Коване колесо - що потрібно знати перед покупкою

Як відрізнити 100% кування від решти колісних дисків.

Секрети виробництва кованих коліс

Взагалі-то «куті» — це не зовсім точно з технічної точки зору, правильніше називати їх дисками, виготовленими методом гарячого об'ємного штампування в закритих матрицях (гаряче об'ємне штампування — це технологічна операція, при якій заготівля деформується в СПЕЦІАЛЬНОМУ інструменті — штампі), але так складно. назву з першого разу мало хто здатний вимовити, тож слово «куті» цілком прижилося. На початку 1990-х багато підприємств, які працювали за радянських часів на авіацію та космос, з унікальним обладнанням та технологією, опинилися без держзамовлень, і, щоб вижити, змушені були перейти на товари народного споживання. Технології використовуються насправді літакові - як при виробництві деяких силових елементів конструкції планерів. Щодо цього українським автомобілістам пощастило: такі преси є далеко не у всіх країнах. А навіть де є — подібне надзвичайно дороге обладнання зазвичай працює в основному на авіаційно-космічну (а зовсім не на автомобільну) промисловість.

Від виливки до колеса

Для дисків використовується сплав типу АВ на основі алюмінію з легуючими добавками магнію, міді, міді, кремнію та марганцю. Він не тільки високоміцний, а й пластичний. За кордоном аналог цього сплаву зазвичай називають "авіаційний алюміній 6061" (aircraft grade Al 6061). Готову виливок - циліндр діаметром приблизно 20 см - ріжуть на шматки потрібної довжини (залежно від розміру майбутніх коліс) і відправляють у ковальсько-пресовий цех.

Там ці заготовки, поки навіть колісні диски, що віддалено не нагадують, розігрівають і за допомогою преса«обложують» — сплющують, перетворюючи на «шайби» завтовшки сантиметрів двадцять і діаметром близько півметра. Процес подальшого перетворення на колеса відбувається у кілька етапів. Спочатку "шайби" розігрівають до 4300С і за допомогою попереднього штампу (розігрітого приблизно до 3500С) перетворюють на "каструлі" - попередні заготовки для автомобільних коліс.

"Каструлі" знову вирушають у піч для розігріву, а потім спеціальний конвеєр подає їх до пресу з іншим встановленим штампом - остаточним. Пауза між виходом заготовки з печі та власне штампуванням не повинна бути більше 11 секунд, інакше заготівля охолоне нижче за критичну температуру. Розігрітий штамп змащують спеціальним мастилом, заготовку переносять на прес-форму. Верхня частина преса опускається, піднімається - і ось з-під преса дістають готове, якщо не брати до уваги облої (надлишків матеріалу, видавлених при штампуванні), колесо. Перші чотири відштамповані колеса після освоєння нового штампу йдуть на контроль геометрії — тільки після цього надається дозвіл на використання штампу для серійного виробництва дисків.

При виробництві коліс використовуються вертикальні гідравлічні преси зусиллям 4,7, 10.0, 30.0тис.тонн! На фотографіях (ліворуч) один із робітників за допомогою пензля змащує штампове оснащення спеціальним мастилом, щоб готова деталь не прилипала до прес-форми. Сектор штамп (праворуч). При гарячому об'ємному штампуванні використовуються такі штампи, що складаються з декількох секторів. При остаточному формуванні диска верхня частина штампу опускається і сектори сходяться. Надлишки металу у своїй видавлюються через щілини, утворюючи облою.

Термообробка та контроль

Незважаючи на зовнішню схожість, що вже проступила, механічні властивості коліс поки що далекі від тих чудових.якостей, якими славиться «ковка». А славиться вона високою міцністю (перевищує міцність литих дисків при значно меншій масі), пластичністю (на відміну від литих дисків, ковані при високих навантаженнях деформуються, а не руйнуються) і пружністю (при помірних навантаженнях вони деформуються пружно). Для отримання всього цього потрібна термообробка.

Спочатку колеса піддають гартуванню - рівномірно прогрівають протягом декількох годин у печі до 5150С, а потім швидко охолоджують, занурюючи у воду. Після загартування сплав вже має потрібну дрібнозернисто-волокнисту структуру, але для того, щоб колеса набули потрібних механічних властивостей, їх потрібно «старити» — почекати, поки структура вирівняється, і прибрати внутрішні механічні напруги.

У звичайних умовах на це може піти пара місяців, але, щоб не гаяти час, заготовки штучно старіють: витримують у печі при температурі 150-1600С приблизно 12-14 годин, після чого повільно охолоджують.

На фотографіях (ліворуч) напиляні розмір алюмінієві прутки, при подальшому формуванні вийде заготовка для дисків. Ливарний цех (праворуч) - перший етап будь-якого металургійного виробництва.

Після термообробки не менше 10% заготовок з кожної партії контролюються. Їх поверхню протруюють: на світлій травленій поверхні добре помітні дефекти штампування та складки. А одне колесо із партії безжально розпилюють, вирізаючи з нього спеціальний фрагмент — так званий шаблон.

Шаблон шліфують і протруюють, а потім ретельно вивчають у лабораторії на наявність дефектів деформації, термообробки та однорідності сплаву. Найчастіше дефекти зустрічаються в ступичній частині, там найскладніший з металургійної точки зору характер деформацій та термічних навантажень. наНа цьому етапі також проводиться контроль механічних властивостей сплаву — зразки закріплюються у спеціальній розривній машині, за допомогою якої визначається межа міцності, межа плинності, відносне подовження та твердість.

Якщо дефекти та значення характеристик матеріалу не укладаються в допуски, вивчається ще одне колесо з партії. Якщо ж і повторна перевірка підтверджує ці висновки, отже, було порушення технологічного ланцюжка — і вся партія бракується. Якщо всі параметри в нормі — партія коліс йде на механічну обробку.

На фотографіях: Після термообробки (ліворуч) колеса очікують відправки до цеху мехобробки. Циліндричні ковзанки (праворуч) – це заготівлі майбутніх коліс для автоспорту.

Зроблено в Україні

Із заготовки, що вже нагадує за формою майбутнє колесо, на токарному верстаті знімають зайвий припуск металу, в обіді просвердлюють отвір отвір, а в ступичній частині — отвори кріплення під болти. Потім колесо встановлюють на фрезерний верстат з ЧПУ, який вирізує запрограмований дизайн.

Чи є обмеження щодо дизайну? Загалом, ні — малюнок може бути будь-яким, колесо можна зробити дуже легким та ажурним, і єдине обмеження пов'язане із навантаженням, яке воно має витримувати. На фотографіях: Практично готове колесо (ліворуч) залишається тільки слюсаркою і фарбуванням.

Після механічної обробки проводиться звичайна слюсарна обробка - знімаються гострі кромки, а потім проводиться остаточний контроль на відповідність геометричних розмірів креслення, биття обода та дисбаланс. У СМЯ взагалі дуже строга і добре налагоджена система контролю якості - дається взнаки авіаційне минуле: на кожному етапі, від виливків до готового колеса, деталі відстежуються по маркуванню.Після фарбування, остаточної перевірки та схвалення ВТК колесо упаковують, а його заводський паспорт зберігатиметься ще протягом десяти років. Скільки часу займає виробництво диска? Близько тижня чистого часу, але, якщо зважати на виробничий графік, виходить близько місяця.

Обхідні технології

При виробництві кованих коліс в Україні використовується технологія об'ємного (гарячого) штампування. В інших країнах застосовують метод розкочування (холодне формування). Деякі фірми працюють за «обхідними технологіями». Наприклад, менш потужні преси (скажімо, із зусиллям у 3-5 тисяч тонн) обходяться набагато дешевше, але не розвивають достатнього зусилля для гарячого об'ємного штампування алюмінієвих сплавів. Натомість за допомогою такого преса можна здійснювати «рідке штампування» — лиття під високим тиском. Цю технологію освоїли деякі японські компанії. Такі диски за своїми властивостями перевершують литі, але до справжнього 'кування' все ж таки не дотягують по пластичності та пружності. Ще один відносно дешевий спосіб виготовлення «кутих» дисків — розкочування. Відливається заготівля — ступична тарілка з прообразом майбутнього обода. Після термообробки її закріплюють у токарному верстаті, але замість різця використовують ролики. Розігрітий пальником обід розкочують до потрібної форми шляхом ротаційної витяжки. Такий обід за своїми властивостями майже не поступається об'ємному гарячому штампуванню. Але зверніть увагу - тільки обід! Ступова частина залишається литою. Різновид цього способу - використання литої, а потім обложеної (підданої попередньому штампуванню за допомогою преса) заготівлі. Як і в попередньому випадку, обід розкочують. Ступова частина такого диска міцніша за литу, але на стику її з ободом відбувається зміна властивостей металу, і це погіршує міцність виробу. Для компенсаціїдоводиться збільшувати товщину стінок, і колесо виходить важчим, ніж справжнє коване.

Чи можна відрізнити справжню «ковку» від подібних гібридів? При грамотній конструкції - тільки за вагою: 'Ковка' легше». Бувають і складові колеса, в яких обід кріпиться до ступичної частини за допомогою болтів або зварювання. Але в цьому випадку властивості коліс залежать від технології виробництва кожної з частин - вони можуть бути литі, гуркітні або штамповані.

Принципово це різні процеси, але переклад їх англійською означає «forged». Плутанина в термінах виглядає цілком випадковою, просто вдала гра слів. В Україні в побуті найпопулярніший термін - коване колесо. У це важко повірити, але в найрозвиненіших автомобільних країнах частка «кованих» легкосплавних коліс у загальному обсязі випуску ледве сягає 1,5-2%, у нас майже 30%. Жодна країна не може дозволити собі таку складну і дорогу технологію в масовому виробництві. «Легкі» сплави вже давно привертають увагу автовиробників. Якщо спробувати охопити весь спектр «легких» матеріалів колись випробуваних для виготовлення коліс автомобіля, можна виділити кілька основних груп:

алюмінієві сплави;
магнієві сплави;
титанові метали;
алюміній-літієві та магній-літієві;
композитні матеріали на основі вуглепластиків.

Найбільш масовими та комерційно успішними виявилися все-таки алюмінієві. Вони сьогодні є основою переважної більшості сплавів, з яких виробляють автомобільні колеса.

До 90-х років минулого століття алюміній прийшов на багато конвеєрів, і аргументів за споживачів накопичилося достатньо.

Легше колесо покращує динамічні параметри автомобіля, робить його більш комфортним, підвищуєкерованість. Крім того, є всі можливості для оптимального охолодження гальмівних систем. Легке колесо заощаджує паливо, береже життя підвіски та шин. В даний час альтернативи кованим автомобільним колесам немає ні за легкістю, ні за міцністю, ні за надійністю.

Порівняємо за деякими критеріями ковані колеса з литими та сталевими колесами:

Коване колесо легше сталевого на 40%-60%, литого алюмінієвого на 15%-30%.
Ковані колеса мають набагато менший момент інерції. Автомобіль на кованих колесах стає динамічнішим з кращими розгінними та гальмівними характеристиками.
Коване колесо в 1,5 раза перевищує необхідний за ГОСТом рівень властивостей міцності і в 2 рази пластичних, наслідок - підвищення безпеки. Литі колеса за сильного удару руйнуються.

Все для спорту, все для перемоги

За своїми властивостями (мала маса, висока міцність, пластичність та пружність) ковані колеса відмінно підходять для спортивних машин. Але у разі дрібних партій коліс нестандартних розмірів (кілька сотень штук) дорогі секторні штампи робити невигідно.

Тому гоночні колеса виготовляють в інший спосіб. Спочатку за допомогою універсального штампу отримують широкі «ковзанки» зі сформованою ступичною частиною та циліндричною частиною під обід. А потім обід. виточують, пускаючи до 85% металу у стружку! Взагалі спортивні колеса – це славна сторінка історії СМЯ. Колеса поставлялися до Японії для потужних спортивних мотоциклів – Yamaha, Kawasaki, Suzuki. А для італійської компанії Speedline робилися за спецзамовленням магнієві колеса, які під іншими марками ставили на боліди 'Формули-1'.

Колісні диски для автомобільних ралі є нашою ексклюзивною розробкою та гордістю. Ніхто у світі не робитькованих коліс, що вільно встають на омологовані гальмівні системи нової конструкції!