Технология производства и критерии подбора кованых дисков

Из каких материалов производят кованые диски

Изначально для автомобильных дисков использовалась сталь, да и сейчас заводские колеса штампуют из нее же. В качестве материала также может использоваться титан. Но для литых и кованых дисков уже несколько десятилетий применяют легкосплавные составы. Для «ковки» чаще всего берется так называемый авиационный алюминий 6061, типа AB, с присадками из магния, меди, марганца и кремния. Эти добавки позволяют улучшить прочностные характеристики готовых изделий. Кованые диски из алюминиевого сплава обладают рядом преимуществ:

• Малый вес.
• Устойчивость к коррозии.
• Нейтральность к дорожным и химическим реагентам.
• Прочность. Благодаря волокнистой структуре материала диски не лопаются и не трескаются при сильном ударе или экстремально низких температурах.
• Пластичность. Этот фактор дает возможность ремонтировать погнутые кованые диски путем прокатки на станке.

На спортивные машины могут изготавливать кованые диски из магниевого сплава, так как вес таких изделий еще меньше, чем у алюминиевых, а высокий коэффициент теплопроводности дает возможность снижать нагрев ступицы и тормозных дисков. Но из-за расположенности к окислению и не очень большой ударопрочности срок службы магниевых дисков относительно мал, поэтому их производство ограничено.

Этапы производства кованых дисков

На самом деле эпитет «кованые» весьма условен, потому что производят их методом горячего штампования в закрытых формах. Кроме того, даже в группе кованых дисков есть свои разновидности по технологии изготовления. Условно можно выделить три разновидности готовых изделий – моноблочные, раскатанные и сборные. В первом случае диск представляет собой цельное изделие, выполненное в ходе одного процесса. Во втором – обод диска раскатывается на отдельном станке. В третьем – корпус и обод штампуются по отдельности и только потом собираются. Моноблочные колеса распространены больше, поэтому рассмотрим этапы производства кованых дисков на их примере.

1. Подготовка болванок. Бруски алюминия отправляются в литейный цех, где металл расплавляют и разливают в цилиндрические формы. Полученные отливки после остывания распиливают на шайбы, которые затем поступают в кузнечно-прессовый цех.
2. Изготовление заготовок («кастрюль»). Болванки расплющивают под прессом – «осаживают», после чего нагревают при температуре до 430°С и формуют в разогретом до 350°С промежуточном штампе. Его сектора поднимают края «блинчика» и сжимаются вокруг, формируя деталь в виде кастрюли с выступом на дне.
3. Окончательная штамповка в пресс-форме. Заготовки снова нагревают и подают уже к другому штампу. Интересен тот факт, что между нагревом и окончательной штамповкой должно пройти не более 11 секунд, иначе детали успеют остыть и потерять необходимую степень пластичности. Один рабочий за это время успевает смазать горячий штамп смазкой, а двое других – подхватить «кастрюлю» и перенести ее на пресс-форму. Верхняя часть пресса резко опускается на штамп, металл принимает заданную форму, а его излишки (облой) выдавливается наружу. После поднятия пресса из штампа достают почти готовый диск.
4. Закаливание и искусственное состаривание. Для закаливания детали прогревают несколько часов в печи при температуре до 515°С, следя, чтобы процесс шел равномерно, а затем быстро погружают в воду для охлаждения. За время штамповки структура металла сильно меняется, превращаясь из крупнозернистой в мелкозернистую и волокнистую. При этом в нем возникает внутреннее механическое напряжение, на устранение которого в естественных условиях требуется 2-3 месяца. Поэтому диски подвергают искусственному состариванию: оставляют в печи с температурой до 160°С на 12-14 часов, а затем дают медленно остыть.
5. Контроль. В ходе эксплуатации дискам приходится выдерживать серьезные нагрузки, от качества деталей зависит безопасность водителя и пассажиров. Поэтому около 10% дисков из одной партии проходят контрольные испытания. Для этого их поверхности протравливают, чтобы выявить дефекты штамповки. Один из дисков распиливают и вырезают фрагмент для изучения однородности сплава, специфики деформации и термообработки. Кроме того, изделия проверяют на пределы прочности, твердости, текучести и относительное удлинение. Если выявляется несоответствие хотя бы по одному допуску, на проверку уходит еще один диск из этой партии. При обнаружении дефектов и у него – бракуется вся партия. А если все показатели в норме, диски уходят на заключительную механическую обработку.
6. Точение и фрезерование. На токарных станках с дисков удаляют остатки облоя, в ступичной части высверливают крепежные отверстия, а в ободе – ниппельное отверстие. После чего детали отправляются на фрезерные станки с ЧПУ для вырезания заданного дизайна. Это может быть как стандартная схема, без особых изысков, так и сложный дизайн с ажурными спицами.
7. Слесарная обработка. Острые края снимаются и шлифуются, некоторые модели дисков дополнительно полируются до зеркального блеска.
8. Заключительный контроль. Готовые изделия проверяются на соответствие фактических размеров чертежным, дисбаланс и биение обода.

В некоторых случаях кованые диски могут проходить и дополнительные виды обработки. В таких случаях поверхность покрывается специальными составами для защиты от влаги или наносится лакокрасочное покрытие. Обязательной процедурой является маркировка дисков, которая сообщает основные технические и эксплуатационные особенности данных колес.

Виды отделки кованых дисков

Способ производства и требования к эксплуатационным характеристикам кованых дисков несколько ограничивают дизайн колес, но все же сохраняют возможность улучшить внешний вид изделий с помощью дополнительной обработки. Можно выделить следующие виды отделки кованых дисков, которые пользуются наибольшей популярностью:

• Придание спицам необычной формы. Обычно это делается по индивидуальным проектам и значительно повышает стоимость готовых дисков, но результат того стоит. Алюминиевые сплавы достаточно прочные и пластичные, что позволяет сделать спицы более ажурными или тонкими.
• Окрашивание. Нанесение лакокрасочного покрытия добавит не только эстетики, но и позволит создать дополнительную защиту от влаги. Самый распространенный вариант – это моноколор, но возможно использование двух и более цветов, и обычно это контрастные тона.
• Анодирование. Создание на поверхности диска оксидной пленки тоже дает красивый внешний вид, что особенно актуально для машин премиального класса.
• Полирование. Зеркальная поверхность диска выглядит очень стильно. Разумеется, такие колеса требуют бережного отношения и более тщательного ухода.
• Гравирование. Пожалуй, это самый практичный из всех видов отделки дисков. С помощью гравировки можно нанести на диск любое графическое или художественное изображение, а также надписи. При этом не надо будет бояться царапин или сильных загрязнений. Колесо с гравировкой все это спокойно переживет.

Если ни один из вариантов не устраивает, всегда можно воспользоваться декоративными наклейками, готовыми или сделанными на заказ. И хотя срок службы у них не долог, зато они позволяют часто менять дизайн дисков, что по достоинству оценят любители разнообразия в декоре.

Критерии выбора кованых дисков

Выбор дисков для автомобиля – процесс весьма ответственный. И хотя в руководстве по эксплуатации автомобиля и специализированных каталогах имеются необходимая информация и рекомендации, на деле нередко случаются досадные промашки. Особенно легко ошибиться при покупке дисков, отличающихся от штатных. Потому при выборе кованых автомобильных дисков необходимо учитывать такие пункты, как диаметр и ширина диска, размер ступицы колеса и вылет диска, количество крепежных отверстий и их расположение.

Диаметр диска (R). Главное, чтобы диаметр диска соответствовал посадочному диаметру самой шины. Это значит, что можно выбрать колеса большего или меньшего формата, например, если родные диски имеют диаметр 15″, то можно заменить на 17-дюймовые, и просто выбрать подходящую резину.

Ширина обода. Все размеры указываются в каталоге, но на случай, когда нет возможности заглянуть в него, имеется приблизительная формула выбора: ширина протектора шины – 20%. Например, ширина протектора 195 мм, за вычетом 20% остается 156 мм. При переводе в дюймы (156 мм / 25,4 мм) получаем 6.1″. То есть ширина обода диска должна быть около 6″. Для дисков с шириной обода до 14″ допускается отклонение размера на 0,5-1″, от 15 и более – 1-1.5″. Несоответствие приведет к ухудшению ездовых характеристик и снижению уровня безопасности. Чаще всего используются диски с шириной обода от 3,5 до 7 дюймов. Спортивные модели и внедорожники могут оснащаться и более широкими дисками.

Диаметр расположения крепежных отверстий (PCD). На диске может быть от 3 до 6 монтажных отверстий, которые расположены на окружности определенного диаметра. Например, 5 отверстий на окружности 114,3 мм. В данном случае погрешности крайне нежелательны, так как при затягивании болтов фиксация получится неполной и колесо на ступицу сядет с перекосом, а в по ходу движения крепления могут разболтаться, что несет прямую угрозу для водителя и пассажиров.

Вылет колеса (ET). Расстояние между плоскостью соприкосновения диска со ступицей и плоскостью, проходящей через центр поперечного сечения диска. Под него вычисляются основные параметры подвески и рулевого механизм машины. Чем меньше вылет, тем сильнее диск будет выступать за пределы колесной ниши. Чем больше этот параметр, тем глубже диск заходит в нишу. Допустимая погрешность составляет 5-8 мм от указанных производителем. Например, ET33 означает отрицательный вылет, ET45 – положительный, ET0 – нулевой.

Максимальная нагрузка диска (Fb, MAX LOAD). Должна быть больше или равна 1/2 допустимой массы, приходящейся на переднюю или заднюю ось. Можно воспользоваться следующей формулой: 60% тоннажа автомобиля / 2. Конкретные цифры всегда можно найти у производителей дисков или автодилеров. Указывается обычно в фунтах, например, 2000LB (908 кг).

Комплектация. Многие производили в комплект с дисками добавляют набор крепежных гаек, декоративные колпачки и наклейки. Но в большинстве случаев все это приходится приобретать отдельно.

Стиль вождения. Любителям активной езды имеет смысл присмотреться к дискам увеличенного диаметра, так как они улучшают разгонную динамику, сцепление и управляемость машины. Дополнительный плюс — выглядят такие колеса спортивно и брутально.

Маркировку обычно располагают на внутренней части диска, последовательность и место размещения может меняться в зависимости от производителя. Но вот содержание остается неизменным, так как любая маркировка должна осуществляться в соответствии с требованиями сертификации, которая действует на территории ЕС и России. Кроме того, маркировка обязательно дублируется на самой упаковке и в сопроводительном документе.

 

Особенности подбора шин к кованому диску

Шины влияют на управление автомобиля, насколько послушно он будет проходить повороты, эффективно двигаться или тормозить, насколько безопасной будет сама езда. При выборе шин ориентируются на три основных фактора – размеры диска, индекс нагрузки и рейтинг скорости. Чем больше размер самой шины, тем лучше ее сцепление с дорожным покрытием. На большие диски, как правило, устанавливают большие покрышки. Но такое решение имеет и обратную сторону, так как стоят они значительно дороже, и замена четырех колес может обойтись во внушительную сумму.

Желательно использовать тот размер шин, который указан в руководстве по эксплуатации транспортного средства. Если родные шины были заменены на резину с неподходящими размерами, например, высотой боковой стенки, то в первую очередь пострадают сами покрышки, диски, подвеска, а также могут возникнуть неточности в показаниях спидометра.

Компания Renegade Design предлагает обширный ассортимент кованых автомобильных дисков премиального класса. Собственное производство позволяет контролировать все этапы производства и выпускать продукцию высокого качества для автомобилей таких марок, как как Maserati Levante, Porsche, Lamborghini, Rolls-Royce, Mercedes Benz, Audi, BMW, Land Rover, Jeep, Toyota, Infiniti и др. Кроме того, компания производит и устанавливает элементы обвеса.