Ковка или литье? Помогаем разобраться.
Мы бы хотели рассказать Вам о том, чем отличаются кованые диски от литых, и о том почему они делают Ваш автомобиль более безопасным, экономичным и индивидуальным.
Кованые диски SLIK MS31 на AUDI.
Начнем с того, что “кованые диски” — это некорректное название, правильнее называть метод изготовления данных дисков - горячая объёмная штамповка в закрытых штампах. Получаемые этим методом диски делают из алюминиевого сплава группы АВ (кстати, если вы не знали, данный сплав используется в авиационной промышленности и более известен на за рубежом как “авиационный алюминий 6061”).
Готовые диски обладают уникальными свойствами - они лёгкие, прочные и не подвержены коррозии. Прочность кованого диска выше, по сравнению с литым. Дело тут как в материале, так и в самом методе изготовления: при ковке (горячей объёмной штамповке) разогретый металл подвергается пластической деформации под высоким давлением, при которой его структура уплотняется, становится однородной, без раковин и рыхлостей, что присуще литым дискам. Ведь они просто заливаются в форму.
Заготовка, получаемая при горячей объёмной штамповке, имеет мелкозернистую структуру, и, так называемую “волокнистость”, имеющую определенное направление при заполнении пресс-формы.
Колесо, получаемое из таких штамповок, обладает высокими прочностными характеристиками, а также имеет высокий показатель упругости, что практически отсутствует у литых колёс. Конечный продукт можно сделать более лёгким без критической потери механических свойств. Например: толщина обода кованого диска в среднем на 20% меньше, чем у литого.
Любопытный факт
Тема кованых дисков появилась в Тольятти благодаря автоспорту. Ведь он немыслим без лёгких и прочных колес, и в России-то, собственно говоря, «ковка» выпускалась сначала исключительно «под спортсменов». Кованый диск с его почти безграничным прочностным ресурсом практически невозможно разрушить: нередки случаи, когда на раллийных соревнованиях экипажи, повредив покрышку, доезжают на голом диске (!), тем самым спасая результат. Ни стальной штампованный, ни легкосплавный литой диск такого сделать не позволяют, потому что в условиях гонки при отсутствующей покрышке разрушаются мгновенно.
Кованые диски. Плюсы и минусы.
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 подрессоренной 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: Wikipedia: Неподрессоренная масса – современный способ легко сплавных 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.
Любопытный факт
Лакокрасочное покрытие кованого диска легко восстановить перекрасив его, при бережном отношении такой диск будет выглядеть как новый — это дает высокую перспективу для вторичного рынка. Литое колесо при длительной эксплуатации сложнее поддается восстановлению и обновлению лакокрасочного покрытия ввиду его меньшей коррозионной стойкости.
Итак, прочность при малом весе. Что нам это дает?
— Уменьшение неподрессоренной массы колеса, что влечёт за собой улучшение управляемости за счёт более эффективной, быстрой работы амортизаторов, увеличение динамики автомобиля, а также снижение расхода топлива.
Диски SLIK MS5 спереди и Slik MS30 сзади. (Фото с сайта https://ladasportrosneft.ru)
— Высокая упругость диска при умеренных ударных нагрузках, пластичность и небольшие деформации при пиковых значениях позволяет кованому колесу продолжать эксплуатацию. Именно поэтому кованые диски SLIK так ценятся в автоспорте.
Кованое колесо SLIK MS30 после участия в Ралли.
А вот литое колесо в это время значительно деформируется, или в худшем случае разрушается, что не позволит вам даже безопасно прекратить движение.
Виды “кованых” дисков
Моноблочная штамповка (Поковка)
При такой технологии кованые колеса получаются методом объёмной горячей штамповки за 2-3 перехода в закрытых штампах. Штампуются они на гидравлических прессах мощностью от 6 до 20 тысяч тонн. Заготовка при этом имеет вид «кастрюли».
Затем штамповка проходит термическую обработку, этапы механической обработки: точение, фрезерование (на этом этапе формируется дизайн диска), сверление и нанесение лакокрасочного покрытия. Именно такой способ изготовления применяется на заводе дисков Slik.
Кованый диск с раскатанным ободом (Flow Forming)
Методом получения первичной заготовки также является объёмная горячая штамповка, только её вид отличается от моноблочной “кастрюли”. Затем у этой заготовки раскатывается обод определенного размера на специальных раскатных машинах.
Дальнейшая термическая и механическая обработка полученной заготовки полностью идентична моноблочной поковке.
Сборное кованое колесо
При таком подходе кованая лицевая часть изготавливается методом объёмной горячей штамповки и, отдельно происходит изготовление обода методом раскатки (при этом ширина обода может варьироваться от 6 до 12 дюймов). Полученные заготовки раздельно проходят соответствующую, идентичную предыдущим двум вариантам термическую и механическую обработку, на них наносят лакокрасочное покрытие, а затем производится сборка лицевой части с ободом при помощи крепёжных болтов.
Важной особенностью является то, что для всех этих видов дисков используются пластически деформируемые алюминиевые сплавы, такие как АВ, 6061 (Россия). Аналогичным зарубежным сплавом является сплав 6061.
Вольное толкование
Зачастую продавцы легкосплавных дисков упрощают понятие кованых колёс, выдавая за них литые диски с раскатанным ободом (технология FlowForming).
Такие диски могут быть как моноблочными, так и сборными, но данные диски нельзя считать коваными, т.к. производятся они из алюминиевых сплавов литейной группы, таких как AlSi11, AlSi9, AlSi7 (сплавы алюминия Al и кремния Si) с последующей термической обработкой или без неё. Они изготавливаются путём гравитационного литья или под низким давлением с последующей раскаткой обода (для моноблочного диска) или присоединения отдельно раскатанного обода к отлитой лицевой части. Естественно, диски, произведенные таким способом, имеют более низкий вес по сравнению с обычным литым диском, но по своим механическим свойствам значительно уступают кованым дискам, т.к. являются литыми колёсами.
В конце концов литьё с раскатанными ободом может являться хорошей альтернативой литому колесу, но его нельзя сравнивать с кованым колесом.
Почему кованые колеса дороже литых?
В первую очередь из-за разницы технологии производства. Литое колесо отливают в специальных формах штампах и тратят на это столько метала, сколько требуется для изготовления колеса. Кованые колеса производятся из специальных заготовок. Знали ли вы, что заготовка под 17-дюймовое колесо весит около 33 килограмм.
Заготовка 17” для кованого колеса
А вес готового колеса составляет в среднем 8 килограмм!
Готовое колесо 17" Slik D3.
25 килограмм дорогого металла уходит в стружку и его нельзя использовать повторно для производства дисков. К этому также добавляются существенные затраты на механическую обработку колеса: токарные операции, фрезерование, сверление.
Призываем задавать интересующие вас вопросы - будем рады общению! Подписывайтесь на нашу страницу VK. Всем хороших дорог!
