Восьмигранный пруток из медных сплавов

Если брать восьмигранный пруток, многие сразу думают про простоту геометрии и штамповку. Но с медными сплавами всё иначе — тут даже угол скругления граней влияет на усадку при термообработке.

Почему форма сечения — это не только про эстетику

Когда мы впервые запустили партию восьмигранный пруток из хром-циркониевой меди для контактных сварочных электродов, столкнулись с дефектом по ребрам. После отпуска на гранях появлялись микротрещины, хотя по ГОСТу химия была идеальной. Оказалось, проблема в скорости охлаждения — восьмигранник остывает неравномернее, чем круглый прут.

Пришлось пересматривать режимы закалки. Добавили ступенчатый нагрев до 480°C с выдержкой, особенно для сечений больше 40 мм. Кстати, у ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? в каталоге есть хороший пример — их хром-циркониевые прутки как раз идут с паспортом термообработки, где указаны именно такие параметры. Не реклама, а констатация: редко кто даёт подробные режимы для нестандартных профилей.

Ещё момент: при фрезеровке восьмигранника из бериллиевой бронзы часто снимают лишние 0,5 мм по граням, чтобы компенсировать коробление. Но если переусердствовать — теряешь запас на шлифовку. Мы в 2021 году испортили таким образом партию для авиационных разъёмов — пришлось переплавлять в лом.

Сплав против геометрии: где кроются компромиссы

С медно-никель-кремниевыми сплавами типа CuNiSi восьмигранник ведёт себя капризнее, чем пруток квадратного сечения. После старения твёрдость по граням может прыгнуть до 42 HRC, а в углах — едва дотянуть до 38. Для ответственных деталей в электротехнике это критично.

Помню, для одного завода под Санкт-Петербургом делали восьмигранный пруток из фосфористой бронзы — требовалась идеальная стабильность при изгибе. Пришлось комбинировать холодную деформацию и низкотемпературный отжиг. Получилось, но процент брака был выше, чем с круглым прокатом.

А вот с бескислородной медью М0б восьмигранник, наоборот, выигрывает — при волочении меньше облоя, чем у шестигранника. Но здесь важно контролировать состояние поверхности: малейшие риски на гранях потом аукаются в вакуумных установках.

Обработка и её подводные камни

Токарная обработка восьмигранника из титано-меди — отдельная история. Резец постоянно работает с переменной нагрузкой из-за смены углов резания. Мы перепробовали три типа пластин Sandvik, пока подобрали вариант с положительной геометрией для мягких медных сплавов.

Шлифовка — ещё большая головная боль. Для восьмигранный пруток из марганцово-медных сплавов типа BMn приходится использовать эластичные круги, иначе грани ?заваливаются?. Как-то раз получили брак — микровыкрашивание по рёбрам из-за перегрева. Спасло только то, что детали шли на неответственные теплообменники.

Интересно, что у китайских коллег с сайта lianxin-metal.ru видел технологию полировки восьмигранных прутков в галтовочных барабанах с керамическим наполнителем. Попробовали повторить — для алюминиевых бронз метод сработал, а для оловянных латуней дал слишком большую шероховатость.

Когда восьмигранник — неоправданная роскошь

Бывают случаи, когда восьмигранный профиль выбирают из соображений ?как у конкурентов?, но техзадание этого не требует. Например, для токопроводящих шин из медно-железных сплавов достаточно было бы и прямоугольного сечения — восьмигранник лишь удорожает обработку на 15-20% без заметного выигрыша в характеристиках.

Однажды мы уговорили заказчика перейти на профиль сложной формы вместо восьмигранный пруток для системы охлаждения — получили лучшую теплоотдачу при том же весе. Правда, пришлось заказывать специальные валки на прокатном стане, что съело всю экономию.

Зато для прецизионных применений — типа направляющих в измерительной аппаратуре — восьмигранник из бериллиевой бронзы незаменим. Жёсткость выше, чем у круглого прутка, а вес меньше, чем у квадратного. Но тут важно следить за разнотвёрдостью — разброс более 3 HRC уже недопустим.

Что не пишут в стандартах

В ГОСТ 15527 или ASTM B196 вы не найдёте рекомендаций по хранению восьмигранных прутков. А зря — если складировать их вплотную, без прокладок, на гранях появляются следы контактной коррозии. Особенно это касается сплавов с никелем.

Ещё момент: при приёмке восьмигранный пруток всегда проверяю не только на твёрдость, но и на остаточные напряжения — методом травления в азотной кислоте. Бывало, внешне идеальный прокат после протравливания показывал сетку напряжений, что недопустимо для деталей, работающих в агрессивных средах.

Кстати, о стандартах — у того же ООО ?Сучжоу Ляньсинь? в описаниях к титано-медным сплавам честно указано, что предел прочности может плавать в пределах 50 МПа в зависимости от партии. Редкая откровенность, обычно поставщики дают идеализированные цифры.

Вместо эпилога: личный чек-лист при работе с восьмигранником

Всегда запрашиваю у поставщика не только сертификат, но и акт выплавки — особенно важно для медных сплавов с легирующими добавками. Восьмигранник чувствителен к ликвации примесей по граням.

При проектировании оснастки под восьмигранный пруток закладываю увеличенные зазоры — медь и её сплавы имеют больший коэффициент теплового расширения, чем сталь. Особенно критично для пресс-форм литья под давлением.

И главное — никогда не принимаю решение о применении восьмигранника без техкарты обработки. Даже идеальный прокат можно испортить неправильным режимом резания. Как показала практика, около 30% брака связаны не с материалом, а с неоптимальными режимами механической обработки.