Современное автомобилестроение, постоянно динамично развиваясь, не обходит своим вниманием и такую важную часть машины, как ее колеса. И это касается не только автомобильных покрышек. От дисков колес, также, зависит очень многое. Дело здесь не только в стиле, хотя диски с внешне броским, привлекательным дизайнерским решением, идут автомобилю только на пользу. Первый, и самый главный критерий, по которому оцениваются диски колес, это их прочность. Второе место, по праву занимает их легкость. От удельного веса автомобильных дисков зависит динамика его управления, расход автомобилем горючего, и даже грузоподъемность. Именно поэтому, все лидирующие компании, выпускающие колесные диски для автомобилей, прикладывают все усилия, чтобы, как можно эффективней скомпоновать прочность, легкость, и красоту, в один качественный продукт, под названием колесный диск автомобиля.
Колесные диски автомобиля можно различать по размеру, также можно различать по конструкции колес или можно по технологии производства. Диски делятся по технологии производства на несколько разновидностей:
- Легкосплавные диски (литые);
- Стальные диски (штампованные);
- Кованные диски.
Литые легкосплавные диски
Изготавливаются из сплавов на основе алюминия и магния путем литья или ковки. По многим свойствам они лучше стальных. Основное назначение легкосплавного колеса – повысить привлекательность автомобиля. Также легкосплавные диски снижают вес колеса, а снижение массы неподрессоренных частей (к которым относятся колеса) улучшает плавность хода, повышает безопасность вождения и снижает износ деталей подвески. Имея идеальную геометрию, при хорошей балансировке полностью исключаются неприятные вибрации.
Льют и куют диски из алюминиевых и магниевых сплавов. Если расположить легкосплавные диски в порядке «от минуса к плюсу» по чисто техническим параметрам, то ряд будет таким:
1) литой магниевый диск (легкий, но капризный, быстро растрескивается);
2) литой алюминиевый диск (нормальный по совокупности качеств);
3) кованый алюминиевый диск (прочный и легкий);
4) кованый магниевый диск (сверхпрочный и легкий).
Литые колесные диски из алюминиевых сплавов примерно на 15-30% легче стальных (в зависимости от дизайна). Кроме того, внешний вид литых дисков достаточно привлекательный, технология литья позволяет изготавливать их практически в любом дизайне. Изготовленные методом литья диски хотя и легкие, но менее прочные, чем стальные. А самое главное – они гораздо менее пластичные, и при сильных нагрузках не деформируются, а просто разрушаются. Литые диски из сплавов на основе магния еще легче алюминиевых (плотность магния меньше, чем алюминия), но магний гораздо менее стоек к коррозии, поэтому на магниевые диски приходится наносить многослойные защитные покрытия.
Достоинства:
- наличие огромного количества дизайнов;
- малый вес литых дисков дает серьезные преимущества: снижение массы неподрессоренных частей автомобиля, благодаря чему при движении по неровностям дороги на кузов воздействуют меньшие ударные нагрузки, а значит, улучшается такое эксплуатационное свойство автомобиля, как плавность хода; улучшаются условия работы подвески: упругие и демпфирующие элементы воспринимают меньшие нагрузки, тем самым увеличивается срок их службы; облегченные колеса быстрее восстанавливают контакт с поверхностью дороги при наезде на препятствие, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля на больших скоростях; уменьшение массы колеса положительно сказывается на динамике автомобиля, т. к. для разгона и торможения менее инерционного колеса требуется меньшее усилие, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы двигателя, трансмиссии и тормозной системы, а также к уменьшению расхода топлива.
Недостатки:
- хрупкость (литой диск имеет зернистую внутреннюю структуру металла: при долгой езде по колдобинам в металле идет процесс накопления микротрещин (невидимых и потому опасных), которые рано или поздно проявят себя — от сильного удара диск может расколоться);
- требуется защита поверхности, так как без этого диск быстро покрывается белесой оксидной пленкой и теряет товарный вид.
Стальные (штампованные) диски
В наше время стальные диски имеют самое широкое распространение. Они состоят из двух частей – обода и "тарелки" специального профиля (для жесткости), изготовленных штамповкой стального листа и соединенных между собой точечной сваркой. Стальными дисками комплектуется большинство автомобилей на заводах-изготовителях.
Штампованными, стальными дисками комплектуется большинство автомобилей, сходящих с конвейеров во всем мире. Преимуществом стальных колесных дисков является их небольшая стоимость и некоторые другие свойства: даже при очень сильном ударе стальные штампованные диски не разрушаются, а мнутся, что способствует повышению безопасности транспортного средства, не говоря уже о возможности восстановления деформиро-ванного колеса. Тот факт, что для деформации какого-либо материала необходимо затратить определенную долю энергии, проявляется одним из положительных свойств стального штампованного колесного диска. Так вот, если на колесо автомобиля действует ударная нагрузка, то стальной пластичный диск, деформируясь, принимает на себя значительную часть энергии удара, в то время как детали подвески и рулевого управления получают минимальные повреждения.
Внешне стальные колесные диски не особо претендуют на оригинальность, поэтому некоторые автолюбители закрывают их специальными декоративными колпаками.
Достоинства:
- невысокая цена;
- возможность восстановления после повреждения, так как такие диски при ударе не лопаются, а сминаются;
- если на колесо автомобиля действует ударная нагрузка, то стальной пластичный диск, деформируясь, принимает на себя значительную часть энергии удара, в то время как детали подвески и рулевого управления получают минимальные повреждения.
Недостатки:
- большой вес;
- небольшое количество дизайнов;
- невысокая коррозионная стойкость, обусловленная качеством покрытия (самая низкая коррозионная стойкость у дисков, покрытых эмалью и электрофорезом);
- комфортабельность езды, тормозная динамика и управляемость автомобиля ниже, чем у литых легкосплавных дисков.
Кованные диски
В России для производства кованых дисков используется технология горячей объемной штамповки в закрытых матрицах (горячая объемная штамповка это технологическая операция при которой заготовка деформируется в специальном инструменте — штампе). В других странах применяют метод раскатки (холодное формование). Принципиально это два различных процесса, но перевод их названий на русский язык означает "кованый", что отражается и в названии изделий. С учетом заданных конструктивных особенностей, на этапе проектирования кованого колеса, получают штамповую основу, а затем штамп.
Технология изготовления колеса очень сложна. Заготовку подвергают поэтапной штамповке с промежуточным нагревом перед каждой деформацией. Чтобы получить необходимую структуру легкого сплава и использовать все его свойства, применяют прессы, развивающие усилие от 6 до 20 тысяч тонн. Вес штампов может достигать 10 тонн.
Только при такой технологии и использовании максимально пластичного сплава заготовка будет иметь необходимую волокнистую структуру, что позволяет при последующей механической обработке сделать кованое колесо легче литого. Начальный вес заготовки около 20 кг (для колеса 6,5х15") после механической обработки снижается более чем в три раза. Предыдущие этапы, то есть проектирование колеса, штамповой основы, изготовление штампов предусматривают все токарные, фрезерные и расточные операции без подрезания продольных волокон структуры сплава. Некоторые заводы для уменьшения себестоимости изготовления используют технологию выштамповки окон. В отштампованную заготовку изначально закладываются размеры будущего колеса, максимально возможное число отверстий для крепления, максимальный вылет.
Кованый диск, металл которого имеет многослойную волокнистую структуру, исключительно прочен. Кованый диск держит сильнейшие удары, в крайнем случае он не лопается, как литой, а гнется без образования трещин, что, безусловно, безопаснее. Помять его теоретически можно, но скорее разлетится подвеска, чем помнется закраина кованого колеса.
Достоинства:
- высокая прочность и жесткость конструкции;
- масса кованого диска на 30-50 % меньше массы стального и на 20-30 % аналогичного литого;
- высокая коррозионная стойкость.
Недостатки:
- высокая цена, вызванная высокотехнологичностью производства;
- небольшой выбор дизайнов;
- в случае наезда на серьёзное препятствие могут разрезать шину.