Bài viết / Vật liệu

Gia công Invar: Điều người mua cần biết trước khi gửi bản vẽ

20 tháng 9, 2026

Gia công Invar về cơ bản là công việc CNC thông thường trên một hợp kim khác thường. Máy móc vẫn là máy phay, máy tiện dùng để cắt thép không gỉ. Điều khác biệt nằm ở cách xưởng sắp xếp trình tự, vì chính đặc tính bạn bỏ tiền ra mua, độ giãn nở nhiệt cực thấp, có thể bị chính quá trình gia công làm hỏng. Hiểu rõ điểm này, bạn sẽ đọc được báo giá Invar đúng cách và viết RFQ để nhận chi tiết luôn nằm trong dung sai.

Invar là gì và vì sao đắt hơn

Invar 36 là hợp kim sắt chứa khoảng 36 phần trăm niken. Ở gần nhiệt độ phòng, nó giãn nở khoảng 1.2 đến 1.6 phần triệu chiều dài trên mỗi độ C. Thép carbon giãn nở khoảng 12 và nhôm khoảng 23. Một thanh nhôm dài 1 m giãn thêm khoảng 0.23 mm khi tăng 10 °C. Cùng thanh đó bằng Invar 36 chỉ giãn khoảng 0.013 mm.

Đó là toàn bộ lý do người ta mua nó. Đế quang học cần giữ căn chỉnh, khuôn layup cho chi tiết sợi carbon, khung đo lường và kết cấu không gian đều dùng Invar vì chi tiết giữ nguyên kích thước khi phòng, lò autoclave hay quỹ đạo thay đổi nhiệt độ.

Giá phản ánh lượng niken. Thanh và tấm Invar đắt hơn thép không gỉ nhiều lần, tấm dày có thể mất nhiều tuần để về. Hợp kim này cắt chậm hơn thép và cần thêm bước xử lý nhiệt. Không có khoản nào trong đó là xưởng “đôn giá”. Đó là bản chất vật liệu.

Về các hợp kim liên quan, xem Invar 36 so với Kovar và Super Invar.

Invar cư xử thế nào trên máy

Thợ máy thường so sánh Invar với thép không gỉ austenit như 304. Nó mềm, dẻo dính, biến cứng nếu dao cọ xát thay vì cắt gọt, và tạo phoi dài, dính. Nó cũng dẫn nhiệt kém, nên nhiệt tập trung ngay tại lưỡi cắt.

Các xưởng cắt tốt hợp kim này thường làm giống nhau:

• Dao carbide sắc, góc thoát dương, thay trước khi mòn
• Tốc độ ăn dao ổn định để dao luôn lấy phoi thật sự
• Dung dịch làm mát tưới đẫm để mang nhiệt và phoi đi
• Đồ gá cứng vững, ít ứng suất, vì chi tiết sẽ xê dịch khi ứng suất kẹp được giải phóng
• Phay thuận chiều và không dừng dao ở góc

Không cần thiết bị đặc biệt cho tất cả những điều này. Chỉ cần một xưởng đã từng cắt hợp kim này và biết không nên đối xử với nó như thép mềm.

Phay và tiện

Hầu hết chi tiết Invar được phay từ tấm: đế lắp, khung, tấm nền và mặt gá. Chi tiết tròn như ống chêm, đế thấu kính và trục được tiện từ thanh, thường trên máy tiện có live tooling để khoan lỗ ngang và phay mặt phẳng trong cùng một lần gá. Tiện có bẫy riêng của nó. Phoi dài quấn quanh chi tiết và mâm cặp nếu xưởng không dùng dao có bẻ phoi và kiểm soát tốc độ ăn dao cẩn thận.

Chi tiết mỏng

Tấm và vòng Invar mỏng là nơi hầu hết vấn đề bắt đầu. Ứng suất kẹp làm biến dạng chúng, và khi tháo kẹp ra, chi tiết bật lại. Xưởng xử lý bằng đồ gá hút chân không hoặc lực kẹp thấp, gia công xen kẽ hai mặt và để lại lớp cắt cuối cùng sau khi ủ khử ứng suất. Nếu thiết kế của bạn có thành dưới khoảng 2 mm, hãy chuẩn bị tinh thần xưởng sẽ hỏi thêm hoặc đề xuất thay đổi nhỏ.

Ba via và phoi

Vì hợp kim này dẻo, nó tạo ba via. Làm sạch ba via ở lỗ ngang nhỏ bằng tay khá chậm, và trên chi tiết quang học một mảnh ba via rời có thể rơi vào thấu kính. Hãy hỏi xưởng làm sạch và khử ba via thế nào nếu cụm lắp của bạn nhạy với hạt bụi. Invar cũng có từ tính, nên phoi mịn bám vào chi tiết và đồ gá. Xưởng tốt sẽ làm sạch có tính đến điều này.

Vì sao xưởng tốt gia công Invar theo nhiều giai đoạn

Đây là phần hầu hết người mua không thấy trên báo giá. Cắt gọt để lại ứng suất và một lớp biến cứng mỏng trên bề mặt. Ở hầu hết hợp kim, điều đó chỉ ảnh hưởng độ phẳng. Ở Invar, nó ảnh hưởng theo hai cách:

1. Chi tiết có thể tự ổn định và xê dịch sau khi rời máy, đôi khi vài ngày sau.
2. Biến cứng có thể làm tăng độ giãn nở của vật liệu gần bề mặt vượt giá trị ghi trên chứng nhận nhà máy.

Vì vậy, quy trình điển hình cho một chi tiết Invar chính xác thường như sau:

1. Gia công thô chi tiết, để lại lượng dư đều trên mọi mặt quan trọng.
2. Ủ khử ứng suất trong lò. Chu trình lấy theo mã hợp kim, bản vẽ hoặc kinh nghiệm của xưởng.
3. Gia công tinh bằng đường cắt nhẹ và dao sắc để bề mặt không bị biến cứng lại.
4. Ổn định hóa khi bản vẽ yêu cầu. Một số bản vẽ quang học và đo lường yêu cầu chu trình ổn định hóa gồm cả giữ ở nhiệt độ thấp.
5. Kiểm tra sau khi chi tiết đã ổn định về 20 °C.

Mỗi bước thêm chi phí và thời gian. Nếu chi tiết của bạn không nhạy nhiệt và dung sai lỏng, bạn có thể hỏi xưởng xem một lần ủ khử ứng suất có đủ không. Nếu bạn đang làm buồng laser hay khung chuẩn, toàn bộ quy trình chính là thứ bạn đang trả tiền để mua.

Dung sai bạn có thể kỳ vọng

Trên chi tiết ổn định, hầu hết xưởng thường xuyên cắt Invar báo giá ±0.01 đến ±0.025 mm trên các tính năng gia công. Độ phẳng 0.01 mm trên một mặt lắp nhỏ là thực tế sau khi ủ khử ứng suất và gia công tinh. Con số chặt hơn có thể đạt được trên tính năng nhỏ, nhưng sẽ tốn thêm đường cắt, thời gian kiểm tra và rủi ro phế phẩm.

Hai điều giúp ích nhiều hơn là chỉ yêu cầu con số chặt hơn:

• Chỉ đặt dung sai chặt ở nơi thực sự cần. Đế gương cần mặt lắp và các lỗ chặt. Biên dạng ngoài hiếm khi cần.
• Nêu rõ nhiệt độ đo. Invar giãn nở rất ít, nhưng CMM và đồ gá thì có. Chi tiết được đo ở 20 °C sau khi ổn định nhiệt cho ra con số đáng tin cậy.

Bề mặt, mạ và làm sạch

Invar 36 gỉ chậm trong không khí ẩm, giống thép hợp kim thấp hơn là thép không gỉ. Nhiều chi tiết được dùng trần trong phòng kiểm soát. Khi cần chống ăn mòn, mạ niken hóa học (electroless nickel) là lựa chọn phổ biến, nhưng lớp mạ có độ giãn nở riêng nên thường được giữ mỏng và ghi rõ trên bản vẽ. Với ứng dụng chân không hoặc phòng sạch, hãy nêu rõ trong RFQ. Xưởng sẽ lên kế hoạch làm sạch và đóng gói, có thể tránh một số dung dịch cắt gọt nhất định.

Bề mặt gia công đạt Ra 0.8 đến 1.6 µm là bình thường trên các mặt hoàn thiện. Bề mặt mài hoặc mài bóng cho chi tiết gauge hay tham chiếu có thể đạt được nhưng cần thêm một bước riêng, thường ở nhà cung cấp khác.

Thời gian giao hàng

Chi tiết Invar thường mất nhiều thời gian hơn cùng chi tiết đó làm bằng thép không gỉ. Vật liệu có thể cần đặt hàng, ủ khử ứng suất thêm một lượt lò và một lần gá thứ hai, kiểm tra phải chờ chi tiết về nhiệt độ phòng. Với lô nhỏ chi tiết chính xác, vài tuần là chuyện bình thường. Nếu bạn có thời hạn cứng, hãy ghi rõ trong RFQ để xưởng trả lời thẳng có đáp ứng được không.

Nên viết gì trong RFQ

Một RFQ rõ ràng sẽ nhận được báo giá thực tế thay vì báo giá đôn lên để phòng rủi ro. Bao gồm:

• Hợp kim và tiêu chuẩn. Invar 36 theo ASTM F1684, Kovar theo ASTM F15 hoặc Super Invar. Chỉ ghi “Invar” khiến xưởng phải đoán.
• Xử lý nhiệt. Ủ khử ứng suất giữa gia công thô và tinh, chu trình ổn định hóa đầy đủ, hoặc “để xưởng đề xuất”.
• Dải nhiệt độ hoạt động. Nơi lắp ráp và nơi sử dụng chi tiết.
• Kích thước quan trọng. Đánh dấu các tính năng phải giữ kích thước. Nới lỏng phần còn lại.
• Chứng nhận cần thiết. Chứng nhận nhà máy là bình thường. Dữ liệu CTE đo cho lô vật liệu của bạn tốn thêm chi phí và thời gian.
• Số lượng và thời gian. Kể cả việc có lặp lại đơn hàng hay không.

Nếu muốn biết mỗi yếu tố này ảnh hưởng giá thế nào, đọc vì sao chi tiết Invar 36 đắt hơn và cách xưởng định giá.

Chọn xưởng gia công

Rất nhiều xưởng sẽ nói “được” khi bạn hỏi về Invar. Nhưng ít xưởng thực sự đã cắt hợp kim này gần đây và có thể sắp xếp ủ khử ứng suất mà không phải gửi chi tiết đi khắp nơi. Khi trao đổi với xưởng, hãy hỏi họ đã gia công hợp kim giãn nở thấp nào trong năm qua, xử lý nhiệt diễn ra ở đâu và họ đo độ phẳng, vị trí bằng cách nào.

Đó cũng chính là những gì chúng tôi kiểm tra khi kết nối một RFQ. Bạn gửi một bản vẽ, chúng tôi chọn ra tối đa ba xưởng gia công đúng hợp kim và có thể chạy đúng quy trình chi tiết của bạn cần, mỗi xưởng sẽ báo giá trực tiếp cho bạn.

Câu hỏi thường gặp

Đọc thêm

• Gia công khuôn layup và lõi Invar cho chi tiết composite
• Gia công Invar cho ứng dụng đông lạnh sâu và chân không