Invar 가공: 도면을 보내기 전에 구매자가 알아야 할 것

작성 Invar Machining editorial team· 수정일 2026년 9월 26일

Invar 가공은 특이한 합금을 대상으로 하는 평범한 CNC 작업입니다. 사용하는 밀링머신과 선반은 스테인리스를 가공할 때와 같습니다. 달라지는 것은 공정 순서인데, 여러분이 비용을 지불하는 특성인 매우 낮은 열팽창률이 절삭 자체로 손상될 수 있고 로(furnace) 작업으로 복원될 수 있기 때문입니다. 이 한 가지 사실을 이해하면 Invar 견적을 항목별로 읽을 수 있고, 비교 가능한 가격을 받을 수 있는 RFQ를 작성할 수 있으며, 인도 후 6개월이 지나도 공차 안에 머무는 부품을 받을 수 있습니다.

Invar란 무엇이고 왜 더 비싼가

Invar 36은 니켈을 약 36 % 함유한 철 합금으로, 탄소는 0.1 % 미만, 망간은 0.6 % 미만, 실리콘은 0.35 % 미만으로 유지됩니다. 이 니켈 함량에서는 합금의 자기적 정렬이 상온 부근의 일반적인 열팽창을 대부분 상쇄합니다. 결과적으로 20 ~ 100 °C 사이의 열팽창계수(CTE)는 약 1.2 ~ 1.6 ppm/°C이며, 탄소강은 11 ~ 12, 6061 알루미늄은 23 ~ 24입니다. 퀴리 온도(Invar 36의 경우 약 230 °C)를 넘으면 이 효과가 사라지고 합금은 일반 니켈강처럼 팽창합니다. Invar에 대한 위키백과 문서에서 이 물리적 원리를 다룹니다.

1 m 길이의 바가 10 °C 상승할 때를 보면 이 수치의 의미를 알 수 있습니다. 값은 상온에서의 전형적인 핸드북 수치이며, 해당 로트의 재질증명서가 실제 기준이 됩니다.

소재	전형적 CTE, ppm/°C	1 m 바가 +10 °C에서 팽창하는 양
6061 알루미늄	23 ~ 24	0.23 mm
316 스테인리스	16 ~ 17	0.16 mm
탄소강	11 ~ 12	0.12 mm
티타늄	8.6	0.09 mm
Invar 36, 어닐링	1.2 ~ 1.6	0.012 mm

마지막 행이 이 합금을 구매하는 이유입니다. 광학 마운트, 탄소섬유 부품용 레이업 툴, 웨이퍼 스테이지 부품, 계측 프레임, 우주선 구조물 모두 실내나 오토클레이브, 궤도상의 온도가 바뀌어도 부품이 치수를 유지해야 하기 때문에 Invar를 사용합니다.

가격은 니켈 함량을 반영합니다. Invar 바와 플레이트는 304 스테인리스보다 몇 배 비싸며, 두꺼운 플레이트는 입고까지 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 게다가 이 합금은 스틸보다 절삭 속도가 느리고 최소 한 번의 추가 로 작업이 필요합니다. 이 중 어느 것도 업체가 견적에 부풀린 항목을 넣는 것이 아닙니다. 소재 자체의 특성입니다.

어떤 합금을 요청해야 하나

도면에 “Invar”라고만 적는 것은 규격이 아닙니다. 실제로는 네 가지 합금이 이 이름을 공유하며, CTE와 온도 범위, 가격이 서로 다릅니다. 아래 값은 상온에서의 전형적인 수치이며, 재질증명서가 실제 기준이 됩니다.

합금	공칭 성분	전형적 CTE, ppm/°C	명시할 규격	일반적으로 선택하는 이유
Invar 36	Ni 36 %, 나머지 Fe	1.2 ~ 1.6 (20 ~ 100 °C)	ASTM F1684, UNS K93600	광학, 툴링, 계측용 기본 선택
Super Invar	Ni 32 %, Co 5 %	0.3 ~ 0.6 (약 20 ~ 90 °C)	공급업체 데이터시트	Invar 36으로 부족한 안정성이 필요할 때
Kovar	Ni 29 %, Co 17 %	5.0 ~ 5.5 (30 ~ 200 °C)	ASTM F15, UNS K94610	붕규산 유리와 매칭되는 실링·윈도우용
Alloy 42	Ni 42 %	4.0 ~ 6.0	ASTM F30, UNS K94100	저비용의 리드프레임 및 유리 실링용

대부분의 가공 부품에는 Invar 36이 정답입니다. Super Invar는 더 낮은 CTE를 얻지만 약 90 °C를 넘으면 팽창이 급격히 커지고 가격도 더 높습니다. Kovar는 팽창률이 낮아서가 아니라 유리와 팽창률이 맞기 때문에 선택됩니다. 전체 비교는 Invar 36, Kovar, Super Invar 비교에서 볼 수 있습니다. Invar 36, Super Invar, Kovar 페이지에는 가공 관련 참고 사항이 있고, 규격 수치는 Invar 규격 참고자료에 있습니다.

Invar가 기계에서 어떻게 반응하는가

기계 작업자들은 Invar 36을 304 같은 오스테나이트계 스테인리스와 비교합니다. 어닐링된 경도는 약 70 ~ 80 HRB이며 절삭성은 B1112 대비 약 40 ~ 50 % 수준으로 304와 같은 대역입니다. 점성이 있고, 공구가 절삭하지 않고 문지르면 가공경화가 일어나며, 길고 가느다란 칩이 생깁니다. 열전도율이 낮아 열이 절삭 엣지에 머뭅니다.

Invar를 잘 가공하는 업체들은 대체로 다음과 같은 방식을 사용합니다.

• 날이 선 카바이드 또는 HSS 공구를 양각으로, 무뎌지기 전에 교체
• 공구가 항상 실제 칩을 떠내도록 안정적인 이송, 카바이드 밀링은 약 30 ~ 60 m/min, HSS는 15 ~ 25 m/min
• 열과 칩을 씻어내는 플러드 절삭유
• 클램프 응력이 풀릴 때 부품이 움직이므로 견고하고 저응력인 지그
• 클라임 밀링, 코너에서 머물지 않기

특별한 장비가 필요한 것은 아닙니다. 절삭 데이터는 Invar 36 가공 파라미터에 있습니다.

밀링, 선삭, 얇은 부품

대부분의 Invar 부품은 플레이트에서 밀링됩니다. 마운트, 프레임, 베이스 플레이트, 툴링 면이 그렇습니다. 스페이서나 렌즈 셀 같은 원형 부품은 바에서 선삭합니다. 선삭에서는 칩 브레이커 인서트를 사용하고 이송을 조절하지 않으면 긴 칩이 부품과 척을 휘감습니다.

문제가 가장 많이 시작되는 곳은 얇은 플레이트와 링입니다. 클램프 응력이 이를 변형시키고, 클램프를 풀면 부품이 튀어 오릅니다. 업체는 진공 또는 저압 지그, 양면 교대 절삭, 응력 제거 후의 마지막 스킴 컷을 사용합니다. 벽 두께가 약 2 mm 미만이라면 추가 질문을 받을 가능성이 큽니다. 얇은 벽 Invar 가공을 참고하세요.

이 합금은 버가 생기기 쉬운데, 광학 부품에서 떨어진 버 하나가 렌즈에 붙을 수 있습니다. 또한 강자성체이므로 미세한 칩이 부품에 붙습니다. 조립체가 이물질에 민감하다면 업체가 어떻게 탈버 및 세정하는지 물어보세요.

좋은 업체가 Invar를 단계별로 가공하는 이유

절삭은 표면에 잔류 응력과 얇은 냉간 가공층을 남깁니다. 대부분의 합금에서는 이것이 평면도에만 영향을 줍니다. Invar에서는 두 가지 방식으로 문제가 됩니다.

1. 부품이 기계를 떠난 후, 때로는 며칠이 지나서도 이완되며 움직일 수 있습니다.
2. 냉간 가공은 표면 근처 소재의 CTE를 재질증명서에 적힌 어닐링 값보다 높입니다.

정밀 부품의 전형적인 순서는 다음과 같습니다.

1. 황삭으로 모든 중요한 면에 균일한 여유(보통 0.5 ~ 1 mm)를 남기고 가공합니다.
2. 로에서 응력 제거를 진행합니다. Invar 36의 전형적인 사이클은 315 ~ 345 °C에서 1 ~ 2시간 유지 후 서서히 냉각하는 것입니다. 도면이나 규격이 실제 기준이 됩니다.
3. 날이 선 공구로 가볍게 절삭하여 정삭하며 표면을 다시 가공경화시키지 않습니다.
4. 도면에서 요구하면 안정화를 진행합니다. 요구 수준이 높은 광학 및 계측 도면은 더 완전한 사이클을 요구합니다: 어닐링, 급냉, 낮은 온도 유지, 그다음 95 °C 부근에서의 긴 유지.
5. 부품이 20 °C로 안정된 후 검사합니다.

각 단계는 비용과 리드타임을 늘립니다. 부품이 열적으로 민감하지 않다면 단일 응력 제거만으로 충분한지 업체에 물어보세요. 레이저 캐비티나 기준 프레임을 만드는 경우라면 전체 순서 자체가 여러분이 구매하는 대상입니다. 사이클과 도면에 적는 방법은 Invar 가공 부품의 응력 제거에 있습니다.

예상할 수 있는 공차

안정적인 부품이라면 Invar를 꾸준히 가공하는 대부분의 업체는 가공된 형상에 대해 ±0.01 ~ ±0.025 mm를 견적합니다. 응력 제거와 정삭 이후 작은 장착면에서 0.01 mm의 평면도는 현실적입니다. 작은 형상에서는 추가 공정과 20 °C 검사를 거쳐 ±0.005 mm도 가능하지만 CMM 시간과 스크랩 위험이 늘어납니다. 이는 전형적인 수치이며 업체의 견적이 실제 기준입니다.

더 엄격한 숫자를 요구하는 것보다 도움이 되는 것은 두 가지입니다.

• 중요한 곳에만 공차를 적용하세요. 미러 마운트는 장착면과 구멍만 엄격하면 됩니다. 외곽 프로파일은 거의 그렇지 않습니다.
• 측정 온도를 명시하세요. Invar는 거의 움직이지 않지만 CMM과 지그는 그렇지 않습니다. ISO 1은 치수 규격의 기준 온도를 20 °C로 정하고 있으므로, 20 °C에서 안정화한 후의 검사를 요청하세요.

Invar에서 어떤 GD&T 항목이 중요하고 각각 어떤 비용이 드는지는 Invar 가공 공차에 있습니다.

예시: 가상의 광학 벤치

가상의 300 mm 광학 벤치가 두 개의 미러를 고정하고, 실험실 온도가 18 ~ 24 °C 사이를 오갈 때 그 간격을 0.005 mm 안에 유지해야 한다고 가정해 봅시다. 6 °C의 온도 변화에서 전형적인 CTE 값으로 계산한 벤치의 팽창량은 다음과 같습니다.

소재	전형적 CTE, ppm/°C	300 mm, 6 °C에서의 팽창량
6061 알루미늄	23	0.041 mm
316 스테인리스	16	0.029 mm
Invar 36, 어닐링	1.4	0.0025 mm
Invar 36, 냉간 가공 표면(예시)	2.5	0.0045 mm

알루미늄과 스테인리스는 0.005 mm 예산을 크게 초과합니다. 어닐링된 Invar 36은 예산의 절반을 사용합니다. 마지막 행이 이 순서의 핵심입니다. 응력 제거 없이 냉간 가공 상태로 남은 부품은 더 높은 실효 CTE를 보일 수 있고, 가공 오차를 계산하기 전에 예산 전체를 거의 다 써버릴 수 있습니다. 2.5 ppm/°C 값은 예시일 뿐 핸드북 값은 아니지만, 이 벤치를 구매하는 사람이라면 더 엄격한 가공 공차보다 응력 제거와 20 °C 검사를 명시해야 하는 이유를 보여줍니다.

가격, 마감, 리드타임

Invar 견적의 대부분은 소재, 절삭 시간, 열처리, 20 °C 검사, 인증이라는 다섯 항목에 들어 있습니다. 1개에서 10개 정도의 소량 배치에서는 프로그래밍과 셋업이 가격을 좌우합니다. 약 100개 이상에서는 소재와 사이클 시간이 그 자리를 넘겨받습니다. 응력 제거는 대개 로 1회분 단위로 청구되므로, 한 번의 로에 10개를 넣는 것이 1개를 넣는 것보다 비용이 크게 늘지 않습니다. 각 항목이 어떻게 움직이는지, 어떤 도면 변경이 비용을 낮추는지는 Invar 36 부품이 더 비싼 이유에 있습니다.

Invar 36은 습한 공기에서 스테인리스보다는 저합금강에 가깝게 천천히 녹이 슬기 때문에, 많은 부품이 환경이 관리된 방에서 무도금 상태로 사용됩니다. 부식이 우려된다면 무전해 니켈 도금이 일반적이지만 자체 팽창 특성이 있으므로 얇게 유지합니다. Ra 0.8 ~ 1.6 µm의 가공 마감이 일반적입니다. 진공이나 클린룸 용도라면 RFQ에 명시하세요.

Invar 부품은 스테인리스보다 시간이 더 걸린다고 예상하세요. 소재를 주문해야 할 수도 있고, 응력 제거로 로 작업이 추가되며, 검사는 20 °C가 될 때까지 기다려야 합니다. 소량의 정밀 배치에서 몇 주가 걸리는 것은 흔한 일입니다.

RFQ에 적어야 할 내용

명확한 RFQ는 부풀려진 견적이 아니라 실제 견적을 받게 해줍니다. 다음을 포함하세요.

• 합금과 규격. Invar 36은 ASTM F1684, Kovar는 ASTM F15, Alloy 42는 ASTM F30, Super Invar는 지정된 데이터시트 기준.
• 열처리. 황삭과 정삭 사이의 응력 제거, 전체 안정화 사이클, 또는 “업체 추천에 맡김”.
• 사용 온도 범위. 부품이 조립되는 곳과 실제로 사용되는 곳.
• 중요 치수. 치수를 유지해야 하는 형상을 표시하고 나머지는 완화하세요.
• 검사 온도. 공차가 약 ±0.02 mm 미만이라면 안정화 후 20 °C.
• 필요한 인증. 재질증명서는 일반적입니다. 해당 로트의 실측 CTE 데이터는 추가 비용이 발생합니다.
• 수량과 일정. 재주문 여부를 포함해서.

RFQ 도면 체크리스트에서 각 항목을 더 자세히 다룹니다. 이런 메모를 붙여 RFQ 양식으로 도면을 보내시면, 견적을 내는 모든 업체가 같은 부품에 대해 가격을 매기게 됩니다.

업체를 검증하는 방법

Invar 작업에 “가능합니다”라고 답하는 업체는 많습니다. 하지만 최근에 실제로 가공해 봤고 근처에서 응력 제거를 준비할 수 있는 업체는 그보다 적습니다. 업체와 이야기할 때 다음을 물어보세요.

• 지난 1년간 어떤 저열팽창 합금을 어떤 크기로 가공했는지
• 응력 제거가 자체 시설인지 지정된 업체인지, 사이클이 어떻게 기록되는지
• 로에 넣기 전에 얼마나 여유를 남기는지, 정삭을 위해 어떻게 지그를 잡는지
• 평면도와 위치를 어떻게 측정하는지, CMM 방이 20 °C로 유지되는지

구체적으로 답하는 업체는 실제로 그 일을 해본 업체입니다. 일반적인 말로만 답하는 업체는 여러분의 부품으로 배우는 중일 가능성이 큽니다. 더 많은 질문은 실제 Invar 경험이 있는 가공업체를 찾는 방법에 있습니다.

이것이 저희가 RFQ를 매칭할 때 확인하는 항목입니다. 도면 하나를 보내주시면 해당 합금을 가공하고 부품에 필요한 공정을 수행할 수 있는 업체 최대 3곳을 선정합니다. 각 업체가 직접 견적을 드립니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

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

이 가이드의 수치는 참고용으로 제시된 전형적인 핸드북 값입니다. 실제 판단은 해당 열처리 로트의 재질증명서와 귀사 형상에 대한 업체의 견적을 기준으로 하시기 바랍니다.

이어서 읽기

• Invar 가공 부품의 응력 제거: 업체는 언제, 어떻게 하는가 · 공정
• Invar 가공 공차: 업체가 유지할 수 있는 수준과 그 비용 · 공정
• Invar 36 부품이 비싼 이유와 업체의 가격 책정 방식 · 비용
• 실제로 Invar를 가공해 본 업체를 찾는 방법 · 업체 선택

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