Производство литых дисков

Производство литых дисков

Содержание

Введение

Технология получения заготовки (литье и литье под низким давлением)

Материал

Отливка

Обработка

Заключение

Список литературы

Введение

Самыми популярными для автолюбителей на сегодняшний день являются литые диски. Производители таких колес стремятся в полной мере повторить дизайн родных дисков авто. И диски из стали в данном случае уже не подойдут.

На смену стали, которая раньше была основным материалом для произвоодства дисков, пришел сплав магния и алюминия. Да и процесс производства значительно изменился. Теперь вместо прокатного обода и штампованного диска, соединенного сварочным швом, используется новый метод изготовления цельных литых дисков.

Колесные диски делятся на три большие группы: стальные диски, литые диски из легких сплавов и кованые диски из легких сплавов.
Можно иметь два комплекта дисков для летней и зимней резины, а можно иметь один комплект дисков. Но иметь один комплект дисков для летней и зимней резины экономически невыгодно. 3-4 перебортовки - и Вы затратили сумму, эквивалентную стоимости нового диска.

Легкосплавные диски изготавливаются из сплавов на основе алюминия и магния путем литья или ковки.По многим свойствам они лучше стальных. Основное назначение легкосплавного колеса - повысить привлекательность Вашего автомобиля. Также "литые" диски снижают вес колеса, а снижение массы неподрессоренных частей (к которым относятся колеса) улучшает плавность хода, повышает безопасность вождения и снижает износ деталей подвески. Имея идеальную геометрию, при хорошей балансировке полностью исключаются неприятные вибрации. Как правило, деньги, потраченные на комплект "литых" дисков возвращаются при перепродаже автомобиля.

Стальные диски

В настоящее время имеют самое широкое распространение. Состоят из обода и приваренного к нему диска (тарелки), изготавливаемых из стального листа. Стальными дисками комплектуется большинство автомобилей на заводах-изготовителях. Достоинства: невысокая цена; возможность восстановления после смятия, поскольку при ударе они не лопаются, а мнутся. Недостатки:  большой вес; ограниченные возможности по дизайну; невысокая коррозионная стойкость, обусловленная качеством покрытия. Самая низкая коррозионная стойкость у дисков, покрытых эмалью и электрофорезом.

Кованые легкосплавные диски

Ковка обеспечивает исключительно высокую прочность и жесткость конструкции. Кованый диск держит сильнейшие удары; в крайнем случае он не лопается, как литой, а гнется без образования трещин, что, безусловно, безопаснее. Кроме того, он очень легкий и обладает высокой Коррозионная стойкость. Основной недостаток кованых дисков - их высокая цена, а также ограниченные возможности по дизайну.

Литые легкосплавные диски по цене и по своим характеристикам стоят между стальными и коваными легкосплавными дисками.
Недостатки: довольно хрупкий; при очень сильном ударе раскалывается, что на высокой скорости чрезвычайно опасно. Чтобы обеспечить механическую прочность, приходится увеличивать толщину стенок, а это снижает столь желанный выигрыш в весе; требует защиты поверхности, без этого быстро покрывается белесой оксидной пленкой и теряет товарный вид.

Литые диски - самый востребованный вариант у любителей относительно недорогого автотюнинг.

Технология получения заготовки (литье и литье под низким давлением)

Производство литых дисков начинается с подготовительного этапа, во время которого проводятся все необходимые замеры, продумывается дизайн. А затем изготавливается заливочная форма. Для различных автомобилей делают разные заливочные формы, так как каждый автолюбитель предпочитает покупать для своего авто оригинальные диски. Затем раскаленный сплав заливают в заготовленную форму. На этом этапе очень важно избежать появления микропор в теле диска, что может привести к его раскалыванию во время большой нагрузки. Для достижения высокой прочности диска стенки диска делают толстыми. Далее заготовка проходит термическую обработку, включающую в себя нагрев до температуры 500°С, выдержку некоторое время и мгновенное охлаждение. Полученная структура сплава неустойчива. Решается эта проблема повторной обработкой, заключающейся в нагреве до температуры 200°С, выдержке 3-9 часов и охлаждении воздухом.

После того как заготовка остыла, ее обтачивают и придают запланированную форму. К каждому диску прилагается комплект креплений для его установки. Также диски покрывают специальными антикоррозийными порошковыми красками.

Основное преимущество литых дисков из сплава алюминия и магния перед стальными дисками в их легкости. Малый вес приводит к увеличению плавности хода машины, что в свою очередь повышает устойчивость автомобиля. Еще одно немаловажное преимущество - стоимость. Ведь литье - это практически безотходное производство. Отсюда относительно не высокая цена на литые диски.

Изготавливаются литые диски из алюминиевых сплавов, могут изготавливаться также из магниевых сплавов, но это пока экзотика: они слишком дороги, к тому же магний сильно подвержен коррозии, поэтому требует прочного и надежного защитного покрытия.

Плюсы литых дисков:

Главное достоинство этого метода заключается в высоком коэффициенте использования материала, что снижает себестоимость производства и является определяющим фактором при формировании цены. Литые алюминиевые диски почти не подвержены коррозии и долго сохраняют первозданный облик, а особая технология производства (литье под давлением) открывает широкие возможности для самых разнообразных дизайнерских решений. 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. Облегченные колеса быстрее восстанавливают контакт с поверхностью дороги при наезде на препятствие, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля на больших скоростях. Уменьшение массы колеса положительно сказывается на динамике автомобиля, т. к. для разгона и торможения менее инерционного колеса требуется меньшее усилие, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы двигателя, трансмиссии и тормозной системы, а также к уменьшению расхода топлива. В общем, малый вес серьезное преимущество литых алюминиевых дисков, но не единственное. Существенным плюсом таких дисков также является их привлекательная внешность и многообразие вариантов исполнения. Некоторые компании представляют сегодня на рынке более 100 дизайнов литых дисков для любого типа автомобилей.

Литые алюминиевые диски почти не подвержены коррозии и долго сохраняют первозданный облик, а особая технология производства (литье под давлением) открывает широкие возможности для самых разнообразных дизайнерских решений.

Минусы литых дисков:

Существенным недостатком является получение отливки, металл которой обладает свободной ненаправленной кристаллической структурой, что снижает прочность диска. Поэтому для сохранения прочностных характеристик диска толщину его стенок приходится увеличивать. В связи с высокими требованиями к качеству продукции не все способы литья можно применять при производстве колесных дисков. Основными здесь являются способы литья под низким давлением или с противодавлением. Эти методы обеспечивают повышенные прочностные характеристики при изготовлении объемных тонкостенных деталей Одним из главных недостатков литых дисков является возможное наличие скрытых дефектов, обусловленных спецификой технологического процесса (воздушные полости, неоднородность заливки и другие). Визуально обнаружить их невозможно, поэтому приобретение такого диска в некотором роде можно сравнить с покупкой кота в мешке.

Структура металла, из которого изготавливаются литые диски, является зернистой, поэтому при сильном ударе такой диск не гнется, а раскалывается. Если же он уцелеет, то вся энергия удара передается на подвеску и трансмиссию, а в самом диске могут появиться микротрещины, которые рано или поздно все равно приведут к тому, что он расколется (его уязвимость повышается при езде на низкопрофильной резине). В отличие от штампованных, литые диски ремонту не подлежат: поврежденное изделие остается лишь выбросить, а если учесть, что далеко не всегда они продаются поштучно, то возможно, что придется покупать полный комплект. Здесь всплывает еще один негативный фактор - цена: литые диски значительно дороже штампованных.

Материал: алюминий и магний

Наиболее используемый материал при изготовлении легкосплавных колес это специальный алюминиевый сплав.  Он готовится на основе сплава особо чистого алюминия с кремнием. Непосредственно перед его использованием в него добавляются легирующие присадки содержащие титан, стронций, магний и бор. При переливе расплавленного металла из плавильной печи в печь литейной машины он фильтруется, проходя через специальный фильтрбокс с керамическими фильтрами.

Наиболее широко используемые сплавы это:AlSi7: Сплав из алюминия и кремния, используется при производстве колес OEM и Aftermarket. Этот сплав хорошо переносит термическую обработку и на 20% лучше выдерживает механические нагрузки, что делает его наиболее популярным и используемым при производстве.AlSi10/11: Сплав из алюминия и кремния, наиболее используется при производстве колес Aftermarket. Почти не используется при производстве ОЕМ так как по сравнению с g-AlSi7 хуже поддается термической обработке и менее устойчив к нагрузкам и механическому сопротивлению в целом.

Легкосплавные колесные диски могут изготавливаться также из магниевых сплавов.

Использование сплава магния редко находит применение в этой отрасли ввиду непригодности для полного срока службы колеса, и такое колесо требует ухода при эксплуатации. Потому магниевые сплавы используются только при производстве колес для категорий racing  и“supercar”.

Сочетание особых свойств специального сплава со сложной внутренней структурой, его фильтрацией и использования для получения отливки технологии литья с противодавлением позволяют получить колесо со свойствами приближающимися к кованному.

Использование магния в производстве колесных дисков

Литые диски изготавливают и из магниевых сплавов (как правило, это легированные сплавы магния с алюминием). Магний является наиболее легким конструкционным металлом (его плотность составляет 1,7 г/см3). Сплавы на его основе обладают более высокой удельной прочностью, чем алюминиевые, что способствует дополнительному снижению веса диска. Поэтому для литых дисков, изготовленных из магниевых сплавов, характерны все преимущества алюминиевых, причем в большей степени. Однако литой магниевый диск, помимо низкой пластичности, имеет еще один серьезный недостаток - чрезвычайно низкую коррозионную стойкость. Это вынуждает производителей использовать для защиты поверхности прочные многослойные покрытия. Во многом «благодаря» этому литые магниевые диски не получили широкого распространения и изготавливаются на сегодняшний день в ограниченных количествах.

Отливка

В литейную машину для литья с противодавлением устанавливают стальную литейную форму - кокиль. Кокиль изолирован от окружающей среды стальными кольцами. Перед подачей металла в кокиль вокруг него создается избыточное давление. Таким образом металл заполняет кокиль и затвердевает в нем при давлении выше атмосферного. Далее машина раскрывает кокиль и извлекает из него отливку. Кокиль изготавливается с высокой точностью до 0,005 мм для того, чтобы предотвратить протечки жидкого металла, находящегося под высоким давлением, в зазоры между его частями. Отливка, полученная при литье в такой кокиль, имеет точные и стабильные размеры, соответственно дисбаланс будущего колеса будет минимальный.

Для изготовления всей литейной оснастки применяется САD-CAM система. 3-х мерное моделирование на компьютере и изготовление деталей на высокоскоростном обрабатывающем центре.

Контроль

Входной и рентгеноконтроль.

Технический контролер проводит визуальный контроль каждой отливки и присва ивает ей индивидуальный номер.  Далее все отливки проходят рентгеноконтроль на роботизированной рентгеновской установке.  Она позволяет контро лировать качество сразу после их получения. Рентгеновский аппарат позволяет увидеть в отливке места с менее плотной структурой - дефектами литья. При их наличии отливка бракуется и поступает на переплавку.

Промежуточный контроль.

Перед поступлением в окраску колеса проходят промежуточный контроль ОТК-2. На нем выявляются видовое дефекты, которые могут повлиять на внешний вид колеса. Также проводится выборочный контроль геометрических параметров.

Выходной контроль.

Технический контролер проверяет состояние лакокрасочного покрытия, определяет и вносит в базу данных модель колеса. Принтер выдает две наклейки с штрихкодами, которые наклеиваются на колесо и на коробку. Наличие такой наклейки позволяет посмотреть производственную историю колеса и наладить автоматизированный учет на складе готовой продукции.

Обработка

Для обработки колеса используются современные импортные станки с ЧПУ. Особое внимание уделено позиционированию отливки на каждом этапе обработки. На первой токарной операции отливка центруется от лицевой (механически не обрабатываемой) ее части в специальном приспособлении. Использование такой оснастки позволяет получить колесо с биением в 2-3 раза меньше установленного ГОСТом. После проверки на герметичность колеса поступают на промежуточный пост контроля.

Стандартный производственный цикл легкосплавных колесных дисков включает в себя кроме литья (первая фаза) следующее: термическая обработка (в случае если сплав g-AlSi7); механическая обработка; зачистка от заусенцев и полировка; покраска <#"655709.files/image004.gif">

Химическая подготовка поверхности колеса.

Химическая подготовка поверхности колеса нужна для получения высокой адгезии лакокрасочного покрытия, а при его повреждении, локализации коррозии металла. Процесс состоит из следующих стадий:

мойка и одновременное травление поверхности колеса

промывка

каскадная промывка

промывка деминерализованной водой

покрытие Ti-Zr Chemetall