Новые технологии изготовления литых дисков

Металлические автомобильные колесные диски появились примерно в то же время, когда были придуманы покрышки, в конце 19 века. До сегодняшнего дня инженеры работали и работают над улучшением их прочностных и эксплуатационных характеристик, совершенством дизайна.

На первом этапе развития технологий изготавливались стальные штампованные автодиски, они были прочными и тяжелыми, что вело к большему расходу горючего и снижало управляемость автомобилем. Позже появились литые легкосплавные, уменьшающие общий вес подвески, повышающие управляемость машиной, плавность хода, позволяющие улучшить динамику разгона и торможения. Последнее обстоятельство благотворно повлияло на длительность срока службы двигателя, трансмиссии, на расход горючего. Минусом таких изделий стали прочностные характеристики, при чрезмерных ударных нагрузках на них появлялись трещины и сколы. Впрочем, ремонту и реставрации они всё-таки поддаются.

Все эти нюансы перед разработчиками поставили две проблемы, на первых взгляд противоречащие друг другу: уменьшить вес за счет уменьшения толщины стенок, использования спиц - и увеличить прочность. Одновременно хотелось бы выпускать диски, интересные с точки зрения внешнего вида, разнообразные, со спицами и без них, защищенные от вредных воздействий внешней среды надежным и долговечным защитным лакокрасочным покрытием.

Первым шагом стало использования различных сплавов алюминия и применение методов литья под низким давлением. Покраску таких элементов колеса осуществляли в промышленном масштабе акриловыми красками или нанесением полимерных порошковых красок путем напыления и полимеризации. В начале 21 века появились новые технологии производства и покраски, позволяющие до некоторой степени разрешить существующие проблемы ( подробнее... ).

Гравитационное литье под давлением

Этот метод характерен способом ввода жидкого расплава алюминия в форму под давлением. После заполнения формы с большой скоростью (время заполнения 15-17 секунд) металл охлаждается с помощью разнонаправленных струй воздуха и воды.

После отливки заготовки ее подвергают термической обработке, нагревая до 540 градусов Цельсия и охлаждая в водяной бане. При этом происходит изменение структуры алюминия, увеличивается его мелкозернистость, повышая плотность, что, в свою очередь, предоставляет возможность уменьшить стенки обода без ухудшения прочности.

«Жидкая ковка» (Liquid Forging)

Следующим шагом в этом направлении стало совмещение литья и ковки алюминия. Жидкий сплав заливается в форму, после чего подвергается воздействию трех различных прессов. Первый создает давление в 50 кг на квадратный сантиметр поверхности, второй в 1000 кг и третий в 400 кг, убирая при этом все возможные пустоты и каверны материала и увеличивая мелкозернистость. Полученные изделия на 30-35% легче изготовленных обычными методами литья, обладают большей радиальной устойчивостью к нагрузкам, ударопрочностью и большим сроком службы. Методика позволяет применять более изысканные дизайнерские решения, например ажурные спицы.

Flow Forming

Flow Forming одна из передовых технологий изготовления автомобильных дисков. Специалисты компаний производителей колес, применяющие ее и внесшие в нее какие-то совершенства, называют ее по-разному. Можно встретить Flow Forged, Super Forming, Flow Form, Rotary Forged и так далее.

Суть ее заключается в том, что на первом этапе заготовку отливают с толстым ободом, а на втором, после окончания процесса литья, устанавливают на специальный стенд, разогревают до 300-350 градусов, раскручивают и подвергают вытягиванию под действием роликов. Совокупность скорости раскручивания, температуры нагрева и давления роликов, скорости их вращения придают заготовке свойства, не уступающие свойствам изделия, получаемым при ковке.

Полученные таким способом заготовки на 25-27% легче аналогов с аналогичным дизайнерским решением, но произведенных другими способами; и на 25-30% более прочные. На следующем этапе заготовка, выполненная по любой из технологий, направляется в цех механической обработки. Применение метода Undercut, заключающегося в тщательной обработке внутренней части обода, области вокруг спиц и отверстий для крепления на специальных токарно-фрезерных станках с программным управлением позволяют еще сильнее уменьшить вес.

Последним этапом является нанесение на диск лакокрасочного защитного покрытия. Наиболее оптимальным на сегодняшний день считается использование порошковых красок. Но и в этом направлении сделан шаг вперед, наступает время нанотехнологий. Модифицирование порошковых красок и автоэмалей наночастицами различных материалов придают защитному покрытию уникальные свойства. В частности, оно обладает водоотталкивающим и грязеотталкивающим эффектом, благодаря чему автодиск долго сохраняет отличный внешний вид. Технология нанесения запатентована под названием Nano Tec Brilliant Silver. Компания Nissan применяет частицы кремния для улучшения защиты от коррозии. Концерн BMW использует частицы диоксида титана, позволяющие автомобилю самоочищаться от грязи. Концерн Mercedes-Benz около десяти лет внедряет добавку керамических наночастиц, способствующих повышению защиты лакокрасочного покрытия от мелких повреждений.

Подробнее о порошковой покраске: remdisk.ru/poroshkovaya-pokraska-diskov.html ...

В общем, нет придела совершенству при изготовлении автомобильных колес. Так, в 2017 году на Международном автомобильном салоне во Франкфурте были представлены гибкие колесные диски. Технология изготовления Michelin Acorus, объединяющая несколько вариантов производства, состоит в том, что на специальный обод устанавливаются два резиновых эластичных фланца, за счет этого поглощается энергия ударов, увеличивая, таким образом, срок службы подвески и трансмиссии, кроме того, снижается шум при движении и увеличивается плавность хода.

В одной статье невозможно описать все новые технологии, тем более, что они постоянно совершенствуются и разрабатываются. Процесс движения вперед продолжается.