Квадрат медный: характеристики, марки, применение

1. Что такое квадрат медный

Квадрат медный – это сплошной медный пруток квадратного сечения. В нормативных документах слова «квадрат» нет: такое изделие называется прутком квадратным и выпускается по ГОСТ 1535-2016 «Прутки медные. Технические условия». Стандарт распространяется на тянутые прутки круглого, квадратного и шестигранного сечения, а прессованные и экструдированные прутки по нему бывают только круглыми. Поэтому медный квадрат всегда тянутый, то есть получен холодным волочением.

Размер квадрата задают расстоянием между параллельными гранями. ГОСТ 1535-2016 так и называет его в таблицах: «номинальный диаметр или расстояние между параллельными гранями прутка», а за диаметр квадратного прутка принимает диаметр вписанной окружности. По приложению А стандарта сторона квадрата бывает от 5 до 50 мм.

Чем квадрат отличается от соседних профилей

2. Нормативная база

Основной документ – ГОСТ 1535-2016. Он введён в действие с 1 апреля 2017 года взамен ГОСТ 1535-2006 и сейчас применяется с поправками, опубликованными в ИУС № 1 за 2020 год и № 11 за 2022 год. Стандарт задаёт сортамент, допуски, состояния, механические свойства, правила приёмки, маркировку и упаковку прутков.

3. Исполнения и условное обозначение

ГОСТ 1535-2016 описывает пруток набором признаков, и каждый из них попадает в условное обозначение. Для квадрата набор такой:

Особые условия

Если в заказе нужны дополнительные требования, их пишут кодами после марки. Из перечня ГОСТ 1535-2016 для квадрата применимы:

• А – предельные отклонения размера с симметричным полем допуска;
• АВ – для обработки на автоматах (такие прутки изготовляют только с обрезанными концами);
• Л, Ф, У – мягкое, полутвёрдое или твёрдое состояние повышенной пластичности;
• ОК – с обрезанными концами;
• С – повышенной точности по кривизне;
• Р, HB, HV – регламентированные испытания на растяжение, твёрдость по Бринеллю или по Виккерсу;
• БТ, БУ – в бухтах свободной или послойной намотки (для тянутых прутков до 18 мм, масса бухты до 140 кг, по согласованию).

Если особые условия в заказе не указаны, прутки изготовляют с условиями исполнения на усмотрение изготовителя. Отсутствующий признак в обозначении заменяют знаком «Х».

4. Марки меди

По п. 5.1 ГОСТ 1535-2016 прутки изготовляют из меди марок М1, М1р, М1ф, М2р, М3р, М2, М3 по ГОСТ 859-2014, а также марок М001 и М0. Марки отличаются чистотой меди, содержанием кислорода и способом получения. Химический состав по таблице 2 ГОСТ 859-2014:

Как читать марку

Цифра показывает чистоту: в М1 меди с серебром не менее 99,90 %, в М2 – не менее 99,70 %, в М3 – не менее 99,50 %. Чем больше примесей, тем ниже электропроводность, поэтому для токоведущих деталей берут М1, а М2 и М3 – для деталей, где проводимость не главное.

Буквы «р» и «ф» означают медь, раскисленную фосфором. Кислорода в ней не более 0,01 % (у М1ф кислород не нормируется, зато фосфора больше). Медь с малым содержанием кислорода выбирают под сварку и пайку, особенно при нагреве в восстановительной среде: кислородсодержащая медь в водороде склонна к так называемой водородной болезни, то есть растрескиванию.

Буква «Е» добавляется к маркам М1 и М1р, если медь предназначена для электротехнической промышленности и проходит испытания на электропроводность (примечание к таблице 2 ГОСТ 859-2014). Подробная карточка самой ходовой марки – медь М1 в марочнике.

5. Сортамент, допуски и длины

Типоразмеры и теоретическая масса квадратных прутков даны в приложении А ГОСТ 1535-2016 (плотность меди принята 8,9 г/см³). Предельные отклонения размера – по таблице 1 стандарта (Н – нормальная точность, П – повышенная), допуск минусовой: фактический размер может быть меньше номинала, но не больше. Немерная длина – по п. 4.6.

Квадратов 15, 16, 18, 20, 25, 28 и 40 мм в приложении А ГОСТ 1535-2016 нет: эти размеры встречаются только у круглых прутков. Если в спецификации указан, например, квадрат 20 мм, его наличие и условия изготовления нужно согласовывать отдельно.

По согласованию потребителя с изготовителем квадрат можно заказать с симметричным полем допуска (особое условие А, таблица 2 стандарта). Например, для размеров свыше 18 до 30 мм это ±0,30 мм при нормальной точности и ±0,17 мм при повышенной.

Длина прутков

• Немерная длина: от 2 до 5 м при размере до 40 мм включительно, от 1 до 4 м при размере свыше 40 до 80 мм.
• Мерная длина (МД) – в пределах немерной, отклонение для тянутых прутков плюс 15 мм.
• Кратная мерной (КД) – в пределах немерной, с припуском 5 мм на каждый рез и тем же допуском, что у мерных прутков.
• Концы прутков размером до 40 мм допускается обрубать, если в заказе не указаны обрезанные концы. У обрубленных прутков мерной длины отклонение по длине до ±100 мм.

Геометрия сечения и формы

6. Механические и электрические свойства

Свойства квадрата зависят прежде всего от состояния, а не от марки. Требования к тянутым пруткам по таблице 9 ГОСТ 1535-2016 (временное сопротивление и удлинение – для размеров от 3 до 50 мм, твёрдость – от 7 до 50 мм):

По согласованию изготавливают прутки повышенной пластичности (таблица 10): мягкие с временным сопротивлением не менее 210 МПа и удлинением не менее 40 и 45 %, полутвёрдые – 240 МПа, 15 и 17 %, твёрдые – 290 МПа, 6 и 8 %.

Какой вид испытаний проводить, растяжение или твёрдость, и на каких образцах определять удлинение, указывают в заказе. Если это не сделано, выбор остаётся за изготовителем.

Электрическое сопротивление

Для квадрата электрическое сопротивление нормируется только у меди М1Е:

• мягкие прутки размером до 50 мм – не более 0,01748 Ом·мм²/м (п. 5.14);
• полутвёрдые и твёрдые прутки до 50 мм – не более 0,01790 Ом·мм²/м, если этого требует потребитель (п. 5.15).

7. Применение

Квадрат выбирают, когда деталь проще получить из заготовки с плоскими гранями: её удобно размечать, зажимать и фрезеровать, а при монтаже она не проворачивается. Типичные направления:

Если нужна плоская токопроводящая полоса, а не массивная деталь, рациональнее медная шина. Для обмоток и жил – проволока, о ней отдельная статья: проволока медная.

8. Как выбрать и записать в заявке

Чтобы не было пересогласований, удобно идти по признакам условного обозначения ГОСТ 1535-2016 и закрыть каждый.

9. Расчёт веса и количества

Теоретическая масса 1 м квадратного прутка равна площади сечения, умноженной на плотность меди 8,9 г/см³:

Для квадрата 22 мм: 22 × 22 × 0,0089 = 4,31 кг/м, ровно как в приложении А стандарта. Для 41 мм: 41 × 41 × 0,0089 = 14,96 кг/м.

Пример расчёта партии

Нужно 12 деталей из квадрата 22 мм длиной 450 мм. Общий метраж – 12 × 0,45 = 5,4 м, масса – 5,4 × 4,31 = 23,3 кг. Если удобнее получить прутки, которые режутся на целое число заготовок без остатка, заказывают кратную мерной длину (КД): изготовитель учтёт припуск 5 мм на каждый рез.

Масса целого прутка считается так же: пруток 41 мм длиной 3 м весит 14,96 × 3 = 44,9 кг. Для крупных размеров это важно при погрузке: немерные прутки свыше 40 мм поставляются длиной от 1 до 4 м.

Теоретическая масса – справочная. Фактическая масса партии немного меньше расчётной, потому что допуск по размеру минусовой, а углы скруглены.

Часто задаваемые вопросы

Глоссарий