Главная / Блог

Свойства стальной проволоки

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 28 Апреля 2024

Содержание:

Производят проволоку в основном в виде металлической нити с круглым сечением, хотя существуют и варианты овального, треугольного, квадратного и шестигранного форм. Для выполнения специфических функций нужна проволока в форме X, клинообразная или с периодическим рифлением.

Материал, из которого впервые начали изготовляться изделия, был впервые применен в далеком Древнем Египте и представлял собой мягкое золото. С помощью древних техник, таких как прокат между двуми жесткими поверхностями, были получены уникальные предметы. Тем не менее, данный метод имел свою специфику и приводил к образованию спиральной швы по всей длине изделия. также экспериментировали с ковкой на рифленой наковальне и методом плющения. Примерно к середине 2-го тысячелетия до новой эры, ювелирное искусство достигло такого уровня, что стало возможным производство цепочек.

Начиная с VII века, главным методом производства стали волочение, процесс, когда длинные стержни пропускаются через прорезь или канал, диаметр которого меньше, чем у исходной заготовки. В настоящее время, производство стальной проволоки не требует больших затрат и ресурсов, что объясняет ее широкое использование в самых разных областях: от производства кабелей, пружин и металлических сеток до канатов, электродов и множества других продуктов.

Два режима используются при проведении волочения:

  • Методом при низкой температуре, сопоставимой с комнатной;
  • При нагреве происходит горячая прокатка.

Специальная катанка выступает в роли заготовки, а также можно использовать прутки, изготовленные методом непрерывного литья, хотя они имеют более рыхлый и пористый состав. В ГОСТ 2333-80 представлена классификация подобной продукции. Указанный стандарт подразумевает, что проволоку можно произвести различными методами.

  • Холоднотянутая;
  • Холоднокатаная;
  • Тянутая при высокой температуре или жаркопрокатанная.
  • Калиброванная

Методы холодной обработки регулируются направлением применяемого усилия: растяжение и прессование. При любом из этих процессов, диаметр исходного материала снижается, в то время как его длина растет. Протягивание через апертуру гарантирует высокую степень точности, в то же время прессование повышает устойчивость, создавая более концентрированную структуру.

"

Горячий прокат характеризуется предварительным подогревом металла до температуры рекристаллизации, с последующими этапами деформации при высокой температуре. Материал постепенно охлаждается, принимая при этом более точные размеры при воздействии деформаций. Материал остается пластичным, но его качество исполнения не высоко. При производстве калиброванной продукции также используются тепловые методы, но на последней стадии применяются холодные техники обработки. Благодаря этому только поверхностные слои металла преобразуются, становясь более плотными и твердыми, при этом качество поверхности улучшается, а внутренняя часть сохраняет пластичность.

Материалом для производства проволоки служат все виды стали: с высоким и низким содержанием углерода, легированные и с повышенным содержанием сплавляющих элементов. Также в процессе изготовления используются специальные сплавы, обладающие коррозийной устойчивостью, точностью и электротехническими свойствами.

Процесс производства, основываясь на своем назначении, предполагает выполнение следующих операций:

  • Первоначальная обработка материалов с использованием кислотных растворов: с поверхности прокатных изделий удаляются окалина и прочие примеси.
  • Далее материал освобождают от примененных кислот с помощью обильного промывания водой, затем его сушат, применяют смазывающие вещества для холодного вытягивания или подвергают нагреванию в печи.
  • Используемый метод предусматривает пропускание через волокна.
  • Процессы термообработки включают нагревание, отжиг, закалку, нормализацию и стабилизацию, а также отпуск при использовании электрического тока.
  • Обработка внешней стороны включает в себя полирование, шлифовку и травление металла, что делает его матовым, чернит и образует на нем слой окалины.
  • Применение покрытий: таких как гальваника, оксидация и другие.
  • Перематывание в рулоны, укупорка

Правила ГОСТ 2333-80 разделяют ассортимент в соответствии с размерами: диаметры для первой категории - менее 0,1 мм, в то время как последняя, девятая категория включает изделия, толщина которых составляет более 8 мм. Стандартная стальная проволока ГОСТ 3282-74 предлагается в размерах от 0,16 мм до 10 мм. В связи с тем что для классификации используются разные нормативные документы, размер может отражать толщину металла, покрытого полимером, металлическим слоем или без покрытия.

Группы Диаметр проволоки

1

менее 0,1 мм

2

От 0,1 до 0,2 мм

3

От 0,2 до 0,4 миллиметра

4

0,4 – 0,8 миллиметра

5

от 0,8 до 1,6 мм

6

От 1,6 до 4,0 миллиметров

7

Четыре до шести миллиметров.

8

от 6,0 до 8,0 мм

9

> Восемь миллиметров

Распространённым видом является круглая проволочная продукция. Её применение удобно в промышленном производстве, приборостроении и в других отраслях. Однако, это не всегда решает все технические задачи, и поэтому существует определённая классификация для подбора подходящих вариантов.

  • Квадратные, прямоугольные, шестигранные многоугольники используются для изготовления пружинных шайб и крепежных элементов.
  • Для создания фильтроэлементов и плетения тросов используются трехгранные и клинообразные элементы.
  • Круглая сечения - используется для монтажных скоб и топливных элементов атомных энергетических установок.
  • Канаты несущие применяются в форме зетообразной, иксообразной и трапециевидной.
  • Для армирования используются материалы периодического и специального профиля.
  • Сегментный размер хорды задан заранее.

Используется стальная проволока для обеспечения прочности электрических кабелей, особенно в условиях подводной или подземной укладки, плюс она усиливает резиновые и полимерные предметы. Вдобавок, она применяется для обмотки нагревательных элементов и электрических ламп. Полукруглый тип подходит для использования в шплинтовых соединениях.

В России нити из стали изготавливаются при помощи более 200 различных сплавов. Выбор конкретного материала во многом зависит от условий дальнейшего использования продукта. Чаще всего применяются изделия, изготовленные из углеродистых сталей.

  • Стандартного типа Ст0, Ст3, Ст5 и прочие с различным коэффициентом раскисления предназначены для использования в обычных целях, а также в составе элементов, не требующих особой надежности.
  • Отличный качества сталь 10, 20, 25, 30 подходит для холодной обработки, применения в машиностроении, изготовления оборудования и производства потребительских товаров.
  • Инструментальные У7, У7А и прочие используют для производства изделий, подверженных нагрузкам, таких как иглы, пружины, канаты.
  • А12, А 20 - это автоматная сталь, представляющая собой толстую стальную проволоку, применяемую при холодной штамповке и токарной обработке.
  • 60Г, 70Г, 50ХГР рессорно-пружинная используется в изготовлении эластичных компонентов.

Материалы с различным химическим составом применяют для проведения сваривания.

  • Со сниженным содержанием углерода: Св-08, Св10-ГА, Св-10 Г2.
  • Легированные марки: Св-08ГС, Св-12ГС, Св-08ХГСМФА;
  • Высоколегированные: Св12Х13, Св-08Н50
Классификация Марка стали
Низкоуглеродистая Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА и СВ-10Г2
Легированная Св-08ГС, Св-12ГС, Св-08МХ, Св-10ГН, Св-08ГСМТ, Св-15ГСТЮЦА ЭП 439, Св-20ГСТЮА, Св-18ХГС, Св-10НМА, Св-08МХ, Св-08ХМ, Св-18ХМА, Св-08ХНМ, Св-08ХМФА, Св-10ХМФТ, Св-08ХГ2С, Св-08ХГСМА, Св-08ХГСМФА, Св-04Х2МА, Св-13Х2МФТ, Св-08Х3Г2СМ, Св-08ХМНФБА, Св-08ХН2М, Св-10ХН2ГМТ ЭИ-984, Св-08ХН2ГМТА ЭП-111, Св-08ХН2ГМЮ, Св-08ХН2Г2СМЮ, Св-06Н3, Св-10Х5М
Высоколегированная Св-12Х11НМФ, Св-10Х11НВМФ, Св-12Х13, Св-20Х13, Св-06Х14, Св-08Х14ГНТ, Св-10Х17Т, Св-13Х25Т, Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9, Св-08Х16Н8М2 ЭП-377, Св-08Х18Н8Г2Б ЭП-307, Св-07Х18Н9ТЮ, Св-06Х19Н9Т, Св-04Х19Н9С2, Св-08Х19Н9Ф2С2, Св-05Х19Н9Ф3С2, Св-07Х19Н10Б, Св-08Х19Н10Г2Б ЭИ-898, Св-06Х19Н10М3Т, Св-08Х19Н10М3Б ЭИ-902, Св-04Х19Н11М3, Св-05Х20Н9ФБС ЭИ-649, Св—06Х20Н11М3Б ЭП-89, Св-10Х20Н15, Св-07Х25Н12Г2Т ЭП-75, Св-06Х25Н12ТЮ ЭП-87, Св-07Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ ЭП-389, Св-13Х25Н18, Св-08Х20Н9Г7Т, Св-08Х21Н10Г6, Св-30Х25Н16Г7, Св-10Х16Н25АМ6, Св-09Х16Н25М6АФ ЭИ-981А, Св-01Х23Н28М3Д3Т ЭП-516, Св-30Х15Н35В3Б3Т, Св-08Н50 и Св-06Х15Н60М15 ЭП-367

Выбор материалов для широкого использования основан на их податливости к волочению и на доступности химических элементов, таких как марганец, кремний, медь, алюминий, для легирования. В случае стальной нити, используемой в трудных условиях, состав может быть обогащен тугоплавкими металлами, такими как молибден, ванадий, вольфрам.

Термическая обработка проводится для устранения напряжений, вызванных пластической деформацией в металлической структуре, а также для оптимизации баланса между твердостью и пластичностью, улучшая тем самым его свойства.

  • Процесс отжига может быть выполнен в полном объеме, включая рекристаллизацию и растворение излишнего объема фаз, а также может быть неполным, если целью является лишь частичное устранение напряжений, вызванных утомлением, и возвращение всех составляющих сплава к равновесному состоянию.
  • Время отдыха – используется для обработки марок, подвергающихся мартенситному закалыванию, в соответствии с температурным режимом устраняются свойства хрупкости инструментальных, пружинных и сооруженческих типов.
  • Процесс закаливания и отпуска осуществляется путем быстрого нагрева до стадии полиморфного деградирования. Это приводит к растворению фаз, которые находятся в структуре в состоянии низких температур. В этом процессе металл становится твердым, но при этом - хрупким. Чтобы стабилизировать это состояние, выполняется дополнительный нагрев, который снижает избыточную жесткость, т.е. осуществляется "отпуск".
  • Процесс патентирования включает в себя нагрев до температуры в диапазоне от 870 до 950 градусов, после чего следует охлаждение в расплавленных солях или свинце до ориентировочно 450-500 градусов. Завершается процесс долгим охлаждением в воде или в воздухе до достижения комнатной температуры.
  • Стабилизация - это процесс, при котором пружины подвергаются напряжению, чтобы усилить их упругость и способность противостоять утомлению.
  • Термомеханический процесс (ТМО) предполагает синхронное воздействие температуры и давления, что приводит к измельчению зерна, вытянутого в процессе волочения. Кроме того, на границах между кристаллами образуются дислокации из легирующих элементов, делая металл одновременно жестким и гибким. Быстрое охлаждение приводит к тому, что сталь закаляется одновременно.

Процесс термообработки осуществляют в полевой печи сразу после окончательного волочения или прокатки. За счет малого металлического содержания, проволока быстро нагревается и охлаждается, следовательно термическое воздействие создает чистый результат, который гораздо труднее достичь при работе с прокатом изделий с толстыми стенками.

Согласно российскому стандарту, есть различные типы, которые показывают области использования. В зависимости от выбранного сплава, процесса производства и характеристик окончательной продукции можно определить десятки категорий. Рассмотрим основные из них:

  • Связано с обработкой металла: сварка, наплавка;
  • Техника, связанная с электричеством: исползуется для обеспечения заземления, создания сердцевин в кабелях, укрепления проводнических материалов.
  • Для того чтобы намотать компоненты сопротивления, обогрева и накаливания;
  • Канатная: множественные типы для основной проволоки, свертывания, соосных слоев;
  • Применяется в процессе армирования: для изделий из железобетона, включая преднапряжённые, а также для усиления резины и полимеров.
  • Пружинные: применяемые для пружин, эластичных соединений;
  • При холодном осаждении используются крепежные элементы и детали, которые изготавливаются под давлением без применения тепловой обработки.
  • При проведении установочных работ используются бандажная и шплинтовая.
  • Сфера легкой промышленности включает в себя следующие отрасли: бердная, гребнечесальная, игольная.
  • Для струн музыкального оборудования;
  • Для ткачества сетей: вязальная.

Проволоку используют в звукозаписи, при упаковке продукции, для создания проволочных корзин, предназначенных для хранения, а также в производстве канцтоваров и прочих изделий. В силу широкого спектра применения данных материалов, активно ведутся исследования по улучшению их прочностных свойств и долговечности, включая разработку специальных покрытий.

"

Стойкость поверхностных слоев металла к коррозии, в частности к агрессивным веществам, таким как бензин или спирт, оказывает влияние на его рабочие характеристики и прочность. Шлифовальная обработка помогает устранить пластические напряжения с поверхности, исправляя микроскопические неровности, невидимые вооруженным глазом, где может накапливаться конденсат.

Классификация определяется на основании выполненных процедур:

  • Отделка отсутствует: в наличии имеются следы использованных в процессе волочения технологических смазок, меди и бура.
  • Процесс обработки включает в себя механическую обточку поверхности на промежуточных стадиях, после чего заготовка проходит через волоки, приводясь к нужным размерам и форме после шлифовки.
  • Металл, подвергшийся воздействию кислот, быстро реагирует с окружающим воздухом, в результате чего формируется защитный слой окисления.
  • При помощи абразивов обрабатываемая поверхность становится гладкой, мелкие неровности эффективно устраняются, что также снижает риск формирования поверхностных напряжений.
  • Продукция, обработанная после применения абразивов, подвергается процедуре растирания с использованием более мягких материалов, что необходимо для получения зеркального блеска.

Защита металла от износа возможна путем химической обработки и применения покрытий, препятствующих коррозии. Возможны следующие методы:

  • Термическая обработка приводит к окислению металла при нагреве, что вызывает появление на его поверхности черной окалины.
  • Оксидация: процесс окисления внешних слоев металла препятствует проникновению влаги в его внутренние слои, после данной процедуры сохраниваются нюансы цвета патины.
  • Осуществление термического процесса в защитной атмосфере: кристально чистая проволока

Разновидности покрытий:

  • Полимеры и фосфатирование относятся к неметаллическим элементам.
  • Цинк, олово, медь, алюминий и латунь - это металлические элементы.

Продукция на последних стадиях проходит проверку и пакуется в соответствии с вариантом доставки: либо в мотках или катушках с клеймом максимального веса до 1500 кг, либо для прямого использования конечным покупателем с указанием соответствующих стандартов. Для транспортирования используются коробки, полиэтиленовая пленка или парагинированная бумага.

Волков Семён

Автор: Волков Семён

Эксперт в области металлопроката и металловедения