НПЦ «Линвар»: сплавы для приборов высокой точности

Инварные и суперинварные сплавы были разработаны как деформируемые и выпускаются в виде листового проката, поковок и ленты. Развитие оптико-электронной, лазерной, ракетно-космической техники, прецизионного станкостроения потребовало сложных по форме и больших по размеру (более 1 м) деталей, для изготовления которых целесообразно было использовать фасонное литье.

В СССР в 1974 году рядом сотрудников Уральского политехнического института им. С.М. Кирова (в настоящее время Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина) и Уральского оптико-механического завода (УОМЗ им. Э. С. Яламова) впервые был получен литейный инварный сплав. 

Изготовление сложных корпусных деталей из литейных сплавов с минимальным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) было налажено на Уральском оптико-механическом заводе.

В 1992 году коллектив, разработавший данный сплав, стал основой новой созданной организации — НПЦ «Линвар». Предприятие приступило к дальнейшим исследованиям и разработке новых марок прецизионных литейных инварных сплавов, а также к промышленному производству.

На сегодня НПЦ «Линвар» предлагает заказчикам порядка 12 литейных инварных сплавов, обладающих тепловым расширением в диапазоне от кварцевого стекла (ТКЛР 0,5·10-6 К-1) до титана (ТКЛР 8,5·10-6 К-1). Ряд сплавов, входящих в данную группу, обладают специальными признаками, а именно: улучшенными литейными свойствами, высокими демпфирующими характеристиками, расширенными интервалами эксплуатационных температур, повышенной коррозионной стойкостью. Данные изделия способны функционировать в интервале плюсовых температур до 500 °С и минусовых температур до минус 273 °С.

Продукция, выпускаемая из инварных сплавов, разработанных НПЦ «Линвар», успешно применяется в областях, где требуется термостабильность и минимальные напряжения в стыках элементов. Это следующие области применения:

• прецизионное станкостроение (базовые детали; узлы крепления; направляющие токарных, координатно-расточных и шлифовальных станков);
• лазерная техника (базовые элементы лазеров; элементы, стыкуемые с силовой оптикой и так далее);
• изделия измерительной, контрольно-юстировочной и метрологической техники (базовые детали спектрометров, измерительных машин, стендов);
• отливки термостабильной оснастки любой сложности для производства деталей из полимерно-композиционных материалов для авиационной и других видов промышленности, причем габариты деталей оснастки могут составлять несколько метров; освоено изготовление литейной инварной оснастки для рефлекторов из углепластика;
• астрономическая техника (оправы оптических изделий, телескопов).

Совместная работа началась с того, что возникла потребность в разработке литейного инварного сплава, максимально согласованного с тепловым расширением кварцевой керамики. Сперва температурный диапазон был ограничен температурой 100 °С, однако в связи с разработкой более скоростных ракет были поставлены задачи получения согласованного с керамикой инвара, работающего до температур 200 °С, 300 °С и выше. Причем технология получения деталей из этих сплавов должна была предусматривать изготовление методами литья кольцевых заготовок диаметром до 600 мм и толщиной от 3 мм до 30 мм.

В течение более 20 лет партнерства был разработан и внедрен ряд сплавов, в том числе с минимальным тепловым расширением до 100 °С, не имеющих литейных аналогов; в начале 2000-х годов были разработаны сплавы с повышенным содержанием хрома, способные обеспечивать минимальный ТКЛР при температурах до 200 °С. Один из них был использован в конструкции узла стыковки одной из перспективных модификаций ракеты. До сегодняшнего дня не прекращается совместная работа по разработке новых материалов для узлов стыковки, которые будут работать при температуре 300 °С, –400 °С, одновременно проводится работа по усовершенствованию ранее разработанных сплавов.

Необходимо отметить, что каждый этап совместной работы научных предприятий по созданию сплавов, обеспечивающих работоспособность узлов стыковки кварцевых и стеклокерамических оболочек с корпусами ракет, представляет собой комплекс взаимосвязанных опытно-конструкторских, металловедческих и технологических разработок.

Все новые сплавы, детали из которых установлены в продукции ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина», зарегистрированы Госстандартом России.