Производственные секреты

     Исходя из технической точки зрения, понятие "кованые диски" имеет не правильную трактовку, так как они производятся с помощью метода, который использует горячую объемную штамповку в закрытых матрицах. В процессе данного метода заготовка деформируется с помощью специализированного инструмента под названием штамп. Однако гораздо проще произнести слово кованые, чем целым предложением описывать процесс производства дисков. В начале девяностых многие промышленные предприятия, в прошлом работающие на космос и авиацию и оснащенные уникальным оборудованием, стали не у дел и лишились многих госзаказов, поэтому искали возможность заработать на производстве товаров народного потребления. Использование очень дорогих самолетных технологий, которые широко применяются при создании силовых элементов планеров, пригодились при производстве автомобильных дисков.

Колесо после отливки.

     Для производства дисков используется сплав АВ, в основе которого алюминий и легирующие добавки: магний, медь, марганец, кремний. Данная смесь очень пластична и прочна. За границей данный сплав носит название aircraft grade Al 6061(авиационный алюминий 6061). На начальном этапе готовится отливка, то есть используется цилиндр с диаметром 20 см., который режут на куски необходимой длины и отправляют в цех под названием кузнечно-цеховой. Там заготовки, еще пока не очень похожие на диски, разогревают и подвергают сплющиванию до толщины, примерно, двадцать сантиметров и полуметра диаметром. До превращения в колесо заготовка проходит несколько этапов. В первую очередь происходит разогрев "шайбы" до 430С, а потом  предварительно разогретый до температуры 350С, штамп превращает их в "кастрюли", то есть заготовки для колес.

     Эти "кастрюли" снова отправляют в горячую печь и потом конвейер передает их туда, где прессуют окончательным штампом. Чтобы заготовка не остыла до критической температуры, ее доставляют из печи к штампу в течение одиннадцати секунд. Предварительно разогретый штамп покрывают специальной смазкой, а заготовка укладывается на пресс-форму. Начинается работа пресса с того, что его верхняя часть опускается на заготовку и быстро поднимается. В результате получается колесо и излишки материала, которые вышли из-под пресса легко удаляются. Как только штамп сделает первые четыре колеса, их отправляют на геометрический контроль и, только после положительных результатов, новый штамп разрешено использовать при серийном производстве автомобильных дисков.

     Для получения колес используются гидравлические вертикальные прессы, усилие которых варьируется от 4,7, 10.0, 30.0тыс.тн. Есть фото с фрагментами, показывающими тот момент, когда происходит процесс смазывания штампов специальной смазкой, предотвращающей прилипание готовой детали к пресс-форме. Можно посмотреть секторный штамп. При объемной штамповке используются штампы, которые имеют несколько секторов. В процессе окончательного формирования диска опускается верхняя часть штампа и происходит соединение секторов. Излишки металла образуют облой и выдавливаются через щели.

Контроль и термообработка.

        После штампов изделие уже имеет вид колеса, но пока не соответствует тем качествам, которые вкладываются в понятие ковка. А ведь кованые диски  по своим механическим свойствам:

-  очень прочные и эта прочность намного выше, чем у литых дисков;

-  пластичные, кованые диски при высоких нагрузках сжимаются, в отличие от литых дисков, которые просто разрушаются;

- упругие, так как, при воздействии умеренных нагрузок, происходит упругая деформация.

Чтобы получить такие результаты, необходима термообработка. При термообработке колеса подвергаются закалке, то есть, в течение нескольких часов прогреваются в печи при температуре 5150С, а потом подвергаются охлаждению путем быстрого погружения их в холодную воду. После закалки получается сплав, имеющий мелкозернистую – волокнистую структуру. Чтобы колесо стало соответствовать достигаемым механическим свойствам, его специально  «состаривают», то есть убирают механические напряжения и ждут того момента, когда структура выровняется. Чтобы получить кованый диск нужных качеств в обычных условиях, необходимо подождать два месяца. Производители ускоряют данный процесс до минимума, отправляя заготовки на 12-14 часов в печь, прогретую до температуры 150-160С. Затем, нагретую заготовку медленно остужают в холодной воде. Как только процесс термообработки завершен, 10% заготовок с каждой партии подвергается контролю. Каждая поверхность подвергается протравливанию, в процессе которого и выявляются различные дефекты штамповки, а также складки. Одно колесо из партии распиливается полностью для того, чтобы вырезать из него шаблон. Шаблон тщательно шлифуют, затем протравливают и делают это для того, чтобы изучить наличие однородности сплава, деформации, а также смотрят на качество термообработки. Обычно деформации обнаруживают в ступичной части, так как там, с металлургической точки зрения,  наиболее сложный характер термических нагрузок и деформаций. Для осуществления контроля механических свойств сплава образцы закрепляют в разрывную машину и исследуется предел текучести, предел прочности, твердость и относительное удлинение. Если дефекты превышают пределы нормы, то берут следующий образец из партии для подобных испытаний и производят контрольное исследование повторно. В случае если второй образец не прошел испытания, то имеет место нарушение технологического процесса и вся партия списывается как бракованная. При соответствии образцов нормам вся партия отправляется на механическую обработку.

Производство Россия.

     С заготовки, напоминающей будущее колесо, с помощью токарного станка снимают лишний металл, в ободе делают ниппельное отверстие, а в ступичной части просверливаются крепежные отверстия под болты. После этого колесо отправляется на фрезерный станок с ЧПУ, на котором происходит дизайнерское оформление. Ограничений по дизайну не предусмотрено, но, при создании отверстий необходимо учитывать будущую нагрузку.

     Завершает процесс создания кованого колеса слесарная обработка, в процессе которой снимается все ненужное, контролируется геометрическое соответствие колеса чертежу, дисбаланс и биение обода. Те предприятия, которые работали для авиационной промышленности, имеют повышенную систему контроля, поэтому диски не только тщательно проверяются, но и отлеживаются определенное количество времени по маркировкам. После того, как колесо окрасят, проверят в ОТК, ему выдается паспорт, срок действия которого составляет десять лет. За какой срок производится диск? Процесс производства самого диска составляет неделю, однако, учитывая производственный график, его делают за месяц.

Обходные технологии.

     В России кованые колеса производят по технологии объемной горячей штамповки. Другие страны используют метод холодной раскатки. Есть фирмы, которые используют «обходные технологии». Если использовать прессы с мощностью три-пять тысяч тонн, покупаемые по недорогой цене, есть риск, что они не справятся с горячей объемной штамповкой алюминиевых заготовок. Но с «жидкой штамповкой» прессы справятся легко. Технология, которая осуществляет литье под давлением, очень понравилась японцам. Диски, полученные таким способом, прочные, но не имеют достаточной упругости и гибкости, в отличие от кованых дисков. К недорогим технологиям производства кованых дисков можно отнести раскатку. Сначала происходит отлив заготовки, в виде ступичной тарелке с формой обода, который планируется получить. По окончании термообработки ее закрепляют на токарном станке и обрабатывают с помощью роликов. С помощью ротационной вытяжки разогретый обод раскатывают и получают форму, согласно чертежам. Полученный обод по своим техническим качествам аналогичен дискам, полученным методом горячей штамповки. Но, соответствие касается только обода, так как ступичная часть все равно литая. Существует метод, где сочетается использование литой и осаженной заготовки, то есть полученной в результате усиленного пресса. Здесь тоже раскатывается обод. Ступичная часть данного диска намного прочнее литой, но в месте стыка ее с ободом происходит изменение механических свойств, благодаря которым снижаются показатели по прочности. Что предотвратить этот неприятный фактор, производители увеличивают толщину стенок, что приводит к повышению веса диска, что для настоящего кованого колеса не свойственно.

     Как же отличить настоящую ковку от гибрида? Отличают ковку при правильной конструкции, только произведя процесс взвешивания. Кованые диски намного легче остальных. Колеса могут быть разные, в том числе составные, то есть там происходит закрепление обода к ступичной части с помощью болтов или сварочного аппарата. В данном случае колеса могут быть литые, штампованные или раскатные, все зависит от технологии производства заготовок.

     Специалисты понимают, что это разные процессы, но на английском языке они получили название «forged». Путаница терминов – это случайный процесс, связанный с игрой слов. В Росси чаще всего используется такое словосочетание, как кованое колесо. К сожалению, во многих развитых странах производство кованого колеса составляет всего лишь1.5-2% от общей массы. В России производство кованого колеса составляет 30% от всего оборота. Это связано с дороговизной процесса производства и многие компании не готовы идти на дополнительные расходы. Однако, возможность получения легких сплавов уже несколько лет волнует производителей во всех странах мира.

     Вот список сплавов, которые использовались в производстве дисков:

-  титановые сплавы;

- алюминиевые сплавы;

-  магниево-литиевые и алюминиево-литиевые сплавы;

-  магниевые сплавы;

- сплавы на основе углепластиков.

     Наиболее часто используемые сплавы – это алюминиевые сплавы. На сегодняшний день сплавы из алюминия составляют основу при производстве автомобильных дисков. Алюминий стали использовать еще в прошлом веке, в начале девяностых,  и это  шаг был вполне оправдан.

     Колесо, созданное с помощью алюминия, легкое, маневренное и легче управляемое. В процессе эксплуатации такого колеса появились возможности эффективного охлаждения тормозных систем. Колесо помогает экономить топливо, способствует продлению срока эксплуатации подвесок и шин. На сегодняшний день аналога кованым дискам нет, так как нет колес более прочных, легких и более надежных.

     В чем преимущества кованого колеса перед литыми дисками  и стальными:

1) стальное колесо тяжелее кованого на 40%-60%, а литое колесо тяжелее кованого на 15%-30%;

2) момент инерции у кованых колес гораздо ниже, что помогает эффективно автомобилю разгоняться и тормозить;

3) кованое колесо имеет повышенную прочность и упругость, когда как литое колесо при сильном ударе разрушается, кованое колесо просто деформируется. По прочности кованые колеса превышают стандарты ГОСТ  в 1.5 раза, а по упругости – в 2 раза.

Кованые диски и спорт.

     Многие спортсмены мечтают купить кованые диски для своих автомобилей, так как они отличаются своей надежностью, прочностью, упругостью и легкостью. Однако, не каждый производитель готов к созданию мелких партий, так как производство и продажа кованых дисков  для авторалли – это дорогостоящий процесс.

     Для изготовления гоночных колес используются другие методы. Сначала делают широкие «катки» с цилиндрической и ступичной частью. Для этого используют специальный штамп. А потом вытачивают обод, получая до 85% металлической стружки. Спортивные колеса играют важную роль в работе СМК. Ведь именно отсюда поставлялись колеса, которые устанавливались на таких мотоциклах, как Kawasaki, Yamaha, , Suzuki. А по заказу итальянской компании Speedline производились магниевые колеса, которые успешно устанавливались на болиды Формулы 1, правда под другими марками.

     Производство колесных дисков для автомобильных ралли – это разработка и гордость предприятия СМК. У нас можно купить кованые диски, свободно встающие на тормозные системы новой конструкции, то есть омологированные.