אינבר 36

אינבר 36 משמש עבור רכיבים בעיבוד שבבי CNC שבהם יש למזער שינוי ממדי כתוצאה משינויי טמפרטורה.

התנהגות העיבוד השבבי שלו נשלטת על ידי מוליכות תרמית נמוכה ונטייה להקשיית עיבוד אם הכלי שוהה, מה שיוצר חום בקצה החיתוך ומאיץ שחיקה.

בשבבימטל, תהליכי עבודה לעיבוד שבבי של אינבר מוגדרים סביב הקמות קשיחות, קצבים חיוביים ללא שהייה וניהול חום להגנה על הגיאומטריה ושלמות פני השטח.

Invar 36 היא סגסוגת ניקל-ברזל בעלת התפשטות תרמית נמוכה, עם תכולת ניקל נומינלית של כ-36%, ומסופקת בדרך כלל לפי תקנים כגון ASTM F1684 ו-ASTM B753 בהתאם לצורת המוצר.

היא נבחרת כאשר שליטה בהתפשטות תרמית היא אילוץ תכנוני מרכזי, יותר מאשר אופטימיזציה של יחס חוזק-משקל.

תכונות מכניות (ערכים אופייניים – מצב מחושל)

מאפיין ערך אופייני יחידות
צפיפות ~8.05 g/cm³
חוזק (0.2%) ~275 MPa
חוזק מתיחה מרבי ~450 MPa
התארכות בשבירה ~35 %
מודול אלסטיות ~141 GPa
קשיות ~70 HRB

התכונות המכניות תלויות בצורת המוצר וברמת העיבוד הקר (מחושל לעומת מעובד קר).

תכונות תרמיות ופיזיקליות

מאפיין ערך אופייני יחידות
מוליכות תרמית ~10.5 W/m·K
מקדם התפשטות תרמית (CTE) ~1.3 µm/m·K
טמפרטורת קירי ~279 °C
טווח התכה ~1,427 °C

מקדם ההתפשטות התרמית תלוי בטווח הטמפרטורות ועולה מעל אזור קירי, לכן יש לקשור את התנהגות ההתפשטות לטווח העבודה בפועל.

הרכב כימי (ערכים אופייניים)

יסוד תכולה אופיינית (%)
ברזל (Fe) יתרה
ניקל (Ni) 35.0 – 37.0
מנגן (Mn) ≤ 0.60
סיליקון (Si) ≤ 0.35
פחמן (C) ≤ 0.10
כרום (Cr) ≤ 0.50
מוליבדן (Mo) ≤ 0.50
נחושת (Cu) ≤ 0.50
זרחן (P) ≤ 0.025
גופרית (S) ≤ 0.025

טווחי ההרכב תלויים בתקן המחייב ובאישורי הספק.

התנהגות העיבוד השבבי של Invar מושפעת מריכוז חום באזור החיתוך ומרגישות להתקשות בעיבוד כאשר הכלי מתחכך או שוהה במקום.

מאפייני עיבוד מרכזיים כוללים:

  • מוליכות תרמית נמוכה הגורמת להצטברות חום בחוד הכלי ולקיצור חיי הכלי בפרמטרי עיבוד אגרסיביים
  • סיכון להתקשות בעיבוד כאשר קצב ההזנה יורד או כאשר הכלי שוהה במקום, מה שמגדיל את כוחות החיתוך במעבר הבא
  • נטייה לעיבוד "דביק" ולהיווצרות הצטברות חומר על הכלי ללא כלים חדים ופינוי שבבים יציב
  • רגישות בגימור פני שטח לשחיקת הכלי, במיוחד במעברי גמר
  • למרות יציבות ממדית מצוינת בשירות, מאמצים הנוצרים בעיבוד והכנסת חום עלולים להשפיע על היציבות המקומית אם רצף העיבוד אינו מבוקר

העיבוד מתבצע בדרך כלל במצב מחושל, עם קיבוע קשיח, כלי חיתוך חדים, זרימת קירור מספקת והזנה רציפה וחיובית כדי למנוע שהייה של הכלי.

יתרון תיאור
התפשטות תרמית נמוכה מאוד מאפשר שליטה ממדית הדוקה לאורך שינויי טמפרטורה בתנאי עבודה
חזרתיות ממדית בשימוש מתאים למסגרות מטרולוגיה, מבנים אופטיים ומכלולים קריטיים ליציבות
התאמה לריתוך ולעיבוד יצרני ניתן לעצב ולרתך עם פרוצדורות וחומרי מילוי מתאימים
ביצועים קריוגניים שומר על חוזק וקשיחות שימושיים בטמפרטורות נמוכות מאוד
תכנון צפוי לפי CTE מתאים למכלולים שבהם יש לנהל התפשטות דיפרנציאלית

Invar 36 נפוצה בייצור רכיבים בעיבוד שבבי CNC כגון:

  • פיקסטורות וכלי עזר מדויקים ליצירת חומרים מרוכבים, שבהם נדרשת יציבות תרמית
  • מבנים ותושבות למערכות אופטיות ולייזר
  • רכיבים לתעשיית המוליכים למחצה ולמטרולוגיה הדורשים סטייה מינימלית
  • מבנים למגוון תעשיות שבהם יש לשמור על יישור לאורך שינויי טמפרטורה
  • רכיבים קריוגניים שבהם יש למזער שינויים ממדיים

התאמת החומר ליישום תלויה בטווח טמפרטורת העבודה, בדרישות מקדם ההתפשטות התרמית (CTE) ובדרישות היציבות לאחר עיבוד ולאחר שלבי שחרור מאמצים, אם נדרשים.

מצב חומר מאפיינים כלליים
מחושל מצב בסיסי לעיבוד שבבי עם מבנה מטלורגי יציב
מעובד קר (משוך קר / מגולגל קר) חוזק גבוה יותר עם דוקטיליות מופחתת; עלול להגדיל מאמצים שיוריים ורגישות ליציבות ממדית
מיוצב מאמצים (מחזור יציבות ממדית) מיושם כאשר נדרשת גיאומטריה אולטרה-יציבה לאורך זמן ובשינויי טמפרטורה

כאשר יציבות ארוכת טווח קריטית, ניתן להגדיר מחזור ייצוב ייעודי להפחתת השפעות המאמצים הנובעים מעיבוד קר.

  • להגדיר את טווח טמפרטורת העבודה שעל פיו נקבעים ביצועי ה-CTE וקריטריוני הקבלה בבדיקות
  • להימנע מגיאומטריות דקות וא-סימטריות המגבירות את השפעת מאמצי העיבוד על שטיחות ויישור
  • להשתמש במעברי גמר שמרניים עם כלי חיתוך חדים כדי להפחית נזק לפני השטח והכנסת חום
  • למנוע סימני שהייה ושכבות מוקשות בעיבוד באמצעות שמירה על הזנה חיובית והימנעות מהתחככות
  • לתכנן שלבי ייצוב ושחרור מאמצים כאשר נדרשת סטייה מזערית לאורך זמן ובשינויי טמפרטורה

תיאום מוקדם בין דרישות היציבות, מסלול העיבוד ושיטת הבדיקה הכרחי עבור חלקי Invar עם דרישות בקרה ממדית.

למה לבצע עיבוד שבבי של אינבר 36 בשבבימטל

שבבימטל מבצעת עיבוד שבבי של אינבר 36 באמצעות תהליכי עבודה המתמקדים בניהול חום, בקרת תהליך קשיחה ורצף תהליכים השומר על הכוונה הממדית במכלולים בעלי התפשטות נמוכה.

גישה זו תומכת בגיאומטריה חוזרת ועקבית ובתוצאות בדיקה עבור רכיבים יציבי טמפרטורה לאורך תוכניות עיבוד שבבי לאבות טיפוס וייצור.