Qu'est-ce que le matériau Invar? - Propriétés, qualités, usinage

Dans le monde de l'ingénierie avancée et de la fabrication de précision, certains matériaux se distinguent par leurs propriétés uniques et essentielles.InvarIl s'agit d'un de ces matériaux, un alliage nickel-fer remarquable devenu indispensable dans les applications exigeant une stabilité dimensionnelle exceptionnelle." encapsule parfaitement sa caractéristique la plus définitiveCette propriété, découverte en 1896 par Charles-Édouard Guillaume, a été si importante qu'elle lui a valu le prix Nobel de physique en 1920.

Propriétés de l'invar

Dans son noyau, Invar est un alliage nickel-fer, contenant généralement environ 36% de nickel et le reste étant du fer.Alors que la plupart des métaux se dilatent quand ils sont chauffés et se contractent quand ils sont refroidisLe coefficient de dilatation thermique de l'invar est d'environ un dixième de celui de l'acier au carbone,ce qui le rend idéal pour les instruments et les composants où même le moindre changement dimensionnel pourrait entraîner une défaillance ou une inexactitude.

En plus de sa stabilité thermique, l'invar possède également d'autres propriétés mécaniques utiles.Il est magnétique à température ambiante et présente une résistance utile à la corrosionCette combinaison de faible expansion thermique et de propriétés mécaniques robustes en fait un matériau de choix pour des applications exigeantes.

Grades communs et applications

Bien que "Invar" soit souvent utilisé comme un terme général, il fait référence à une famille d'alliages, le plus commun étant Invar 36.servant de référence pour un large éventail d'applicationsEn plus de l'Invar 36, il existe d'autres catégories et variantes, telles que le Super Invar 32-5,qui contient une petite quantité de cobalt pour obtenir un coefficient de dilatation thermique encore plus faible sur une plage de température spécifiqueIl y a aussi un grade Invar "Free-Cut", qui est une variante d'Invar 36 avec une meilleure usinabilité, une considération cruciale pour les fabricants.

Les applications d'Invar se trouvent partout où la précision et la stabilité sont primordiales.et montures optiques où les températures fluctuent considérablementDans la recherche scientifique, Invar est essentiel pour la construction d'instruments de précision tels que des balances de laboratoire, des pendules pour les horloges et des équipements cryogéniques.Il est également utilisé dans la fabrication de moules de précision et d'outils, ainsi que dans l'électronique grand public pour les composants qui doivent maintenir leur intégrité malgré les changements de température.La capacité du matériau à rester dimensionnellement stable est la clé de son succès dans ces domaines de haute technologie.

Les défis de l'usinage d'Invar

L'usinage de l'invar n'est pas un procédé simple: ses propriétés métallurgiques uniques, notamment sa ténacité et son taux de durcissement élevé, posent des défis importants aux machinistes CNC.

Contrairement aux métaux plus mous, la nature gommée d'Invar signifie qu'il a tendance à produire des copeaux longs et fibrés qui peuvent "nicher" autour de l'outil de coupe.Cela interfère non seulement avec le processus d'usinage et le flux de liquide de refroidissement, mais accélère également l'usure de l'outilLes machinistes doivent utiliser des disjoncteurs et maintenir une vitesse d'alimentation positive et continue pour éviter que les disjoncteurs ne deviennent un problème.comme cela peut entraîner un durcissement du travail, où la surface du matériau devient encore plus dure que la masse, rendant les coupes ultérieures extrêmement difficiles et risquant la rupture de l'outil.

Le taux élevé de durcissement de travail est peut-être le défi le plus important.couche résistantePour ce faire, les machinistes doivent utiliser des outils tranchants et rigides et choisir les vitesses et les alimentations de coupe appropriées pour passer sous cette couche durcie à chaque passage.L'utilisation d'outils en carbure ou en céramique est souvent nécessaire pour gérer la chaleur et l'abrasion, et un liquide de refroidissement ou de lubrifiant suffisant est essentiel pour gérer la chaleur générée pendant le processus.

Enfin, l'usinage peut introduire des contraintes internes dans le matériau qui pourraient modifier subtilement ses propriétés de dilatation thermique.comme un recuit de soulagement des contraintes, peut être nécessaire pour assurer la stabilité dimensionnelle optimale de la pièce finie.