Проволока

Про́волока — вытянутая металлическая нить малого диаметра (или тонкий стержень), изготавливаемая преимущественно методом волочения — протягивания заготовки через инструмент с отверстиями, размеры которых постепенно уменьшаются[1]. Подобное изделие сочетает в себе прочность исходного металла и высокую гибкость, что делает его универсальным материалом в промышленности, электротехнике и декоративном искусстве. В дореволюционных словарях указывалось, что в русском языке употреблялись также термины «сутуга» и «тяголь».

Форма поперечного сечения чаще всего круглая, но встречаются и квадратные, шестигранные, овальные или трапециевидные варианты. Конструктивно проволока может быть моножильной, многожильной или плетёной.

Современные технологии позволяют выпускать изделия диаметром от десятков микрометров до нескольких сантиметров. Применение проволоки охватывает области от строительных конструкций и электрических кабелей до ювелирных украшений и художественных объектов.

История

Древность

Самые ранние примеры технологий, близких к изготовлению проволоки, относятся к эпохе Древнего Египта. Уже во времена II династии (около 2890–2686 годов до н. э.) мастера использовали каменные плиты с отверстиями для вытягивания тонких металлических полосок[2]. В результате получались полые трубочки, которые применялись в цепочках и других украшениях. Этот приём можно рассматривать как первую форму волочения, хотя техника ещё не была доведена до современного уровня.

В Средиземноморье во II тысячелетии до н. э. получила распространение золотая проволока. Её производили из узких полосок, которые скручивались и прокатывались в тонкие нити. Такие изделия имели спиральный шов, заметный вдоль всей длины. Они широко использовались в ювелирных украшениях.

Золотая проволока
Золотая проволока

В бронзовом и железном веках появилась практика обжатия заготовок в рифлёных инструментах, что позволяло получать квадратные и шестигранные профили. Этрусские мастера применяли перекрученную проволоку в филиграни, а в Малой Азии в конце III — начале II тысячелетия до н. э. появилась зазубренная разновидность, напоминающая цепочку[3].

Средневековье

В Европе технология волочения проволоки известна с раннего Средневековья. Археологические находки — например, железная матрица-волочильная пластина VI–VIII веков из Уппсалы (Швеция) с остатками серебра — подтверждают использование приёмов протягивания через отверстия уже в этот период[4].

К XV веку производство проволоки в Англии достигло значительного уровня. Хотя точные данные о королевских указах касательно запрета ввоза проволочных изделий остаются дискуссионными, известно, что к этому времени местные мастерские обеспечивали внутренний спрос на продукцию, включая хозяйственные и ремесленные изделия[5].

Новое время

Качественный переход к организованному производству произошёл в XVI веке. В 1568 году Company of Mineral and Battery Works получила монопольное право на изготовление проволоки и основала фабрику в Тинтерне (Уэльс)[6]. Это предприятие стало ведущим центром отрасли и десятилетиями обеспечивало Англию проволокой.

Старая проволочная фабрика
Старая проволочная фабрика

В XVII веке рядом возник второй центр в Уайтербруке. Несмотря на внедрение механизированных станов, отдельные операции — особенно доведение проволоки до малых диаметров — ещё выполнялись вручную. В XIX веке внедрение паровых машин позволило перейти к массовому производству, и проволока стала широко применяться в сетках, изгородях, бытовых изделиях и строительных конструкциях[7].

Новейшее время

В XIX–XX веках проволока окончательно закрепилась как универсальный материал. Её использовали для армирования, в тросах и кабелях, а также в сельском хозяйстве и бытовых конструкциях. Расширился и ассортимент: появились пружинные и декоративные разновидности, изделия для электротехники.

В XX веке пластмассы частично вытеснили проволоку из повседневной жизни, но полностью заменить её не смогли. В СССР и России размеры и свойства проволоки регулировались государственными стандартами. Согласно ГОСТ 9389–75, диаметр стальной углеродистой пружинной проволоки составляет от 0,14 до 8 мм[8].

Производство

Первые способы получения проволоки включали ковку и прокатку, однако они были трудоёмкими и не обеспечивали высокой точности. Волочение стало переломным этапом: заготовку многократно протягивали через фильеры с уменьшающимся диаметром. Этот метод позволил производить тонкие и ровные нити, пригодные для массового применения.

В XIX–XX веках фильеры стали изготавливать из особо твёрдых материалов — стали, алмазов, рубинов. Перед волочением заготовки подвергались травлению для удаления оксидов, затем их покрывали смазкой для уменьшения трения[9]. Готовая проволока сматывалась в катушки, что облегчало хранение и транспортировку.

После волочения металл остаётся напряжённым, что снижает долговечность. Для устранения этого проволоку подвергают отжигу, при котором она нагревается и медленно остывает. Закалка и нормализация позволяют регулировать твёрдость и упругость.

Для защиты от коррозии применяются покрытия: оцинковка, лужение, лакирование, оксидирование. В отдельных случаях проволока получает декоративные свойства — например, блеск или особый цвет. Вольфрамовые нити выделяются среди других тем, что выдерживают нагрев до 2900 °C[10]. Они используются в электронике и в лампах накаливания.

Характеристики

Диаметры и стандарты

Диаметр проволоки варьирует в широких пределах. В XIX веке он составлял от 0,004 до 0,5 дюйма. В современном производстве применяется метрическая система: в СССР и России действовали стандарты, по которым стальная пружинная проволока имела диаметр от 0,14 до 8 мм.

Помимо метрической системы используются калибровочные шкалы. В США применяется AWG[11], в Великобритании — SWG. В электротехнике толщину иногда определяют по площади сечения. В старину существовали и более экзотические методы, например определение по звуку колеблющейся проволоки.

Масса и плотность

Масса проволоки зависит от её диаметра, длины и плотности металла. Для расчётов применяются следующие усреднённые значения:

Например, один метр стальной проволоки диаметром 1 мм весит около 0,006 кг. Для сравнения: проволока диаметром 2 мм будет весить уже около 0,025 кг на метр, а толщиной 5 мм — примерно 0,154 кг/м. При расчётах используется формула массы цилиндра: m = π × r² × L × ρ, где r — радиус, L — длина, ρ — плотность материала.

Эти вычисления критически важны при планировании логистики: стандартная катушка с километром стальной проволоки диаметром 3 мм будет весить около 55 кг, что необходимо учитывать при выборе подъёмного оборудования и транспорта.

В авиационной и автомобильной промышленности, где важна экономия веса, предпочтение отдают алюминиевой проволоке. При том же диаметре она весит примерно в три раза меньше стальной.

Материалы

Основные

Проволока изготавливается из металлов, сочетающих пластичность и прочность. Наиболее распространены железо и сталь. Широко применяются также медь, алюминий, золото, серебро и платина[13]. Материалы хорошо поддаются волочению и сохраняют высокие механические свойства.

Используются и сплавы: бронза, латунь, различные виды стали[14]. Они обеспечивают устойчивость к коррозии, упругость и долговечность. Такие проволоки применяются в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Специальные

Золотая и серебряная проволока использовались в декоративных целях. В России особо тонкие разновидности назывались «бит»[15]. Они применялись в тканях, галунах, канителях и украшениях.

Для техники создаются специальные виды. Вольфрамовая проволока применяется в лампах и электронике. Медная нить покрывается оловом, никелем или серебром, чтобы улучшить пайку и повысить коррозионную стойкость. Нихром используется для нагревательных элементов, так как имеет высокое сопротивление.

Формы

Моножильная и многожильная

Моножильная проволока состоит из одного сплошного стержня. Она отличается высокой прочностью, стойкостью к коррозии и простотой изготовления. Недостатком является низкая гибкость: такие изделия быстро ломаются при частых изгибах. Применяется моножильная проволока в строительстве, жёсткой электропроводке и конструкциях, где важна долговечность и стабильность формы[16].

Многожильная проволока состоит из пучка тонких нитей. Такая конструкция обеспечивает гибкость и стойкость к усталости металла. Она широко используется в электротехнике, особенно там, где провод подвергается постоянным изгибам. Недостатком является несколько повышенное сопротивление из-за пустот между жилами. Однако в большинстве случаев гибкость и надёжность перевешивают этот минус. Количество жил может составлять от семи до тысяч.

Плетёная

Плетёная проволока формируется из множества тонких нитей, переплетённых между собой. Она применяется в гибких кабелях и для экранирования от электромагнитных помех[17].

Кроме электротехники, плетёная проволока используется в декоративном искусстве. Из неё создают сложные узоры и фактурные изделия.

Специальные разновидности

Существуют специальные конструкции, например проволока с предварительным спаиванием жил. Она сочетает прочность цельной проволоки и гибкость многожильной.

Многожильный кабель
Многожильный кабель

В музыке применяется проволока с дополнительной навивкой[18]. Это позволяет увеличить массу струны и получить низкий звук при сохранении тонкого диаметра.

Применение

Проволока необходима при изготовлении сеток, сит, фильтров, ограждений. Она применяется в подвесных мостах, где из неё делают несущие тросы. В строительстве проволока используется для армирования бетона и связывания конструкций[19]. В машиностроении проволока применяется в производстве пружин, шпилек, заклёпок, гвоздей. В XIX–XX веках она стала сырьём для игольной, шпильковой и рыболовной промышленности.

С развитием электроэнергетики проволока приобрела ключевое значение. Её используют в соединительных кабелях, трансформаторах и генераторах[20]. Специальные виды провода эксплуатируются во внутренних соединениях приборов. Нагревательные элементы делают из нихрома. Для передачи сигналов применяются кабели с экранирующей оплёткой. Современные изоляции выполняются из полимеров, ранее использовались ткань и бумага, пропитанные маслами.

В декоративных техниках проволока служит материалом для создания украшений и тканей. Из золота и серебра делали канители и галуны, украшавшие одежду и церемониальные предметы. В современном искусстве проволока нашла место в скульптуре и дизайне. Её выбирают из-за пластичности, прочности и возможности легко создавать сложные формы.

Литература

  • Даль В. И. Толковый словарь живого великорусского языка: в 4 т.. — СПб.: М. О. Вольф, 1863–1866.
  • Callister W. D. Materials Science and Engineering: An Introduction. — 9. — Wiley, 2014. — 896 с.
  • Ribaut-Jéchoux A., Bouchez J. Gold technology in ancient Egypt / A. Ribaut-Jéchoux, J. Bouchez. — Journal of Egyptian Archaeology, 2010. — Т. 96. — С. 121–136.

Примечания

  1. ↑ Проволока // Товарный словарь / / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1959. — Т. VII. — С. 398—401.
  2. ↑ Ламан Н. К. Развитие техники обработки металлов давлением с древнейших времен до наших дней. — М.: Наука, 1989. — С. 236.
  3. ↑ Ogden J. Classical Gold Wire: Some Aspects of its Manufacture and Use (англ.) // Jewellery Studies / J. Ogden. — London: The Society of Jewellery Historians, 1991. — No. 5. — P. 95–105.
  4. ↑ Warmlander S. K. T. S. et al. A 6th-8th c. wire-drawing iron plate with silver residue from a Vendel Period workshop in Old Uppsala, Sweden // Journal of Archaeological Science. — 2023. — Вып. 51.
  5. ↑ Oddy A. M. The Production of Gold Wire in Antiquity (англ.) // Gold Bulletin / A. M. Oddy. — London: Springer Verlag, 1977. — No. 10. — P. 79–87.
  6. ↑ Paar H. W., Tucker D. G. The Old Wireworks and Ironworks of the Angidy Valley at Tintern, Gwent // Historical Metallurgy. — Tunbridge Wells: Historical Metallurgy Society Ltd, 1975. — Т. 9, № 1. — С. 1–14.
  7. ↑ Wales – the first industrial nation // Cadw. — 2011. — P. 5–6.
  8. ↑ ГОСТ 9389-75. Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1975. — С. Табл. 1.
  9. ↑ Технология волочения и прессования : метод. указания к практическим занятиям по дисциплине «Технология волочения и прессования» / сост. В. Ф. Даненко. — Волгоград: ВолгГТУ, 2017. — С. 3. — 16 с.
  10. ↑ Как рассчитать температуру нити лампы накаливания в номинальном режиме. Дата обращения: 25 декабря 2025.
  11. ↑ ASTM B258-18. Standard Specification for Standard Nominal Diameters and Cross-Sectional Areas of AWG Sizes of Solid Round Wires Used as Electrical Conductors // ASTM International.
  12. ↑ Логинов Ю. В. Медь и деформируемые медные сплавы: учебное пособие / Ю. Н. Логинов. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. — С. 33. — 136 с. — ISBN 5-321-00444-7.
  13. ↑ Густов Ю. И. Проволока. Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. Дата обращения: 22 декабря 2025.
  14. ↑ Copper Clad Metals Technical Data Book (англ.). MWS Wire Industries, Inc. (2023). Дата обращения: 5 декабря 2025.
  15. ↑ Бит (проволока) // Малый энциклопедический словарь : в 2 Т. / од ред. Брокгауза и Ефрона. — СПб.: Брокгауз и Ефрон, 1907-1909. — Т. 1, № 1. — С. Cтб. 446.
  16. ↑ Ковригин Л. А. Основы кабельной техники: учеб, пособие / Л. А. Ковригин. — Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. — С. 5. — 94 с. — ISBN 5-88151-530-7.
  17. ↑ Popular Shielding Types: Metallic Braid Shields. IEWC.
  18. ↑ ГОСТ 15598-70. Проволока стальная струнная. — М.: ИПК Издательство стандартов – п. 2.4, 1999.
  19. ↑ EN 10080:2005. Steel for the reinforcement of concrete – Weldable reinforcing steel – General. — Brussels: European Committee for Standardization, 2005.
  20. ↑ IEC 60228:2023. Conductors of insulated cables. — Geneva: International Electrotechnical Commission, 2023.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Проволока&oldid=2157638