С развитием автомобилестроения росла и потребность в улучшении методов производства автомобильных деталей, в первую очередь колес. Ранние методы включали раскатку и штамповку стальной полосы с последующей сваркой, что обеспечивало массовое производство и относительно низкую стоимость продукции. Точность геометрии и балансировка дисков были, сравнительно, невысокими, однако, эксплуатационные свойства таких колес были достаточными. В последствии, с увеличением мощности автомобильных двигателей повысились и требования к остальным деталям, в том числе и к колесам [1].
В современных реалиях производства автомобильных дисков все чаще применяются алюминиевые сплавы, которые обеспечивают надежность, возможность получения сложных конфигураций дизайна спиц и, что не мало важно, такие колеса легче стальных аналогов на 20-30%. Перечень отечественных марок алюминиевых сплавов, которые наиболее популярны при производстве колес, представлен в таблице 1. На текущий момент времени, чаще всего применяются следующие технологии получения дисков из алюминиевых сплавов: литье под низким давлением, горячая объемная штамповка, раскатка, а также комбинация литейных и деформационных процессов [2].
Марки алюминиевых сплавов, применяемые в производстве дисков:
Получение дисков литьем под низким давлением, на данный момент, является наиболее распространенным способом, т.к. обеспечивает высокое качество изделия и отсутствие таких дефектов, как раковины и поры. При данной технологии отходы производства сравнительно малы, что значительно снижает затраты на производство единицы изделия, однако главный недостаток процесса литья заключается в том, что конечная продукция имеет ненаправленную кристаллическую структуру, из-за чего, для достижения нужного показателя прочности, необходимо увеличивать сечение колеса.
В целях экономии металла и обеспечения нужной механической прочности, все чаще применяются комбинированные методы производства колес. Повсеместно используются различные комбинации, однако, наибольшую популярность обрела технология, включающая в себя литьё под низким давлением с последующей раскаткой обода [3]. Такая методика обеспечивает получение эксплуатационных характеристик на уровне кованного диска, при этом, стоимость лишь незначительно выше, чем у литого аналога.
Зачастую, при получении автомобильных колес совмещенным методом, в качестве материала используются деформируемые сплавы, которые имеют больший ресурс пластичности, но уступают литейным в формозаполняемости. При производстве дисков со сложной конфигурацией спиц рекомендуется использование литейных сплавов, которые не предназначены для последующей обработки давлением и имеют ограниченный запас пластичности, что, при комбинированной технологии получения автомобильных дисков, вызывает необходимость исследования реологических свойств используемого материала. Для определения реологии сплава следует провести комплекс испытаний на определение деформационных характеристик методом прокатки, а для изучения поведения металла при обработке давлением, предварительно рекомендуется проведение компьютерного моделирования. Наиболее подходящими программными комплексами для задания необходимых граничных условий являются QForm (КванторФорм, Россия) и Deform (Scentific Forming Technologies Corporation, США) [4].
Определение зависимости напряжения текучести от суммарной степени деформации рекомендуется проводить на универсальном оборудовании для определения механических свойств и величин Gleeble, которое позволяет при минимальных затратах времени и материальных ресурсов получить информацию о поведении металла и изменении его механических свойств при процессах ОМД, сварки, литья и др.
Список литературы
1. ГОСТ 33544-2015. Автомобильные транспортные средства. Колеса дисковые. Технические требования и методы испытаний – Москва: Стандартинформ, 2017.
2. Богданова, Т. А. Разработка конкурентоспособной технологии литья автомобильных колес из силумина на основе алюминия A7 : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Богданова Татьяна Александровна. – Красноярск, 2015. – 22 с.
3. Современные технологии изготовления дисков автомобильных колес / Т. А. Богданова, Н. Н. Довженко, Т. Р. Гильманшина [и др.] // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. – С. 226.
4. Evaluation of the manufacturability of aluminum alloy 1580 for sheet stamping by computer modeling / I. L. Konstantinov, S. B. Sidelnikov, P. O. Yuryev, Yu. V. Baykovskiy // Non-Ferrous Metals. – 2023. – No. 1. – P. 55-61. – DOI 10.17580/nfm.2023.01.09.