Литые диски — технология производства, преимущества и недостатки

Литые диски — технология производства, преимущества и недостатки

Для производства алюминиевых колесных дисков применяют различные методы литья. От метода литья алюминия 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.

Литые обода и бездорожье

Литые типы дисков для автомобиля могут иметь разные свойства, на которые стоит обращать внимание. Маркировка может указывать на виды, размер, производителя и другую информацию. На бездорожье легкосплавные диски автомобиля отлично себя проявляют, но вот многое зависит от качества изделия. Размер также немаловажен, то есть чем большим будет диаметр, тем большим будет и клиренс машины.

Колесные литые диски принципиально отличаются лишь тем, что в отличие от стального аналога при наезде на ямы они лопаются, а те сгибаются. Если же будет иметь место деформация, то шина будет постепенно спускать. При условии, что был использован качественный сырьевой материал, литые диски на бездорожье себя отлично проявляют.

Теперь представьте, что будет, если на большой скорости влететь в глубокую яму? Разумеется, ничего хорошего из этого не выйдет. Каким бы ни был размер обода, он будет сильно поврежден. Многие автосервисы предлагают их восстановление, но по большому счету эти обода не подлежат восстановлению.

Посредством сварочных и малярных работ не составит труда вернуть этой вещи первозданный вид, но вот технические показатели восстановить не получится. Не стоит полагать, что литые диски проигрывают стальным, так как это вовсе не так. Просто они тоже не лишены недостатков. Минимальный вес и возможность установки даже на старые авто – немалые достоинства. На самом деле авто с ними становится действительно безопаснее, а управляемость существенно повышается.

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.

Выбор местоположения и помещения

Законодательство не предъявляет особых требований к помещению, в котором будет размещено производство. Поэтому при выборе опираются на следующие параметры:

  • транспортная доступность;
  • наличие инфраструктуры и коммуникаций;
  • удобство погрузки-разгрузки;
  • стоимость.

Чем дальше от жилья располагается здание, тем дешевле оно обойдется. Однако в таком случае увеличатся транспортные расходы. Поэтому, при наличии выбора между двумя примерно одинаковыми по стоимости зданиями, выбирают то, которое ближе к рынку сбыта.

Литые диски готовые

Помещение должно соответствовать следующим требованиям:

  • площадь не менее 100 м2, из которых 30 м2 будут отведены под склад сырья и готовой продукции, 20 – для административного персонала и основные 50 – под производство;
  • наличие водопровода, отопления, электричества;
  • подъездные пути.

Учитывая пожароопасность производства, здание оборудуют в соответствии с требованиями Госпожнадзора – ящики с песком, огнетушители порошковые (не менее трех), пожарная сигнализация. Это увеличит затраты на оборудование помещения, однако в противном случае надзорные органы просто закроют производство и наложат штраф на предприятие.

Зачастую в аренду предлагают здания, уже оборудованные соответствующим образом, что будет выгодно, поскольку не придется тратить средства на закупку, установку средств пожаротушения и согласование их в Госпожнадзоре.

Примерная стоимость аренды производственного помещения подобного типа обойдется в 25000-30000 рублей в месяц в зависимости от региона. Приобретать в собственность здание нет смысла, так как это существенно увеличит первоначальные затраты.

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, изготовленный методом литья под низким давлением

Рисунок 3 – Схема метода литья колесных дисков под низким давлением

Штампованные, литые, кованые, сборные: какие бывают колёсные диски, и в чём отличия

1. Какие бывают диски?

Колесные диски по типу изготовления делят на штампованные, литые, кованые и сборные. Первые два типа – абсолютные лидеры по распространенности, третьи – выбор энтузиастов, а четвертые – фактически экзотика, но в рамках материала мы скажем пару слов и о них.

2. Штампованные диски

Штампованные диски – это самый бюджетный и простой в изготовлении тип. Такие диски изготавливаются из прокатной углеродистой («черной») стали путем штамповки отдельно обода и лицевой части и их последующего соединения сваркой. После изготовления диски окрашиваются эмалью, которая защищает их от агрессивной внешней среды.

Основная задача штампованных дисков – быть дешевыми и простыми, с чем они успешно справляются. Именно такие диски устанавливаются на базовые комплектации новых автомобилей, а также приобретаются владельцами машин, для которых важен не внешний вид диска, а исключительно его функционал.

Статьи / Популярные вопросы Как правильно выбрать диски для автомобиля Иногда некоторые начинающие автовладельцы сталкиваются с необходимостью замены диска – одного или нескольких, и эта задача на поверку оказывается более сложной, чем выглядит со стороны. И не… 108721 10 9 29.05.2017

Основные преимущества штампованного диска – это его вышеупомянутая дешевизна, а также мягкость и ремонтопригодность. Мягкость и ремонтопригодность – взаимосвязанные характеристики: дело в том, что из-за применяемого материала и технологии изготовления штампованные диски сохраняют присущую металлу пластичность. Таким образом, при ударе такие диски мнутся, принимая на себя и гася часть энергии удара, а пострадавший диск впоследствии можно отремонтировать, сохранив большую часть его эксплуатационных характеристик. Еще один плюс в этой ситуации – частичное демпфирование удара, приходящегося на подвеску: деформируясь, «штамповка» немного смягчает удар и в некоторых случаях может спасти подвеску от поломки ценой собственной целостности.

Недостатков у штампованного диска тоже хватает. Отчасти к ним можно причислить и пресловутую мягкость, однако основные претензии владельцев связаны с большим весом и утилитарным дизайном таких изделий, а также их слабой защищенности от внешней среды. Вес – и вправду главный бич «штампов»: он превышает таковой у литого диска в среднем на 15-30%. Это важнее, чем может показаться: ведь большая неподрессоренная масса приводит к легкому ухудшению динамики и увеличению расхода топлива.

Внешний вид штампованных колес стоит считать их особенностью, а не недостатком – это сугубо утилитарное изделие, хотя существуют и штампованные диски с намеками на дизайн. Те, для кого важен внешний вид, могут компенсировать его декоративными колесными колпаками, которые надеваются на «штамповку». Это актуально еще и потому, что штампованные колеса, как правило, легко теряют товарный вид: дефекты окраски и повреждения эмали приводят к тому, что диск ржавеет, а агрессивная внешняя среда лишь усугубляет этот процесс.

Краткое резюме: штампованные диски дешевые, тяжелые и ремонтопригодные, их стоит выбирать, если для вас совершенно не важен внешний вид диска, но важно потратить на него как можно меньше денег как при покупке, так и в эксплуатации.

Литые диски, как следует из названия, производятся путем литья в заранее заготовленную матрицу. Еще такие диски называют легкосплавными – это справедливо, потому что, в отличие от штампованных, они изготавливаются не из стали, а из более легких сплавов: как правило, алюминиевых, а в случае с дорогими изделиями – магниевых и титановых. После изготовления диски могут дополнительно окрашиваться, полироваться или покрываться лаком.

Основные преимущества литого диска – это меньшая по сравнению со «штамповкой» масса, существенно большая прочность, коррозионная стойкость, а также куда более эстетичный и разнообразный дизайн. С массой в данном случае все понятно: она меньше благодаря использованию более легкого материала. Более высокая прочность и коррозионная стойкость – тоже следствие применяемых материалов и технологии изготовления: литой диск способен выдержать без деформации гораздо большую нагрузку и не ржавеет даже при повреждении поверхности. Ну а внешний вид зависит исключительно от применяемой матрицы, и это позволяет создавать многие тысячи вариантов внешности диска. Дополняется внешность окраской: зачастую диск одного дизайна существует в разных цветовых исполнениях.

Недостатки литого диска – низкая пластичность и следующая из этого хрупкость, высокая стоимость и сложность ремонта, а также более высокая цена самого диска. Хрупкость – обратная сторона прочности: литой диск держит более сильный удар, чем штампованный, однако если сила удара превысит возможности диска, он не только помнется, а с большой вероятностью даст трещину или расколется. Кроме того, прочность литого диска означает, что удар в полной мере передается на подвеску автомобиля.

Технологии ремонта таких дисков, конечно, освоены, однако сам этот ремонт запрещен Техническим регламентом Таможенного союза, пункт 5.7.2 которого гласит, что не допускается «наличие трещин на дисках и ободьях колес, следов их устранения сваркой». Это вполне оправданная мера: потеря эксплуатационных характеристик при потенциальном ремонте значительна, и неизвестно, как поведет себя отремонтированный диск в дальнейшем.

Краткое резюме: легкосплавные литые диски красивые, легкие и прочные, их стоит выбирать, если вы хотите получить оптимальный баланс характеристик за умеренные деньги.

4. Кованые диски

Кованые диски – «элита» массового рынка. Они изготавливаются из легких алюминиевых сплавов с содержанием магния и титана путем объемной штамповки и последующей механической обработки. Заготовка, отштампованная при высокой температуре, сохраняет внутреннюю структуру металла, а дизайн диска, как правило, определяется на фрезерном станке.

Основные преимущества кованого диска – выдающиеся легкость и прочность, сочетающиеся с красотой изделия. Технология изготовления обеспечивает еще меньший вес и еще большую прочность по сравнению с «литьем» – именно поэтому кованые диски считаются лучшим выбором для автовладельца-энтузиаста. Еще одно важное свойство «ковки» – пластичность: при критически сильном ударе она не трескается, а мнется, что чуть облегчает возможность восстановления.

Главный недостаток кованого диска в том, что за все его преимущества нужно хорошо платить, причем на всех этапах и не только деньгами. Технология изготовления «ковки» наиболее сложна, и это ограничивает число производителей, которые этим занимаются. Соответственно, кованые диски не только дороги, но и весьма редки: прежде чем заплатить, придется их поискать или же заказать. Ну а еще одна сопутствующая проблема – большое количество подделок: немалая часть «ковки» на рынке – это литые диски с поддельными маркировками, а отличить литой диск от кованого сложно.

Краткое резюме: кованые диски красивые, очень легкие и очень прочные, их стоит выбирать, если вы хотите получить изделие с лучшими эксплуатационными характеристиками и готовы хорошо за них заплатить.

5. Сборные диски

Сборные диски – самый редкий и экзотический вид дисков. Их основная особенность заключается в том, что они состоят из нескольких частей: условно их можно разделить на обод и лицевую часть (диск), которая крепится к ободу болтами. Конструктивно это еще не все элементы: например, диск в сборе имеет бедлоки (beadlock), фиксирующие обод покрышки, и таерлок (tirelock), предотвращающий разбортировку колеса. Болты, используемые в сборных колесах, должны иметь очень высокую прочность и, как правило, изготавливаются из титанового сплава.

Преимущества сборного диска – в вариативности его состава: разные элементы диска можно изготовить из разных материалов, а также заменить при необходимости. Например, обод обычно кованый и изготовлен из алюминиевого сплава, а для лицевой части (собственно, диска) можно применить и более прочный титановый сплав. Поврежденный обод можно заменить, сохранив лицевую часть, или наоборот заменить «рисунок» диска.

Сборные диски – это наиболее редкий тип дисков, и в подавляющем большинстве случаев они используются в качестве имиджевого элемента. Новые диски, как правило, изготавливаются на заказ, а их цена очень высока.

Краткое резюме: сборные диски дорогие, красивые и прочные, их стоит выбирать, если для вас совершенно не важна цена дисков, но хочется получить эксклюзивное изделие с отличными эксплуатационными характеристиками.

А у вас какие диски?

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 с пустотелыми элементами, изготовленный по технологии «Air-Inside»

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.

О том, как их делают

Несложно догадаться по названию этой вещи, как именно их изготавливаю. Сырьевой материал попросту заливается в подготовленную форму. Чаще всего применяют сплавы металлов на основе алюминия. Экземпляры на магниевой основе на практике встречаются предельно редко. Легкосплавные типы дисков для авто отличают хорошие характеристики и показатели износостойкости.

Примечательно, что перед своими стальными аналогами они более стойки к ударам. В целом прочностные характеристики дисков для автомобиля такого вида могут зависеть во многом от качества сырьевого материала, а также формы и качества финишной обработки и покрытия лакокрасочными материалами. Из этого можно сделать вывод, что самые дешевые литые диски для автомобиля покупать не стоит, так как качество их будет минимальным.

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

О самом главном

Одним из главных преимуществ кованых конструкций — их феноменальная прочность. Исследования доказали, что кованый металл в несколько раз прочнее литого, и вероятность деформации диска при ударе минимальна.

Кроме того, высокая прочность применяемого сплава позволила значительно уменьшить вес самой конструкции. В сравнении с литыми и штампованными моделями, именно кованый тип является самым легким, что положительно сказывается на таких показателях, как расход топлива, долговечность подвески и ступицы.

Подобный тип дисков отлично ремонтируется и легко восстанавливает свою форму. Несмотря на то, что погнуть металл достаточно трудно даже при проезде значительных неровностей, иногда происходит и подобная неприятность. Кованый диск запросто выправляется методом прокатывания, как и штампованные модели. Такая услуга стоит весьма дёшево, поскольку технология крайне проста и распространена во всем мире.

Этот же факт можно назвать и недостатком. Вместо того, чтобы принимать удары на себя, диск полностью передает силу на подвеску, которая может пострадать. Но, тем не менее, главным минусом кованых деталей является их высокая стоимость. Как показывает практика, такие диски стоят в несколько раз дороже, чем литые, а потому большинство автовладельцев не могут их себе позволить.

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.

Автодиски начинаются с металла

Читая отзывы о литых дисках, вы наверняка обратили внимание на то, что продукция одних брендов вызывает восхищение, а других — всплеск негатива. Качество основы будущих колес во многом зависит от состава сплава. Большинство брендов производит литые диски из прочного сплавов алюминия с добавкой других металлов. Для недорогих моделей обычно используют сплав с добавкой кремния, например, g-AlSi10/11 или g-AlSi7. Они неплохо переносят термическую обработку, проявляют сравнительно неплохую устойчивость к механическим нагрузкам. Для более качественных колес состав сплава несколько другой: основой по-прежнему выступает алюминий, а в качестве добавок выступают магний или титан.

Как это делается? На начальном этапе металлы в форме болванок отправляются в печь, где их разогревают до температуры плавления — 600-700 градусов по шкале Цельсия. Затем расплавленный сплав заливается в форму. Однако не все так просто, ведь производители применяют различные технологии.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎