Lavorazione Invar: cosa deve sapere l'acquirente prima di inviare un disegno

A cura di Invar Machining editorial team· Aggiornato il 26 settembre 2026

La lavorazione Invar è un normale lavoro di fresatura e torneria CNC su una lega fuori dal comune. Le fresatrici e i torni sono gli stessi che lavorano l’inox. Ciò che cambia è la sequenza, perché la proprietà per cui pagate, una dilatazione termica molto bassa, può essere danneggiata dal taglio stesso e ripristinata da un forno. Capire questo unico punto vi permette di leggere un preventivo Invar riga per riga, scrivere una RFQ che ottiene prezzi comparabili e ricevere un pezzo ancora in tolleranza sei mesi dopo la consegna.

Cos’è l’Invar e perché costa di più

L’Invar 36 è una lega di ferro con circa il 36 % di nichel, carbonio sotto lo 0,1 %, manganese sotto lo 0,6 % e silicio sotto lo 0,35 %. A questo contenuto di nichel, l’ordinamento magnetico della lega annulla la maggior parte della sua normale dilatazione termica vicino alla temperatura ambiente. Il risultato è un coefficiente di dilatazione termica (CTE) di circa 1,2 a 1,6 ppm/°C tra 20 e 100 °C, contro 11-12 dell’acciaio al carbonio e 23-24 dell’alluminio 6061. Sopra la temperatura di Curie, circa 230 °C per l’Invar 36, l’effetto scompare e la lega si dilata come un normale acciaio al nichel. La voce di Wikipedia sull’Invar ne descrive la fisica.

Per una barra di 1 m che si riscalda di 10 °C, i numeri significano questo. I valori sono cifre tipiche da manuale a temperatura ambiente. Il certificato di colata del vostro lotto è quello che vale.

Materiale	CTE tipico, ppm/°C	Dilatazione di una barra da 1 m per +10 °C
Alluminio 6061	23 a 24	0,23 mm
Inox 316	16 a 17	0,16 mm
Acciaio al carbonio	11 a 12	0,12 mm
Titanio	8,6	0,09 mm
Invar 36, ricotto	1,2 a 1,6	0,012 mm

Quest’ultima riga è il motivo per cui si acquista questa lega. Supporti ottici, attrezzature di stratificazione per parti in fibra di carbonio, componenti per stadi wafer, telai di metrologia e strutture spaziali usano tutti l’Invar perché il pezzo mantiene le sue dimensioni quando la stanza, l’autoclave o l’orbita cambiano temperatura.

Il prezzo riflette il nichel. Barre e lastre di Invar costano diverse volte più dell’inox 304 e le lastre spesse possono richiedere settimane per arrivare. Poi la lega si taglia più lentamente dell’acciaio e richiede almeno un passaggio in forno aggiuntivo. Nulla di tutto ciò è un’officina che gonfia il preventivo. È il materiale.

Quale lega richiedere

“Invar” su un disegno non è una specifica. Quattro leghe condividono il nome della famiglia nella pratica e differiscono per CTE, range di temperatura e prezzo. I valori sotto sono cifre tipiche a temperatura ambiente. Il certificato di colata è quello che vale.

Lega	Composizione nominale	CTE tipico, ppm/°C	Specifica da citare	Motivo tipico di scelta
Invar 36	36 % Ni, resto Fe	1,2 a 1,6 (20-100 °C)	ASTM F1684, UNS K93600	Predefinito per ottica, attrezzature e metrologia
Super Invar	32 % Ni, 5 % Co	0,3 a 0,6 (circa 20-90 °C)	Scheda tecnica del fornitore	Quando l’Invar 36 non è abbastanza stabile su una banda ristretta
Kovar	29 % Ni, 17 % Co	5,0 a 5,5 (30-200 °C)	ASTM F15, UNS K94610	Adattato al vetro borosilicato per sigillature e finestre
Alloy 42	42 % Ni	4,0 a 6,0	ASTM F30, UNS K94100	Lead frame e sigillature vetro-metallo a costo inferiore

L’Invar 36 è la risposta giusta per la maggior parte dei pezzi lavorati. Il Super Invar acquista un CTE più basso, ma la sua dilatazione sale bruscamente sopra i 90 °C circa e costa di più. Il Kovar viene scelto perché la sua dilatazione segue il vetro, non perché è bassa. Il confronto completo è in Invar 36 vs Kovar vs Super Invar. Le pagine su Invar 36, Super Invar e Kovar riportano note di lavorazione, e i numeri delle specifiche sono nella scheda di riferimento delle specifiche Invar.

Come si comporta l’Invar sulla macchina

I macchinisti paragonano l’Invar 36 all’inox austenitico come il 304. La durezza allo stato ricotto è circa 70-80 HRB e la lavorabilità si aggira intorno al 40-50 % del B1112, la stessa fascia del 304. È gommoso, incrudisce se l’utensile striscia invece di tagliare e produce trucioli lunghi e filamentosi. La conduttività termica è bassa, quindi il calore resta sul filo del tagliente.

Le officine che lo lavorano bene tendono a fare le stesse cose:

• Utensili in carburo o HSS affilati a spoglia positiva, sostituiti prima che si smussino
• Avanzamento costante così che l’utensile stacchi sempre un truciolo reale, a circa 30-60 m/min per la fresatura in carburo e 15-25 m/min per l’HSS
• Refrigerante abbondante per portare via calore e trucioli
• Attrezzaggio rigido e a basso stress, perché il pezzo si muove quando la tensione di serraggio viene rilasciata
• Fresatura in concordanza e nessuna sosta negli angoli

Nulla di tutto ciò richiede equipaggiamento speciale. I dati di taglio sono in parametri di lavorazione dell’Invar 36.

Fresatura, torneria e pezzi sottili

La maggior parte dei pezzi in Invar viene fresata da lastra: supporti, telai, piastre base e facce di attrezzatura. I pezzi tondi come distanziali e portalenti vengono torniti da barra. Nella torneria, i trucioli lunghi si avvolgono intorno al pezzo e al mandrino a meno che l’officina non usi inserti spezzatrucioli e controlli l’avanzamento.

Lastre sottili e anelli sono dove iniziano la maggior parte dei problemi. Le tensioni di serraggio li deformano, e quando i morsetti vengono rimossi il pezzo scatta. Le officine usano attrezzature a vuoto o a bassa forza, passate alternate su entrambi i lati e una scremata finale dopo la distensione. Se il vostro design ha pareti sotto i 2 mm circa, aspettatevi domande. Vedi lavorazione Invar a parete sottile.

La lega sbava, e su pezzi ottici una sbavatura libera può finire su una lente. È anche ferromagnetica, quindi i trucioli fini si attaccano al pezzo. Chiedete come l’officina sbava e pulisce se il vostro assemblaggio è sensibile alle particelle.

Perché le buone officine lavorano l’Invar per fasi

Il taglio lascia tensioni residue e un sottile strato incrudito in superficie. Nella maggior parte delle leghe questo conta solo per la planarità. Nell’Invar conta due volte:

1. Il pezzo può rilassarsi e muoversi dopo essere uscito dalla macchina, a volte giorni dopo.
2. L’incrudimento aumenta il CTE del materiale vicino alla superficie oltre il valore ricotto riportato sul vostro certificato di colata.

Una sequenza tipica per un pezzo di precisione:

1. Sgrossatura del pezzo, lasciando un margine uniforme su ogni superficie critica, spesso 0,5 a 1 mm.
2. Distensione in forno. Un ciclo tipico per l’Invar 36 è 315-345 °C per 1-2 ore seguito da un raffreddamento lento. Il disegno o la specifica stabiliscono i valori.
3. Finitura con passate leggere e utensili affilati così che la superficie non venga nuovamente incrudita.
4. Stabilizzazione quando richiesta dal disegno. Disegni ottici e di metrologia esigenti richiedono un ciclo più completo: ricottura, tempra, un mantenimento a bassa temperatura, poi una lunga permanenza vicino a 95 °C.
5. Controllo dopo che il pezzo si è acclimatato a 20 °C.

Ogni fase aggiunge costo e tempo di consegna. Se il vostro pezzo non è critico dal punto di vista termico, chiedete all’officina se una sola distensione è sufficiente. Se state costruendo una cavità laser o un telaio di riferimento, la sequenza completa è ciò che state acquistando. I cicli, e come scriverli su un disegno, sono in distensione per pezzi lavorati in Invar.

Tolleranze da aspettarsi

Su un pezzo stabile, la maggior parte delle officine che lavorano regolarmente l’Invar preventiva ±0,01 a ±0,025 mm sulle caratteristiche lavorate. Una planarità di 0,01 mm su una piccola superficie di montaggio è realistica dopo distensione e finitura. ±0,005 mm è possibile su piccole caratteristiche con passate aggiuntive e controllo a 20 °C, al costo di tempo CMM e rischio di scarto. Sono cifre tipiche e il preventivo dell’officina è quello che vale.

Due cose aiutano più che chiedere un numero più stretto:

• Mettere la tolleranza solo dove conta. Un supporto per specchio richiede una superficie di montaggio e forature strette. Il profilo esterno raramente lo richiede.
• Indicare la temperatura di misurazione. L’Invar si muove pochissimo, ma il CMM e l’attrezzatura sì. La ISO 1 fissa 20 °C come temperatura di riferimento per le specifiche dimensionali, quindi chiedete il controllo dopo un acclimatamento a 20 °C.

Quali indicazioni GD&T contano sull’Invar, e quanto costa ciascuna, è in tolleranze di lavorazione dell’Invar.

Esempio pratico: un banco ottico ipotetico

Prendiamo un ipotetico banco ottico da 300 mm che monta due specchi e deve mantenere la loro distanza entro 0,005 mm mentre il laboratorio varia tra 18 e 24 °C. La dilatazione del banco su quella escursione di 6 °C, con valori CTE tipici, è:

Materiale	CTE tipico, ppm/°C	Dilatazione su 300 mm e 6 °C
Alluminio 6061	23	0,041 mm
Inox 316	16	0,029 mm
Invar 36, ricotto	1,4	0,0025 mm
Invar 36, superficie incrudita (illustrativo)	2,5	0,0045 mm

Alluminio e inox mancano il budget di 0,005 mm con un margine ampio. L’Invar 36 ricotto ne usa metà. L’ultima riga è il senso della sequenza. Un pezzo lasciato incrudito e non distensionato potrebbe mostrare un CTE effettivo più alto e usare quasi tutto il budget prima ancora di contare l’errore di lavorazione. Il valore di 2,5 ppm/°C è illustrativo, non un valore da manuale, ma mostra perché chi acquista quel banco dovrebbe specificare la distensione e il controllo a 20 °C piuttosto che tolleranze di lavorazione più stringenti.

Prezzo, finitura e tempi di consegna

La maggior parte di un preventivo Invar si trova in cinque voci: materiale, tempo di taglio, trattamento termico, controllo a 20 °C e certificazioni. Programmazione e attrezzaggio dominano un lotto da uno a dieci pezzi. Materiale e tempo ciclo prendono il sopravvento sopra un centinaio. La distensione viene di solito addebitata per carico forno, quindi dieci pezzi in un carico costano poco più di uno. Come si muove ogni voce, e quali modifiche al disegno le fanno scendere, è in perché i pezzi in Invar 36 costano più.

L’Invar 36 arrugginisce lentamente in aria umida, più simile a un acciaio basso legato che a un inox, quindi molti pezzi sono usati grezzi in ambienti controllati. Quando la corrosione è un problema, il nichel chimico è comune, mantenuto sottile perché ha una propria dilatazione. Una finitura lavorata di Ra 0,8-1,6 µm è normale. Per uso in vuoto o camera bianca, indicatelo nella RFQ.

Aspettatevi che i pezzi in Invar richiedano più tempo dell’inox: il materiale potrebbe richiedere un ordine, la distensione aggiunge un ciclo forno e il controllo attende i 20 °C. Diverse settimane sono comuni per un piccolo lotto di precisione.

Cosa mettere sulla vostra RFQ

Una RFQ chiara ottiene un preventivo reale invece che gonfiato. Includete:

• Lega e specifica. Invar 36 secondo ASTM F1684, Kovar secondo ASTM F15, Alloy 42 secondo ASTM F30 o Super Invar secondo una scheda tecnica nominata.
• Trattamento termico. Distensione tra sgrossatura e finitura, un ciclo di stabilizzazione completo o “lasciar decidere all’officina”.
• Range di temperatura operativo. Dove il pezzo viene assemblato e dove viene usato.
• Dimensioni critiche. Segnate le caratteristiche che devono mantenere le misure. Allargate le altre.
• Temperatura di controllo. 20 °C dopo acclimatamento, se una tolleranza è sotto circa ±0,02 mm.
• Certificazioni necessarie. Un certificato di colata è normale. I dati CTE misurati sul vostro lotto costano in più.
• Quantità e tempistica. Incluso se il pezzo si ripeterà.

La checklist del disegno per RFQ approfondisce ogni punto. Inviate il disegno tramite il modulo RFQ con queste note allegate e ogni officina che preventiva starà valutando lo stesso pezzo.

Come valutare un’officina

Molte officine diranno sì all’Invar. Poche lo hanno lavorato di recente e possono organizzare la distensione nelle vicinanze. Quando parlate con un’officina, chiedete:

• Quali leghe a bassa dilatazione ha lavorato nell’ultimo anno, e in quali dimensioni
• Dove avviene la distensione, in casa o presso un trattamentista termico nominato, e come viene registrato il ciclo
• Quanto margine lascia prima del forno e come fissa il pezzo per la finitura
• Come misura planarità e posizione, e se la stanza CMM è mantenuta a 20 °C

Un’officina che risponde con precisione ha già fatto il lavoro. Una che risponde in modo generico sta imparando sul vostro pezzo. Altre domande sono in come trovare un’officina per Invar.

Questa è la verifica che facciamo quando abbiniamo una RFQ. Inviate un disegno e selezioniamo fino a tre officine che lavorano la lega e possono eseguire la sequenza richiesta dal vostro pezzo. Ognuna vi presenta un preventivo diretto.

Domande frequenti

Verificato con

• ASTM F1684, Standard Specification for Iron-Nickel and Iron-Nickel-Cobalt Alloys for Low Thermal Expansion Applications
• Wikipedia, Invar

I valori riportati in questa guida sono valori tipici da manuale tecnico, utili per la pianificazione. Il certificato di colata del vostro lotto e il preventivo dell'officina per la vostra geometria specifica sono il riferimento ufficiale.

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