Как алюминий из авиации пришел в автопром
Серебристый металл с искрой до недавнего времени царил только в воздушном пространстве, пока инженеры автопрома не начали делать из алюминия детали к автомобилям. Когда из алюминия стали производить колеса, технические показатели автотранспорта получили умопомрачительный прогресс – снизился вес, увеличилась скорость, сократилось потребление топлива.
Для изготовления алюминиевых дисков применяются материалы, проверенные авиационной практикой – это сплавы алюминия с присвоенными номерами 5454, 6061, 6082. В каждом из них содержится разное процентное соотношение добавок из кремния, меди, магния, марганца, цинка, титана. Для литых дисков применяются сплавы с содержанием кремния от 7% до 12%, магния от 0,3% до 1% в качестве легирующих добавок. В США и Европе используется другая маркировка, примерно с таким же соотношением добавок.
О различных видах технологии изготовления легкосплавных колес вы можете узнать подробнее здесь. Существует много различных видов, принципиально их разделяют на технологии литья и ковки ( более точное название процесса «горячая объемная штамповка»). Рассмотрим их особенности.
Литые алюминиевые диски
Литые диски из сплавов алюминия на 15-30% легче стальных, что создает значительные преимущества в их применении как с точки зрения динамических характеристик, так и экономической эффективности перевозок.
К динамическим преимуществам относятся факторы поведения на дороге:
- при сниженной массе колеса улучшен держат контакт с покрытием
- лучше управляемость на больших скоростях
- машина имеет более плавный ход.
Улучшение экономических показателей:
- снижается расход топлива
- увеличивается срок эксплуатации двигателя, тормозов, трансмиссии
- меньше подвержены коррозии, алюминий на воздухе создает защитную оксидную пленку.
Работать с алюминиевыми сплавами легко из-за быстрого плавления, что позволяет создавать разнообразные дизайны колес, формирующие яркий привлекательный образ машины.
Читайте также: Рейтинг литых дисков
Существенным недостатком литых колес является их хрупкость в сильные зимние морозы, свойственные северным регионам, и неустойчивость к резким механическим воздействиям, ударам. Для повышения устойчивости к ударам и хрупкости в состав алюминия входят добавки магния. Особенность его использования в том, что магний обладает повышенной окисляемостью, и магниевым дискам необходимо качественное защитное покрытие краской и тщательный уход.
Кованые алюминиевые диски
Выход из сложной ситуации с хрупкостью литых дисков нашли на предприятии Ступинская металлургическая компания (СКМ), предложив технологию горячей штамповки с помощью мощных прессов и штампов. Метод наделения алюминия прочностью условно назвали ковкой, новые колеса под названием «Авиатехнология» получили Гран-При в 1995 году, и с тех пор изготавливаются различными российскими производителями под названием кованых.
Горячая штамповка заключается в поэтапном действии прессом давлением от 6 до 20 килотонн и штампами около 10 тонн на расплавленную заготовку. Действуя таким образом, они выполняют похожие операции, как молот и горнило при классической ковке. После каждого этапа воздействия заготовка возвращается в термическую печь, где нагревается до первоначальной температуры. В результате некоторого количества циклов металл не трескается под ударами, а гнется, приобретает упругость. Затем диск охлаждается и подвергается механической обточке на токарных и слесарных станках с ЧПУ.
Изготовленный по такой технологии кованый алюминиевый диск получает сниженный на 20-30% вес по сравнению с литым и на 30-50% со стальным штампованным. В среднем такой диск весит 5-7 кг с толщиной стенок 3мм. Входной состав сплава включает пластифицирующую добавку из магния, в результате на выходе металл приобретает мягкую волокнистую структуру вместо первоначальной кристаллической.
Технология применяется при производстве кованых дисков в России, они поставляются в Италию, Японию и США для заводской комплектации некоторых марок автомобилей. В странах Европы в основном используют технологию холодной штамповки. Она заключается в раскатке обода, подробно мы писали об этом способе в статье.
Типы алюминиевых дисков
Алюминиевые обода получили широкое применение во всех видах перевозок и на специальном транспорте. Благодаря плавкости металла и особенностям технологий, выбирают более удобные конструкции, в зависимости от условий применения.
- Цельная конструкция
Полностью литые диски применяются наиболее широко – в колесах стран Европы, США и Японии составляют до 90%. Вариантом цельного колеса может быть литое с последующей раскаткой обода, по технологии flow forming.
- Диск из двух частей может быть двух видов:
- обод из листового алюминия + литая ступица. Для листа используется сплав 5454 или его аналог, обод получают методом прокатки, или экструзии. Части соединены между собой болтами из титана или стали.
- обод и ступица из листового алюминиевого сплава, обработанного методом горячей или холодной прокатки, штамповки, ковки. Изготавливаются обе части отдельно и соединяются сваркой, преимущественно аргоном.
- Диск из трех частей
Ступицу и спицы сложной формы изготавливают литые. Обод состоит из двух половинок, которые производятся прокаткой или экструзией. Обод соединяют со ступицей болтами или сваркой.
Читайте также: Как продавать и покупать литые диски оптом
- Кованый диск
Кованые колеса получают путем термической и последующей холодной механической обработки кованых заготовок из алюминиевых сплавов 6061 и 6082, или их аналогов.
Механические характеристики разных типов дисков различны, критерии выбора находятся в области целесообразности и стоимости колес. Кованый диск, производимые по сложным технологиям с практически вечным сроком пригодности, стоит намного дороже обычного отлитого, но их непревзойденные качества могут быть не востребованы в процессе использования машины, рабочий ресурс которой завершается или предусматривает 10-15 лет.
Ремонтопригодность и восстановление литых дисков
Механические повреждения литого алюминия сложно поддаются восстановлению. В связи с тем, что колесные диски являются ключевым несущим нагрузку элементом ходовой части, международные стандарты прямо запрещают или ограничивают пригодность литых дисков к ремонту. Международным стандартом ISO 14400 запрещены все виды сварки колесных дисков.
Некоторые региональные документы, например, в Канаде, допускают восстановление литых ободов с помощью сварных швов, если их толщина превышает 1,5 мм, при наличии специального оборудования и квалифицированного мастера в штате. Качество сварных швов в таком случае контролируется инструкцией о качестве сварных конструкций.
В общем случае возникающие при ударах вмятины и повреждения литого диска можно устранять только косметически, на поверхности диска, не проникая в глубокие внутренние слои металла.
Суть сваривания заключается в нагревании частей металла до температуры плавления и соединения их с помощью присадочного материала или без него. Опасность сваривания расколотого литого диска заключается в разности температур при термической обработке областей металла сваркой, частичном изменении структуры алюминия в месте сварочного шва. Вследствие различий молекулярной структуры алюминия в месте сварки колесо может вести себя непредсказуемо при работе под нагрузкой и на скорости.
В России о сварке колесных дисков мастера рассуждают не так категорично, и восстановление литья сваркой проводят. Аргументация такая, что по качественно сваренному шву никогда не произойдет повторная трещина. Единственное правило осторожности – сваренные литые обода не разрешается ставить на переднюю ось. Но и российские специалисты соглашаются, что лучше найти возможность заменить поврежденный диск новым, и не рисковать.
Технические параметры монтажа
Что касается технических параметров, традиционно, материал не имеет значения для подбора технических размеров. В алюминиевых дисках такая же маркировка основных характеристик, как и в стальных.
Напоминаем, какие размеры дисков важны для монтажа и соединения с остальными частями автомобиля:
- Ширина обода, обозначает расстояние между внутренними краями диска, связана с размерами покрышки, которая подбирается в соотношении.
- Тип кромки обода, описывает тип контура внешнего края, влияет на смещение шины во время маневрирования автомобиля, резких поворотов. Символы JJ, JK, K, B, D, P обозначают профиль обода легковых автомобилей, E, F, G, H — для грузовиков. Тип профиля обода указан в инструкции пользователю.
- Разъемность обода, информация о возможности пользования разъемными дисками ( и такие бывают нужны для шин больших размеров).
- Монтажный диаметр должен иметь единый размер для шины и диска, важен для монтажа и дальнейшей безопасности при движении транспортного средства.
- PCD, указывает количество и расположение крепежный отверстий.
- Вылет диска, определяет траекторию движения при маневрировании, влияет на распределение нагрузок ходовой системы.
- Диаметр посадки диска, соответствует посадочному размеру диска на ступицу и центровке колеса на оси.
При подборе размеров переводите цифры маркировки в сопоставимые размерности и сравнивайте с рекомендациями производителя. И о переводном коэффициенте: 1 дюйм равен 2,54 см.
Читайте также: Как отличить литой диск от кованого
Уход за алюминиевыми дисками
Состав алюминиевого сплава изначально должен соответствовать ряду требований для выполнения работы на протяжении гарантированного срока пригодности. Требования касаются сопротивления агрессивному воздействию окружающей среды:
- устойчивость к механическим ударам
- сопротивление коррозии и влиянию солевых дорожных реагентов
- усталостная прочность.
Именно эти качества поддерживаются, долговечность алюминиевых дисков обеспечивается регулярным и тщательным уходом, оберегающим материал от указанных выше факторов влияния.
Существует множество различных способов и специальных средств по текущему уходу за алюминиевыми дисками, которые не только улучшат внешний вид и придадут дополнительный блеск, но и сохранят рабочие качества.
Обратим ваше внимание на несколько факторов, влияющих на состояние дисков в процессе эксплуатации.
Внимательный уход за алюминиевыми дисками стоит начать с установки в сервисном центре, чтобы при монтаже не повредить защитное покрытие.
Мелкие царапины и незначительные удары могут появиться при движении по неровному или ремонтируемому дорожному полотну, разрушить лакокрасочное покрытие и привести к окислению металла.
Важно соблюдать инструкцию по применению средств ухода за диском, так как длительное применение химических веществ также может привести к повреждению лакокрасочного покрытия.
Труднодоступные места на колесных дисках лучше всего чистить вручную.
Дизайн алюминиевых дисков
Сверкающие в солнечных лучах спицы и ободья колесных дисков – прекрасное украшение наших улиц и дворов. Эстетика автомобиля с алюминиевыми дисками – предмет гордости и престижа для каждого автовладельца.
Алюминий простой и мягкий материал, предоставляющий неограниченные возможности мастерам в создании неповторимых образцов автодизайна. Иногда их индивидуальность настолько разнообразна, что найти идентичную замену для случайно поврежденного диска становится сложно, приходится обновлять весь комплект.
Классические варианты в серебристых цветах могут быть разнообразны по рисункам, чтобы подходить серьезным крупным автомобилям. Динамические спортивные машины могут позволить себе различные яркие цвета на спицах или середине.
Выбирая цвет и форму дизайна, рекомендуется не забывать о практичности, чтобы на мокрых улицах с остатками грязного снега ваши диски всегда сияли и выглядели аккуратно. Классические дизайны на пять спиц легче в уходе , чем сложные узоры с многочисленными острыми уголками.
