Кованные диски

ЧТО ТАКОЕ КОВАНЫЕ ДИСКИ?

Кованые диски — прерогатива богатых автовладельцев? Во всем мире это действительно так, поскольку себестоимость (а соответственно и цена) кованых дисков в разы превышает аналогичные показатели литых дисков. Именно поэтому, кованые диски традиционно производятся для автомобилей премиум-класса, а также для дорогих спортивных авто.На российском рынке же ситуация пока еще несколько отличается: несколько предприятий, получивших очень дорогостоящее оборудование в наследство от советского ВПК пока еще могут позволить себе производство относительно дешевых кованых дисков, продажная цена на рынке которых иногда в десять раз ниже западных аналогов. В любом случае, при принятии решения о выборе кованых дисков для своего автомобиля нужно понимать, что реальные характеристики диска (в том числе надежность и целостность геометрии) слишком сильно зависят от качества сплава и фармацевтической точности в выдержке технологии, поэтому от дисков никому не известных производителей, даже если они кованые, лучше воздержаться. С практической точки зрения, а также с точки зрения безопасности гораздо надежнее купить заведомо качественные литые диски, чем ковку неизвестного качества.

Что такое кованые диски и чем они отличаются от литых? Кованые диски делают из тех же материалов (сплавов), что и литые, только отличается сама технология производства: кованые диски производятся путем промышленной горячей штамповки, после чего, также как и литые, проходят процесс закалки и искусственного старения. Исходя из технологии производства, такие диски несколько легче своих литых аналогов, но при этом они имеют гораздо более высокую прочность, меньшую хрупкость и в некоторых случаях они вполне ремонтопригодны. На сильные удары такие диски реагируют почти также, как стальная штамповка, т.е. они могут деформироваться, не разрушаясь при этом, только сама сила удара, необходимая для деформации, нужна гораздо большая, нежели для стального диска. Именно в ударопрочности кроется основной недостаток кованого диска — на большой яме и на высокой скорости кованый колесный диск, скорее всего, останется целым, но передаст при этом всю силу удара на подвеску автомобиля, которая на такую нагрузку в большинстве случаев не рассчитана. Поэтому, «поймав» яму на скорости на кованых дисках настоятельно рекомендуется при первой же возможности заехать на СТО и проверить состояние подвески. В целом, кованый диск можно считать оптимальным соединением эксплуатационных преимуществ литого и стального дисков, за исключением такого немаловажного потребительского свойства, как цена. Кованые диски в разы дороже литых, а поэтому позволить их себе могут лишь немногие автолюбители, кроме того, кованые диски предназначены, в основном для эксплуатации на автомобилях с усиленной подвеской.   Как отличить кованый диск от литого? На самом деле есть всего несколько косвенных признаков, по которым можно внешне различить кованые и литые диски в магазине.  Абсолютно точно определить, ковку Вам предлагают или литье Вы, без сложных исследований и оборудования, никак не сможете. Поэтому, полагаться придется на собственную логику, а также компетентность и честность продавца. Итак, наиболее распространенный «в народе» способ отличия — по маркировке. Если речь идет о дисках серийного производства, то служебная маркировка, которая в большинстве случаев наносится на внутренние поверхности дисков, в литом диске выпуклая (вылитая), а в кованом — вдавленая (выштампованная). В большинстве случаев такой способ отличия работает (это связано с технологией производства обоих типов дисков), но из этого правила существует достаточно много исключений (в обе стороны), поэтому полагаться только на этот признак не следует. Особенно часто исключения касаются кованых дисков, произведенных тюнинговыми ателье и серьезными производителями на заказ. В спецификациях от производителя кованые диски обозначаются словом FORGED , литые — CAST, но эти обозначения крайне редко наносятся на сам диск, кроме того, если речь идет о дешевой продукции из Китая или Турции, исключить нанесение, к примеру надписи FORGED на поверхность литого диска нельзя никак. Следующий признак, по которому можно косвенно отличить кованый диск от литого — форма и вес. Кованые диски обязательно проходят специальную обработку на фрезерном и токарном оборудовании, поэтому, как правило имеют более ровные (точеные) формы. Однако, следует признать, что в последние годы эта разница становится все менее заметной. Кроме того, хороший кованый диск существенно (на 20-30%) легче своего литого аналога. Последняя характеристика (вес) касается только действительно дорогих и качественных дисков, ибо вес литых и кованых дисков, к примеру, российского производства, практически одинаков. Ну и последний признак, по которому Вы сможете косвенно оценить, какие шансы у предлагаемого диска оказаться кованым — цена. Качественные кованые диски намного дороже литых, если речь идет о дисках иностранного производства.

Кованые алюминиевые колесные диски

Горячая ковка и холодная раскатка

Кованые алюминиевые колесные диски являются цельной деталью, которая изготавливается из одной заготовки металла путем горячей ковки с последующей горячей или холодной ротационной деформационной обработкой (раскаткой) и обязательной механической обработкой.

Технология ковки позволяет реализовывать самый разнообразный дизайн, почти так же как в литых дисках. Ковка всего колесного диска из одной заготовки обеспечивает ему более высокие прочностные свойства и меньший вес по сравнению с составными конструкциями, а также с литыми алюминиевыми дисками и, конечно, со стальными колесными дисками.

Рисунок 1 – Кованые алюминиевые колесные диски производства фирмы Alcoa для «тюнинговых» автомобилей

Преимущества кованых алюминиевых колесных дисков

• Кованые колесные диски обычно на примерно 25 % легче литых дисков.
• Хотя литье и является более дешевым процессом, литые колесные диски показывают значительно более низкие механические свойства, чем кованые колесные диски.
• Составные кованые колесные состоят из двух и больше деталей, которые соединяются между собой различными способами. В некоторых составных дисках применяют болтовые соединения, в других – сварку или даже адгезивные материалы. В любом случае соединения в составных колесных дисках действуют как концентраторы напряжений и местом возникновения усталостных трещин. Болтовые соединения могут быть источником вибрации или ослабевать.
• Кованые алюминиевые колесные диски превосходят литые алюминиевые диски, особенно в отношении ударной и усталостной прочности. Кованые диски вообще не разрушаются при ударных испытания, тогда как именно ударные испытания являются проблемой для литых колесных дисков.
• Повышенная усталостная прочность кованых дисков дает конструкторам возможность дальнейшего снижения их веса, в то же время, оставаясь по усталостной прочности не хуже литых дисков.

Рисунок 2 – Кованые колесные диски: разнообразие вариантов дизайна

Преимущества ковки алюминия

1) Процесс ковки дает возможность полного использования свойств материала в отношении:

• механических свойств;
• вязкости;
• усталостной прочности.

2) Технология ковки позволяет достигать очень жестких допусков по размерам колесных дисков. В кованых колесных дисках не бывает пористости и раковин, что означает их высокую надежность.

3) Поверхность кованых колес дает более широкие возможности для ее конечной отделки.

Алюминиевые сплавы для ковки дисков

Стандартными сплавами, которые применяются для кованых алюминиевых колесных дисков являются термически упрочняемые сплавы системы легирования AlMgSi (серия 6ххх):

• 6082 в Европе и
• 6061 в Северной Америке.

Полное обозначение алюминиевого сплава 6082 по Европейскому Стандарту EN 573-1 выглядит следующим образом: EN AW-6082 или EN AW-AlSi1MgMn, а сплава 6061 – EN AW-6061 или EN AW-AlSiMgCu. Сплав 6082 – это аналог отечественного алюминиевого сплава АД35, а сплав 6061 – сплава АД33 по ГОСТ 4784-97.

Кованая микроструктура алюминия

Ковка вытягивает микроструктуру металла вдоль направления течения металла (рисунок 3) и тем самым позволяет полностью использовать потенциал сплава по прочности и вязкости.

Рисунок 3 – Вытянутая зеренная структура алюминия в кованом колесном диске (источник – фирма Alcoa)

Хотя и кованые, и литые колесные диски должны отвечать одним и тем же техническим требованиям по прочностным характеристикам и показателям надежности, кованые диски более устойчивы к перегрузкам и неправильному применению.

По сравнению с литыми дисками, кованые диски проявляют более высокую усталостную выносливость благодаря отсутствию пористости и наличию мелкой, гомогенной микроструктуры (рисунок 4). Кроме того, плотная деформированная микроструктура позволят достигать буквально зеркальной поверхности дисков после механической обработки их алмазным инструментом.

Рисунок 4 – Кривые усталости для кованого сплава AlSi1MgMn-T6 (6082-T6) и литого алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3-T6 (источник – фирма Otto Fuchs)

Изготовление кованых алюминиевых колесных дисков

Традиционная технология изготовления кованых алюминиевых колесных дисков включает несколько ковочных операций, грубую механическую обработку, термическую обработку, финишную механическую обработку и различные промежуточные и финишные обработки в зависимости от конструкции и дизайна.

Технологическая цепочка фирмы Otto Fuchs для изготовления облегченных кованых колесных дисков, впервые примененная еще в 1995 году, включает этапы, которые показаны на рисунке 5.

Рисунок 5 – Технологическая цепочка изготовления облегченных кованных колесных дисков на фирме Otto Fuchs (источник – фирма Otto Fuchs)

Источник: European Aluminium Association, 2011

Литые алюминиевые колесные диски

Сварка алюминиевых дисков

Литые, кованые и литьевые диски • СОСТОЯНИЕ СКОРОСТИ

Взгляд на современные методы производства колес

Автомобиль: Volkswagen GTI MK7.5
Колеса: MOMO RF10S Flow Form Wheel

Посмотрим правде в глаза, когда придет время выбирать нестандартные колеса для наших автомобилей, большинство из нас заботятся только о цене и стиле. В то время как правильный комплект колес может улучшить внешний вид и производительность вашего автомобиля, использование неправильных колес может быть совершенно опасным. Каждый раз, когда вы увеличиваете внешний диаметр колес/шин, вы предъявляете повышенные требования к тормозам и рулевому управлению. Это также влияет на ваше ускорение. Больший общий диаметр может привести к перенапряжению компонентов трансмиссии до точки отказа. Производственные процессы, такие как литье, ковка и литье, — это еще одна вещь, которую следует учитывать. Проведя небольшое исследование, вы сможете выбрать колесо, которое не только отлично выглядит, но и действительно улучшит ваш автомобиль.

Материалы Колеса: Литые диски Black Rhino Rumble
Шины: Nankang AT5

Колеса вторичного рынка изначально изготавливались из магния, отсюда и название «Mag». В настоящее время они изготавливаются из нескольких материалов, включая сталь, алюминий, экзотические сплавы, углеродное волокно; даже пластик. Мы сосредоточимся на алюминии, так как большинство колес послепродажного обслуживания изготовлены из алюминиевого сплава. В процессе выбора изучите вес понравившихся вам колес и то, как они сделаны. Если вы гоняете по асфальту, вам, вероятно, нужны самые легкие колеса. Свет прост, но прочен и требует больше усилий, и вы будете платить за дополнительную заботу и материалы. Вас может соблазнить дешевое большое тяжелое колесо. Это может показаться безопасным, но это не всегда так.

Стандарты Автомобиль: Chevy Silverado
Колеса: Метод 305 | NV
Шины: Milestar Patagonia M/Ts

Дешевые, тяжелые колеса, изготовленные с использованием некачественных методов или по несуществующим стандартам, могут быть менее дорогими, но не являются выгодной сделкой. Правильно сконструированные колеса будут работать намного лучше. Используемые процессы и внимание к деталям могут увеличить затраты, но имеют решающее значение для получения качественного конечного продукта. Ищите колеса, которые прошли испытания на соответствие принятым стандартам и были сертифицированы по качеству. SAE (Общество автомобильных инженеров), TÜV (Немецкое регулирующее агентство), ISO (Международная организация по стандартизации) и JWL (Японский стандарт легкосплавных дисков) имеют стандарты для колес вторичного рынка. Вы хотите, чтобы прочность ваших колес была подтверждена в лаборатории, а не на дорогах общего пользования или сложных трассах.

Колеса: Метод 305 | NV
Шины: Milestar Patagonia M/Ts

Techniques Колеса: литые диски American Racing Torq Thruster

Алюминиевые колеса могут быть изготовлены несколькими различными способами. Наиболее распространены литье, ковка и штамповка. Литье и ковка уникальны. Формирование потока использует комбинацию обоих. Литые колеса имеют плохую репутацию из-за предельной прочности, но эта репутация была заработана некачественными колесами от некачественных поставщиков. Литые колеса могут быть достаточно прочными, если используются качественные материалы и соблюдаются надлежащие технологии производства.

ЦИФРОВАЯ КАМЕРА OLYMPUS

ЦИФРОВАЯ КАМЕРА OLYMPUS

ЦИФРОВАЯ КАМЕРА OLYMPUS

ЦИФРОВАЯ КАМЕРА OLYMPUS

Колеса: литые диски Mamba

жидкость. Затем жидкий алюминий заливают, впрыскивают или втягивают в форму с помощью вакуума. Одним из преимуществ литья является то, что каждая деталь является точной копией формы. Соблюдаются жесткие допуски и однородность. Литая деталь будет иметь лишний материал (называемый заусенцем), который все еще необходимо удалить, но в целом поверхность гладкая. Готовое колесо можно отполировать или оставить как есть. Благодаря процессу литья алюминиевый материал имеет случайную зернистую структуру.

Ковка Колеса: Кованые диски Volk TE37
Шины: Nankang NS2R

В процессе ковки алюминиевых колес используются тепло и давление для формирования детали. В отличие от литой детали, поверхность может быть неровной, и для ее гладкости требуется процесс механической обработки. Горячая ковка распространена на более крупных и толстых деталях, которые требуют большего движения материала. Для ковки сложной детали может потребоваться несколько операций с прогрессивными штампами для достижения желаемой формы. Каждый дополнительный шаг увеличивает стоимость производства. Процесс горячей ковки начинается с алюминиевой заготовки, которую нагревают до тех пор, пока она не станет гибкой. Затем заготовку помещают в кузнечный пресс, и она либо ударяется (механический пресс), либо сжимается (гидравлический пресс) в формованную матрицу.

Колеса: HRE P104 Кованые диски
Шины: Milestar MS932XP+

Деталь выходит по форме штампа. Эти кузнечные прессы создают невероятные силы для перемещения материала и имеют огромные размеры. Механические прессы могут быть трехэтажными, при этом более половины пресса находится под землей. Здание должно строиться вокруг прессы. Большим преимуществом кованых деталей является создаваемая ими зернистая структура. Поскольку материал сформирован, структура зерна длинная и непрерывная. Кованая деталь прочнее, поэтому деталь можно сделать тоньше, а значит, и легче.

Колеса: Weld S71 Forged Wheels

«[Flow Forming] использует меньше материала, но прочнее и легче; все по более низкой цене». Шон Кляйншустер, технический менеджер, Method Race Wheels

Колеса: MOMO RF5C Flow Formed Wheel
Шины: Milestar MS932XP+

Flow Forming

Flow Forming имеет преимущества как литья, так и ковки. . Колесо начинает приобретать форму отливки. Поверхность колеса отливается с гладкой поверхностью, что делает литье точным и экономичным. Затем отливку нагревают и помещают на токарную форму. Пока деталь вращается, инструмент с гидравлическим управлением оказывает давление на деталь, вытягивая материал в форме бочки. Это позволяет сделать секцию обода тонкой для легкого веса, но при этом иметь прочность поковки.

Транспортное средство: Nissan 370Z
Колеса: MOMO RF5C Flow Formed Wheel
Шины: Milestar MS932XP+

«Общественность более чем когда-либо осведомлена о Flow Forming, поэтому они просят об этом», — говорит Шон Кляйншустер, технический руководитель Method Race Wheels. «В нем используется меньше материала, но он прочнее и легче; все по более низкой цене. Мы используем запатентованную термообработку наших колес, которая превышает отраслевые стандарты. Мы получаем свойства материала из литых материалов, которые приближаются к свойствам поковки. Мы не только используем компьютерный анализ конечных элементов, но и проводим обширные испытания в условиях гонки. Наша компания начинала с гонок, и именно там мы подтверждаем некоторые из наших идей. Это хороший маркетинг, но мы также используем его для исследований и разработок. Технология, которую мы разрабатываем с раллийными гонщиками и лучшими гонщиками Trophy Truck, используется в тех же колесах, которые вы можете купить в готовом виде. У нас нет отдельного отдела гоночных рулей. Мы используем одни и те же материалы и процессы при изготовлении каждого колеса».

Колеса: Enkei RPF1 Flow Formed Wheels
Шины: Milestar MS932XP+

Благодаря новейшим технологиям производства у вас может быть комплект колес, которые работают так же великолепно, как и выглядят. Благодаря струйной формовке вы можете получить прочность гоночного качества и малый вес по доступной цене.

Колеса: MOMO RF10S Flow FormКолеса: BBS CI-R Flow Formed Wheels

Что такое кованое колесо? — Vicious Offroad

Кроме экзотических материалов, таких как магний или углеродное волокно, вы не найдете более легкого и прочного колеса, чем кованое алюминиевое колесо.

Но почему? Чем он отличается от любого другого алюминиевого диска? Вот на что эта статья призвана ответить.

Как и в статье «Сталь, литой алюминий и литье методом литья под давлением», вы, вероятно, захотите прочитать ее и статьи «Основы колес», прежде чем продолжать читать эту статью. Некоторые термины могут быть опущены здесь только потому, что они полностью упоминаются в предыдущих. Так что, если вы заблудились на термине, вернитесь к ним, чтобы узнать больше.

 

Материал заготовки

В большинстве случаев алюминий, используемый в кованых и литых колесах, имеет один и тот же состав сплава — либо AISI 6061, либо AISI 6082. То, чем они отличаются, зависит от того, как формируется форма колеса. Вместо плавления алюминиевого сплава в жидкой форме и заливки в литейную форму, это алюминиевая заготовка.

Этот термин довольно часто используется, когда речь идет об алюминиевых деталях. Это относится к тому, что алюминий (и сталь, когда вы говорите о «стальной заготовке») экструдируется путем непрерывного литья или горячей прокатки в квадратные, плоские или круглые заготовки, из которых сделана ваша алюминиевая деталь.

Этот процесс экструзии создает более прочный материал с самого начала, и именно поэтому заготовка имеет более высокое качество и более прочную природу. Металлические зерна сжимаются, упорядочиваются и удлиняются по мере того, как вы их выдавливаете, и благодаря этому металл набирает прочность. Как только этот процесс завершен, он поступает на линию ковки.

 

Процесс ковки

Не все процессы ковки будут такими, но большинство из них обычно выполняется следующим образом. Сначала заготовку нагревают и прессуют, придавая ей первоначальную форму. У него немного спроектирована поверхность колеса, но ствола нет, только алюминиевая юбка.

Здесь это очень похоже на процесс формования литых колес в том смысле, что деталь отправляется на другую машину, где она нагревается. Затем формовочная матрица прессуется, чтобы сформировать барабан колеса, когда он вращается на другом станке. На этом этапе формируются фланцы, посадочные места для бортов и патрубок.

 

Перед любой термической обработкой для придания колесу окончательной твердости его подвергают холодной формовке, и любой заусенец, образовавшийся в процессе горячей штамповки, удаляют. Термическая обработка проводится для того, чтобы колесо было твердым, но не слишком хрупким.

Вам нужен жесткий диск, и именно для этого предназначен процесс нагрева. После обработки колесо подвергается механической обработке, пескоструйной обработке для удаления любой возможной коррозии, которая могла образоваться, и заканчивается покраской, порошковым покрытием или полировкой и герметизацией.

 

Прочность и легкость

Использование одной алюминиевой заготовки для создания целого колеса создает колесо непревзойденной прочности при конечном весе. Это выбор дизайна колес в гонках, где использование экзотических материалов недопустимо или просто неосуществимо. По мере того, как процесс ковки становится дешевле и лучше, мы начинаем видеть больше кованых алюминиевых колес на джипах, тогда как чаще всего можно было услышать, что кольцо для бусинок является единственной кованой алюминиевой деталью.

 

Зачем мне прочность и легкость, если я использую большую внедорожную шину?

В дополнение к тому, что вес колес продолжает снижаться, мы также начинаем наблюдать ту же тенденцию в отношении наших внедорожных шин. Даже большие шины MT сегодня весят меньше, чем их аналоги всего несколько лет назад, благодаря использованию других материалов, а не стали для создания каркаса шины. Тем не менее, вы все равно хотите уменьшить вращательную и неподрессоренную массу на ступицах вашего джипа, чтобы уменьшить усилие, которое требуется двигателю для их проворачивания.

Именно здесь небольшие изменения могут оказать очень большое влияние на производительность вашей установки. Эти преимущества будут доступны не только спортивным автомобилям. Меньший вес на оси — это мощность, которую двигатель может передать земле вместо того, чтобы пытаться вращать колесо и шину. Меньший вес означает меньший вращательный момент, который ваши тормоза должны останавливать, хотя это очень и очень небольшой выигрыш по сравнению с преимуществами в мощности и ускорении.