В автомобильной промышленности литые диски — это диски, которые изготавливаются из сплава алюминия или магния . Сплавы — это смеси металла и других элементов. Они, как правило, обеспечивают большую прочность по сравнению с чистыми металлами, которые обычно намного мягче и пластичнее. Сплавы алюминия или магния, как правило, легче при той же прочности, обеспечивают лучшую теплопроводность и часто производят улучшенный внешний вид по сравнению со стальными дисками. Хотя сталь, наиболее распространенный материал, используемый в производстве дисков, представляет собой сплав железа и углерода , термин «литой диск» обычно зарезервирован для дисков, изготовленных из сплавов цветных металлов .
Самые ранние легкосплавные диски были сделаны из магниевых сплавов. Хотя они потеряли популярность на обычных транспортных средствах, они оставались популярными в течение 1960-х годов, хотя и в очень ограниченном количестве. В середине-конце 1960-х годов усовершенствования алюминиевого литья позволили производить более безопасные диски, которые не были такими хрупкими. До этого времени большинство алюминиевых дисков страдали от низкой пластичности , обычно в диапазоне удлинения от 2 до 3%. Поскольку легкосплавные диски в то время часто изготавливались из магния (часто называемого «магами»), эти ранние поломки дисков позже были приписаны низкой пластичности магния, когда во многих случаях эти диски были плохо отлитыми дисками из алюминиевого сплава. После того, как эти улучшения алюминиевого литья получили более широкое распространение, алюминиевые диски заняли место магниевых в качестве недорогих, высокопроизводительных дисков для автоспорта .
Более легкие колеса могут улучшить управляемость за счет снижения неподрессоренной массы , что позволяет подвеске точнее следовать рельефу и, таким образом, улучшить сцепление, однако не все литые диски легче своих стальных аналогов. Уменьшение общей массы автомобиля также может помочь снизить расход топлива .
Лучшая теплопроводность и более открытая конструкция колеса могут способствовать рассеиванию тепла от тормозов , что повышает эффективность торможения в более сложных условиях вождения и снижает вероятность ухудшения эффективности тормозов или даже отказа из-за перегрева.
Литые диски также приобретаются в косметических целях, хотя более дешевые сплавы, как правило, не устойчивы к коррозии . Сплавы позволяют использовать привлекательные отделки голого металла, но их необходимо герметизировать краской или колпаками колес . Даже если они защищены таким образом, используемые диски в конечном итоге начнут корродировать через 3–5 лет, но восстановление теперь широко доступно по цене. Производственные процессы также позволяют создавать сложные, смелые дизайны. Напротив, стальные диски обычно прессуются из листового металла , а затем свариваются вместе (часто оставляя неприглядные неровности) и должны быть окрашены, чтобы избежать коррозии и/или скрыты колпаками колес/колпаками ступиц.
Литые диски подвержены гальванической коррозии , которая может привести к утечке воздуха из шин, если не принять соответствующие профилактические меры. Кроме того, литые диски сложнее ремонтировать, чем стальные, если они погнуты, но их более высокая цена обычно делает ремонт дешевле замены.
Литые диски дороже в производстве, чем стандартные стальные диски, и поэтому часто не входят в стандартную комплектацию, а продаются как дополнительные опции или как часть более дорогого пакета отделки . Однако литые диски стали значительно более распространенными с 2000 года [ требуется ссылка ] и теперь предлагаются на экономичных и малолитражных автомобилях, по сравнению с десятилетием ранее, когда литые диски часто не были заводскими опциями на недорогих автомобилях. Литые диски уже давно включены в стандартную комплектацию на дорогих роскошных или спортивных автомобилях, а более крупные или «эксклюзивные» литые диски являются опциями. Высокая стоимость литых дисков делает их привлекательными для воров; чтобы противостоять этому, автопроизводители и дилеры часто используют фиксирующие гайки или болты, для снятия которых требуется специальный ключ.
Большинство легкосплавных дисков изготавливаются методом литья , но некоторые из них кованые . Кованые диски обычно легче, прочнее, но намного дороже литых. Существует два типа кованых дисков: цельные и модульные. Модульные кованые диски могут иметь двух- или трехкомпонентную конструкцию. Типичные многокомпонентные диски состоят из внутреннего основания обода, внешнего выступа обода и центральной части диска с отверстиями для гаек крепления. Все части модульного диска крепятся болтами. BBS RS — один из самых известных трехкомпонентных модульных кованых дисков. [1]
Владельцам автомобилей, желающим установить на свои автомобили более легкие, визуально привлекательные, редкие и/или большие колеса, доступен большой выбор легкосплавных дисков, начиная от стандартных колес размером 14 и 15 дюймов и заканчивая колесами размером 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26, 28 и 30 дюймов. С большими легкосплавными дисками появились колеса Tru-Spinner и дополнительные вращающиеся колеса, которые свободно вращались и продолжали свободно вращаться после того, как само легкосплавное колесо останавливалось. Американский изобретатель Джеймс Дж. Д. Грэгг из International and American Tru-Spinners был первопроходцем и лидером в отрасли. Еще одной функцией Tru-Spinners было то, что они также могли вращаться назад, пока легкосплавное колесо катилось вперед. [2] Хотя замена стандартных комбинаций стальных колес и шин на более легкие легкосплавные диски и потенциально шины с более низким профилем может привести к повышению производительности и управляемости, это не обязательно выполняется при использовании все более крупных колес. 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 марки и модели, показало, что при использовании больших колес страдают как ускорение, так и экономия топлива. [3] Они также отметили, что большие колеса отрицательно сказываются на комфорте езды и шуме.
Колеса из магниевого сплава были первыми литыми колесами, 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, в частности из алюминиевых сплавов. Термин «магнитные колеса» стал синонимом литых 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 диски из чистого магния больше не производятся, их можно встретить только на классических автомобилях. Чистый магний страдает от многих проблем. Винтажные магниевые диски были очень восприимчивы к точечной коррозии , трещинам и коррозии. Магний в больших количествах трудно воспламенить, но диски из чистого магния могут воспламениться от горящей шины или от длительного царапания колеса по поверхности дороги после прокола. Позднее были разработаны сплавы магния для решения большинства 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 быть выполнена одно- или многошаговым процессом ковки из различных магниевых сплавов, чаще всего AZ80, ZK60 (в России MA14). Колеса, изготовленные этим методом, обычно имеют более высокую прочность и пластичность , чем алюминиевые колеса, хотя стоимость их намного выше. [8] Ковка — сложный процесс, включающий такие процессы, как нагрев, прокатка, приложение высокого давления, ковка и/или их сочетание. [9] В результате изменяется кристаллическая структура сплава, и в результате материал становится прочнее и легче.
Существуют одно-, двух- и трехсоставные кованые диски. Каждая деталь изначально представляет собой заготовку из сплава, которая в дальнейшем преобразуется в колесо, в случае цельнокованых дисков, или в деталь колеса в случае составных дисков.
Этот процесс использует матрицу, установленную в большой машине, которая имеет высокую силу закрытия, чтобы зажать матрицу закрытой. Расплавленный магний заливается в заливочную трубку, называемую дробовой втулкой. Поршень проталкивает металл в матрицу с высокой скоростью и давлением, магний затвердевает, матрица открывается, и колесо освобождается. Колеса, произведенные этим методом, могут предложить снижение цены и улучшение коррозионной стойкости, но они менее пластичны и имеют меньшую прочность из-за природы литья под высоким давлением.
В этом процессе обычно используется стальная матрица, она располагается над тиглем, заполненным расплавленным магнием. Чаще всего тигель герметично прилегает к матрице, а смесь сжатого воздуха и защитного газа используется для того, чтобы заставить расплавленный металл подняться по трубке-наполнителю в матрицу. [10]
При обработке с использованием передовых методов литые под низким давлением колеса могут обеспечить улучшенную пластичность по сравнению с магниевыми колесами и любыми литыми алюминиевыми колесами, но они остаются менее пластичными, чем кованые магниевые колеса.
Колеса из магниевого сплава, отлитые под давлением, производятся с начала 1920-х годов и обеспечивают хорошую пластичность и относительные свойства, превышающие те, которые можно получить при литье алюминия. Стоимость оснастки для колес, отлитых под давлением, является одной из самых низких среди всех процессов. Это позволило производить продукцию малыми партиями, обеспечить гибкость в проектировании и сократить время разработки.
