Круг и шестигранник — основные виды сортового стального проката, применяемые для производства крепёжных изделий, валов, осей, специальных деталей машиностроения и металлоконструкций. Отличаются формой сечения: круг — окружность, шестигранник — правильный шестиугольник. Регламент сортамента в Беларуси — ГОСТ 2590 для круга и ГОСТ 2879 для шестигранника. Материал содержит сортамент обоих профилей, типовые стали, области применения, особенности обработки резанием и контроль приёмки.
Круг стальной: общее описание
Круг стальной — горячекатаный сортовой прокат сплошного круглого сечения. Изготавливается на металлургических заводах из углеродистой или легированной стали. Регламент сортамента — ГОСТ 2590, технических условий — ГОСТ 535 (для общестроительных применений) и ГОСТ 1050 (для качественной углеродистой стали).
Стандартный диапазон диаметров круга — от 5 мм до 270 мм. Тонкие диаметры (5–25 мм) поставляются в мотках или прутках. Средние и крупные (свыше 25 мм) — только в прутках длиной 4–11 м. Точность изготовления — В1 (повышенной), В (нормальной), для специальных задач — В+ (высокой) с уменьшенными допусками на диаметр.
Сортамент круга
| Диаметр, мм | Площадь, мм² | Масса 1 м, кг | Применение |
|---|---|---|---|
| 10 | 78,5 | 0,617 | Стяжки, мелкий крепёж |
| 16 | 201 | 1,58 | Анкеры, шпильки |
| 20 | 314 | 2,47 | Болты, шпильки средние |
| 25 | 491 | 3,85 | Шпильки крупные, валы |
| 32 | 804 | 6,31 | Анкерные болты, оси |
| 40 | 1257 | 9,87 | Валы средних механизмов |
| 50 | 1963 | 15,4 | Валы, штифты, поковки |
| 80 | 5027 | 39,5 | Заготовки крупных деталей |
| 100 | 7854 | 61,7 | Заготовки промышленных деталей |
Стандартный ряд диаметров включает: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270 мм. Шаг увеличивается с ростом диаметра.
Шестигранник стальной: общее описание
Шестигранник стальной — сортовой прокат с поперечным сечением в форме правильного шестиугольника. Размер шестигранника обозначается номинальным размером «под ключ» — расстоянием между двумя параллельными гранями (диаметром вписанной окружности). Регламент сортамента — ГОСТ 2879.
Стандартный диапазон размеров — от 8 мм («под ключ» 8 мм) до 100 мм. Длины прутков — от 4 до 11 м. Точность изготовления — повышенной или нормальной по ГОСТ 8559. Большинство шестигранника применяется для изготовления крепёжных изделий — болтов, гаек, специальных деталей с шестигранной головкой.
Сортамент шестигранника
| Размер «под ключ», мм | Площадь, мм² | Масса 1 м, кг | Применение |
|---|---|---|---|
| 10 | 86,6 | 0,680 | Болты M6, гайки |
| 13 | 146 | 1,15 | Болты M8, гайки M8 |
| 17 | 250 | 1,96 | Болты M10 |
| 19 | 313 | 2,46 | Болты M12 |
| 24 | 499 | 3,92 | Болты M16 |
| 30 | 779 | 6,12 | Болты M20 |
| 36 | 1122 | 8,81 | Болты M24 |
| 46 | 1832 | 14,4 | Болты M30 |
| 60 | 3118 | 24,5 | Крупные крепёжные изделия |
Размер шестигранника соответствует размеру гаечного ключа, который надевается на готовое изделие. Например, для болта M10 применяется шестигранник 17 мм — стандартный размер ключа M10 равен 17. Размерный ряд стандартизирован с фиксированным соответствием между диаметром резьбы и размером «под ключ».
Стали для круга и шестигранника
Углеродистые стали обыкновенного качества (Ст3, Ст5 по ГОСТ 380) — для несиловых деталей, крепежа малой ответственности, стяжек, штифтов. Конструкционные углеродистые стали качественные (Сталь 20, 35, 45 по ГОСТ 1050) — для валов, шпилек, болтов средней ответственности. Легированные стали (40Х, 30ХГСА, 18ХГТ) — для высоконагруженного крепежа, валов с термообработкой, ответственных деталей.
Для анкерных болтов крупного диаметра в фундаментах под колонны промышленных каркасов применяется сталь 09Г2С или Ст3пс категории C5. Это обеспечивает работу при отрицательных температурах и сопротивление ударным нагрузкам. Для крепёжных изделий ответственного применения (мостовые конструкции, опоры ЛЭП) — специальные легированные стали с термоупрочнением до требуемых классов прочности по СТБ EN ISO 898-1 (8.8, 10.9, 12.9).
Применение круга
Анкерные болты и шпильки для крепления металлоконструкций — массовое применение круга. Длинные стержни (от 300 мм до 2–3 м) с резьбой на одном или обоих концах изготавливаются из круга диаметром 16–40 мм. Применяются для крепления стальных колонн к бетонным фундаментам, для подвески оборудования к перекрытиям, для специальных силовых стяжек.
Валы, оси, штифты, шпонки в машиностроении — изготавливаются из круга в качестве заготовок с последующей механической обработкой. Размер заготовки выбирается с припуском на обработку (обычно 2–5 мм на диаметр для типовых деталей). Длина — с припуском 10–30 мм на торцовку и снятие фасок.
Заготовки поковок — крупные диаметры круга (80–270 мм) используются как заготовки для ковки и горячей штамповки деталей сложной формы (зубчатые колёса, фланцы, кольца). При горячей обработке диаметр заготовки выбирается с учётом усадки металла и геометрии конечного изделия.
Применение шестигранника
Болты с шестигранной головкой — основное применение шестигранника. Прутки шестигранника разрезаются на заготовки длиной с припуском на обработку, на одном торце нарезается резьба, противоположный торец служит головкой болта. Гайки изготавливаются аналогично — отрезается заготовка с припуском, нарезается внутренняя резьба, торцы обрабатываются.
Специальные детали с шестигранной формой — пробки, заглушки, элементы трубопроводов с возможностью затяжки гаечным ключом, переходники, штуцеры. Также применяется для изготовления шестигранных ключей-имбусов в инвертированной геометрии (изделие имеет форму шестигранника, ключ — соответствующий по размеру шестигранный паз).
Заготовки для крупных шестигранных деталей — фитинги трубопроводов высокого давления, специальные фланцы. Диаметры шестигранника от 30 до 100 мм применяются для штучного изготовления нестандартных деталей по чертежам заказчика.
Обработка резанием
Круг и шестигранник — типовые заготовки для токарной, фрезерной, сверлильной обработки. Углеродистые стали Ст3, Сталь 20–45 обрабатываются стандартным режущим инструментом из быстрорежущей стали или твёрдого сплава с типовыми скоростями резания. Легированные стали (40Х, 30ХГСА) требуют корректировки режимов — снижения скорости и увеличения охлаждения.
Резка прутков на заготовки выполняется ленточнопильными станками, абразивным отрезным инструментом, газовой резкой (для крупных диаметров). Точность резки — 0,5–2 мм на длине заготовки в зависимости от метода. Торцовка для последующей обработки выполняется на токарном станке с припуском 1–3 мм.
Типовые ошибки
- Использование Ст3 вместо легированной стали для изготовления ответственного крепежа высоких классов прочности (8.8 и выше) — недостижение требуемого класса прочности
- Заказ круга без указания технических условий (ГОСТ 535 или ГОСТ 1050) — поставка стали с другими механическими свойствами
- Применение круга нормальной точности (В) для прецизионных деталей — повышенный припуск на обработку, перерасход материала
- Замена шестигранника на круг для болтов «по факту наличия» — необходимость дополнительной механической обработки шестигранной головки
- Использование шестигранника одного размера для болтов другого диаметра резьбы — несоответствие стандартному ключу
- Закалка крепежа из обычной углеродистой стали в попытке получить высокий класс прочности — хрупкое разрушение под нагрузкой
- Заказ прутков большей длины, чем технологически удобно — потери при разрезке на заготовки
Часто задаваемые вопросы
Какой круг для самостоятельного изготовления анкерного болта M20? Круг диаметром 20 мм соответствует диаметру резьбы M20. Для нарезания полной резьбы с фасками требуется заготовка такого же диаметра. Для более качественной резьбы с большой пятой можно использовать круг 22 мм с обточкой средней части до 20 мм.
Почему размер шестигранника для болта не равен диаметру резьбы? Размер «под ключ» больше диаметра резьбы из-за пропорций головки болта. Для болта M10 (диаметр резьбы 10 мм) стандартный размер ключа 17 мм. Это обусловлено стандартизацией геометрии головки болта по СТБ EN 24014 и аналогам.
Можно ли использовать обычный круг Ст3 для оси автомобильного прицепа? Не рекомендуется. Для оси требуются стали с гарантированной прочностью и стойкостью к усталостным нагрузкам — обычно конструкционные углеродистые (Сталь 35, 45) или легированные (40Х) с возможной термообработкой. Ст3 имеет недостаточный запас прочности для динамических нагрузок.
В каких единицах измеряется размер шестигранника? Размер «под ключ» — расстояние между двумя параллельными гранями, измеряется в миллиметрах. Размер по диагонали (между противоположными вершинами) больше в 1,155 раза. В сортаментных таблицах указывается именно размер «под ключ».
Сокращения и обозначения
- Круг стальной — горячекатаный сортовой прокат круглого сечения
- Шестигранник — сортовой прокат с поперечным сечением правильного шестиугольника
- «Под ключ» — размер шестигранника между двумя параллельными гранями
- Ст3, Ст5 — углеродистые стали обыкновенного качества по ГОСТ 380
- Сталь 20, 35, 45 — конструкционные углеродистые качественные стали по ГОСТ 1050
- 40Х, 30ХГСА — конструкционные легированные стали по ГОСТ 4543
- 09Г2С, 10ХСНД — низколегированные стали для металлоконструкций
- Класс прочности 8.8, 10.9 — классы прочности крепёжных изделий по СТБ EN ISO 898-1
- Припуск на обработку — увеличение размера заготовки сверх готовой детали для механической обработки
Материал подготовлен по действующим на дату публикации редакциям ТНПА. Применение рекомендаций должно учитывать актуальность нормативной базы и конкретные условия объекта.