possono tutti influire sul risultato finale.

La presente guida è rivolta a ingegneri, produttori di componenti elettronici, progettisti di sistemi ottici, team addetti alla realizzazione di stampi per materiali compositi, responsabili degli acquisti e acquirenti internazionali. Illustra in quali ambiti ciascuna lega trova la propria applicazione, in quali casi il confronto può risultare fuorviante e quali informazioni sono necessarie affinché 28Nickel possa preparare un preventivo tecnicamente comparabile.

Contatta 28Nickel per un preventivo relativo al progetto indicando la denominazione della lega, la forma del prodotto, le dimensioni, la quantità, l'intervallo di temperatura di esercizio, il materiale di accoppiamento, i dati di dilatazione richiesti, l'ambito dell'ispezione, la destinazione e il calendario di consegna.

Invar 36 vs Invar 42: la scelta rapida per l'applicazione

Il metodo di selezione più rapido e affidabile consiste nel partire dalla funzione di espansione termica. Non bisogna partire dal prezzo, dalla disponibilità a magazzino o dal presupposto che un coefficiente più basso sia automaticamente migliore. È il rapporto richiesto tra la lega e l’assieme completo a determinare la direzione corretta.

La tabella è uno strumento di valutazione preliminare, non un'approvazione definitiva. Uno strumento ottico che funziona da -40 °C a 80 °C, uno stampo in materiale composito sottoposto a cicli termici fino a 180 °C e un terminale sigillato con vetro cotto a temperature superiori a 700 °C non utilizzano gli stessi dati di dilatazione. Per un confronto corretto occorre considerare l’andamento effettivo della temperatura e le condizioni fisiche del prodotto consegnato.

Identità del materiale, contenuto di nichel e denominazioni comuni

L'Invar 36 è, nominalmente, una lega di ferro contenente circa il 36% di nichel. Può essere descritta come Lega 36, FeNi36, lega 36 a bassa dilatazione, oppure con una designazione UNS come K93601 o K93603 a seconda delle specifiche del prodotto e delle prassi del produttore. Invar è anche un marchio registrato in alcuni mercati, pertanto i disegni non dovrebbero fare riferimento esclusivamente al nome commerciale.

L'Invar 42 è, nominalmente, una lega di ferro contenente circa il 42% di nichel. Può essere denominata Alloy 42, FeNi42, lega 42 a bassa dilatazione, Nilo 42 o con una designazione specifica del produttore. A seconda del prodotto e delle specifiche, possono comparire i riferimenti UNS K94100 o K94101. La denominazione esatta deve essere correlata al modulo d’ordine, poiché il filo per sigillature, il nastro per telai di collegamento, la lamiera per attrezzature e la barra per componenti lavorati possono essere regolati da documenti diversi.

Confronto tra le composizioni chimiche nominali

La presente tabella costituisce una sintesi degli acquisti e non una specifica di collaudo. L'ordine di acquisto deve indicare la specifica richiesta (ASTM, UNS, EN, DIN, specifica del cliente o specifica aerospaziale) e la relativa revisione. Il collaudo finale deve basarsi sui limiti chimici e sui requisiti di prova riportati in tale documento, e non su una tabella comparativa reperita su Internet.

Perché una variazione di sei punti percentuali nel contenuto di nichel cambia l'applicazione

Il sistema Fe-Ni non presenta una semplice relazione lineare tra il tenore di nichel e la dilatazione termica. Intorno al 36% di nichel, gli effetti magnetici contrastano la normale espansione del reticolo cristallino e producono un’espansione insolitamente bassa nota come effetto Invar. Ciò crea un minimo pronunciato nella curva di espansione. Passando al 42% di nichel si supera tale minimo e si ottiene un tasso di espansione più elevato e più regolare.

Per l’Invar 36, il vantaggio progettuale consiste nel fatto che una lunghezza di precisione, un riferimento ottico, la superficie di uno stampo o una distanza strutturale subiscono variazioni minime in presenza di normali variazioni di temperatura. Per l’Invar 42, il vantaggio progettuale non sta nel fatto che si deformi meno rispetto a qualsiasi alternativa. Il suo valore risiede piuttosto nel fatto che la sua deformazione controllata può avvicinarsi maggiormente a quella di determinati tipi di vetro, ceramica, materiali legati ai semiconduttori o strutture composite con fili conduttori.

Questa distinzione permette di evitare un errore comune. Se un ingegnere sostituisce l’Invar 36 in una guarnizione progettata per l’Alloy 42, il metallo potrebbe espandersi troppo poco rispetto al vetro e generare sollecitazioni di trazione o compressione durante la cottura e il raffreddamento. Se l’Alloy 42 viene utilizzato in un telaio metrologico progettato per l’Invar 36, il telaio potrebbe spostarsi di parecchie volte di più al variare della temperatura e superare il margine di errore dello strumento, anche se l’Alloy 42 è comunque descritto come una lega a bassa dilatazione.

L'espansione termica deve essere confrontata su un intervallo di temperatura

Un singolo coefficiente riportato senza un intervallo di temperatura è incompleto. Il coefficiente medio di dilatazione termica viene calcolato tra due temperature. La dilatazione istantanea varia continuamente al variare della temperatura. Anche il trattamento termico, la lavorazione a freddo, la composizione chimica, i precedenti cicli termici e la direzione di misurazione possono influenzare il risultato. Il confronto richiede quindi una curva o una serie di valori medi che coprano l'intero processo reale.

I dati pubblicati dai produttori illustrano l’entità della differenza. I dati relativi all’Invar 36 commerciale possono indicare un CTE medio vicino a 1,3 µm/m·K da temperatura ambiente a circa 93 °C, con un aumento alle temperature più elevate. I dati relativi alla lega di nichel 42% disponibile in commercio possono riportare un valore medio compreso tra 6 e 7 µm/m·K su un intervallo molto più ampio che si estende fino a 400 °C. Tali cifre sono utili per una selezione preliminare, ma nel progetto non si dovrebbero mai combinare valori misurati in intervalli di temperatura diversi come se fossero direttamente intercambiabili.

Laddove la dilatazione sia un fattore critico per la missione, la richiesta deve specificare la variazione dimensionale massima consentita o il margine di dilatazione richiesto, anziché limitarsi a indicare semplicemente una lega. Ciò fornisce allo stabilimento di produzione e al laboratorio di prova un obiettivo di accettazione misurabile.

Differenza n. 1 nell'applicazione: metrologia di precisione, ottica e telai per strumenti

L'Invar 36 è solitamente la scelta più indicata per la metrologia di precisione, i banchi ottici, le strutture per interferometri, i supporti per laser, i supporti per telescopi, gli strumenti topografici, i telai di calibrazione, gli standard di lunghezza e i riferimenti meccanici ad alta precisione. Questi sistemi richiedono spesso che la distanza tra due punti rimanga stabile nonostante le variazioni della temperatura ambiente, il riscaldamento delle apparecchiature o lo spostamento della struttura tra ambienti controllati e non controllati.

La scelta non si basa esclusivamente sul basso coefficiente di dilatazione. I progettisti valutano anche la rigidità, la massa, la conduttività termica, il comportamento al microcedimento, le tensioni residue, la risposta magnetica, il metodo di giunzione e la stabilità nel tempo. Un telaio spesso in Invar 36 con sollecitazioni di saldatura non controllate può subire una deriva anche se il suo CTE nominale è eccellente. L’alluminio sottile con controllo attivo della temperatura può superare in prestazioni l’Invar lavorato in modo inadeguato in uno strumento specifico. Il bilancio complessivo degli errori del sistema rimane determinante.

L'Invar 42 non è generalmente la prima scelta quando l'unico obiettivo è ridurre al minimo il movimento. Può essere utilizzato nei componenti strumentali in cui la sua dilatazione si adatta meglio a quella di un altro elemento o in cui il comportamento a temperature elevate è più utile, ma la sua sostituzione con l'Invar 36 deve essere supportata da un'analisi dimensionale.

Controlli sugli appalti per strutture di precisione

Le applicazioni di precisione devono specificare la forma del prodotto, il margine di lavorazione, le condizioni di trattamento termico, la sequenza di distensione o stabilizzazione, l’orientamento, la planarità o la rettilineità, la qualità ultrasonica ove richiesta e la fase in cui viene eseguita la prova finale di espansione. Se i pezzi vengono sottoposti a sgrossatura, stabilizzazione e finitura, l’ordine della materia prima dovrebbe prevedere una quantità sufficiente di materiale per consentire l’eliminazione delle deformazioni.

Differenza n. 2 nelle applicazioni: attrezzature per materiali compositi e stampi per il settore aerospaziale

L'Invar 36 è ampiamente utilizzato per utensili di laminazione di compositi, stampi per autoclave, utensili di incollaggio, maschere di rifilatura e attrezzature di assemblaggio aerospaziali, poiché il suo coefficiente di dilatazione può avvicinarsi a quello dei laminati in fibra di carbonio in determinate direzioni. Durante cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento, un utensile in Invar ben progettato può aiutare a controllare la geometria del pezzo e a ridurre le discrepanze rispetto ai metalli per utensili a maggiore dilatazione.

Il risultato dipende dall’architettura del laminato, dalla temperatura di polimerizzazione, dalle dimensioni dello stampo, dalla velocità di riscaldamento, dalla struttura di supporto, dal progetto della saldatura, dallo spessore dello strato esterno e dall’effettiva dilatazione sia dello stampo che del pezzo. Gli stampi di grandi dimensioni possono subire deformazioni dovute al ritiro della saldatura, a differenze locali di rigidità, a precedenti interventi di riparazione o a un riscaldamento non uniforme. Il solo tipo di materiale non è in grado di garantire la precisione dello stampo.

L'Invar 42 può essere preso in considerazione quando il suo coefficiente di dilatazione termica si adatta meglio a una specifica serie di utensili o a un'interfaccia incollata, ma non rappresenta la scelta predefinita standard per gli utensili compositi a dilatazione minima. Il progettista dovrebbe confrontare la deformazione ottenuta al termine dell'intero ciclo di polimerizzazione, non solo il coefficiente di dilatazione termica (CTE) a temperatura ambiente.

Differenza n. 3: Apparecchiature criogeniche e sistemi a GNL

L'Invar 36 è utilizzato nelle strutture criogeniche e nei serbatoi di GNL poiché mantiene una buona tenacità alle basse temperature e presenta una contrazione termica molto ridotta rispetto agli acciai comuni negli intervalli di temperatura rilevanti. La bassa contrazione termica consente di ridurre i movimenti termici, facilitare il controllo della distanza tra i supporti e adattarsi a forti sbalzi di temperatura in membrane specializzate o in assemblaggi criogenici di precisione.

La scelta dei materiali per le applicazioni nel settore del GNL richiede comunque il rispetto delle norme di progettazione vigenti, delle specifiche di prodotto approvate, della qualificazione delle procedure di saldatura, dei requisiti di tenacità alla frattura, della strategia di tenuta, dell’ambiente corrosivo e delle approvazioni specifiche per il sistema. Le barre o le lamiere commerciali in Invar 36 non devono essere considerate equivalenti a un prodotto a membrana qualificato per il GNL.

L'Invar 42 viene scelto meno frequentemente nei casi in cui l'obiettivo principale sia ridurre al minimo la contrazione criogenica. Può essere utilizzato in passanti elettronici criogenici o in assemblaggi giuntati in cui la corrispondenza dei coefficienti di dilatazione è più importante rispetto alla contrazione più bassa possibile.

Differenza applicativa n. 4: Sigillatura vetro-metallo e ceramica-metallo

L'Invar 42 è solitamente il tipo più indicato quando il componente fa parte di una giunzione vetro-metallo o ceramica-metallo. Esempi tipici includono passanti ermetici, cavi di collegamento per lampade, connettori elettronici, terminali di relè, contenitori per sensori, dispositivi per il vuoto, contenitori per semiconduttori e connettori elettrici sigillati. Lo scopo progettuale è quello di mantenere la deformazione termica entro i limiti di resistenza del vetro, della ceramica, della brasatura, della placcatura e dell’interfaccia metallica durante la sigillatura e il funzionamento.

Per i fili conduttori in vetro morbido, un’anima in nichel-ferro 42% può essere rivestita in rame per creare un composito di tipo Dumet. La guaina in rame influisce sull’ossidazione, sulla bagnabilità, sulla conduttività e sul comportamento effettivo di dilatazione del filo finito. Indicare una semplice barra in lega 42 quando il disegno tecnico richiede un filo di sigillatura rivestito in rame a espansione controllata costituirebbe quindi un’incompatibilità dei materiali, anche se la composizione chimica dell’anima è simile.

Per le guarnizioni in vetro duro o ceramica, altre leghe a espansione controllata, come i tipi Fe-Ni-Co di tipo Kovar, potrebbero garantire una compatibilità maggiore. La lega 42 non deve essere considerata una lega di tenuta universale. La composizione del vetro, il punto di ricottura, la temperatura di tenuta, lo spessore della parete, la geometria del giunto, lo stato di ossidazione, il rivestimento e la velocità di raffreddamento determinano se la compatibilità è accettabile.

Domande a cui è necessario rispondere per una richiesta di sigillatura

• Qual è esattamente il tipo di vetro o ceramica e la relativa curva di dilatazione?
• Quali temperature si raggiungono durante le fasi di sigillatura, ricottura, collaudo e funzionamento?
• Il metallo è una lega 42 non placcata, una lega 42 placcata o un composito rivestito di rame?
• La tenuta è a compressione, abbinata o presenta un’altra geometria progettata?
• Quali prove di tenuta, resistenza alla trazione, prove elettriche, visive e di ciclo termico vengono effettuate?
• Quali operazioni di preparazione della superficie e quali condizioni dell'ossido sono necessarie prima della sigillatura?

Differenza n. 5: Lead frame per semiconduttori e contenitori elettronici

L'Invar 42 è comunemente utilizzato nei semiconduttori e nei contenitori elettronici, dove è necessario trovare un equilibrio tra controllo dimensionale, compatibilità termica, stampabilità, risposta alla placcatura e prestazioni ermetiche. Il nastro può essere stampato o inciso per ottenere telai di collegamento, basi, coperchi, maschere, supporti o componenti interni dei contenitori. La moderata espansione della lega può ridurre le sollecitazioni rispetto agli acciai comuni quando viene unita a determinati tipi di ceramica, vetro o strutture a semiconduttori.

L'Invar 36 può essere impiegato anche nel settore dell'elettronica, in particolare nelle maschere di precisione, nelle strutture risonanti, nei componenti per microonde, nelle attrezzature relative ai display e nei dispositivi di fissaggio in cui è più importante garantire una deformazione termica minima piuttosto che l'adattamento delle guarnizioni. L'espressione “utilizzato nell'elettronica” non identifica quindi il grado corretto. È necessario specificare l'interfaccia e la funzione dimensionale.

Per le nastri stampati, gli acquirenti devono specificare lo spessore, la larghezza, il peso della bobina, le condizioni dei bordi, la curvatura, la presenza di bave, la planarità, il grado di tempra, la direzione delle fibre, la rugosità superficiale, i requisiti di placcatura e il grado di pulizia. Le prestazioni di espansione possono risultare compromesse dal punto di vista commerciale se il materiale non può essere stampato, placcato o allineato entro le tolleranze di produzione.

Differenze meccaniche, magnetiche e relative alla corrosione che influenzano la progettazione

L'espansione termica è l'aspetto predominante nel confronto, ma non è l'unica proprietà. Entrambe le leghe sono ferrose e possono essere magnetiche al di sotto delle rispettive temperature di Curie. L'Invar 36 presenta una temperatura di Curie inferiore rispetto alla Lega 42 a causa della differenza di composizione. La permeabilità magnetica e la risposta dimensionale possono essere rilevanti nei sensori, nelle apparecchiature a fascio di elettroni, negli attuatori di precisione, nei sistemi di schermatura magnetica e nei sistemi di calibrazione.

Né l’Invar 36 né l’Invar 42 dovrebbero essere scelti per un ambiente chimicamente aggressivo solo perché contengono nichel. Il loro contenuto di nichel è finalizzato al controllo della dilatazione, non alla resistenza alla corrosione generale tipica delle famiglie Inconel, Hastelloy o Monel. Umidità, sale, acidi, prodotti chimici per la pulizia, porosità della placcatura, contatto galvanico e condensa richiedono una valutazione a parte.

Norme e specifiche: non effettuare ordini basandosi esclusivamente sul nome commerciale

Le leghe a espansione controllata sono citate nella norma ASTM B753, nelle specifiche ASTM serie F relative alle leghe per guarnizioni, nelle specifiche aerospaziali, nelle norme nazionali, nelle specifiche dei produttori e nei disegni dei clienti. L'Invar 36 può anche essere indicato con il codice ASTM F1684 o con una specifica designazione UNS per determinate forme di prodotto. Il filo o i prodotti di tenuta in lega 42 possono essere disciplinati dalla norma ASTM F29 o da un altro documento specifico per l'applicazione. Il riferimento corretto dipende dalla forma e dall'uso previsto.

Quando un disegno storico fa riferimento a una specifica ormai obsoleta, l’acquirente non dovrebbe sostituirla senza dare alcuna comunicazione. Il responsabile tecnico dovrebbe confrontare la composizione chimica, i limiti di dilatazione, i requisiti meccanici, le dimensioni, i test e le condizioni del prodotto prima di approvare un equivalente.

Trattamento termico, lavorazione a freddo e stabilità dimensionale

La lavorazione a freddo genera tensioni residue. La lavorazione meccanica asporta materiale in modo asimmetrico. La saldatura provoca un accumulo locale di calore e un restringimento. La raddrizzatura e la formatura ridistribuiscono le tensioni. In un normale componente strutturale questi effetti possono essere gestibili, ma in un componente di precisione in Invar possono diventare la causa principale di deriva o distorsione.

I componenti in Invar 36 destinati a garantire un’elevata stabilità dimensionale possono essere sottoposti a una sequenza controllata di sgrossatura, trattamento di solubilizzazione o stabilizzazione, invecchiamento, lavorazione intermedia e finitura finale. Il ciclo esatto dipende dalle dimensioni della sezione, dalle specifiche, dalle attrezzature e dalla stabilità richiesta. L’applicazione di una ricetta generica di trattamento termico in linea senza un controllo qualificato del processo può causare la formazione di incrostazioni, decarburazione, deformazioni, crescita del grano o proprietà non conformi ai requisiti di acquisto.

Il nastro in lega 42 destinato allo stampaggio può essere fornito in una condizione di tempra scelta in funzione delle esigenze di tranciatura, formatura o risposta elastica. Il filo di sigillatura può richiedere una specifica condizione di ricottura e un trattamento chimico superficiale. Un trattamento termico adatto a una montatura per occhiali non è automaticamente adatto a una guarnizione per vetro o a un telaio in piombo.

Lavorazione meccanica, formatura, saldatura e preparazione delle superfici

Lavorazione meccanica

Entrambe le leghe sono lavorabili, ma possono subire un incrudimento da lavorazione e produrre trucioli lunghi e resistenti. È importante utilizzare configurazioni rigide, utensili affilati, un’azione di taglio positiva, una velocità controllata, un avanzamento adeguato e una gestione efficace del refrigerante. I pezzi di precisione in Invar devono lasciare un materiale di scarto bilanciato e seguire una sequenza di lavorazione che riduca al minimo la distorsione.

Stampaggio e formatura

I nastri e le lamiere ricotti possono essere sottoposti a formatura, trafilatura, tranciatura o stampaggio. Il gioco degli utensili, la direzione delle bave, l’orientamento delle fibre, la durezza, i lubrificanti e la ricottura intermedia devono essere adeguati al pezzo da lavorare. Per i nastri destinati all’industria elettronica, la qualità dei bordi e l’uniformità della bobina possono essere importanti quanto la composizione chimica nominale.

Saldatura e brasatura

È possibile ricorrere a metodi di saldatura convenzionali, purché si utilizzino procedure qualificate. È necessario controllare l’apporto termico e il vincolo, poiché la deformazione può vanificare il motivo per cui si è scelta una lega a bassa dilatazione. Per gli assemblaggi brasati o sigillati, il metallo d’apporto, la placcatura, la preparazione dell’ossido, il gioco del giunto, il ciclo termico e le tensioni residue richiedono una qualificazione specifica per l’applicazione.

Placcatura e pulizia

Per l'elettronica, la sigillatura, la protezione dalla corrosione, la saldabilità o le prestazioni di contatto possono essere specificati rivestimenti in nichel, rame, oro, stagno o altri materiali. È necessario specificare la superficie del substrato, i prodotti chimici di pulizia, l'attivazione, lo spessore del rivestimento, l'adesione, la porosità e i requisiti post-cottura. Un certificato di laminazione non attesta l'idoneità della placcatura.

Verifica e prove a sostegno di un acquisto giustificabile

In caso di requisiti critici relativi alla dilatazione, concordare in anticipo se le prove debbano essere eseguite sul calore, sul prodotto, sul pezzo finito o su un campione di riferimento. Il laboratorio di prova dovrebbe utilizzare lo stesso intervallo di temperatura e le stesse convenzioni di rendicontazione adottate nella progettazione. In caso contrario, due rapporti tecnicamente corretti potrebbero non essere comparabili.

Perché i preventivi per l'Invar 36 e l'Invar 42 possono differire

Il prezzo è influenzato dal valore di mercato del nichel, dal processo di fusione, dal controllo chimico, dalla quantità ordinata, dalla forma del prodotto, dalla larghezza o dal diametro, dalla tempra, dalla finitura superficiale, dalla tolleranza dimensionale, dalle prove di espansione, dalla raddrizzatura, dal trattamento termico, dal taglio, dalla placcatura, dall’ispezione, dall’imballaggio e dalla destinazione. Una qualità a basso tenore di nichel non è automaticamente più economica quando la qualità ad alto tenore di nichel è disponibile a magazzino nella forma richiesta.

Piccoli quantitativi di nastri sottili di precisione, fili sottili, barre rettificate, lamiere larghe, materiali con tempra speciale o materiali a bassa dilatazione sottoposti a collaudo possono comportare costi di conversione elevati. Una fusione su misura può comportare requisiti minimi d’ordine di gran lunga superiori al peso del pezzo finito. Gli acquirenti dovrebbero confrontare il costo del materiale utilizzabile conforme alle specifiche, non solo il prezzo al chilogrammo.

Per i progetti internazionali, la validità dell’offerta dovrebbe tenere conto dell’andamento del prezzo del nichel e della pianificazione della produzione. Le condizioni di consegna dovrebbero distinguere tra il completamento franco fabbrica, la partenza dal porto e l’arrivo presso la sede dell’acquirente.

Una sequenza di selezione per acquirenti e ingegneri

1. Definire la funzione dell'assieme: spostamento assoluto minimo, espansione coordinata, azionamento termico, contrazione criogenica o altro requisito.
2. Tracciare l'andamento completo della temperatura, comprese le fasi di produzione, sigillatura, collaudo, trasporto, funzionamento, pulizia e spegnimento.
3. Identificare ogni materiale combinato e ricavarne la curva di dilatazione, non solo un singolo valore a temperatura ambiente.
4. Selezionare la lega e la forma del prodotto desiderate, quindi indicare la norma di riferimento e le condizioni.
5. Trasformare le prestazioni in limiti misurabili relativi all'espansione, alle dimensioni, alle proprietà meccaniche, al comportamento magnetico e alle condizioni superficiali.
6. Processo di fabbricazione: taglio, lavorazione meccanica, formatura, saldatura, brasatura, placcatura, stabilizzazione, pulizia e collaudo finale.
7. Inviare a ciascun fornitore le stesse condizioni di richiesta di preventivo e richiedere che tutte le eventuali variazioni siano indicate prima dell’accettazione dell’ordine.
8. Verificare la corrispondenza tra il certificato, i rapporti di prova, i contrassegni fisici e le dimensioni prima che il materiale entri in produzione.

Questa sequenza mantiene il nome della lega collegato alla destinazione d'uso tecnica. Inoltre, crea una registrazione che può essere consultata quando si procede nuovamente all'approvvigionamento dello stesso componente.

Revisione finale della richiesta di offerta per Invar 36 o Invar 42

• Materiale: Invar 36 / Lega 36 / FeNi36 oppure Invar 42 / Lega 42 / FeNi42
• UNS, EN, DIN, settore aerospaziale, ASTM o specifiche e revisioni del cliente
• Forma del prodotto: piastra, lamiera, nastro, bobina, barra, tondino, filo, tubo, pezzo forgiato o semilavorato lavorato
• Dimensioni: spessore, larghezza, lunghezza, diametro, spessore della parete, peso della bobina, rettilineità, planarità, curvatura e tolleranze
• Quantità: pezzi, metri, bobine, chilogrammi, margine di produzione e ricambi necessari
• Stato: ricotto, lavorato a freddo, temperato, stabilizzato, rettificato, decapato, lucido, placcato o altro stato specificato
• Applicazione e obiettivo progettuale: espansione minima o espansione coordinata
• Intervallo di temperatura e ciclo termico utilizzati per la verifica dell'espansione
• Sistemi di accoppiamento per vetro, ceramica, materiali compositi, metalli, semiconduttori, rivestimenti o rivestimenti protettivi
• Prove obbligatorie di chimica, meccaniche, di espansione, magnetiche, di tenuta, di placcatura o prove speciali
• Tipo di certificato, ambito di applicazione del PMI, ispezione da parte di terzi, tracciabilità e marcatura
• Taglio, margine di lavorazione, stato dei bordi, imballaggio, protezione antiruggine e contrassegni per l'esportazione
• Destinazione, Incoterm, data di arrivo richiesta, validità dell'offerta e regola di deroga

Per un progetto di tenuta, allegare il disegno della guarnizione e i dati relativi al vetro o alla ceramica. Per una struttura di precisione, allegare il margine di errore dimensionale e i requisiti di stabilizzazione. Per uno stampo composito, includere il ciclo di polimerizzazione, le dimensioni dello stampo, lo schema di giunzione e i requisiti di precisione finale.

Domande frequenti

L'Invar 42 è migliore dell'Invar 36?

Nessuno dei due è universalmente migliore. L’Invar 36 è solitamente la scelta migliore quando l’obiettivo principale è ridurre al minimo la variazione dimensionale. L’Invar 42 è solitamente la scelta migliore quando è richiesta un’espansione controllata che si adatti a determinati tipi di vetro, ceramica, involucri elettronici o materiali adiacenti.

Quale lega presenta il coefficiente di dilatazione termica più basso?

L'Invar 36 presenta il coefficiente di dilatazione più basso a temperature ambiente normali e all'interno del proprio intervallo di dilatazione ridotta certificato. Il valore esatto dipende dalla composizione chimica, dalla lavorazione, dalle condizioni e dall'intervallo di temperatura specificato nella prova.

L'Invar 36 può sostituire la lega 42 in una giunzione vetro-metallo?

Non senza l'approvazione tecnica e la qualificazione della guarnizione. Una minore dilatazione non è automaticamente sinonimo di maggiore sicurezza. La discrepanza può aumentare le sollecitazioni sul vetro durante la sigillatura e il raffreddamento. È necessario verificare la composizione del vetro, la geometria, il ciclo termico, gli ossidi, i rivestimenti e i requisiti di tenuta.

La lega 42 può sostituire l'Invar 36 in un banco ottico?

Solo se la variazione termica maggiore rimane entro i limiti di tolleranza ottica e dimensionale. Una sostituzione diretta potrebbe ridurre la stabilità, poiché la lega 42, in genere, si dilata diverse volte di più rispetto all’Invar 36 negli intervalli di temperatura ambiente.

L'Invar 36 e l'Invar 42 sono resistenti alla corrosione?

Questi materiali presentano un comportamento utile in condizioni atmosferiche controllate, ma non devono essere considerati come leghe inossidabili o leghe anticorrosive ad alto contenuto di nichel. L’umidità, il sale, gli acidi, i prodotti chimici per la pulizia e il contatto galvanico richiedono, a seconda dei casi, rivestimenti, placcature, imballaggi o l’utilizzo di un materiale alternativo.

Quale standard andrebbe specificato?

La risposta dipende dalla forma del prodotto e dall’applicazione. Possono essere applicabili le norme ASTM B753, ASTM F1684, ASTM F29, le specifiche aerospaziali, le norme nazionali, le specifiche del produttore e i disegni del cliente. Indicare il documento esatto e la revisione, anziché effettuare l’ordine solo in base al nome commerciale.

Il certificato di laminazione attesta la stabilità dimensionale?

Solo se il certificato include le prove richieste relative alla dilatazione o alla stabilizzazione. I risultati standard delle analisi chimiche e delle prove di trazione non dimostrano automaticamente la curva di dilatazione termica, lo stato delle tensioni residue o la stabilità dimensionale a lungo termine richiesti da un progetto di precisione.

Quali sono le informazioni più importanti da fornire in una richiesta di preventivo per guarnizioni in lega 42?

Specificare il tipo esatto di vetro o ceramica, il disegno della guarnizione, la struttura (semplice o rivestita in rame), le dimensioni, il trattamento superficiale o la placcatura, il ciclo termico, le prove di tenuta e di aspirazione, i requisiti di dilatazione, la quantità, l’ambito dell’ispezione e la destinazione di consegna.

Quali sono le informazioni più importanti da fornire in una richiesta di preventivo per utensili in Invar 36?

Fornire le specifiche dei materiali, le dimensioni delle lamiere o delle barre, il piano di saldatura o di lavorazione, il ciclo di temperatura di indurimento o di esercizio, la precisione finale, la sequenza di trattamento termico o di stabilizzazione, i punti di ispezione, la tracciabilità e la data di consegna richiesta.

Posizione definitiva in materia di approvvigionamento: Invar 36 vs Invar 42

La differenza più importante tra l’Invar 36 e l’Invar 42 in termini di applicazione risiede nella strategia di progettazione. L’Invar 36 riduce al minimo la variazione dimensionale assoluta. L’Invar 42 offre una curva di dilatazione più elevata e controllata, che può essere adattata a determinati tipi di vetro, ceramica, contenitori elettronici o materiali di giunzione. La scelta tra i due richiede di considerare l’intero intervallo di temperatura, i materiali di accoppiamento, le condizioni del prodotto e il processo di produzione.

Un acquisto giustificabile tiene conto dell’identificazione della lega, delle specifiche, della forma del prodotto, dei requisiti di dilatazione termica, delle dimensioni, del trattamento termico, della lavorazione, del controllo, della tracciabilità e delle condizioni commerciali. Indica inoltre le condizioni che darebbero luogo a una nuova valutazione del materiale.

28Nickel fornisce lamiere, fogli, nastri, barre, tondini, fili, tubi in lega a espansione controllata, nonché materie prime specifiche per progetti destinati al settore manifatturiero internazionale. Si prega di inviare il tipo di lega, le dimensioni, la quantità, l’applicazione, l’intervallo di temperatura, il materiale di accoppiamento, i requisiti di collaudo, la destinazione e le tempistiche per una valutazione tecnica e commerciale.

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