Кованые диски изготовление на заказ. Изготовление легкосплавных дисков, как один из способов получения дохода. Какие литые диски лучше купить
Обычно различают стальные колесные диски и легкосплавные колесные диски. В колесных дисках из легких сплавов применяют только алюминиевые и магниевые. Магниевые диски в обычных автомобилях встречаются крайне редко из-за их дороговизны, а главное, низкой коррозионной стойкости.
Основное преимущество литых алюминиевых дисков перед стальными – это возможность получать разнообразный дизайн, высокую точность размеров, а также оптимальные статические и динамические механические характеристики.
Вот несколько заметок на алюминиевых автомобильных колесах, которые мы собрали несколько лет назад в рамках университетского проекта. Эти примечания дают некоторое представление об истории, производственных процессах, материалах и конструктивных соображениях, касающихся колес автомобилей.
История алюминиевых колес автомобиля
Использование алюминиевых колес на легковых автомобилях началось с моделей верхнего класса или флагманов, чтобы придать им особый индивидуальный подход. Колеса теперь составляют около 15% среднего содержания алюминия в легковых автомобилях и легких грузовиках, и если основная мотивация была укладкой с использованием преимущественно литых растворов, требования к снижению веса привели к разработке более технических литых, а также кованых и изготовленных решений.
Снижение веса алюминиевых колесных дисков по сравнению со стальными является одним из их преимуществ, но часто не решающим. В некоторых случаях, вес литых алюминиевых колесных дисков равен или только чуть легче стандартных стальных с простейшим дизайном.
Алюминиевые колесные диски: литые или кованые
Большинство алюминиевых дисков являются литыми или коваными. Небольшое количество дисков, в основном для «элитных» и спортивных автомобилей, изготавливают из нескольких составных деталей и по смешанным технологиям с привлечением методов литья, ковки, штамповки, прессования, прокатки, сварки и других.
Однако эти компоненты имеют важные функции безопасности и должны соответствовать высоким стандартам проектирования, проектирования и изготовления. Структурная жесткость является основной ценностью, которую следует учитывать при проектировании алюминиевого колеса для достижения по крайней мере одного и того же поведения транспортного средства, как с эквивалентным стальным колесом. Однако жесткость материала очень мало зависит от сплава и характера.
Считается, что прочность на выход не позволяет деформации при максимальных осевых усилиях и радиальных. Случаи злоупотребления рассматриваются в отношении прочности на растяжение. Для проверки этого поведения также проводятся тесты на выход под давлением.
Литые алюминиевые колесные диски
Когда речь идет о литых дисках, то обычно имеются в виду только алюминиевы е литые диски. Стальные диски изготавливают не литьем, а штамповкой, а магниевые литые диски применяют только на эксклюзивных авто по причинам, указанным выше.
Рисунок 1 – Литой колесный диск фирмы ВВС
Это самый важный параметр для определения размеров. Программное обеспечение конечного элемента систематически используется во время проектирования. В последнее время рассматриваются стрессы на обслуживание, в том числе многоосные. Для проверки этих расчетов используются опрокидывание с поворотом и поворотом обода.
Требования к алюминиевым сплавам для колесных дисков
В настоящее время моделируется крашарность. Однако испытания на удар систематически проверяют устойчивость к случайным столкновениям, таким как воздействие тротуаров. Независимо от типа колеса, алюминий рассеивает тепло быстрее, чем сталь. Кроме того, алюминиевые колеса действуют как очень эффективный радиатор. Это приводит к значительному повышению эффективности торможения и снижению риска перегрева шины.
Литье алюминиевых дисков
Для производства алюминиевых колесных дисков применяют различные методы литья. От метода зависит качество литого колесного диска, внешнее и внутреннее. Выбор метода литья в основном определяется качеством литой микроструктуры (например, пористости), применяемыми типами алюминиевых сплавов и режимами термической обработки. Все это определяет не только прочность и надежность колесных дисков, но также влияет на уровень качества их внешнего вида.
От отливки к колесу
Снижение веса неподрессоренной массы транспортных средств является ключевым приоритетом. Компромисс должен быть принят, если требования к стилю диктуют разные технологии производства. Идеальный баланс массы - ключевой параметр, чтобы избежать значительных вибраций. В результате обрабатываются литые и кованые колеса. Легкость также снижает вибрацию алюминиевых литых колес.
Литые и кованные колеса окрашиваются или лакируются после химического преобразования. Газонокосилки полируются и лакируются или также окрашиваются. Это составляет более 14% от среднего содержания алюминия в транспортном средстве и, как ожидается, будет быстро расти.
Основные методы литья колесных дисков
Основными методами литья, которые применяют при производстве колесных дисков, являются следующие:
- литье под низким давлением – основной метод;
- литье в кокиль – применяется реже;
- литье с противодавлением – еще реже.
Иногда применяются технологии, совмещающие литье с ковкой и штамповкой.
82% литых, 11% кованые, 4% для листа и 3% для плиты. В Европе доля литья несколько выше из-за меньшей степени кованых колес для грузовых автомобилей. Однако многие разработки находятся на пути к снижению веса нынешних алюминиевых колес, не принося в жертву стиль. С этой целью действительно привлекательный компромисс может заключаться в литых центральных дисках, собранных в экструдированные или ламинированные диски.
Литье колесных дисков в кокиль
Их основными преимуществами по сравнению со стальными или другими алюминиевыми колесами являются.
- Высокая универсальность стилей.
- Величина точности измерений.
- Утилизация.
- Статическое и динамическое поведение.
Литье колесных дисков в кокиль
Вообще говоря, литье под давлением, когда металл закачивается в в литейную форму, является более предпочтительным, чем простая заливка в нее под действием силы тяжести. Однако литье в кокиль еще остается вполне релевантным литейным процессом для производства колесных дисков. Литье в кокиль является более дешевым, его применяют в основном тогда, когда не гонятся за снижением веса, а хотят получить оригинальный дизайн. Поскольку этот процесс при заполнении литейной формы полагается только на силы гравитации, то литейная структура обычно имеет больше дефектов (например, пористости), чем та, которая получается при литье под давлением. Поэтому диски, отлитые в кокиль, обычно имеют больший вес для того, чтобы обеспечить требуемую прочность.
Литье под давлением под высоким давлением Гравитационное литье под давлением Литье под давлением. Редко используются следующие процессы. После литья колеса подвергаются 100% -ной проверке рентгеновских лучей, а затем подвергаются термообработке перед обработкой. За этим шагом следует испытание на герметичность перед сверлением клапанов и жирных гаечных отверстий. После косметического осмотра колеса затем окрашиваются или лакируются, эта операция включает предварительную обработку. Измерение трехмерных измерений, проверка динамического баланса, изгиб и усталость рулона обода, а также испытания на удары проводятся статистически.
Литье колесных дисков под низким давлением
Большинство литых колесных дисков изготавливаются методом литья под низким давлением (рисунок 2). Метод литья под низким давлением применяет относительно низкое давление (около 2 бар) для того, чтобы достичь быстрого заполнения литейной формы и получить более плотную микроструктуру, а, следовательно, и более высокие механические свойства, по сравнению с литьем в кокиль. Вдобавок, эта технология обеспечивает и несколько более высокую производительность (рисунок 3).
Кованые алюминиевые колеса - это цельные колеса, образованные из единого металлического блока методом горячей штамповки, горячего или холодного формования и обработки. Процесс ковки позволяет гибко управлять дизайном диска, подобным литым колесам. Стандартными сплавами являются термически обработанные кованые сплавы.
Производственный процесс позволяет использовать максимальный тормозной суппорт в сочетании с жесткими габаритами, малым весом и высокой прочностью и вязкостью. Ковка выравнивает структуру зерна вдоль направления потока материала, тем самым позволяя максимально использовать свойства прочности и вязкости сплава.
Рисунок 2 – Алюминиевый колесный диск фирмы BBC, изготовленный методом литья под низким давлением
Рисунок 3 – Схема метода литья колесных дисков под низким давлением
По сравнению с литьем кованые материалы демонстрируют повышенную устойчивость к усталости из-за отсутствия пор и из-за тонкой однородной микроструктуры. В то время как литые колеса выполняют в соответствии с теми же характеристиками нагрузок и выносливости, что и кованые колеса, последние более терпимы к перегрузкам, которые могут быть испытаны в спортивных автомобилях.
Кроме того, плотная деформированная микроструктура позволяет обрабатывать и полировать блестящие алмазные поверхности декоративной поверхности ступицы. Традиционная концепция ковровой штамповки включала в себя несколько операций кузнечной обработки, грубой обработки, раскалывания, поточной обработки, термообработки, окончательной обработки и многочисленных дополнительных этапов отделки в зависимости от требований к конструкции. С другой стороны, если низкий вес и низкая стоимость являются первоочередными целями, то технологии изготовления должны диктовать лимиты стилизации.
Другие методы литья колесных дисков
Кроме классического метода литья под низким давлением применяются многочисленные технологические варианты, которые оптимизированы под производство колесных дисков. Например, получают даже более легкие и прочные колесные диски, когда применяют специальное оборудование, которое обеспечивает более высокое давление литья.
1-ступенчатая ковка, чеканка, термообработка пирингового потока и обработка старения, сверление, удаление заусенцев и окраска. Полоса из листового металла, разрезанная на требуемую длину, превращается в круглую, с торцами приваривается вместе с помощью машины для сварки под давлением. После соединения колеса обрабатывают на поверхности, то есть предварительную обработку для получения конверсионного покрытия с последующим нанесением покрытия методом электроосаждения. Используемые сплавы должны соответствовать ряду иногда противоречивых требований.
Пустотелые колесные диски
Интересной новой разработкой является запатентованный метод «air inside technology» фирмы BBC. Основная ее идея заключается в применении в конструкции колесного диска полых камер и спиц вместо сплошного металла. В результате получается более легкое колесо с лучшей динамикой и комфортом вождения. Эта технология включает кроме литья такие операции как формовка и сварка.
Пустотелые колесные диски
Хорошие свойства отливки из металлической формы Способность выдерживать физическое воздействие Коррозионная стойкость Устойчивость к усталости. Однако он не подходит для термической обработки колес. Те же исследования были проведены с различным содержанием кремния. Микрографика и результаты на тестовых образцах найдены макс. размер пор является наиболее тесно коррелирующим параметром с усталостью.
Влияние содержания магния на прочность: Прочность на растяжение и предел текучести изменяются параллельно с увеличением содержания магния в диапазоне от 0 до 3%. Алюминий имеет многообещающее будущее в автомобильной промышленности из-за высокой прочности на единицу веса. Несмотря на то, что он дорогостоящий по сравнению со сталью, он предлагает значительное снижение веса. Края этих инструментов очень разнообразны с учетом отдельного материала. Они могут иметь одностороннюю кромку, выпрямление под прямым углом, край обеих сторон и т.д.
Рисунок 4– Алюминиевый колесный диск фирмы BBC с пустотелыми элементами, изготовленный по технологии «Air-Inside»
Контроль качества литых колесных дисков
Каждый литой диск подвергается рентгеновскому контролю, а затем обычно подвергается термической обработке и механической обработке. После этого поверхность дисков подвергают специальной подготовке под окраску и наносят краску или защитное покрытие. Затем образцы из статистической выборки дисков проходят трехмерный контроль размеров, проверку динамической балансировки, испытания на усталостную и ударную прочность.
Мы также поставляем лезвия для перфорированной бумаги, фольги и т.д. бурильные лопасти используются для прошивки отслоивающих календарей, форм и т.д. с помощью пробивных лезвий можно нарезать прокладку на металлический ролик или друг против друга, если одна из пробивных лопастей зубчатая, а другая - гладкая. Пробивные лезвия могут проколоть свободное пространство. Буровые ножи могут иметь круглый наконечник, могут быть заострены, штампованы, острыми зубьями для лучшего входа в материал и более стабильным краем.
В приведенном ниже резюме показаны различные варианты края лезвий. Наши дисковые ножи изготавливаются в стандартной форме сталей, указанных выше. В зависимости от заказа также может использоваться другой тип материала. Круглые наконечники используются для поперечной и продольной резки. Верхние круглые лезвия режут главным образом против нижнего лезвия. Этот способ использования круглых наконечников называется ножницами. Другие лезвия лезвия разрезают на металлический ролик. Лезвия лезвия могут приводиться в движение, но также и свободную прокатку с нижним круглым вязальным ножом и срезанным материалом.
Требования к алюминиевым сплавам для колесных дисков
К материалам для колесных дисков предъявляется ряд требований, которые могут противоречить друг другу.
Литейный сплав должен обладать хорошими литейными свойствами:
- безупречное заполнение литейной формы,
- отсутствие налипания металла на литейную форму,
- минимальная склонность к горячему растрескиванию и усадке.
Материал должен иметь
Типичные образцы промышленных дисков
Если вам нужна помощь в выборе подходящего лезвия, мы рады предложить вам наш многолетний опыт и ноу-хау. Мы надеемся, что вы удовлетворены конечным продуктом, изготовленным в соответствии с вашими требованиями. Лезвия для режущих лезвий лезвия для лезвий лезвия для лезвий лезвия для лезвий лезвия для лезвий лезвия для гравировальных лезвий для пищевой промышленности ножницы и тонкие сепараторы лезвия для ножей и разделительных лопастей.
Ассортимент плоских промышленных лезвий
Промышленные лезвия для поперечной резки промышленные лезвия для гранулированных промышленных лезвий для металлов лопасти для кошения промышленных лезвий и наковальни промышленные лезвия для зернистых промышленных лезвий скребки ножницы лезвия промышленные лезвия промышленные лезвия промышленные лезвия для режущих лезвий металлические лезвия и лезвия для мясорубки для пластмасс.Типичные отрасли промышленности
Лезвия промышленные для автомобильной промышленности, лезвия для шлифования пневматических лезвий промышленные лезвия для обрабатывающей промышленности промышленные лезвия для пищевой промышленности промышленные лезвия для бумажной промышленности, лезвия для целлюлозы, лезвия для бумажных промышленных лезвий для производства упаковочных промышленных лезвий для производства пластмасс промышленные лезвия для промышленности типография, штамповочные ножи промышленные лезвия для резиновой промышленности, лезвия для лезвий промышленных лопаток для производства напольных покрытий и покрытий в промышленных промышленных лезвиях для производства кровельных покрытий. Список упражнений - Распределение Построить математическую модель линейного программирования систем, описанных ниже.- высокую способность выдерживать механические удары (пластичность, ударная прочность).
Материал колесного диска должен иметь
- высокое сопротивление коррозии как в нормальной, так и в солевой атмосфере.
Материал диска должен иметь
- высокую усталостную прочность.
Алюминиево-кремниевые сплавы для колесных дисков
В соответствии с этими требованиями для изготовления колесных дисков применяют доэвтектические алюминево-кремниевые сплавы с содержанием кремния от 7 до 12 %. Эти сплавы имеют также добавки различного количества магния для обеспечения хорошего сочетания прочности и пластичности. Кроме того, эти сплавы имеют низкое содержание железа и других примесей.
Алюминиевый сплав AlSi11Mg
Вплоть до 80-х годов в Германии и Италии применяли близкий к эвтектическому составу сплав AlSi11Mg с содержанием кремния 11-12 %. Этот сплав обладает очень хорошими литейными свойствами, особенно в отношении к заполнению литейных форм и минимальной усадки. С другой стороны, этот химический состав алюминиевого сплава не обеспечивает ему достаточно высокой прочности и предела усталости, которые бы позволили далее уменьшать вес колесного диска.
Рисунок 5 – Литой колесный диск из алюминиевого сплава AlSi11Mg (фирма Borbet)
Алюминиевый сплав AlSi7Mg0,3 (A356)
В настоящее время стандартным сплавом для изготовления колесных дисков является литейный алюминиевый сплав AlSi7Mg0,3, который более известен как сплав A356, с дополнительным модифицированием стронцием. Впервые этот сплав применялся для изготовления колесных дисков во Франции, причем термическая обработка не применялась.
Однако преимуществом этого сплава AlSi7Mg0,3 является именно то, что он является термически упрочняемым, а это позволяет обеспечивать дискам дополнительную прочность. В Соединенных Штатах и Японии этот сплав с самого начала применяли с термической обработкой Т6, то есть в состоянии после закалки и искусственного старения.
Термическое упрочнение алюминиевых колесных дисков
На графиках рисунка 6 показана зависимость прочностных свойств сплава AlSi7Mg, модифицированного натрием, от содержания магния. Прочностные характеристики сплава AlSi7Mg0,3 дают лучшее сочетание усталостной прочности и относительного удлинения. С увеличением содержания магния усталостная прочность практически не возрастает, относительное удлинение значительно падает.
Рисунок 6 – Предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и усталостная прочность алюминиевого литейного сплава AlSi7Mg-T6
Аналогичные исследования были выполнены для различного содержания кремния. Установлено, что с увеличением содержания кремния пластичность сплава снижается, особенно при низкой скорости затвердевания в местах утолщений. Тем не менее, сплавы с содержанием кремния 11-12 % продолжают применять в тех случаях, когда требуется повышенная текучесть алюминиевого расплава.
Большое значение для усталостной прочности сплава AlSi7Mg имеет уровень его пористости в отливке. На рисунке 7 показана зависимость усталостной прочности алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3 от максимального размера пор в материале опытных образцов.
Рисунок 7 – Усталостная прочность алюминиевого литейного сплава AlSi7Mg0,3
в зависимости от размера пор
СТАЛЬНЫЕ ШТАМПОВАННЫЕ КОЛЕСА
Наиболее широкое распространение получили штампованные стальные диски. Конструкционно они состоят из самого диска (тарелки) и обода. Диск (тарелку) штампуют из листовой стали по специальному профилю для увеличения жесткости. Обод колеса также штампуют из стали. Обе составляющие соединяют между собой при помощи точечной контактной сварки. После этого на поверхность наносят защитное покрытие (эмаль, порошковое покрытие…).
Плюсы стальной штамповки
Стальными дисками комплектуются большинство автомобилей, сходящих с конвейеров во всем мире. Секрет такой популярности, как всегда, тривиален, и заключается в их дешевизне и простоте изготовления. Но на этом преимущества штампованных дисков не заканчиваются: даже при очень сильном ударе они не разрушаются, а мнутся, что способствует повышению безопасности транспортного средства, не говоря уже о возможности восстановления деформированного колеса. Кроме того, давайте вспомним физику, а именно тот факт, что для деформации какого-либо материала необходимо затратить определенную долю энергии. Так вот, если на колесо автомобиля действует ударная нагрузка, то стальной пластичный диск, деформируясь, принимает на себя значительную часть энергии удара, в то время как детали подвески и рулевого управления получают минимальные повреждения.
Минусы стальной штамповки
Внешне такие диски совсем не претендуют на оригинальность, поэтому их закрывают специальными колпаками. Конечно, если автомобиль рабочий и используется для перевозки грузов в труднодоступные районы, эти диски для него. Но, если у Вас красивый автомобиль, который служит Вам не только, как транспортное средство, но и укрепляет Ваш имидж, стальная штамповка будет все портить. Главным недостатком стального диска является его сравнительно большой вес, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля. Для уменьшения веса необходимо уменьшать толщину стенок диска, что недопустимо по условию сохранения достаточного сопротивления деформации (т. е. по условию прочности). Еще одним минусом является слабая сопротивляемость материала диска коррозии, которая быстро прогрессирует при разрушении защитного покрытия
КОВАНЫЕ КОЛЕСНЫЕ ДИСКИ
Вторым методом производства легкосплавных дисков является ковка, или, как говорят специалисты, горячая объемная штамповка. Поэтому и кованые диски часто называют штампованными (не путать со стальными штампованными).
Плюсы кованых дисков:
При ковке достигается прочность выше, чем при литье, поскольку происходит измельчение зерен, их деформация и вытягивание в нужном направлении - в результате структура металла становиться волокнистой. За счет этого возможно уменьшение толщины стенок кованого диска примерно на 20 % по сравнению с литым. Высокая прочность материала дисков обеспечивает им хорошие весовые характеристики: масса кованого диска на 30-50 % меньше массы стального и на 20-30 % аналогичного литого. Благодаря высокой пластичности такой диск не разрушается после сильного удара, а деформируется на подобие стального. Штампованные магниевые диски обладают хорошей коррозионной стойкостью, а алюминиевые и вовсе можно использовать без лакокрасочного покрытия. В общем, кованый диск вобрал в себя все преимущества литого и стального штампованного собратьев, при этом избавившись от их недостатков.
Минусы кованых дисков:
Существенным недостатком является очень низкий коэффициент использования материала, составляющий 30-40 %, что значительно увеличивает стоимость изделия.
Технология производства кованых дисков:
Исходную заготовку разогревают до температуры, при которой сплав приобретает наиболее высокую пластичность (порядка 400-470 °C), затем разогретая чушка под действием пресса вминается в специальную форму, и на выходе получается некое подобие колеса - поковка. Изготовляемые таким методом диски могут проходить термическую обработку, а могут и не проходить. Все определяется составом сплава. Часто механические характеристики дисков, прошедших термическую обработку, и без таковой, изготовленные из разных сплавов, практически не отличаются. Если термическая обработка производится, то она включает закалку с последующим старением. После поковка отправляется на механическую обработку, затем осуществляется нанесение декоративных покрытий. Такая технология изготовления позволяет получить диски, материал которых имеет прочность сопоставимую со сталью, и пластичность ниже всего на 20-30 %. При производстве кованых дисков широко применяются сплавы на основе алюминия и магния.
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 °C), 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 °C) 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.
