Литые колесные диски

Легкосплавные диски подразделяются в зависимости от технологического процесса изготовления на литые и кованые. В зависимости от используемых материалов - на алюминиевые и магниевые. Хотя, в свое время, были попытки изготовить диски из титановых сплавов. Для последних характерна высокая прочность, хорошая пластичность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Однако из-за сложности в производстве и высокой цены титановые диски не получили распространения. Подавляющее большинство легкосплавных дисков (примерно 95%) изготовляются методом литья.

Плюсы литых дисков

Главное достоинство этого метода заключается в высоком коэффициенте использования материала, что снижает себестоимость производства и является определяющим фактором при формировании цены. Легкость сплавов является основным их преимуществом, т. к. в этом случае снижается масса неподрессоренных частей автомобиля. Из-за этого при движении по неровностям дороги на кузов воздействуют меньшие ударные нагрузки, а значит, улучшается такое эксплуатационное свойство автомобиля, как плавность хода. При этом также улучшаются условия работы подвески: упругие и демпфирующие элементы воспринимают меньшие нагрузки, тем самым увеличивается срок их службы. Облегченные колеса быстрее восстанавливают контакт с поверхностью дороги при наезде на препятствие, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля на больших скоростях. Уменьшение массы колеса положительно сказывается на динамике автомобиля, т. к. для разгона и торможения менее инерционного колеса требуется меньшее усилие, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы двигателя, трансмиссии и тормозной системы, а также к уменьшению расхода топлива. В общем, малый вес серьезное преимущество литых алюминиевых дисков, но не единственное. Существенным плюсом таких дисков также является их привлекательная внешность и многообразие вариантов исполнения. Некоторые компании представляют сегодня на рынке более 100 дизайнов литых дисков для любого типа автомобилей.

Минусы литых дисков

Существенным недостатком является получение отливки, металл которой обладает свободной ненаправленной кристаллической структурой, что снижает прочность диска. Поэтому для сохранения прочностных характеристик диска толщину его стенок приходится увеличивать. В связи с высокими требованиями к качеству продукции не все способы литья можно применять при производстве колесных дисков. Основными здесь являются способы литья под низким давлением или с противодавлением. Эти методы обеспечивают повышенные прочностные характеристики при изготовлении объемных тонкостенных деталей.

Технология производства литых дисков

Расплавленный сплав заливают в специальные формы, где он остывает, затем полученные заготовки проходят термическую обработку. Она включает нагрев отливки выше температуры фазового превращения (500-550 0С), выдержку при этой температуре с последующим достаточно быстрым охлаждением в водной среде. В результате закалки получают структурно неустойчивое состояние сплава. Для приближения сплава к структурному равновесию отливки проходят искусственный процесс старения, заключающийся в их нагреве ниже температуры фазового превращения (150-220 0С) и выдержке при этой температуре в течение некоторого времени (3-9 часов) с последующим охлаждением на воздухе. На следующем этапе производства отливки проходят механическую обработку, затем нанесение защитных покрытий. Прочность литейных сплавов, так же как их пластичность, после такой обработки меньше, чем у обычной конструкционной стали. Причем, если прочность ниже на 30-40 %, то пластичность ниже в 4-5 раз.

Использование алюминия в производстве колесных дисков

В качестве конструкционных материалов при производстве литых дисков широко используются относительно дешевые сплавы на основе алюминия (обычно это легированные сплавы алюминия с кремнием). Алюминий является одним из наиболее легких конструкционных металлов, (его плотность составляет 2,7 г/см3), что в сочетании с высокой удельной прочностью его сплава, способствует снижению веса диска. В сравнении со стальными собратьями алюминиевые диски легче на 10 - 20%. Кроме того, диски из алюминиевых сплавов обеспечивают лучшее охлаждение тормозных механизмов за счет лучшего обдува и высокой теплопроводности материала, а способность алюминия образовывать на своей поверхности прочную оксидную пленку Al2O3 здорово защищает конструкционный сплав от возникновения коррозионных процессов и его разрушения. Но и это еще не все, высокая точность изготовления литых дисков позволяет лучше произвести балансировку колеса, что улучшает виброакустические характеристики автомобиля, а также способствует уменьшению износа подшипников ступиц, шарниров деталей подвески, рулевого привода и шин. Главным их недостатком является низкая пластичность, из-за чего при сильных ударных нагрузках на диск, последний трескается, в худшем случае может даже разрушиться. Отремонтировать же его с сохранением всех исходных характеристик в не заводских условиях практически невозможно.

Использование магния в производстве колесных дисков:

Литые диски изготавливают и из магниевых сплавов (как правило, это легированные сплавы магния с алюминием). Магний является наиболее легким конструкционным металлом (его плотность составляет 1,7 г/см3). Сплавы на его основе обладают более высокой удельной прочностью, чем алюминиевые, что способствует дополнительному снижению веса диска. Поэтому для литых дисков, изготовленных из магниевых сплавов, характерны все преимущества алюминиевых собратьев, причем в большей степени. Однако, литой магниевый диск помимо низкой пластичности, имеет еще один серьезный недостаток - чрезвычайно низкую коррозионную стойкость, что вынуждает производителей использовать для защиты поверхности прочные многослойные покрытия. Во многом «благодаря» этому литые магниевые диски не получили широкого распространения и изготавливаются на сегодняшний день в ограниченных количествах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С литыми дисками сложнее. В настоящее время насчитывается более 90 зарубежных фирм, которые занимаются производством легкосплавных колес. На территории России серьезно представлены от силы шесть (имеются ввиду те, кто кроме рекламы предлагает товар). Многие российские дистрибьюторы зарубежных компаний не до конца понимают, что Россия, наверное, единственная страна в мире, где можно встретить автомобиль не только разной марки, но машины выпуска 70-т лохматого года и автомобиль, о котором только вчера заявил производитель. А все авто передвигаться без дисков не могут, и дистрибьютор должен предоставить диски на все автомобили. Тут и возникает проблема с финансированием данного проекта и, конечно, вторая проблема - кадры.