Кованые диски технология изготовления

Современные технологии изготовления колесных дисков (жидкая ковка)

Производство при помощи гравитационного литья

Подавляющее большинство легкосплавных дисков изготавливаются посредством использования метода гравитационного литья. Одним из главных достоинств этого метода является высокий коэффициент использования материала, благодаря чему, себестоимость производства существенно снижается. Именно это и является определяющим фактором при формировании цены (литье в 2-3 раза дешевле ковки).

В качестве конструкционных материалов широко используются относительно дешевые сплавы на основе алюминия. Алюминий является одним из наиболее легких металлов, что в сочетании с высокой прочностью его сплава, способствует снижению веса диска.

Если сравнивать со стальными изделиями, то алюминиевые диски легче на 10-20%, что является их основным преимуществом. Ведь в таком случае масса неподрессоренных частей машины значительно снижается. 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.

За счет меньшей массы колеса быстрее восстанавливают контакт с поверхностью дороги при наезде на препятствие, что благотворно сказывается на устойчивости и управляемости автомобиля, движущегося на больших скоростях. Уменьшение массы колеса положительно сказывается на динамике автомобиля, т. к. для разгона и торможения требуется меньшее усилие, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы двигателя, трансмиссии и тормозной системы, а также к уменьшению расхода топлива.

Помимо всего прочего, диски из алюминиевых сплавов обеспечивают лучшее охлаждение тормозных механизмов за счет лучшего обдува и высокой теплопроводности материала. Нельзя не учитывать также высокую точность в изготовлении литых дисков, которая позволяет лучше произвести балансировку колеса. Это, в свою очередь, способствует уменьшению износа подшипников ступиц, шарниров деталей подвески, рулевого привода и шин.

Использование давления в процессе литья

Готовое изделие (алюминиевый диск) должен обладать такими качествами, как небольшой вес и оптимальная степень прочности, причем, за счет последнего параметра колесный диск может эксплуатироваться на различных дорожных условиях без риска механического повреждения или разрушения. Если стремиться к максимальному снижению веса, страдает прочность и наоборот, увеличивается вес диска в борьбе за прочность. Идеалом в этом случае может быть гармония, компромисс легкости и прочности.

В процессе производства колесных дисков используют следующие методы литья по способу заполнения форм:

• гравитационное литьё;
• гравитационное литье под давлением.

Технология соединила в себе теории технологий литья и ковки, чтобы сфокусироваться на решении данной конфронтации веса и прочности. При производствелитой диск проходит ускоренный этап затвердения жидкого алюминия для достижения требуемой прочности и жесткости. Обычное охлаждение водой в нижней форме дополняется охлаждением и в верхней форме. Сплав затем подвергается высокоскоростной термической обработке.

После того как заготовка отлита, ее подвергают многократному нагреву до высокой температуры (примерно 540 градусов Цельсия) и резкому охлаждению в воде – эта технология сродни закалке металла. В процессе этой термической обработки меняется микроструктура алюминия, в результате чего сплав становится мелкозернистым. При помощи современных компьютерных технологий осуществляется анализ и контроль изменения структуры алюминия до, во время и после затвердения. Такой технологический процесс позволяет сделать диск тонкостенным не в ущерб его прочности.

Если говорить об обычном гравитационном литье, то в его процессе заполнение формы жидким сплавом и его затвердение происходят без какого-либо внешнего воздействия, т. е. исключительно за счет действия силы тяжести. Литьё под давлением – способ получения отливок в пресс-формах, которые сплав заполняет с большой скоростью (16 секунд) под давлением. Использование этого метода обеспечивает точность размеров и предупреждает образования пористости конструкции.

Технология Liquid Forging

Данный технологический процесс объединяет преимущества литья и ковки. Как это выглядит? Расплавленный алюминий подается в форму и осуществляется первичное давление в 50кг/см2 и последующее давление в 1000 кг/см2. Третья степень давления – 4000 кг/см2 производится после того, как форма полностью заполнится расплавленным металлом и продолжается до полного затвердения. При таком многократном давлении поры расплавленного алюминия полностью устраняются, металл получается без усадочных раковин и с отличной микроструктурой.

Колесные диски, изготовленные с применением технологии Liquid Forging, демонстрируют целый ряд преимуществ:

• отсутствие “усадочной раковины”, микроотверстий и пор;
• мелкозернистость (20-30nm);
• высокие механические свойства жидкой ковки отражаются на лучшем прохождении поворотов, радиальной износоустойчивости и ударопрочности по сравнению с дисками, литыми при низком давлении;
• вариативность и изысканность дизайна в сравнении с цельнокованными дисками;
• вес жидкокованного диска ниже на 30% по отношению к литым дискам;
• высокие механические свойства и отличная микроструктура.

Технология Flow Forming

Производители по-прежнему работают над технологиями, которые позволяют сделать диск максимально легким не в ущерб прочности. Один из таких проверенных методов – процесс вытягивания обода под воздействием высокой температуры. У Kosei такой метод имеет название Super Fprming (SF), у MI-tech и Marcello – FF (Flow Forming).

Ротационно-давильная технология Flow Forming – новая, прогрессивная технология изготовления симметрично радиальных деталей. Заготовка в виде сердцевины диска с буртиком отливается и прессуется под очень высоким давлением, а затем из буртика с помощью разогрева и специального оборудования “вытягивается” обод.

Технология Flow Forming позволяет сэкономить на сырьевом материале и механической обработке. Большим преимуществом является элегантный, утонченный внешний вид и беспрецедентно малая масса колеса. Являясь именно литыми, эти диски имеют высокую степень прочности, равную прочности кованых алюминиевых дисков.

Хромирование колесных дисков

Основная задача процесса хромирования (гальванирования) состоит в том, чтобы обеспечить поверхности колесного диска защиту от механических повреждений и химического воздействия агрессивных сред. Кроме того, данная технология позволяет изменить свойства материала (электрическая проводимость, антифрикционные свойства, пригодность для пайки), а также добиться необходимого декоративного эффекта (цвет, блеск).

Хромирование представляет собой нанесение равномерного тонкого слоя хрома, который обеспечивает особую прочность и безупречный блеск. Чем толще покрытие, тем выше износостойкость изделия. На сегодняшний день достаточно широко используется декоративное хромирование.

Особенности производства кованых колесных дисков

Количество производителей кованых дисков не так уж и велико. Буквально все кованые диски являются достаточно дорогими. А стоимость некоторых эксклюзивных дисков отличается от стоимости дисков для обычного потребления в десятки раз. Все это связано с дорогой технологией, по которой производятся кованые диски. И не все компании считают экономически обоснованным выпускать именно кованые диски.

Можно выделить несколько известных компаний, как отечественных, так и зарубежных, которые производят кованые диски. Причем они не только их производят, но и часто разрабатывают эксклюзивные модели. И у таких эксклюзивных дисков есть собственные дизайнеры. И диски не только отличаются дизайном, но имеют определенные технические характеристики, которые идеально будут подходить под ту или иную подвеску определенного автомобиля.

Вот список компаний, которые делают кованые диски, как у нас в стране, так и за рубежом:

• Slik;
• ВСМПО;
• СМК (Авиатехнологии);
• КраМЗ;
• БКМПО;
• Beneventi;
• Rocksroad;
• Solomon Alsberg;
• AGForged.

Причем, что интересно, все иностранные производители кованых дисков развивались как производители различных узлов для автомобилей. Т.е. этот процесс был вполне естественный. А вот отечественные производители использовали технологии, которые были свойственны ВПК (военно-промышленному комплексу). А именно на этих производствах были наиболее развиты все передовые технологии. И потом эти технологии там, где можно было, перетекли в обычную мирную промышленность.

Диски с кованым ободом

Есть особая категория дисков, которые с весьма большой натяжкой можно считать коваными. Такие диски выпускаются только за рубежом и отечественные производители именно таких дисков не производят. Суть таких дисков заключается в том, что они имеют только упрочненный обод. Диск производится по обычной технологии литья, а затем его отправляют на линию, где давлением упрочняется поверхность обода. Упрочнение происходит за счет сжимания зерен металла.

Формально получается, что процедура ковки вроде как и есть. Но ведь ковке подвергается только одна часть диска, а остальная часть, условно говоря, остается сырой. Поэтому такие диски нельзя считать коваными. Хотя некоторые недобросовестные продавцы стараются представить их таковыми.

Отечественные производители кованых дисков такую технологию не используют и выпускают только кованые диски, в классическом понимании этого термина.

Как изготавливаются кованые диски?

Кованые диски – это диски, которые подвергаются горячей штамповке. Материалы, которые используются для кованых дисков точно такие же, как и для дисков, получаемых литьем. И начальная операция по изготовлению заготовки очень похожа на операцию по литью. А дальше начинаются различия.

Заготовка поступает на автоматическую линию, где подвергается горячей штамповке при помощи прессов. Причем прессование до нужного состояния происходит не за одну операцию. На первом этапе используется самый маломощный пресс. Следующий этап – заготовка попадает под пресс, который создает большее усилие. Далее еще один пресс с еще большим усилием. И так далее.

Обычно производственный цикл обработки давлением заканчивается на третьем прессе. Но в некоторых случаях может использоваться и четвертый, и пятый пресс. Для отечественных производителей характерно использование в одной линии трех прессов с различной мощностью и силой давления.

После этого кованая заготовка подвергается термической обработке двух типов: закалка и отпуск или старение металла. Отпуск нужен для того, чтобы снять внутренние напряжения внутри металла, которые появляются в результате обработки давлением и в результате термической обработки (закаливания).

Далее заготовка подвергается обработке на фрезерном станке. Во время этой обработки диск приобретает окончательный вид и форму. Далее диск может подвергаться гальваническим операциям, например, хромированию или воронению.

Предлагаем читателю отдохнуть от чтения и посмотреть видео о производстве кованых колесных дисков:

В чем отличие отечественных кованых дисков от импортных аналогов?

Прежде всего, существует отличие в цене. Отечественные диски существенно дешевле, чем кованые диски иностранного производства. Но при этом, ничуть не уступают им механическими качествами. Но нужно признать, что модельный ряд отечественных дисков все-таки ограничен. У импортных кованых дисков есть масса дизайнерских решений, делающих диски совершенно уникальными. В отечественном дискостроении такая тенденция не наблюдается.

Кованые диски: что это такое и чем они отличаются от литых

На рынке запчастей сегодня представлен огромный выбор дисков различных размеров и дизайна. Однако такое широкое разнообразие вариантов можно разделить на 3 основные группы по способу производства: штампованные, литые и кованые. И если первые 2 разновидности хорошо знакомы автолюбителям, то кованые диски по-прежнему вызывают много вопросов. Самый популярный из них – что лучше: кованые или литые колеса? Ответить на этот вопрос однозначно нельзя, потому что выбор зависит от конкретной ситуации. Для индивидуального же решения нужно, прежде всего, понимать, что из себя представляют кованые диски, в чем их особенности и преимущества. И скажем сразу – отличий от более привычного литья у них более чем достаточно.

Что такое кованые диски

Первоначально вы можете представить себе кузнеца с огромным молотом, который из куска металла выковывает достаточно элегантный и стильный диск с правильной геометрией. Картина получается красивая, но далекая от действительности. Современная ковка – это практически полностью механизированный процесс, выполняемый с помощью специального оборудования.

Материал, используемый для кованых дисков, практически ничем не отличается от сырья, из которого производятся литые модели. Это все тот же алюминиевый сплав с добавлением легирующих компонентов: магния, кремния, меди. В результате получается очень прочный и одновременно пластичный материал. Кроме того, каждый производитель добавляет в исходный состав различные компоненты, придающие те или иные свойства. Такие добавки – это в большинстве случаев коммерческая тайна производителей, поэтому точную формулу используемого сплава никто не разглашает.

Различия же между литьем и коваными ободами проявляются позже, на этапе производства. И эти различия глобальные – для этих видов дисков используются абсолютно разные технологии, в результате чего они приобретают индивидуальные свойства.

Как делают кованые диски

Процесс их производства начинается аналогично изготовлению литья. На металлургическом предприятии готовится необходимый алюминиевый сплав, в который вносятся те или иные добавки. Однако на этом сходства заканчиваются.

Для изготовления литых дисков расплавленный металл заливается сразу же в готовые формы. При производстве же кованых дисков используется следующая технология:

• Расплав льется в цилиндры того или иного размера.
• После остывания каждый цилиндр разрезается на несколько более коротких сегментов.
• Получившуюся заготовку отправляют в печь, где она разогревается.
• Далее металлический чурбак поступает на пресс для осадки – сплющивания под заданным углом.

Именно из-за использования прессов готовые диски получили название кованых. И оно вполне оправдано – под воздействием пресса сплав приобретает волокнисто-мелкозернистую структуру, в которой не остается никаких пустот и пузырьков воздуха.

Далее сплющенную заготовку повторно отправляют в печь, где она разогревается до температуры в 430 град. После этого ее подают под нагретый до чуть меньших температур пресс с другим штампом, который превращает плоский металлический «блинчик» в объемную заготовку – т.н. «кастрюлю». Они уже имеют необходимый для диска размер и глубину, однако пока еще остаются без дизайна, посадочных и крепежных отверстий.

Этот полуфабрикат в очередной раз отправляется в печь, откуда конвейер переводит под третий штамп пресса. Здесь ключевое значение имеет оперативность – от вывода будущего диска из печи до штамповки на прессе должно пройти в среднем не более 11 сек. (время может различаться в зависимости от используемого оборудования). В противном случае металл успеет остыть ниже допустимых значений и утратит пластичность. После третьей штамповки выходит уже практически готовый диск.

Далее будущему колесу придаются характерные для кованых изделий прочностные характеристики. Для этого оно закаливается по классической технологии:

• сначала диск разогревается до температур свыше 500 градусов;
• далее он помещается в воду, благодаря чему быстро охлаждается.

После этого металл в определенных условиях искусственно «состаривается». Благодаря этому выравнивается его структура, снимаются механические напряжения в структуре сплава. Далее делается случайная выборка для оценки качественных характеристик.

Если партия соответствует заявленным требованиям и критериям, то практически готовые диски направляются в токарный цех. Здесь убирается образовавшийся при прессовании облой, просверливаются крепежные и посадочные отверстия, вырезается выбранный дизайн. Все работы выполняются, как правило, на станках с использованием ЧПУ, что обеспечивает одновременно высокую скорость и качество обработки.

Здесь нужно развенчать миф об ограниченности выбора дизайнов для кованых дисков. На самом деле их можно сделать практически с любым узором, ограничением здесь будет только требуемая выносливость их конструкции.

Читайте также: Какие диски лучше литые или штампованные .

Чем отличаются кованые диски от литых

Итак, ключевыми отличиями кованых моделей от более распространенного литья являются следующие моменты:

• Процедура производства кованных дисков требует больше времени и включает в себя множество этапов. При этом после каждого производственного этапа производится контроль качества.
• Кованные диски более прочные и пластичные. При сильных ударах они не разрушаются, а деформируются, оставляя возможность для ремонта.
• Кованные диски имеет меньший вес. Обычно экономия составляет 20-30%.

Однако было бы ошибочным утверждать, что кованые диски по всем параметрам лучше литых. Главным их минусом можно назвать высокую цену – за кованые ободы придется отдать в несколько раз больше денег. Поэтому ставят такие колеса, как правило, на автомобили премиум-класса.

Кроме того, высокая ударопрочность кованых изделий играет одновременно и положительную, и отрицательную роль. С одной стороны, такие диски максимально долговечны. С другой же стороны, при попадании в глубокую яму, наезде на всей скорости на бордюр и т.д. все деформационное усилие передастся на подвеску, в результате чего она может получить существенные повреждения.

Читайте также: Что такое вылет диска ET и на что влияет.

Что лучше: кованые диски или литые

Однозначного ответа здесь быть не может. Все зависит от конкретной ситуации:

• Для относительно недорогих машин, которые эксплуатируются преимущественно на хороших дорогах и не имеют усиленной подвески, лучше выбрать литые диски. В таких условиях и при внимательном вождении их прочности будет достаточно. А сравнительно доступная цена не станет слишком уж серьезным ущербом для вашего бюджета.
• Для автомобилей, которые часто бывают на серьезном бездорожье, обладают внушительной массой и/или усиленной подвеской, лучше выбрать кованые модели, которые гораздо эффективнее выдерживают нагрузки. Такие колеса, в частности, пользуются достаточно высоким спросом среди владельцев внедорожников премиум-класса.

Также нужно помнить, что при выборе любых дисков и других запчастей нужно отдавать предпочтение известным производителям, гарантирующим качество своей продукции.

Читайте также: Как правильно хранить шины для максимальной сохранности.

Видео на тему

Производство дисков

Компания CMST уже более 20 лет занимается разработкой и производством кованых дисков для премиум и спортивных автомобилей по всему миру. Будучи профессионалами своего дела, наши дизайнеры и проектировщики создают действительно уникальные и стильные диски.

• 

В активе компании уже более 100 разработанных и проверенных моделей. Среди них моноблоки, а также двух- и трёхсоставные кованые диски как для легковых автомобилей, так и для внедорожников.

Создание диска начинается с идеи. Вы можете в полной мере проявить свою индивидуальность и принять непосредственное участие в разработке эксклюзивного дизайна дисков, который наши дизайнеры доработают согласно всем вашим пожеланиям.

Линейка уже готовых дизайнов дисков всё время пополняется новыми актуальными моделями. Наши дизайнеры всегда следят за тенденциями и трендами в области автомобилестроения, что позволяет нам своевременно разрабатывать современные дизайны дисков, подходящие для только выпущенных автомобилей.

Как только наши дизайнеры передают чертежи в инженерный отдел, наши проектировщики начинают работу над 3D-моделью.

На этом этапе при помощи программного обеспечения мы проверяем и тестируем базовые характеристики создаваемых дисков. Разработанные нами критичные значения нагрузок позволяют увеличить запас прочности и надёжности продукта.

• 

За всё время работы нашей компании у нас появилась большая база OEM, благодаря которой мы можем с полной уверенностью подобрать параметры дисков по характеристикам вашего автомобиля и вашим личным предпочтениям.

После тщательного подбора нашими инженерами всех необходимых параметров мы даём гарантию того, что изготавливаемые нами диски подойдут к вашему автомобилю и будут производительней, чем диски со штатными параметрами. При этом они будут сочетать в себе минимальный вес и максимальную прочность.

Каждый комплект дисков производится индивидуально для каждого конкретного авто с учётом всех его технических особенностей и характеристик. В результате вы получаете оптимальные параметры дисков в сочетании с максимальной вогнутостью спиц или максимальной шириной полки.

Каждый комплект кованых дисков CMST изготавливается исключительно из высококачественного авиационного алюминия марки 6061-T06, что обеспечивает максимальное качество и прочность.

• 

Мы гордимся тем, что наша фабрика имеет собственное производство полного цикла. В него входит более двадцати станков числового программного управления, покрасочные камеры, сертификацию TUV. Всё это позволяет нам на каждом этапе организовывать контроль качества и быстро реагировать на изменения потребностей клиентов.

На этой стадии заложено самое главное отличие от литых дисков, при изготовлении которых расплавленный металл подаётся в заранее изготовленную форму. В нашем случае спрессованная кованая заготовка фрезеруется на станках ЧПУ согласно 3D-макету. На этом этапе с заготовки снимается около 70% материала и диск начинает приобретать грубый вариант конечного продукта.

На этапе филирования достигается максимально точная форма диска. После чего происходит максимально возможное облегчение диска путём создания карманов в плоскости, прилегающей к ступице, что уменьшает вес в среднем на 1 кг. Затем на каждый диск наносится гравировка с его артикулом, параметрами, материалом изготовления, максимально допустимой нагрузкой и датой изготовления.