В чем преимущество кованных дисков
Как производят кованые диски?
Легкосплавную заготовку сначала прогревают до необходимой по технологии температуры, для того, чтобы она лучше поддавалась деформации, но не плавилась. Далее разогретую заготовку вминают в специальную форму при помощи пресса, после этого она становится похожа на своеобразное колесо. Кстати, для этого используют прессы массой 6-20 тонн. Только так можно добиться необходимой волокнистой структуры металла. Технологию изготовления кованых колесных дисков называют горячей объемной штамповкой.
Дальше выполняется термическая обработка, хотя проводят ее не все производители. После термической обработки, производители при помощи специальных станков вырезают спицы и наносят на диск декоративное покрытие.
Плюсы:
Минусы:
- Кованые диски можно было бы смело назвать идеальными, если бы они не стоили так дорого. Цена даже самых недорогих из них измеряется в сотнях долларов за 1 шт. Очень редко литой диск может стоить примерно столько же, сколько и кованый. Такое бывает лишь в тех случаях, когда он произведен какой-нибудь известной фирмой, которая гарантирует отличное качество и долговечность. Цена, в таком случае, автоматически возрастает за счет дорогого бренда. Говорят, что цена на кованые колеса столь высока по причине высокой отходности при их изготовлении, но в это мало верится. Главной причиной их высокой стоимости, скорее всего, являются их неоспоримые достоинства, по сравнению с другими колесами. Однако стоит отметить, что кованые диски отечественного производства в разы дешевле колес именитых западных брендов.
- Кованые диски очень ограничены в дизайнерском разнообразии, а это значит, что внешне они несколько уступают литым колесам, разнообразие которых просто зашкаливает. Выбрать из них именно те, которые будут смотреться подобающим образом труднее, чем среди литья. Но, тем не менее, выбрать труднее, но можно, если хорошо поискать. Если бы кованые диски не были красивы, то не стоили бы так дорого, сохраняя при этом спрос на них.
Как отличить кованый диск от литого?
Ковка является вторым способом производства легкосплавных дисков. На языке специалистов ее называют горячей объемной штамповкой. Поэтому и про кованые диски иногда говорят: «штампованные» (не путать со штампованными дисками из стали).
Кованые диски - плюсы
По сравнению с литьем кованый диск отличается большей прочностью. Особая технология производства сообщает сплаву необходимую волокнистую структуру, благодаря чему уменьшается толщина стенок.
Кованый диск тоньше литого примерно на 20 %. Такая тонкость при высокой прочности снижает вес кованых дисков. Они легче литых на 20-30 % и легче стальных дисков на 30-50%. Из-за отличной пластичности такой колесный диск после удара не разрушается, а деформируется примерно также как и стальной.
Специалисты говорят, что кованый диск соединил в себе все преимущества (стального штампованного и литого) аналогов. И в то же время он лишён недостатков своих собратьев.
Кованые диски - минусы
По большому счету, минус у такого диска только один — стоимость, увеличенная из-за низкого коэффициента использования материала (30-40 %).
Кованые диски: технология производства
Как же делают кованый диск? Заготовка разогревается до состояния, когда сплав становится очень пластичным (около 400-470 С). Потом податливую чушку специальным прессом вминают в подготовленную форму. На этом промежуточном этапе получается поковка — болванка, похожая на колесо. В зависимости от составляющих сплава заготовка может обрабатываться термически или двигаться дальше. Если присутствует термическая обработка, значит, диск закаляют и делают старение. После этого поковке нужна механическая обработка и декоративное покрытие.
Описанная технология производства позволяет получить кованый диск из материала, который имеет прочность сопоставимую с прочностью стали. При этом пластичность понижается не более чем на двадцать-тридцать процентов. При изготовлении кованых дисков чаще всего применяют сплавы, имеющие в своей основе алюминий и магний.
Как появились российские кованые диски
В нашей стране история с производством кованых дисков сильно отличается от ситуаций во всем остальном мире. Во многих государствах кованые диски устанавливают на гоночные и дорогие спортивные автомобили. Например, российские кованые диски Ступинского металлургического комбината много лет закупали японцы.
У нас же в последнее время кованые диски стали выпускать предприятия ВПК (военно-промышленного комплекса) - конверсия и новые требования рынка диктуют условия. Эти диски стали значительно дешевле иностранных аналогов. Так, по сравнению с западными образцами, российские кованые диски могут стоить меньше в 10 раз! При этом качество наших дисков ничем не уступает иностранному.
Многие зарубежные изготовители не в состоянии позволить себе подобные вложения. Поэтому в западных странах чаще всего на автомобилях можно увидеть лишь литые диски. Производство такого типа легкосплавных колес у них доходит до 80 % от общего числа дисков.
Наш прогноз: в России ковка будет или дорожать, причем очень сильно, или уступит на рынке литым дискам, если изготовители не начнут тратить больше денег на замену стареющего оборудования.
Неподрессоренная масса — понятие, применимое к наземным средствам передвижения, имеющим подвеску, которое обозначает массу, включающую массу колес и других деталей, крепящихся непосредственно к ним (дисков, резины, элементов тормозной системы, находящихся на колесе). Масса остальных элементов, удерживаемых над землей подвеской, называется подрессоренной массой.
Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы имеет огромное значение, так как сила, с которой неподрессоренные компоненты воздействуют на автомобиль снизу вверх, должна компенсироваться весом подрессоренной массы. В противном случае автомобиль теряет сцепление с поверхностью дороги, что отрицательно сказывается на его управляемости. Кроме управляемости вес колес влияет и на динамику автомобиля. Так, чем тяжелее колеса, тем больше энергии и времени потребуется, чтобы изменить скорость их вращения. То же относится и к процессу торможения. Для преодоления данной проблемы устанавливают облегченные диски. Соотношение неподрессоренных и подрессоренных масс в автомобиле составляет в среднем 1:15. Меняя это соотношение, можно добиться более высокой плавности хода автомобиля. Это соотношение можно изменить двумя способами: увеличив подрессоренную массу либо уменьшив неподрессоренную.
Однако, если увеличивать подрессоренную массу, к примеру, загрузить по максимуму салон автомобиля, то разгонная динамика снизится. А вот уменьшив неподрессоренную массу, можно сохранить и даже улучшить динамику, добившись при этом высокой плавности хода. И добиться этого можно, только снизив вес колес. Снижение веса каждого из четырех колес на 1 килограмм эквивалентно уменьшению веса в салоне автомобиля приблизительно на 40 килограммов. Таким образом, если при замене дисков вы снижаете вес каждого диска на четыре килограмма (что в сумме дает 16 килограммов), то ваша машина будет ехать также плавно, как если бы в нее сели четыре пассажира, но при этом нисколько не потеряет в своих разгонных характеристиках. Например, один оригинальный литой диск диаметром 20" дюймов от Range Rover весит более 25 кг, а один кованый диск Rocksroad или Solomon Alsberg с максимальной статической нагрузкой для такого тяжелого автомобиля весит менее 13 кг. Таким образом удаётся облегчить каждое колесо более, чем на 12 кг, а это равносильно уменьшению подресоренной массы на полтонны. Причем основную массу кованого диска удается "собрать" в ступичной части, что позволяет существенно снизить момент инерции в отличии от литых дисков. О моменте инерции еще расскажу в отдельной теме. Источник: ru.wikipediaКовка – современный способ легкосплавных дисков, или, как говорят специалисты, горячая объемная штамповка.
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 становится 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. Кованые 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 0С), 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.
Ситуация с коваными дисками в России очень интересная. Во всем мире такие диски в большинстве своем устанавливаются на дорогие спортивные и гоночные автомобили (японцы долгое время заказывали наши кованые диски на Ступинском металлургическом комбинате). Однако общая мировая тенденция в России имеет несколько иное продолжение. Дело в том, что в последнее время предприятия военно-промышленного комплекса по конверсии освоили производство кованых колес, цены на которые удается удерживать на достаточно низком уровне (в среднем цена дисков российского производства меньше западных аналогов в 10 раз!), причем по качеству они не хуже импортных
Преимущества кованых дисков
Типичный вес качественного и надежного литого алюминиевого колеса размера 7.5х17” составляет 11 кг и более. Вес кованого диска аналогичных параметров составит 7,5 кг. Для больших размеров автомобильных колесных дисков различие в массе увеличивается.
1) Снижение расхода топлива более чем на 10%
Снижение веса одного колесного диска на 3-4 кг снижает эквивалентный вес автомобиля на 25-30 кг или на
2%. Примерно на те же 2% снижается расход бензина при движении по трассе. Затраты же горючего в типичном городском цикле могут уменьшиться на 10% и более. Таким образом, установка кованых дисков приводит к снижению расхода топлива более чем на 10%.
2) Снижение вибрации автомобиля
При использовании кованых дисков заметно снижаются вибрационные нагрузки на автомобиль, а в первую очередь на двигатель, трансмиссию и подвеску. Аналогично снижается нагрузка на амортизаторы. В связи с этим, установка кованых дисков позволяет повысить ресурс важнейших элементов автомобиля.
3) Улучшение разгонной и тормозной динамики
Кованое колесо, которое является более легким по сравнению с литым и штампованным, намного проще раскрутить и затормозить, в связи с чем улучшаются разгонная и тормозная динамика автомобиля. Данный фактор определяет важнейшую характеристику автомобиля — безопасность. Экспериментально установлено, что при торможении со скорости 110 км/ч снижение веса каждого колесного диска на 3 кг сокращает тормозной путь на 1,5-2,5 метра (в зависимости от веса легкового автомобиля). Таким образом, установка кованых дисков повышает безопасность езды, во многих случаях снижая вероятность аварии.
4) Повышение комфортности езды
Кованые диски, установленные на автомобиль позволяют на 15-20% и более уменьшить неподрессоренную массу автомобиля, что приводит к уменьшению тряски при езде, повышению ее комфортности и снижению шума в салоне. Вибрации корпуса автомобиля определяются именно отношением подрессоренной и неподрессоренной масс. Таким образом, чем больше это отношение, тем плавнее ход автомобиля. Снижение неподрессоренной массы обычного легкового автомобиля на 15% эквивалентно с точки зрения комфортности езды перевозке дополнительного груза в 200 кг. Очевидно, облегчение колес предпочтительнее утяжеления кузова, в связи с чем установка кованых дисков становится полезнейшим этапом совершенствования автомобиля.
5) Снижение ударной нагрузки на резину и раму
Большая прочность сплавов кованых колесных дисков позволяет применять меньшие сечения спиц, обода и пр. элементов для противодействия нагрузкам. В результате, кованое колесо может быть менее жестким и более деформироваться под нагрузкой при той же прочности и надежности – следовательно, кованый диск поглощает большую энергию удара по сравнению с аналогичным литым колесом, чему способствует и в несколько раз большая пластичность деформируемых сплавов по сравнению с литыми. Таким образом использование дисков кованых предоставляет еще одно преимущество: уменьшается ударная нагрузка на раму машины и резину, снижается вероятность «грыжи» шины.
6) Повышение управляемости и безопасности
Во время прохождения автомобильного колеса по неровной поверхности, в момент отсутствия сцепления колеса с дорогой управляемость автомобиля отсутствует. Установка кованых дисков снижает массу колес и, соответственно, всего автомобиля.Это позволяет автомобилю возвращаться к контакту с дорожным покрытием быстрее. Значит, установка кованых дисков ведет к повышению управляемости и безопасности движения автомобиля.
Колёса из легких сплавов могут быть изготовлены методом ковки или литья. Внешне такие диски схожи между собой, но обладают различными свойствами, обусловленными особенностями технологии их производства.
По мнению экспертов, невозможно визуально определить тип диска без использования специального оборудования. Обычно при покупке приходится полагаться на компетентность продавца-консультанта. В некоторых случаях установить тип диска можно с помощью проверки маркировки, которая имеется на внутренней поверхности каждого диска. В литом диске она выпуклая, а в кованом колесе – вдавленная.
Характерным отличительным признаком кованых дисков является их форма и вес. Такие диски проходят обязательную обработку на токарном или фрезерном станке, в результате которой приобретают более точные геометрические формы.
Качественный импортный кованый диск на 20-30% легче литого аналога, и на 30-50% — стального, хотя литые и кованые диски большинства отечественных компаний имеют практически одинаковый вес. Следует отметить, что кованые диски стоят гораздо дороже литых и стальных колес, особенно если это диски известных мировых брендов. В Европе такие колеса принято устанавливать на спортивные модели класса «люкс».
Достоинства кованых дисков на основе легких сплавов
Кованые диски получаются в результате комбинирования процесса промышленной штамповки и 5-осевой механической обработки. Они легче и прочнее литых колес. При сильных ударах такие диски деформируются, но не раскалываются, как литые. Кованый диск оптимально сочетает в себе эксплуатационные качества стального и литого колеса. При тестировании было отмечено, что кованые диски существенно улучшают аэродинамические свойства автомобиля при высокоскоростном движении.
Легкость кованых изделий существенно снижает нагрузку на неподрессоренные механизмы ходовой части авто, что позволяет значительно экономить топливо.
Недостатки кованых колёсных дисков
К недостаткам таких колес следует отнести их высокую стоимость, а также возможность использования лишь на транспортных средствах с усиленной подвеской.
Кованые алюминиевые или магниевые диски лучше литых колес выдерживают мягкие удары. Но при жестком ударе высокая прочность кованых дисков из достоинства превращается в недостаток. Поскольку они не способны демпфировать удар, вся его мощь передаётся на механизмы подвески, последующий ремонт которых стоит гораздо дороже.
Для любых дисков, изготовленных на основе легких металлов, а особенно для кованых изделий, характерна чрезмерная хрупкость. При ударе они не меняют форму, а трескаются и скалываются. Если деформированный стальной диск можно реставрировать, то практически все повреждения легкосплавного диска не поддаются ремонту.
Основные этапы производства кованых дисков:
1. Изготовление заготовки для кованого диска.
2. Разогрев заготовки до температуры плавления металлов, входящих в её состав (алюминия, марганца, магния и др.)
3. Прессование заготовки в специальных пресс-формах.
4. Термическая обработка или закалка колесных дисков.
5. Механическая обработка и нанесение декоративного покрытия или покраска.
Читайте также: