Пруток vs. проволока: выбор материала для изготовления крепежа

04.07.2025

При изготовлении резьбовых и неразъёмных соединительных элементов применяются заготовки различной формы и степени обработки поверхности. Выбор между холоднотянутой проволокой и прутковым материалом зависит от способа последующей обработки, типоразмера, требований к механическим свойствам и точности.

Для массового изготовления резьбовых метизов с номинальным диаметром до 12 мм, особенно автоматной или винтовой групп, обычно применяют проволоку. В случае с заготовками диаметром от 14 мм предпочтение отдаётся горячекатаному или калиброванному прутку.

Для болтов и шпилек, рассчитанных на высокие эксплуатационные нагрузки, часто выбирается стальной пруток, полученный методом калибровки. Поверхность у него ровнее, овальность не превышает 0,3 мм на диаметр до 30 мм, что позволяет сократить припуск на механическую обработку.

В соответствии с ГОСТ 7417 прутки диаметром 6–100 мм, изготовленные из углеродистой или легированной стали, применяются под токарную и резьбонакатную обработку. При этом предел текучести материала должен соответствовать классу прочности готового изделия, например 8.8 или 10.9.

Когда крепёж формуется методом холодной высадки, чаще всего применяют низкоуглеродистую сталь с содержанием углерода до 0,25 %, поскольку она допускает значительные пластические деформации. Проволока поставляется в бухтах и может использоваться непосредственно в автоматах холодной штамповки без дополнительной подготовки.

Согласно ГОСТ 9389, проволока круглого сечения бывает диаметром от 0,2 до 12 мм и делится по точности на нормальную и повышенную. Последняя применяется при изготовлении метизов с высокой степенью точности посадки и геометрии.

Для винтов с мелкой резьбой диаметром до 6 мм, особенно в массовом производстве, проволока предпочтительнее. Она обеспечивает равномерную структуру металла вдоль оси, что критично для нарезки резьбы накатыванием.

При этом сопротивление разрыву у проволоки может достигать 600–700 МПа, если она термообработана и отгрунтована. Без окалины на поверхности получается более стабильная геометрия, снижается износ инструмента. Однако длина такой заготовки ограничена размерами бухты, и при производстве длинных болтов применяют прутки длиной 3–6 метров.

Если крепёж будет подвергаться сварке, то стоит исключать материалы с высоким содержанием серы и фосфора. При использовании прутков из автоматных сталей типа 12ХМ, содержащих более 0,1 % серы, возможно образование трещин в зоне сварного шва.

Для холодной высадки проволока предпочтительнее, если она изготовлена из сталей марок Ст10, Ст20, 08Ю, обеспечивающих достаточную пластичность. В случаях, когда требуется антикоррозионная стойкость, применяется нержавеющая проволока марки 12Х18Н10Т с пределом текучести около 240 МПа.

При производстве крепежа с шестигранной головкой методом горячей высадки или ковки применяют пруток диаметром от 12 до 36 мм. В таких случаях конструкция пресса требует подачи прямолинейной заготовки фиксированной длины. Поверхность материала должна быть очищена от окалины, шероховатость не более Rz 40 мкм.

Это уменьшает риск задиров при формовке головки и нарезке резьбы. Калиброванный пруток с допуском h11 или h9 обеспечивает стабильную работу зажимных приспособлений на оборудовании с ЧПУ.

В случае с соединительными элементами, рассчитанными на многократную установку, предпочтение отдают прутковому материалу с нормализованной структурой. Он позволяет получать резьбу с равномерной глубиной профиля, без надрывов.

При нарезании резьбы метчиком твёрдость материала не должна превышать 230 HB, иначе увеличивается износ инструмента. При применении автоматов продольного точения, длина прутка должна быть кратной длине направляющей втулки. Допуск на прямолинейность — не более 0,25 мм на 1000 мм.

В условиях мелкосерийного производства выбор в пользу прутка часто обусловлен универсальностью. Его можно зажимать в токарный патрон, обрабатывать торцы, формовать фаски и нарезать резьбу за одну установку.

Однако массовые метизы — саморезы, шурупы, винты малых диаметров — почти всегда делаются из проволоки. Такая организация сокращает количество операций и снижает себестоимость. Поверхностная твёрдость может регулироваться термообработкой до 35–40 HRC, что достаточно для большинства крепежных задач.

Если крепёж будет работать под нагрузкой с крутящими моментами выше 60 Нм, требуется использовать прутковую заготовку из стали 40Х, 35Г2С или аналогичной. Термообработка закалкой и отпуском позволяет достичь предела прочности до 1100 МПа, что соответствует классу 12.9.

Проволока таких характеристик применяется редко, так как при высоком уровне прочности снижается пластичность, и холодная высадка становится затруднённой. В этом случае рациональнее использовать горячую формовку или механообработку из прутка.

Применение проволоки позволяет минимизировать количество отходов. Остатки после высадки обычно составляют менее 5 % массы. Для прутка потери больше — до 15 % на обрезь, торцевание, зачистку и правку.

Если планируется нарезать резьбу катанием, заготовка должна иметь точный наружный диаметр, допускаемый отклонением не более -0,15 мм. При этом минимальный припуск под деформацию резьбонакатной плашки составляет 0,2 мм. Если диаметр меньше, резьба будет неполной.

Нагрузки на заготовку при холодной формовке проволоки возрастают кратно с увеличением диаметра. Так, при диаметре 10 мм усилие на пуансон достигает 80–100 кН. Поэтому выбор между проволокой и прутком зависит от допустимого усилия оборудования.

В случае с многопозиционными автоматами используется проволока, так как она подаётся непрерывно. Если применяется обрабатывающий центр, то предпочтение отдают пруткам, особенно при длине изделия более 100 мм.

Для деталей с шагом резьбы менее 1 мм или с нестандартным профилем проволока не подходит. Точность формы по длине выше у прутка, особенно калиброванного. Если используется токарная обработка, биение не должно превышать 0,1 мм.

В случае с проволокой требуется выпрямление, иначе возможны отклонения, ухудшающие резьбонарезание. Обработка проволоки на токарных станках требует предварительной правки на роликовом устройстве с шагом поджатия не менее 30 мм.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев