Invar 36 im Rampenlicht
Invar 36[1], in der Branche auch als Nilo 36[2] bezeichnet, ist eine Superlegierung, die für ihren niedrigen Ausdehnungskoeffizienten bekannt ist. Diese Legierung weist einen Nickelgehalt von 36% auf und hält die Abmessungen bei ausgezeichneter Festigkeit und Härte über einen weiten Temperaturbereich konstant. Der Schweizer Physiker Charles-Édouard Guillaume erfand dieses Material 1896, als er nach einer kostengünstigeren Lösung für den Urmeter suchte, der bisher aus Platin und Iridium bestand. Die Arbeit von Guillaume ermöglichte eine relativ kostengünstige Legierung aus Eisen und Nickel (ein stahlähnliches Material), die sich bei Erwärmung nur sehr geringfügig ausdehnte. Es wurde als Invar bezeichnet, weil es sich praktisch nicht änderte – bzw. ‘invariabel’ war.
Invar[3] wird in der Regel maschinell bearbeitet. Wussten Sie, dass es auch gegossen werden kann?
Erfolgreich mit Invar 36
Ein Kunde wollte Invar 36 zielgerichtet für ein Bauteil einsetzen, das die praktisch konstanten Abmessungen und die langfristige Dimensionsstabilität erforderte, für die diese Legierung bekannt ist. Aus Gründen der Vertraulichkeit können wir Ihnen den Namen dieses Kunden nicht nennen. Was wir freilich sagen können, ist, dass sich die Ingenieure von CIREX der Herausforderung (wie bei vielen anderen Projekten auch) gestellt haben. Sie haben es nicht nur geschafft, Invar 36 zu gießen, sondern haben dabei die Erwartungen des Kunden komplett übertroffen und konnten zudem noch Kosten einsparen. So realisierten wir erneut unser Ziel: die Herstellung hochwertiger Bauteile zu niedrigst möglichen Gestehungskosten.
Wozu brauchte dieser Kunde Invar 36? Schon die geringste Größen- oder Formänderung könnte dazu führen, dass das Endprodukt von den Spezifikationen abweichen würde. Und obwohl das Produkt in einem klimatisierten Raum eingesetzt wird, könnte dessen Funktion beeinträchtigt werden, wenn die Temperatur nur um wenige Grad sinkt oder steigt. Der Kunde wusste, dass er ein Material wie Invar 36 benötigte, aber es war zu teuer, es maschinell aus Vollmaterial zu fräsen.
Wie hat CIREX diesem Kunden geholfen? Wir hatten zwar noch nie zuvor mit Invar 36 gearbeitet, unsere Techniker verfügten aber wohl über das für die Lösung dieses Problems erforderliche Fachwissen. Durch Untersuchungen und Tests fanden wir ein Gussmaterial, das ebenso gut funktionierte wie das Vollmaterial (wenn nicht sogar besser), und das wir gut “net-shape” gießen konnten. Unsere Methoden erwiesen sich als so effizient, dass die Gestehungskosten pro Teil schlussendlich niedriger ausfielen als die des ursprünglichen Metallblocks, der der Ausgangspunkt für die maschinelle Bearbeitung gewesen wäre.
Das Ergebnis war ein zufriedener Kunde mit deutlich niedrigeren Kosten und ein neues Material, das wir auch anderen Kunden anbieten können.
Invar 36 weist in einem Temperaturbereich von -150 °C bis 260 °C praktisch konstante Abmessungen auf.
Für wen ist Invar 36 interessant?
Kunden, die mit strengen Temperaturvorgaben arbeiten, dürften die Vorteile von Invar 36 zu schätzen wissen. Leider wissen viele Kunden, die ihre Teile durch Fräsen aus Vollmetall herstellen, nicht, dass diese auch “net-shape”, also in die letztendliche Form, gegossen werden können. Invar 36 wird häufig in (unter anderem) Messgeräten, mechanischen Präzisionssystemen, Laserkomponenten, Thermostatstäben, Zählern und Bauteilen für Systeme zum Transport von Flüssiggasen eingesetzt.
| Material | Einheit | Invar 36 | 304 Edelstahl |
| Spezifische Masse | g/cm3 | 8.05 | 8.00 |
| Elastizitätsmodul | GPa | 141 | 193 |
| Poisson-Faktor | – | 0.26 | 0.27 |
| Dehnungsgrenze | MPa | 70 | >300 |
| Ausdehnungskoeffizient | x 10-6 K-1 | 1 | 14.70 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/m K | 10.40 | 16.20 |
| Spezifische Wärme | W s/kg K | 515 | 500 |
| Spezifische Steifigkeit | – | 17.50 | 24.10 |
| Temperaturausgleichskoeffizient | 10-6 m2/s | 2.60 | 4.10 |
| Thermische Verformung (stationärer Zustand) | µm/W | 0.10 | 0.91 |
| Thermische Verformung (Übergangszustand) | s/m2K | 0.38 | 3.68 |
Vorteile von Invar 36
Der eindeutigste Vorteil von Invar 36 besteht darin, dass die Abmessungen auch bei Temperaturen weit unter Null konstant bleiben. Abgesehen davon erinnert seine Optik stark an Stahl. Darüber hinaus lässt es sich hervorragend schweißen und maschinell bearbeiten und kann die Zusammensetzung an die spezifischen Kundenanforderungen bezüglich Festigkeit und Härte angepasst werden.
Wie immer Ihr Anforderungsprofil aussieht, die Experten unseres technischen Teams stehen Ihnen für Ihre Fragen zur Verfügung. Mit unseren 30 hauseigenen Technikern garantieren wir bei jedem Projekt höchste Qualität für Ihre Teile. Setzen Sie sich heute noch mit uns in Verbindung und sprechen Sie mit unseren Technikern.
1* Invar 36 ist ein Warenzeichen der Carpenter Technology, Reading, Pennsylvania, USA
2* Nilo 36 ist ein Warenzeichen der Special Metals Corporation, USA
3* Invar ist ein Warenzeichen der Imphy Alloys, Frankreich
