В автомобильной промышленности легкосплавные диски — это колеса , изготовленные из сплава алюминия или магния . Сплавы – это смеси металлов и других элементов. Обычно они обеспечивают большую прочность по сравнению с чистыми металлами, которые обычно намного мягче и пластичнее. Сплавы алюминия или магния обычно легче при той же прочности, обеспечивают лучшую теплопроводность и часто улучшают внешний вид по сравнению со стальными колесами. Хотя сталь , наиболее распространенный материал, используемый в производстве колес, представляет собой сплав железа и углерода , термин «легкий диск» обычно применяется к колесам, изготовленным из цветных сплавов.
Первые легкосплавные диски изготавливались из магниевых сплавов. Хотя они потеряли популярность среди обычных транспортных средств, они оставались популярными на протяжении 1960-х годов , хотя и в очень ограниченном количестве. В середине-конце 1960-х годов усовершенствования литья алюминия позволили производить более безопасные колеса, которые не были такими хрупкими. До этого времени большинство алюминиевых колес страдали низкой пластичностью , удлинение обычно составляло 2-3%. Поскольку легкосплавные диски в то время часто изготавливались из магния (часто называемого «магниями»), эти ранние поломки колес позже были объяснены низкой пластичностью магния, когда во многих случаях эти колеса были плохо отлитыми из алюминиевого сплава. Как только эти усовершенствования алюминиевого литья получили более широкое распространение, алюминиевые колеса заменили магниевые в качестве недорогих и высокопроизводительных колес для автоспорта .
Более легкие колеса могут улучшить управляемость за счет уменьшения неподрессоренной массы , позволяя подвеске более точно повторять рельеф местности и, таким образом, улучшать сцепление с дорогой, однако не все легкосплавные диски легче, чем их стальные аналоги. Уменьшение общей массы автомобиля также может помочь снизить расход топлива .
Лучшая теплопроводность и более открытая конструкция колес помогают отводить тепло от тормозов , что улучшает эффективность торможения в более сложных условиях вождения и снижает вероятность снижения эффективности торможения или даже выхода из строя из-за перегрева.
Легкосплавные диски также приобретаются в косметических целях, хотя используемые более дешевые сплавы обычно не устойчивы к коррозии . Сплавы позволяют использовать привлекательную отделку из чистого металла, но ее необходимо покрыть краской или колпаками для колес . Даже при такой защите используемые колеса со временем начнут подвергаться коррозии через 3–5 лет, но в настоящее время ремонт широко доступен и стоит дорого. Производственные процессы также позволяют создавать сложные и смелые конструкции. Напротив, стальные колеса обычно прессуются из листового металла , а затем свариваются вместе (часто оставляя неприглядные неровности) и должны быть окрашены во избежание коррозии и/или скрыты колпаками колес/колпаками ступиц.
Легкосплавные диски склонны к гальванической коррозии , которая может привести к утечке воздуха из шин, если не принять соответствующие профилактические меры. Кроме того, легкосплавные диски сложнее ремонтировать, чем стальные, при изгибе, но их более высокая цена обычно делает ремонт дешевле замены.
Легкосплавные диски дороже в производстве, чем стандартные стальные диски, и поэтому часто не входят в стандартное оборудование, а продаются как дополнительные дополнения или как часть более дорогого пакета отделки салона . Однако с 2000 года легкосплавные диски стали значительно более распространенными и теперь предлагаются на автомобилях эконом-класса и малолитражных автомобилях, по сравнению с десятилетием ранее, когда легкосплавные диски часто не входили в заводскую комплектацию недорогих автомобилей . Легкосплавные диски уже давно входят в стандартную комплектацию дорогих роскошных или спортивных автомобилей, а легкосплавные диски большего размера или «эксклюзивные» доступны в качестве опции. Высокая стоимость легкосплавных дисков делает их привлекательными для воров; Чтобы противостоять этому, автопроизводители и дилеры часто используют стопорные гайки или болты, для снятия которых требуется специальный ключ.
Большинство легкосплавных дисков изготавливаются методом литья , но некоторые изготавливаются коваными . Кованые диски обычно легче, прочнее, но значительно дороже литых. Существует два типа кованых дисков: цельные и модульные. Модульные кованые диски могут иметь двух- и трехкомпонентную конструкцию. Типичные составные колеса состоят из внутреннего основания обода, внешней кромки обода и центральной части колеса с отверстиями для крепежных гаек. Все части модульного колеса крепятся болтами. BBS RS — одни из самых известных модульных кованых колесных дисков, состоящих из трех частей. [1]
Владельцам автомобилей, которым нужны более легкие, привлекательные, более редкие и/или большие колеса, доступен значительный выбор легкосплавных дисков: от стандартных колес диаметром 14 и 15 дюймов до 16, 17, 18, 19, 20, Размеры колес 21, 22, 24, 26, 28 и 30 дюймов. Вместе с более крупными легкосплавными дисками появились колеса Tru-Spinner Wheels и дополнительные спиннеры, которые могли свободно вращаться и продолжать свободное вращение после того, как само легкосплавное колесо остановилось. Американский изобретатель Джеймс Дж. Д. Грэгг из International и American Tru-Spinners были первопроходцами и лидерами в отрасли. Еще одна функция Tru-Spinners заключалась в том, что они могли вращаться назад, когда легкосплавное колесо катилось вперед. [2] Хотя замена стандартных комбинаций стальных дисков и шин на более легкие легкосплавные диски и шины с потенциально более низким профилем может привести к повышению производительности и управляемости, это не обязательно справедливо при использовании колес все большего размера. Исследование, проведенное компанией Car and Driver с использованием набора легкосплавных дисков разного размера от 16 до 19 дюймов (от 41 до 48 см), оснащенных шинами одной и той же марки и модели, показало, что при использовании колес большего размера ухудшаются как ускорение, так и экономия топлива. [3] Они также отметили, что колеса большего размера отрицательно влияют на комфорт езды и шум.
Колеса из магниевого сплава были первыми произведенными литыми под давлением дисками, и их часто называли просто «магнитными колесами». Магниевые колеса изначально использовались для гонок, но их популярность в 1960-х годах привела к разработке других литых колес, особенно из алюминиевых сплавов. Термин «магнитные колеса» стал синонимом литых под давлением колес, изготовленных из любого материала, от современных колес из алюминиевого сплава до пластиковых и композитных колес, используемых на таких предметах, как велосипеды , инвалидные коляски и скейтборды . [4] [5]
Однако колеса из чистого магния больше не производятся, их можно встретить только на классических автомобилях. Чистый магний имеет множество проблем. Винтажные магниевые диски были очень подвержены точечной коррозии , растрескиванию и коррозии. Магний в больших количествах трудно воспламенить, но колеса из чистого магния могут воспламениться от горящей шины или от длительного соскальзывания колеса о поверхность дороги после прокола. Позже были разработаны сплавы магния, чтобы облегчить большинство этих проблем. [6] Фактически, Федеральное управление гражданской авиации США провело широкомасштабные испытания за последнее десятилетие и пришло к выводу, что потенциальная воспламеняемость магния больше не считается проблемой. [7] Современные технологии обработки поверхности обеспечивают защиту от коррозии и значительно продлевают средний срок службы магниевых дисков.
Ковка может производиться одно- или многоступенчатой ковкой из различных магниевых сплавов, чаще всего АЗ80, ЗК60 (в России МА14). Колеса, изготовленные этим методом, обычно имеют более высокую прочность и пластичность, чем алюминиевые колеса, хотя стоимость их намного выше. [8] Ковка — это сложный процесс, который включает в себя такие процессы, как нагрев, прокатка, применение высокого давления, ковка и/или их комбинация. [9] В результате кристаллическая структура сплава меняется, и в результате материал становится прочнее и легче.
Кованые диски бывают одно-, двух- и трехсоставные. Каждая деталь изначально представляет собой легированную заготовку, которая в дальнейшем преобразуется в колесо в случае цельных кованых колес или в деталь колеса в случае составных колес.
В этом процессе используется матрица, установленная в большой машине, которая имеет высокую силу закрытия, чтобы зажать матрицу в закрытом состоянии. Расплавленный магний заливают в наполнительную трубку, называемую дробовой гильзой. Поршень с высокой скоростью и давлением толкает металл в матрицу, магний затвердевает, матрица открывается, а колесо освобождается. Колеса, изготовленные этим методом, могут снизить цену и улучшить коррозионную стойкость, но они менее пластичны и имеют меньшую прочность из-за особенностей литья под высоким давлением.
В этом процессе обычно используется стальная фильера, расположенная над тиглем , заполненным расплавленным магнием. Чаще всего тигель герметизируют с фильерой, и смесь сжатого воздуха и защитного газа используется для подачи расплавленного металла по наполнительной трубке, напоминающей соломинку, в матрицу. [10]
При обработке с использованием передовых методов, колеса для литья под низким давлением могут обеспечить улучшение пластичности по сравнению с магниевыми колесами и любыми литыми алюминиевыми колесами, но они остаются менее пластичными, чем кованые магниевые колеса.
Колеса из магниевого литья, изготовленные методом гравитационного литья, производятся с начала 1920-х годов и обеспечивают хорошую пластичность и относительные свойства, превосходящие те, которые могут быть получены при литье алюминия. Затраты на оснастку для изготовления колес, отлитых под действием силы тяжести, являются одними из самых дешевых среди всех процессов. Это позволило производить мелкосерийное производство, обеспечить гибкость конструкции и сократить время разработки.
