Изготовление стальных колесных дисков на заказ. Основные методы литья колесных дисков. Пустотелые колесные диски

Что является самым важным фактором в производстве колеса? Для нас процесс производства дисков - это наука и искусство, добавьте туда технические инновации и многоступенчатый контроль качества - и вы получите готовый продукт от компании «YST Group».

Наши производственные мощности - это 4 современных предприятия полного цикла: 2 завода по изготовлению литых дисков суммарной производственной мощностью 2 млн/единиц в год и 2 завода-изготовителя штампованных дисков с мощностью 1,5 млн/единиц в год. Каждое предприятие соответствует производственным стандартам ISO 14001:2004, ISO/TS 16949, ISO 9001:2008. Вся продукция имеет сертификаты соответствия ГОСТ-Р50511, TSE, CE.

Наши диски разрабатывают и производят только профессиональные дизайнеры и технологи. Система отбора персонала позволяет нам сформировать команду лучших специалистов и квалифицированных экспертов.

Виртуальные тесты

Мы знает о каждом диске все задолго до отлива первого колеса. Каждая новая модель начинается с виртуального моделирования пресс-формы. Инженеры разрабатывают 3D модель, которая подвергается искусственным тестам. Наше программное обеспечение позволяет спрогнозировать наперед, как диск будет вести себя на стендовых испытаниях. После положительного результата выпускается опытная партия, которая проходит аналогичные проверки, но уже в реальных условиях.

Изготовление литых дисков

Жизненный цикл каждой модели начинается с отлива пресс-формы. Для производства литых и штампованных дисков на наших заводах мы используем только высококачественное сырье. Для производства литых дисков мы закупаем сырье только у проверенных поставщиков. Поставщиком сырья для штампованных дисков является всемирно известный металлургический гигант «Baosteel Group».

Основные компоненты сплава - это жидкий алюминий, кремний и легирующие присадки. В производстве мы используем литейный алюминиевый сплав в сочетании с термической обработкой по технологии Т6. Он лучше остальных переносит термическую обработку и на 20% лучше выдерживает механические нагрузки. По готовности сплава мы отправляем опытный образец на спектральный анализ на соответствие всем техническим нормам.

При отливе заготовок мы используем способ литья под низким давлением и технологию кокильной заливки форм. На предприятиях мы имеем 25 семиосных автоматических установок низкого давления и 20 машин для кокильного литья. В процессе отливки достигается быстрое заполнение литейной формы, микроструктура сплава получается плотной. Готовые отливки поступают на рентгеноскопический контроль для недопущения в производство заготовок с внутренними дефектами.

Высокоточные станки с ЧПУ позволяют нам отливать и производить механическую обработку любые типоразмеры дисков от 12 до 30 дюймов. Также мы можем открыть любую необходимую пресс-форму по желанию клиента.

Итальянская покрасочная линия, установленная на обоих наших заводах, одна из самых современных. В производстве мы используем экологически чистые порошковые краски. При нанесении краска стремится распределиться равномерно по всему корпусу диска, что улучшает качество покрытия не только на плоских поверхностях, на острых углах и краях изделия. Такой метод окрашивания гарантирует равномерность покрытия, отсутствие подтеков, дефектов покрытия или эффекта «шагрени».

Вследствие большой прочности порошковых покрытий диски надолго сохраняют товарный вид и устойчивы к воздействию уличных реагентов и механических повреждений.

Изготовление штампованных дисков

В изготовлении штампованных дисков используется листовая сталь, поставляемая на заводы в бухтах. Бухту разматывают и режут на заготовки индивидуально для каждого типоразмера. Из каждой заготовки методом вальцовки, прессования и сварки изготавливают полуфабрикат, который профилируют и придают профиль обода колесного диска.

На сборочной линии спицы впрессовывают в обод и свариваю методом точечной 4х-тактной сварки в среде углекислого газа. Готовый колесный диск проверяют на соответствие требованиям качества и затем на его поверхность наносят защитно-декоративное покрытие.

Стендовые испытания

Прежде чем сойти с конвейера, каждый диск проходит испытания в собственной сертифицированной лаборатории: тест на растяжимость, радиальное биение и динамическую балансировку, герметичность, устойчивость к коррозии, диагностику на целостность структуры и отсутствие микротрещин, хроматический контроль и оценку адгезивных свойств ЛКП.

"YST Group" гарантируем потребителям безупречное качество и сохранение всех потребительских свойств каждого диска на уровне 99,3% на протяжении всего срока эксплуатации.

В рамках программы импортозамещения компания «YST Group» начала строительство завода по изготовлению стальных колес под маркой «Trebl». На российском рынке данная марка представлена с 2008 года. Доступная цена, высокое качество и обширная линейка типоразмеров сделали диски «Trebl» востребованными у покупателей из России. В настоящее время производство размещено на 2 заводах в странах Азии, но уже через год в России будут запущены дополнительные производственные мощности.

Будущий завод - совместный проект компании «YST Group» и ее европейских и китайских партнеров. Он призван стать центром производства штампованных дисков в России.

Завод будет расположен в Ярославле и образует вокруг себя развитую промышленную инфраструктуру. Производственные процессы будут иметь высокий уровень автоматизации.

Предприятие будет оборудовано современным оборудованием итальянского, американского, китайского и российского производства. Мощность производства – 1,5 млн/колес в год. Завод будет производить 13, 14, 15, 16 и 17 дюймовые колеса для всех популярных марок автомобилей. Новый завод позволит переориентировать товарные потоки из Китая в Россию. Уже запланированы поставки готовой продукции для первичной (OEM) комплектации автомобилей на российских заводах-изготовителях. Заключены контракты на экспорт дисков в Европу. Все выпущенные на российском заводе диски будут соответствовать нормам немецкого стандарта TUV и итальянского Qualilab.

На производстве будет действовать серия международных стандартов качества ISO 9001, а надежность готовой продукции будет соответствовать стандартам, принятым в России, Северной Америке, Европе и Азии. Социальную значимость завода можно оценить уже сегодня. В производстве будут задействованы десятки опытных инженеров и специалистов. Запущенный в эксплуатацию завод обеспечит рабочими местами более 150 человек и окажет благоприятное влияние на социально-экономическую ситуацию в регионе.

Помимо экономической эффективности производства мы стремимся добиться баланса с окружающей средой. Специально для нового предприятия была разработана долгосрочная программа снижения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

На новом предприятии будут внедрены международные стандарты и системы экологического мониторинга, что позволит в режиме реального времени регулировать производственную нагрузку и не превышать предельно-допустимые нормы по промышленным выбросам.

На сегодняшний день, в нашей стране, несмотря на кризис, объемы продаж автомобильного транспорта постоянно увеличиваются. При таком положении вещей, изготовление различных запчастей и комплектующих для авто может стать весьма прибыльным бизнесом.

Актуальность бизнес-идеи по производству легкосплавных дисков сегодня доказана наличием большого количества игроков на рынке.

Среди подобной продукции, диски на колеса, считаются одними из наиболее востребованными. Если раньше, диски, предлагаемые на рынке, изготовлялись в подавляющем большинстве из стали, то сейчас появились новые, изготовленные по улучшенной технологии диски из сплавов легких металлов. Из-за особенностей изготовления и материалов такие диски стали именоваться легкосплавными.

Перспективы организации малого производства по изготовлению легкосплавных дисков

Несмотря на то, что на сегодняшний день существует множество организаций занимающихся производством дисков из легких сплавов, для начинающего бизнесмена, всегда найдется своя ниша в данном сегменте рынка, так как начало подобной деятельности сопровождается определенными трудностями и требует довольно больших вложений капитала.

Ни для кого не секрет, что любая производственная деятельность требует от предпринимателя существенных вложений. Но, при грамотно составленном бизнес-плане, всегда можно найти заинтересованных инвесторов, или же, взять кредит в банке. Подобное производственное направление деятельности имеет серьезные перспективы развития, которые вполне способны заинтересовать обладателей капитала, готовых инвестировать в стоящее дело.

Деятельность по изготовлению автомобильных дисков можно назвать единственной в России среди всех, так или иначе связанных с автомобилями, на которую не распространяется негатив, характерный в отношении продукции, производимой российским автопромом. После распада СССР осталось большое количество предприятий, деятельность которых раньше была связанна с государственными заказами.

Теперь цеха некоторых из подобных предприятий производят легкосплавные диски для автомобилей. Причем их производство ведется на оборудовании, которое раньше использовалось в военном производстве и авиации. Конкурировать с подобными компаниями, которые производят товар сочетающий качество и доступность и востребованный даже за границей, весьма сложно. Сложно, но возможно, так как данный сегмент рынка освоен еще не максимально. Существует немало и иностранных производителей, но высокая стоимость их продукции, препятствует ее массовому приобретению.

Существующая рыночная ситуация предполагает, что для начинающего бизнесмена вполне актуальна бизнес-идея организации малого производства дисков для авто. В данном случае будет правильнее специализироваться на выпуске недорогой продукции высокого качества, ориентированной на среднего покупателя, причем не в конкретном регионе, но и по всей России. Существуют и другие особенности бизнеса по изготовлению дисков из легких сплавов, которые нужно учитывать.

Какие легкосплавные диски бывают

По способу изготовления и свойствам, легкосплавные диски подразделяются на:

• литые;
• кованые;
• сборные.

Сборные диски, собираемые из отдельных деталей и не отличающиеся монолитностью, не получили широкого распространения, поэтому можно считать основными видами дисков литые и кованые. Эти виды дисков отличает технология изготовления, характеристики получаемого продукта и его стоимость. Кованые несколько превосходят литые по качеству, но обладают достаточно высокой стоимостью. Снизить себестоимость их изготовления можно только на оборудовании тех самых, работающих ранее на государство, заводов. Сочетание быстрой окупаемости, меньшие вложения и то, что они более распространены, чем дорогие кованые, делает предпочтительнее создания бизнеса на основе производства именно литых дисков.

Несмотря на высокую цену, кованые диски также имеют своего покупателя. Но чаще, производством таких дисков занимаются крупные компании. Увеличение количества владельцев автомобильного транспорта, позволяет вполне успешно существовать и конкурировать рядом с другими производителями.

В процессе эксплуатирования своего автомобиля, владелец периодически обновляет свои диски. Покупка очередных дисков может быть вызвана их повреждением или возникновением желания поменять стандартные, имеющие непривлекательный внешний вид диски, установленные на заводе. Каждый автомобиль имеет два комплекта резины, к которым необходимы и два комплекта дисков. Для примерного определения спроса на диски в каком-то конкретном городе, можно проанализировать количество уже существующих автовладельцев и прикинуть объемы будущих продаж авто.

Еще одним вариантом, подобного бизнеса является изготовление дисков на заказ, когда при помощи фрезерного оборудования из основы вытачивается эксклюзивный диск. Следует иметь в виду, что такой способ изготовления считается весьма сложным.

С чего начать?

Перед началом любого дела, следует получить официальный статус предпринимателя. Предпочтительными формами собственности, из-за применяемой упрощенной системы сбора налогов, считается регистрация как индивидуальный предприниматель – ИП, или как общество с ограниченной ответственностью – ООО. При такой форме собственности, налоговые отчисления от доходов составляют 6 процентов, а от прибыли – 15. Оформление документов занимает один месяц и стоит 20 тыс. рублей.

Организация малого производства и подбор персонала

Для организации подобного вида деятельности понадобится площадь, равная в среднем 10 акрам земли. На этой территории, кроме производственных, должны разместиться административные, вспомогательные и помещения для хранения. Кроме этого, должны быть места для транспорта и удобного подъезда. Хорошо, если у начинающего бизнесмена уже есть подходящая площадь или есть возможность оформить аренду по выгодной стоимости.

Численность персонала зависит от предполагаемых объемов производства. На постоянную работу стоит нанимать основную рабочую силу, деятельность которой непосредственно связана с процессом производства: операторы станков, технические работники, токари, водители, слесари, грузчики и руководящий состав. Для организации бухгалтерской службы можно воспользоваться аутсорсингом.

Для начала, подойдет обычный график работы – 8-часовой рабочий день и 5 – дневная рабочая неделя. Квалифицированные кадры для подобной работы найти не просто. Рабочие должны обладать навыками по обслуживанию и использованию специального оборудования, руководящий состав должен ориентироваться в устройстве техники для правильной ее настройки и поддержания в рабочем состоянии, технологи должны совершенствовать технологию изготовления и определять качество продукта.

Единственного в своем роде сплава для дисков нет. Важно, чтобы основной металл в сплаве был легкий, желательно цветной. Преимущественно используются сплавы алюминия, намного реже – магниевые и титановые сплавы. Использование этих металлов в чистом виде невозможно. Наиболее широко применяют сплав алюминия с кремнием. Большинство организаций применяют уже готовые сплавы, но некоторые пытаются разработать что-то свое.

Поиск лучшего сплава требует вложений и времени, но, в конечном счете, это может помочь в повышении конкурентоспособности. Общие вопросы по организации деятельности одинаковы, но производство разных видов дисков, существенно отличается между собой.

Особенности бизнеса по изготовлению литых дисков

Такие легкосплавные диски наиболее распространены, что обусловлено относительной дешевизной изготовления, влияющей на конечную доступность продукта для широкого круга потребителей. Наиболее распространенный сплав алюминия и кремния, включает также титановые и магниевые примеси. Диск, изготовленный из такого сплава, устойчив к воздействию коррозии, поэтому не нужно его красить или подвергать дополнительной защитной обработке.

Применяют и другие виды сплавов. Сплав магния используют реже, так как колесо с диском на основе магния требует дополнительного ухода. Выбирая сплав для изготовления, следует учитывать, что металлы обладают разным температурным режимом плавления, ведь расплавить металл до превращения его в жидкость – важная часть процесса изготовления. Оптимально применять сплав, в основе которого металл, с более низким температурным порогом плавления.

Использование наиболее распространенных сплавов – на основе алюминия и магния, позволяет использовать стандартную аппаратуру. Порог перехода алюминия в жидкую форму – 660 градусов Цельсия, магния – 650 градусов. Для сравнения, работа с титаном, который плавится при температуре 1720 градусов, требует дополнительных трат на закупку специальных печей и машин для литья. Более редкое использование сплавов на основе титана, обусловлено не только высокой стоимостью самого материала, но и более дорогостоящим способом его обработки. Несмотря на это, титан, один из самых подходящих материалов для дисков.

Поиск новых сплавов проводится все же редко, поэтому чаще для изготовления приобретается готовый сплав. Слитки сначала направляются в машину для литья, где обрабатываются. Полученная болванка проходит процедуру закалки – быстро охлаждается в воде или техмасле. После такой процедуры металл, приобретает твердость, но остается хрупким, вязким и имеет слабую пластичность.

Все эти свойства не годны для дальнейшего использования. Поэтому необходимо нагреть сплав ниже предельной температуры, т.е. состарить, а затем остудить. Продукт почти готов, осталось только придать ему нужную форму и параметры. Такой способ изготовления не предполагает дальнейшую дизайнерскую обработку диска, так как это происходит еще в процессе литья.

Иногда, болванки, изготовленные из определенного сплава, дополнительно не обрабатывают термически, продукт сразу поступает к токарю. При закупке готовых сплавов, технологи должны обязательно обладать информацией о материале, чтобы знать о том, как будут изменяться его характеристики в процессе обработки. В зависимости от показателей может отличаться и сам процесс и последующая обработка.

Диски, на основе сплава магния, обладают самым легким весом, но больше других подвержены коррозии, поэтому в качестве защиты необходимо дополнительно проводить оцинкование или хромирование. Один из вариантов защиты – окраска, которая применяется и для дисков из других сплавов. В основном, необходимое оборудование для изготовления литых дисков включает:

• машину для литья – стандартную для всех сплавов или специализирующуюся на каком-то одном, вместе с дополнительными формами, изготовляемыми на заказ (семьсот тыс. рублей);
• печь для первоначального плавления (от четырехсот тыс. рублей);
• станок токарный – простой ручной (пятьдесят тысяч) или многофункциональная, программируемая машина с гарантией максимальной точности (четыре млн. рублей);
• техника для окраски – ручная или автоматическая (от ста тыс. рублей).

Изготовить продукт, это еще не все, прежде чем изделие отправится на продажу, оно должно пройти контроль на герметичность и качество исполнения. Контроль осуществляет специальная аппаратура, оснащенная всем необходимым для рентгеновского осмотра и техконтроля. Кроме основного оборудования, необходимо позаботиться об устройствах для перемещения жидкого металла из печи в машину для литья и для выноса болванок для охлаждения. Оптимальную схему рабочего процесса должны планировать инженеры.

Особенности изготовления кованых дисков

Кованые диски лишены главного недостатка литых – меньшей прочности по сравнению с классическими, изготовленными из стали. Они сочетают прочность и легкость. Несмотря на высокую стоимость, долгосрочное их использование приносит большую выгоду в сравнении с более дешевыми стальными и литыми. Колесо с кованым диском легче, что обуславливает уменьшение инерции, увеличение сцепления с дорогой и в итоге меньший расход горючего.

Но при покупке, автовладелец, больше думает о размере потраченной суммы в данный момент времени, поэтому необходимо попытаться добиться конкурентоспособной цены для кованых дисков, путем снижения затрат в производстве.

Большие затраты при изготовлении кованого диска связаны не только с необходимостью использования более дорогого оборудования, но и с большим количеством отходов. Излишки, а это в среднем 50 % не подвергаются переплавке, они могут только продаваться. Из-за этого увеличивается количество материала для закупки.

Как и при изготовлении литых дисков, в производстве кованых преобладает использование сплавов на основе алюминия с примесями меди, кремния и магния. Требования к сырью для кованых дисков выше, ведь основа в этом случае должна быть сразу максимально прочной и пластичной. В противном случае количество излишков и брака будет увеличиваться.

Для сплавов на основе титана, нужны специализированные печи, способные нагревать до высоких температур прессы для штамповки с регулированным и широким диапазоном нагревания необходимой площади. Для такого производства нехарактерно применение собственных сплавов, так как помимо процесса изготовления, его еще нужно залить в определенные формы.

Из-за особенностей производства – объемной штамповке при высокой температуре, для изготовления кованых дисков приобретаются специальные заготовки в виде длинных, маленького диаметра цилиндров – поковок. Поковки уже закалены и некоторые предприниматели считают, что машины для литья им в этом случае не нужны. Цилиндры режут на болванки нужного размера и подвергают первичной обработке – нагревают и предварительно штампуют.

После первой штамповки их нагревают в печи не до предельной температуры и отправляют под пресс с новой формой. Расстояние от печи до пресса не должно быть большим, чтобы болванка не остыла. После обработки в подготовленном растворе ее определяют в машину для штамповки. После этой процедуры, диски практически полностью готовы. Их еще раз нагревают, быстро охлаждают, вновь нагревают, после чего они остывают естественным способом.

Финишная обработка – нанесение на диск нужного рисунка при помощи фрезеровочного агрегата. Все болванки после пресса одинаковы, отличия они приобретают на завершающей стадии процесса изготовления. Применение фрезера, в основе работы которого лежит программное управление, автоматизирует работу по изготовлению дисков. Фрезер может выполнить любую задачу и позволяет быстро получить результат.

Внешний вид изделия, так же важен, как и другие его характеристики, поэтому экономить на этой процедуре не стоит. Диск можно при необходимости покрыть краской. Эта процедура, чаще выполняет декоративную роль, так как большинство используемых сплавов, позволяет обходиться без применения дополнительной защиты от коррозии. Перечень необходимого оснащения производственных цехов для изготовления кованых дисков включает:

• машину для литья – не обязательна, но желательна (семьсот тыс. рублей);
• печь с меньшим максимальным температурным режимом (от двухсот тыс. рублей);
• покрасочная установка (от ста тыс. рублей);
• установка для плазменной резки (от трехсот тыс. рублей);
• оборудование для осуществления штамповки в двух экземплярах (от одного млн. рублей);
• фрезерная установка (от двух млн. рублей)

Первая партия должна пройти контроль, с целью определения качества продукции. Если после обследования не выявлены недостатки, можно продолжать дальнейший выпуск продукции.

Подводим итоги

Потенциальные покупатели уже давно оценили преимущества легкосплавных дисков по сравнению с классическими, изготовленными из стали. Спрос на диски из легких сплавов уже давно значительно превысил спрос на стальную продукцию. Литые диски незначительно уступают стальным по прочности, и это их единственный недостаток. Кованые изделия можно считать идеальными.

Если грамотно наладить производственную деятельность по их изготовлению, то их цена вполне станет доступна более широкому кругу потребителей и уж совершенно точно будет ниже, чем стоимость литых и стальных изделий иностранного производства. Геометрическая точность и малый вес дисков из легких сплавов доказано улучшают эксплуатацию различных видов автотранспорта.

Немаловажно и то, что легкосплавным дискам можно придать любой внешний вид. Разнообразие дизайнерских решений не наносит вреда конструкции колес. Это еще одна причина популярности таких дисков у автовладельцев, которых не устраивает непривлекательный вид изготовленных на заводе дисков. После того, как массовое производство будет отлажено, можно организовать изготовление уникальной продукции (кованых дисков) по заказу.

Состав сплавов используемых при изготовлении таких дисков, оказывает положительный практический эффект. На диски, изготовленные с применением легких сплавов, меньше влияют погодные условия, и мало воздействует работа автомобиля. Свойства сплава, лежащего в основе, способствует большему отводу тепла от системы торможения, как следствие – сокращается износ и становится меньше расход топлива. Кованые изделия, помимо всего прочего, отличаются максимальной прочностью и упругостью.

Реализовывать диски можно оптовым покупателям и дополнительно через собственный розничный магазин. Привлекательной для клиентов может стать невысокая стоимость, без дополнительной наценки и возможность изготовления продукции на заказ. Развивая эти два направления бизнеса можно получать ощутимый доход.

Затраты на получение одного диска равняются 1,5 тыс. рублей, при розничной продаже его стоимость составляет около 5 тыс. рублей. Простой расчет, демонстрирует перспективы развития бизнеса по изготовлению легкосплавных дисков. Особенно это касается деятельности по изготовлению кованых изделий, которые будут на порядок дешевле иностранной продукции.

› Диски дискам - рознь…

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.

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.

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.

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

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.

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.

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 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).

Рисунок 2 – Алюминиевый колесный диск фирмы BBC, изготовленный методом литья под низким давлением

Рисунок 3 – Схема метода литья колесных дисков под низким давлением

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.

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.

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.

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

• 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