Калиброванный круг, квадрат и шестигранник: как выбрать форму проката

Когда перед инженером или менеджером производства встаёт задача выбрать исходный материал для деталей, выбор формы калиброванного проката становится критичным решением. На первый взгляд, может показаться, что это не так уж важно — в конце концов, это просто металл. Но в реальности форма заготовки определяет всю технологию производства, влияет на производительность, качество готовых изделий и, главное, на себестоимость.

Калиброванный прокат выпускается в трёх основных формах: круг, квадрат и шестигранник. Каждая форма имеет свои преимущества, недостатки и область применения. Понимание различий между ними — это первый шаг к оптимизации вашего производства и поэтому мы пригласили сегодня специалистов металлопроката monarhh.ru в Самаре для объяснения этой сложной темы простым языком.

Обзор основных форм калиброванного проката

Все три формы производятся в соответствии со строгими государственными стандартами. Круг регулируется ГОСТ 7417-75, квадрат — ГОСТ 8559-75, шестигранник — ГОСТ 8560-78. Эти стандарты определяют допустимые отклонения, качество поверхности и механические свойства материала.

Калиброванный круг — это прут с круглым поперечным сечением диаметром от 5 мм до 100 мм и более. Это самая универсальная и часто используемая форма.

Калиброванный квадрат имеет сечение в виде квадрата со стороной от 5 мм до 50 мм. Четыре его стороны — это готовые плоские поверхности.

Калиброванный шестигранник — это прут с сечением в виде правильного шестиугольника. Его размер обозначается диаметром вписанного круга (от 3 до 100 мм). У него, как нетрудно понять, шесть готовых поверхностей.

Все три формы поставляются длинами от 2 до 6,5 метра в зависимости от диаметра и типа заказа (мерная длина, кратная мерной или немерная).

Калиброванный круг

Круглая форма — это идеальная симметрия. Круг имеет одну криволинейную поверхность, идентичную по всем направлениям. Это его главное достоинство и главный источник его универсальности.

Допуски размеров калиброванного круга обычно составляют h10 или h11 — это означает точность в пределы 0,05-0,1 мм для диаметра 20-30 мм. Поверхность матовая, гладкая, без окалины.

Главное преимущество круга в его универсальности. Его можно использовать для производства практически любой детали, требующей высокоточного исходного материала. На токарном станке круг центрируется легко, в нём просверливаются отверстия, его точат, фрезеруют, шлифуют. Практически все инструменты и приспособления для станков рассчитаны на круглую заготовку. При производстве деталей из круга материал удаляется с четырёх сторон, но это не проблема — инженер может спроектировать деталь таким образом, чтобы минимизировать припуски. Круг легко хранить и транспортировать благодаря его компактности.

Круг доступен в наибольшем количестве размеров. Практически все распространённые диаметры — 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 30, 40, 50 мм — всегда есть в наличии у поставщиков.

Единственный недостаток круга в том, что для деталей с плоскими поверхностями требуется больше обработки. Если нужна деталь с четырьмя плоскими гранями, из круга придётся удалять больше материала, чем из квадрата.

Круг используется для производства валов и осей, пальцев, шпинделей, болтов, винтов, шпилек. Практически во всех видах механической обработки круг — это выбор по умолчанию.

Калиброванный квадрат

Квадрат имеет четыре равные стороны и четыре прямых угла. Это уникально: у квадрата уже четыре готовых плоских поверхности, которые можно использовать без обработки.

Допуски размеров квадрата обычно составляют h10-h11, что сравнимо с кругом. Качество поверхности — матовая, иногда полированная. Углы квадрата имеют небольшой радиус (обычно 1-2 мм) для прочности.

Главное преимущество квадрата в том, что четыре его грани уже готовы к использованию. Если инженер проектирует деталь с четырьмя плоскими сторонами, то использование квадратной заготовки означает, что эти стороны не нужно обрабатывать — они уже готовы.

Это существенно экономит время обработки. Если из круга нужно удалять материал со всех сторон, то из квадрата нужно удалять только с верхней и нижней части, плюс финишная обработка. Выход готовой продукции из квадрата выше — отходов производится на 10-15% меньше, чем из круга. Квадрат удобен для холодной штамповки. Его форма лучше подходит для производства шпонок, ключей, некоторых типов крепежа. При сварке плоские поверхности квадрата свариваются легче, чем криволинейная поверхность круга. Квадрат красивый внешне — часто используется для кованых изделий и декоративных конструкций (ограждений, решёток, элементов фасадов).

Квадрат менее универсален, чем круг. Его нельзя использовать для всех типов деталей. Углы квадрата требуют осторожности при закреплении в тиски — при излишнем усилии они могут деформироваться.

Выбор размеров квадрата меньше, чем круга. Не все размеры, которые есть в круге, доступны в квадрате. Более редкие размеры требуют специального заказа. Квадрат немного дороже круга — на 5-15% в зависимости от размера — из-за сложности его производства.

Квадрат используется в строительстве для кованых изделий, ограждений, решёток. Применяется при производстве шпонок и ключей, элементов несущих конструкций, деталей для холодной штамповки. Для декоративных металлических конструкций квадрат часто предпочтительнее круга.

Калиброванный шестигранник: выбор высокоточного производства

Шестигранник — это прут с шестью равными сторонами и шестью углами по 120 градусов. У него шесть готовых плоских поверхностей — больше, чем у круга и квадрата. Его размер обычно обозначается диаметром вписанного круга.

Допуски размеров шестигранника обычно лучше, чем у круга и квадрата. Производители часто выполняют требования повышенной точности (группа Б) вместо обычной (группа В). Это означает отклонения в пределы 0,05 мм для диаметра 20-30 мм. Качество поверхности шестигранника часто выше — часто поставляется в отшлифованном или даже полированном состоянии.

Главное преимущество шестигранника в количестве готовых поверхностей. Шесть граней означают минимум материала для удаления, максимум готовой продукции.

Шестигранник требует минимум механической обработки. Для многих деталей (например, болтов и гаек высокой точности) шестигранник можно использовать почти как готовую заготовку, требуя минимального дополнительного обработки. Высокая точность шестигранника позволяет достичь жёстких допусков на готовых изделиях. Для авиастроения, приборостроения, оборонного производства это критически важно.

Шестигранник удобен при захвате во вспомогательном инструменте — шесть граней дают больше точек контакта, чем круг. Жесткость шестигранника при зажатии выше. Внешний вид шестигранника красивый — он используется в декоративных целях, в архитектурных конструкциях, когда нужна точная геометрия и высокое качество.

Шестигранник — самый дорогой из трёх. Его цена на 25-50% выше круга, потому что его производство требует более сложного оборудования и большей точности. Выбор размеров шестигранника ограничен. Не все размеры доступны, крупные размеры требуют специального заказа. При механической обработке шестигранник требует осторожности. Его углы могут быть повреждены при неправильном зажатии. Обработка требует специального подхода и опыта. Сложность обработки выше, чем у круга. Нужен опыт работы с этим материалом, специальные приспособления.

Шестигранник используется для производства высокоточного крепежа (болтов, гаек, шпилек повышенной точности), в авиастроении и приборостроении, для заготовок режущего инструмента и пресс-форм. Применяется в гидравлических системах высокой точности, в компонентах систем управления самолётов и космических аппаратов.

Сравнение трёх форм по ключевым параметрам

Критерии выбора формы проката

Выбирайте круг, если:

• Производите валы, оси, пальцы, шпиндели

• Нужна максимальная доступность и выбор размеров

• Работаете на стандартных токарных и фрезерных станках

• Нужна универсальная заготовка, которая может быть использована для разных целей

• Хотите получить заготовку дешевле

Выбирайте квадрат, если:

• Производите детали с плоскими поверхностями (шпонки, ключи)

• Занимаетесь кованными изделиями и декоративными конструкциями

• Нужны готовые плоские грани без обработки

• Производите детали для холодной штамповки

• Нужна плотная сварка плоских поверхностей

Выбирайте шестигранник, если:

• Работаете в авиастроении, приборостроении или оборонной промышленности

• Производите высокоточный крепёж (болты, гайки)

• Требуются жёсткие допуски (лучше 0,05 мм)

• Хотите минимизировать отходы производства (максимум готовой продукции)

• Нужна гарантированная высочайшая точность

• Производите инструмент или пресс-формы

Размерные ряды и доступность

Круг — наибольший выбор размеров. Практически все диаметры от 5 до 100 мм доступны. Редкие размеры можно заказать.

Квадрат — размеры 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 30 мм доступны. Более крупные размеры заказываются специально.

Шестигранник — размеры от 3 до 100 мм доступны, но менее широко, чем круг. Стандартные размеры: 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 30 мм.

Качество поверхности и доступные варианты отделки

Все три формы обычно поставляются с матовой поверхностью. Для круга и шестигранника доступна полированная отделка (зеркальная поверхность), что увеличивает стоимость на 20-40%.

Для специальных применений (пищевая промышленность, медицина) доступны варианты с особой электрополировкой.

Марки материалов для каждой формы

Круг — доступна самая полная линейка материалов: все углеродистые, легированные, нержавеющие стали, цветные металлы.

Квадрат — хороший выбор основных материалов, но менее широко, чем круг. Цветные металлы доступны реже.

Шестигранник — основной выбор — углеродистая и нержавеющая сталь. Редко производится из цветных металлов.

Как выбрать форму металлопроката

Выбор между кругом, квадратом и шестигранником — это выбор между универсальностью, технологичностью и точностью. Калиброванный круг — это универсальный выбор, подходящий для большинства применений. Квадрат идеален, когда нужны готовые плоские поверхности. Шестигранник — это выбор для высокоточного производства и авиастроения, когда каждый процент экономии материала и каждая сотая миллиметра допуска имеют решающее значение.

Правильный выбор формы часто определяет успех всего производства. Анализируя возможности каждого профиля и сопоставляя со своими потребностями, вы найдёте оптимальный вариант, который обеспечит качество, скорость и экономичность производства.