Ocelová kulatina a ploché tyče: válcováno za tepla, nebo taženo za studena
Ocelová kulatina se dodává ve dvou provedeních, která se nedají zaměnit. Válcovaná za tepla podle ČSN EN 10060 má u průměru 40 mm toleranci ±0,8 mm, tažená za studena drží podle sjednané třídy 0,06 až 0,16 mm. Rozdíl rozhoduje o tom, kolik materiálu musíte odebrat na soustruhu a zda se díl po obrobení prohne. Níže najdete tolerance obou provedení, volbu jakosti pro obrábění a rozhraní vůči betonářské oceli.
Rozměrová norma jakost neurčuje
Tyče mají pro každý tvar vlastní rozměrovou normu: kulatina ČSN EN 10060, ploché tyče a široká plochá ocel ČSN EN 10058, čtvercové tyče ČSN EN 10059 a šestihranné ČSN EN 10061. Rozsahy jednotlivých norem shrnuje Hutní materiál z černé oceli.
Žádná z nich ale neříká nic o materiálu. ČSN EN 10060 to má přímo v předmětu normy: stanovuje jmenovité rozměry a mezní úchylky rozměrů a tvaru, nic víc. Jakost přichází ze samostatné normy, u konstrukčních ocelí z ČSN EN 10025-2. Objednávka proto musí obsahovat dvě normy, ne jednu, a sama ČSN EN 10060 uvádí vzorový zápis: tyč EN 10060 v rozměru a délce, ocel EN 10025 v jakosti.
Objednávka jen s rozměrem je nejčastější příčina doptávání. Samotný údaj „kulatina 40″ nechává otevřené, zda jde o materiál ke svařování, k obrábění, nebo k zušlechtění, a každý z nich znamená jinou jakost i jinou cenu.
Za tepla, nebo za studena: rozdíl, který se pozná až na soustruhu
Tyč válcovaná za tepla vychází z válcovací stolice s okujemi a s oduhličenou povrchovou vrstvou. Tyč tažená za studena vzniká protažením předvalku průvlakem po odstranění okují: materiál se přitom neubírá, jen tvaruje. Norma ČSN EN ISO 683-7 to definuje výslovně, tažení je tváření za studena bez odběru materiálu.
To má důsledek, který se v katalozích nepíše. Tažením zmizí okuje, ale oduhličená vrstva a válcovací vady zůstanou pod povrchem. Odstraní je až loupání nebo soustružení, po kterém je podle téže normy tyč zpravidla bez válcovacích vad a bez povrchového oduhličení. Pokud tedy potřebujete čistý povrch pro kalení nebo pro následné broušení, tažená tyč sama o sobě nestačí.
| Vlastnost | Válcováno za tepla | Taženo za studena |
|---|---|---|
| Norma | ČSN EN 10060 | ČSN EN ISO 683-7 (dříve ČSN EN 10277) |
| Tolerance u průměru 40 mm | ±0,8 mm | 0,062 mm v h9, 0,10 mm v h10, 0,16 mm v h11 |
| Přímost | 0,4 % z celé délky tyče, u tyče 6 m tedy 24 mm | výrazně lepší než u tyče válcované za tepla |
| Ovalita | nejvýše 75 % tolerančního pole | nejvýše 50 % tolerančního pole a nikdy nad horní mez |
| Povrch | okuje, oduhličená vrstva | hladký, bez okují |
| Zaručená vrubová houževnatost | podle jakosti, například 27 J | u tažených tyčí se zkouška neprovádí, referenční hodnoty nejsou |
Poslední řádek bývá překvapením. ČSN EN ISO 683-7 v článku o mechanických vlastnostech uvádí, že u tyčí tažených za studena se zkouška rázem v ohybu neprovádí, protože pro ně nejsou stanoveny referenční hodnoty; sjednat je lze v objednávce. Pokud tedy konstrukce vyžaduje doloženou houževnatost při záporné teplotě, tažená tyč není cesta a je potřeba jakost válcovaná za tepla s příslušným příznakem.
Tolerance: normální úchylky a zvýšená přesnost
ČSN EN 10060 má dvě třídy mezních úchylek: normální a zvýšené přesnosti, v označení tyče písmeno P. Běžná dodávka jde v normální třídě. Anglické názvy normal a precision, se kterými pracují katalogy, v české normě nenajdete.
| Jmenovitý průměr | Normální úchylky |
|---|---|
| 10 až 15 mm | ±0,4 mm |
| 16 až 25 mm | ±0,5 mm |
| 26 až 35 mm | ±0,6 mm |
| 36 až 50 mm | ±0,8 mm |
| 52 až 80 mm | ±1,0 mm |
| 85 až 100 mm | ±1,3 mm |
| 105 až 120 mm | ±1,5 mm |
| 125 až 160 mm | ±2,0 mm |
| 165 až 200 mm | ±2,5 mm |
| 220 mm / 250 mm | ±3,0 mm / ±4,0 mm |
Tabulka normy je řada přednostních průměrů, ne spojitý interval. Ø51 ani Ø82 v ní nenajdete, takže zápis „52 až 80 mm“ neplatí automaticky pro libovolný mezilehlý rozměr.
Zvýšená přesnost má v tabulce normy vlastní stupňování průměrů, které se s normální třídou nekryje. V jednom řádku se obě třídy číst nedají, a právě tady vzniká chyba v přepsaných katalozích.
| Jmenovitý průměr | Zvýšená přesnost (P) |
|---|---|
| 10 až 12 mm | ±0,15 mm |
| 13 až 22 mm | ±0,20 mm |
| 24 až 30 mm | ±0,25 mm |
| 32 až 40 mm | ±0,30 mm |
| 42 až 52 mm | ±0,40 mm |
| 55 až 75 mm | ±0,50 mm |
| od 80 mm | nejsou určeny |
Norma má navíc samostatnou tabulku přesných průměrů pro šrouby a nýty, kde stojí i necelé rozměry od 9,75 do 51,50 mm. Pokud tedy potřebujete průměr mimo běžnou řadu, existuje pro něj normová úchylka.
Přímost norma stupňuje podle průměru a u tenkých tyčí ji vůbec nestanovuje: do průměru 25 mm není určena, mezi 25 a 80 mm platí 0,4 % délky a od 80 do 250 mm 0,25 %. Podstatné je, z čeho se to procento počítá: měří se přes celou délku tyče, ne na metrovém úseku. Šestimetrová tyč průměru 50 mm tedy může mít podle normy prohnutí až 24 mm a stále je v pořádku. Kdo takovou tyč zakládá do podavače, musí s tím počítat předem.
U tažených tyčí se třída zapisuje podle ISO 286-2. ČSN EN ISO 683-7 k tomu říká, že se sjednává v objednávce, a pokud sjednána není, platí standardní třída z tabulky normy podle stavu povrchu. Konkrétní třídu si proto vyžádejte písemně. Pravidlo „tažená kulatina h10, čtyřhran h11″ pochází z ČSN EN 10278, tedy z normy pro korozivzdorné a jiné speciální oceli, a na uhlíkovou kulatinu se nepřenáší.
Proč se tyč po obrobení prohne
Tažení za studena zanechá v tyči vnitřní pnutí: u povrchu tahové, v jádru tlakové. Dokud je průřez celistvý, drží se tyto síly v rovnováze a tyč je rovná.
Jakmile z tyče odeberete materiál nesymetricky, tedy vyfrézujete drážku, srazíte jednu stranu nebo osoustružíte jen část délky, rovnováha se poruší a uvolněné pnutí díl ohne. Není to vada materiálu ani chyba upnutí, je to vlastnost polotovaru. Odborná literatura popisuje mechanismus stejně: ohyb a deformace vznikají uvolněním vnitřního pnutí nahromaděného ve výchozím materiálu během obrábění.
Praktické důsledky jsou tři. U nesymetrických dílů volte spíše loupanou nebo soustruženou tyč než taženou. U dlouhých štíhlých dílů dělte obrábění na hrubovací a dokončovací operaci s mezioperačním rovnáním. A u kritických dílů se vyplatí zařadit žíhání k odstranění vnitřního pnutí, které ČSN EN 10025-2 u konstrukčních ocelí výslovně připouští.
Jakosti: konstrukční, zušlechťovací a automatová
Volba jakosti se řídí tím, co s tyčí bude, ne tím, jak vypadá. Pro svařované konstrukce a běžné zámečnické díly slouží konstrukční oceli podle ČSN EN 10025-2, jejich rozdíly rozebírá Konstrukční ocel S235 vs S275 vs S355. Pro díly, které se kalí a popouštějí, slouží uhlíkové oceli k zušlechťování, a pro sériové soustružení oceli automatové.
| Skupina | Typický zástupce | Norma | Na co |
|---|---|---|---|
| Konstrukční | S235JR, S355J2 | ČSN EN 10025-2 | svařence, rámy, čepy, táhla |
| K zušlechťování | C45, C45E, C45R | ČSN EN ISO 683-1 | hřídele, ozubení, dynamicky namáhané díly |
| Automatová | 11SMn30 (1.0715) | ČSN EN ISO 683-4 | sériové soustružení, drobné strojní díly |
Pozor na normy v starších nabídkách. ČSN EN 10083-2 pro uhlíkové oceli k zušlechťování i ČSN EN 10087 pro automatové oceli byly zrušeny k 1. únoru 2019 a nahrazeny normami řady ČSN EN ISO 683; na evropské úrovni je CEN stáhl už v červnu 2018. Odkaz na ně sám o sobě neznamená vadný materiál, ale znamená, že technický list nebyl od té doby aktualizován.
U jakosti C45 rozlišujte tři zápisy. C45 je nelegovaná jakostní ocel, C45E a C45R jsou nelegované ušlechtilé oceli. V tavbové analýze mají nižší fosfor, nejvýše 0,025 % proti 0,045 %, a norma jim navíc předepisuje kalitelnost, čistotu a tvrdost po povrchovém kalení, které u prostého C45 nestanovuje. Písmeno R přitom neznamená sníženou síru, ale řízené rozmezí síry od 0,020 do 0,040 %, tedy více síry než u C45E, což zlepšuje obrobitelnost. Pevnostní hodnoty jsou u C45 a C45E shodné; u prostého C45 ale norma nezaručuje nárazovou práci.
Automatová ocel 11SMn30: kdy ano a kdy rozhodně ne
Obrobitelnost 11SMn30 vychází z vysokého obsahu síry, který norma stanovuje na 0,27 až 0,33 %. Fungují tu ale dva různé mechanismy, které se často slučují do jedné věty. Vměstky sirníku manganu působí ve smykové zóně jako vnitřní vruby: kolem nich vznikají a spojují se mikrodutiny, a tříska se proto láme na krátké úlomky. Delší životnost nástroje má jinou příčinu: na čele nástroje se ukládá tenká vrstva MnS, která funguje jako tuhé mazivo a difuzní bariéra a brání přímému kontaktu třísky s nástrojem. ČSN EN ISO 683-7 k tomu dodává, že automatové oceli s nízkým obsahem uhlíku mají nejlepší obrobitelnost právě ve stavu taženém za studena.
Druhé číslo je ale důležitější a v nabídkách se neuvádí: fosfor je u 11SMn30 povolen až do 0,11 %, zatímco u S235JR je strop 0,035 % v tavbové analýze a 0,040 % u dlouhých výrobků. Síra i fosfor zhoršují svařitelnost, a norma ČSN EN ISO 683-4 to říká v samostatném článku o svařitelnosti: kvůli vysokému obsahu síry a fosforu se automatové oceli ke svařování běžně nedoporučují.
Norma přitom umožňuje dohodnout buď variantu s 0,06 až 0,11 % fosforu, nebo variantu s nejvýše 0,05 %. Pokud tedy díl přesto půjde do svařence, ptejte se na variantu s nižším fosforem už v poptávce.
Formulace normy je opatrná, nemluví o nesvařitelnosti, ale o nedoporučení. Praktické pravidlo pro nákup zní: automatovou ocel berte na díly, které se soustruží a šroubují, ne na díly, které se svařují do sestavy. Pokud sestava svařovaná je, sáhněte po konstrukční jakosti a smiřte se s delším strojním časem.
Hmotnost a proč se tabulky rozcházejí
Hmotnost se počítá z jmenovitých rozměrů při hustotě 7 850 kg/m³, jak stanovuje ČSN EN 10025-1. Rozměry dosazujte v milimetrech, výsledek vychází v kilogramech na metr.
| Tvar | Vzorec | Příklad |
|---|---|---|
| Kulatina | 0,006165 × d² | d = 40 → 9,86 kg/m |
| Čtvercová tyč | 0,00785 × a² | a = 40 → 12,6 kg/m |
| Plochá tyč | 0,00785 × b × t | 50 × 5 → 1,96 kg/m |
| Šestihran | 0,006798 × s² | s = 30 → 6,12 kg/m |
Rozdíly mezi katalogy mají čtyři zdroje a žádný z nich není chyba výpočtu. Normy uvádějí hmotnost na tři platné číslice, aniž by pravidlo zaokrouhlování stanovily: ČSN EN 10060 tabuluje u průměru 130 mm hodnotu 104 kg/m, přestože výpočet dává 104,19, a u průměru 140 mm 121 kg/m proti vypočtených 120,84. Starší tabulky někdy počítají s hustotou 7,80 nebo 7,86 kg/dm³. Válcované čtyřhrany a ploché tyče mají zaoblené hrany, které vzorec nezohledňuje. A především: rozměrové normy stanovují úchylky rozměru, ale žádnou toleranci hmotnosti.
Poslední bod má přímý dopad na fakturu. Kulatina průměru 40 mm smí mít v normální třídě 39,2 až 40,8 mm, což odpovídá 9,47 až 10,26 kg/m proti tabulkovým 9,86. Při nákupu na kilogramy je to rozptyl kolem osmi procent na tutéž délku, který se nedá reklamovat, protože tyč je uvnitř tolerance. Ve zvýšené přesnosti je pásmo pro Ø40 ±0,30 mm, tedy 9,72 až 10,01 kg/m a rozptyl tři procenta. A ještě jedna možnost, kterou norma výslovně připouští: po dohodě lze celé pásmo úchylek posunout na plusovou stranu.
Betonářská ocel není kulatina
V téže kategorii se prodává i žebírková betonářská ocel, ale je to jiný výrobek pro jiného odběratele. Rozdíl není v tvaru, ale v režimu, kterým výrobek prochází.
| Hledisko | Kulatina S235JR | Betonářská ocel B500B |
|---|---|---|
| Rozměry a hmotnost | ČSN EN 10060 | ČSN EN 10080, čl. 7.3 a ČSN 42 0139, kap. 8.4 |
| Značky jakosti | ČSN EN 10025-2 | ČSN 42 0139, EN 10080 značky nedefinuje |
| Řízení výroby a sledovatelnost | podle normy výrobku | trvalá řízená výroba, dozor třetí stranou |
| Značení výrobku | štítek svazku | značka válcovny vyválcovaná do žebírek |
Zásadní je, proč hladká tyč nenahradí žebírkovou. ČSN EN 1992-1-1 uvádí návrhovou hodnotu mezního napětí v soudržnosti výhradně pro žebírkové pruty. Pro hladký povrch žádnou nedává, takže Eurokód 2 pro ni nedává žádný podklad ke kotevní délce ani k přesahu. Norma to říká i v předmětu: použití hladké výztuže nepokrývá. V modelu šířky trhlin má hladký povrch součinitel dvakrát nepříznivější než povrch s vysokou soudržností.
Praktický důsledek pro objednávku: kulatina z velkoobchodu se do nosné výztuže navrhované podle Eurokódu 2 nehodí, i kdyby průměr seděl. A opačně, betonářskou ocel nekupujte na strojní díly, protože její vlastnosti jsou optimalizované na soudržnost s betonem a na tažnost, ne na obrobitelnost.
Který doklad ke které jakosti
Typ inspekčního dokumentu podle ČSN EN 10204 si v objednávce určuje odběratel. ČSN EN 10025-1 ukládá výrobci zjistit, který doklad odběratel požaduje, a žádný výchozí typ nestanovuje. Vodítkem, kde přísnost roste, je příloha o posuzování shody: platí u výrobků s označením CE, váže výrobce v rámci řízení výroby a rozděluje případy podle meze kluzu a podle teploty, při které se zkouší nárazová práce. Rozhoduje tedy jakost, ne tvar výrobku.
| Situace | Obvyklá úroveň dokladu | Příklad jakosti |
|---|---|---|
| Mez kluzu do 355 MPa, zkouška při 0 °C nebo +20 °C | 2.2 | S235JR, S355JR |
| Zkouška pod 0 °C | 3.1 nebo 3.2 | S355J2 |
| Mez kluzu nad 355 MPa | 3.1 nebo 3.2 | S460 |
Rozdíl mezi typy je v tom, kdo a co ověřoval. Dokument 2.2 stojí na nespecifické kontrole, tedy na výsledcích, které nemusí pocházet z dodaného kusu. Inspekční certifikát 3.1 stojí na specifické kontrole: na výrobcích určených k dodání nebo na zkušební jednotce, jejíž jsou tyto výrobky součástí, a potvrzuje jej zástupce výrobce nezávislý na výrobním útvaru. Co v něm hledat, rozebírá Atest 3.1 dle EN 10204.
Praktický závěr je jednoduchý: požadavek na 3.1 patří přímo do poptávky, ne až do reklamace. Atest vystavuje hutní výrobce materiálu, velkoobchod jej podle ČSN EN 10204 předává beze změny a vlastní doklad k němu vystavovat nesmí.
Co ULAMEX dodává
Tyče vedeme v kategorii ocelové tyče, konkrétní karty jsou hladké tyče a kulatina, plochá ocel a čtvercové tyče. Staré číslo materiálu z výkresové dokumentace přiřadí k jakosti podle EN Převodní tabulka ocelí: ČSN, EN, AISI a DIN, což se u tyčí hodí častěji než u profilů, protože v opravárenských zakázkách se pracuje s původními výkresy.
Přehled celého sortimentu černé oceli shrnuje Hutní materiál z černé oceli, otevřené profily pak Traverza: jaké profily se pod ní skrývají.
ULAMEX je velkoobchod s hutním materiálem, v oboru od roku 1988, tedy 38 let. Dodání do ČR trvá typicky 2 až 5 pracovních dnů. Atest 3.1 podle ČSN EN 10204 vystavuje hutní výrobce materiálu a dodáváme jej na vyžádání. Vlastní výroba ocelových konstrukcí je certifikovaná podle ČSN EN 1090-1 EXC2 a ČSN EN ISO 3834-2, doklady shrnují Certifikáty kvality: EN 1090 a ISO 3834.
Co uvést v poptávce
Poptávku na tyče zdržují dotazy, kterým předejde šest údajů:
- Tvar a rozměr, tedy kulatina Ø40, plochá 50 × 5 nebo čtyřhran 40.
- Provedení, tedy válcováno za tepla, taženo za studena, nebo loupáno.
- Jakost podle materiálové normy, například S235JR, S355J2, C45 nebo 11SMn30.
- Délku a způsob dělení, případně požadovanou třídu délek.
- Co s tyčí bude, tedy zda se bude svařovat, obrábět, nebo zušlechťovat. Od toho se odvíjí i to, zda dává smysl automatová jakost.
- Typ inspekčního dokumentu podle ČSN EN 10204, tedy 2.2 nebo 3.1.
Nevíte-li, zda na Váš díl stačí tyč válcovaná za tepla, nebo se vyplatí tažená, pošlete výkres nebo popis operací přes kontaktní formulář ULAMEX a doporučíme provedení i jakost.
Často kladené dotazy
Jaký je rozdíl mezi kulatinou válcovanou za tepla a taženou?
Tažená tyč vzniká protažením průvlakem za studena, tedy tvářením bez odběru materiálu. Má hladký povrch bez okují, výrazně užší toleranci a lepší přímost. Válcovaná za tepla má okuje, oduhličenou povrchovou vrstvu a u průměru 40 mm toleranci ±0,8 mm podle ČSN EN 10060. Pro sériové soustružení se volí tažená, pro svařované konstrukce válcovaná.
Jaká je tolerance ocelové kulatiny?
ČSN EN 10060 má dvě třídy. V normální třídě je to ±0,4 mm do průměru 15 mm, ±0,5 mm do 25 mm, ±0,6 mm do 35 mm, ±0,8 mm do 50 mm a ±1,0 mm do 80 mm. Třída zvýšené přesnosti (P) má vlastní stupňování průměrů a končí u 75 mm, nad ním hodnoty nejsou určeny. Přímost norma do průměru 25 mm vůbec nestanovuje.
Kolik váží ocelová kulatina?
Hmotnost v kilogramech na metr spočítáte jako 0,006165 násobeno druhou mocninou průměru v milimetrech. Kulatina Ø40 tedy váží 9,86 kg/m, Ø100 pak 61,7 kg/m. Výpočet vychází z hustoty 7 850 kg/m³ podle ČSN EN 10025-1. Skutečná hmotnost se od tabulkové liší, protože normy stanovují úchylku rozměru, ale žádnou toleranci hmotnosti.
Proč se tyč po obrobení prohnula?
Tažení za studena zanechá v tyči vnitřní pnutí, u povrchu tahové a v jádru tlakové. Dokud je průřez celistvý, síly se drží v rovnováze. Nesymetrický úběr, tedy drážka nebo osoustružení části délky, rovnováhu poruší a uvolněné pnutí díl ohne. U nesymetrických dílů proto volte loupanou tyč, dělte obrábění na hrubování a dokončení, případně zařaďte žíhání k odstranění pnutí.
Dá se automatová ocel 11SMn30 svařovat?
ČSN EN ISO 683-4 uvádí, že kvůli vysokému obsahu síry a fosforu se automatové oceli ke svařování běžně nedoporučují. Není to zákaz, ale u 11SMn30 je síra 0,27 až 0,33 % a fosfor až 0,11 %, zatímco u S235JR je strop 0,035 % v tavbové analýze a 0,040 % u dlouhých výrobků. Norma umožňuje dohodnout variantu s nejvýše 0,05 % fosforu. Na díly, které jdou do svařence, ale raději volte konstrukční jakost.
Podle které normy se dnes objednává C45 a 11SMn30?
ČSN EN ISO 683-1 pro uhlíkové oceli k zušlechťování a ČSN EN ISO 683-4 pro automatové oceli. Starší ČSN EN 10083-2 i ČSN EN 10087 byly zrušeny k 1. únoru 2019. U tyčí tažených za studena platí ČSN EN ISO 683-7, která ČSN EN 10277 nahradila k 1. květnu 2025.
Můžu použít hladkou kulatinu místo betonářské oceli?
Do nosné výztuže navrhované podle ČSN EN 1992-1-1 ne. Norma uvádí návrhovou hodnotu mezního napětí v soudržnosti výhradně pro žebírkové pruty, takže pro hladký povrch nelze spočítat kotevní délku ani přesah. Navíc je betonářská ocel vázaná na řízenou výrobu a sledovatelnost a u žebírkové oceli i na značku válcovny vyválcovanou do žebírek, což hutní kulatina nemá.
Jaký inspekční dokument dostanu k tyčím?
Řídí se jakostí, ne tvarem výrobku. U jakostí s mezí kluzu do 355 MPa zkoušených při 0 °C nebo +20 °C, tedy typicky S235JR, odpovídá dokument 2.2. U jakostí zkoušených pod nulou, tedy u S355J2, a u mezí kluzu nad 355 MPa se vystavuje 3.1 nebo 3.2. Výchozí typ ale norma nestanovuje: výrobce má zjistit, co odběratel požaduje, takže požadavek na 3.1 patří přímo do poptávky.