Когда речь идет о литых легкосплавных колесных дисках, мало кто задумывается, как изготовление колесных дисков на заказ производятся. Потому что технология литья не меняется веками: металл разогревают, наполняют им специальные резервуары-формы, сжимают под давлением и изделие готово. До сих пор гравитационное литье является экономически выгодным и самым простым процессом изготовления различных металлических изделий, в том числе автомобильных колесных дисков. За счет упрощения процесса изготовления, стоимость изделия существенно (2-3 раза) снижена по сравнению с ковкой. Материалом для изготовления легкосплавных колес служит алюминий, как один из самых простых в обработке, а так же поддающийся структурным изменениям в сторону прочности при добавлении различных примесей. Цель у разработчиков автомобильных колесных дисков всегда была одна – сделать прочное, но легкое изделие. Не секрет, что легкосплавные колесные диски до 20% легче своих стальных штампованных аналогов, что влечет за собой снижение массы подрессорных частей автомобиля, снижение нагрузки на подвеску, улучшение плавности хода и отзывчивости на рулевое управление, увеличение срока службы всех узлов машины. Помимо этого легкосплавные колесные диски благотворно влияют на охлаждение тормозных суппортов во время движения. Высокая точность в ходе процессе литья легкосплавных колесных дисков упрощает балансировку колеса при монтаже шины. Легкосплавное колесо в сборе не оказывает такой нагрузки на подшипники, ступицу и систему рулевого привода, как стальные аналоги.
Итак, изготовление легкосплавного колесного диска – это всегда компромисс легкости и прочности, когда один фактор берет верх, страдает второй. Путей для достижения оптимального результата при изготовлении легкосплавного колесного диска всего два: простое гравитационное литье и гравитационное литье под давлением. В чем отличия?
Процесс простого гравитационного литья был фактически описан выше: в специальную форму заливается раскаленный металл, заполняет полости формы под силой собственной тяжести, позже остывает, и, пройдя несколько ступеней обработки, отправляется на тестирование и покраску. Это самый дешевый и неэнергозатратный способ изготовления легкосплавных колесных дисков.
Гравитационное литье под давлением отличается от обычного тем, что содержит в процессе элементы ковки. В специальную форму осуществляется впрыск под давлением жидкого металла, затем он и поэтапно охлаждается с помощью направленной струи воздуха и воды. Такое изготовление делает невозможным формирование пор и способствует соблюдению точности размеров вплоть до мельчайших единиц измерения.
Изделия, выполненные способами гравитационного литья (под давлением и без) после охлаждения проходят процедуру закалки, колесо нагревают до 540ºС и резко охлаждают в воде. В ходе этой процедуры структура металла изменяется, изделие становится прочным.
Многие современные производители колесных дисков не останавливаются на гравитационном литье и идут дальше.
Технология «Жидкая ковка» (Liquid Forging) представляет собой симбиоз процессов литья и ковки. Жидкий алюминий заливается в форму и подвергается поэтапному давлению из вне, сначала в 50кг/см2, затем 1000 кг/см2, и заключительно — 4000 кг/см2. К чему это приводит? Поры и микроотверстия в массиве металла полностью исчезают. Такие изделия могут похвастаться мелкозернистостью, а ходовые качества этих колесных дисков значительно отличаются от аналогов в пользу легкости качения, ударной прочности и курсовой устойчивости. Из-за особенностей технологии у колесных дисков, созданных по технологии «жидкой ковки» больше ассортимент дизайна, а вес изделия на 30% легче аналогов.
Еще одно нововведение, направленное на облегчение колесного диска без ущерба его прочности, называется у многих производителей по-разному: «Super Forming» (SF) у «Kosei», «FF» (Flow Forming) у «MI-tech» и «Marcello». Суть ее сводится к формированию симметрично радиальных деталей методом вытягивания обода под воздействием высоких температур. Производство легкосплавных колесных дисков по технологии «Flow Forming» происходит следующим образом: сначала под давлением и воздействием больших температур изготавливается только сердцевина будущего колеса, потом из его бортика вытягивается обод. Такие колесные диски отличаются изысканностью и в буквальном смысле утонченностью без ущерба прочности.
Готовое изделие после закалки и механической обработки отправляется на гальванирование и покраску. Нанесение защитных покрытий (хромирования или окрашивания) помогают колесному диску долгое время иметь презентабельный вид, дополнительно оберегают его конструкцию сколов, окисления и повреждений.