г. Донецк, проспект Ильича 109б,  тел.:(062) 312 75 49; (050) 287 38 58
  • О компании
  • Каталог продукции
  • Подбор дисков
  • Розничная сеть
  • Новости
  • Контакты
Техническая информация

После своего изобретения колесо проделало очень большой путь в прямом и переносном смысле. С каждым годом совершенствуются технологии производства, появляются новые материалы, используются оригинальные компоновочные решения. Однако последние несколько лет автомобильный мир переживает бум ковки и литья, а именно использования легкосплавных колёс.

Классификация колёс

По технологии изготовления:

  • стальные штампованные;
  • легкосплавные литые;
  • легкосплавные кованые.

По конструкции:

  • сборной;
  • моноблочный.

По сплаву:

  • алюминиевая основа;
  • магниевая основа.

Стальные колеса

Стальные колеса часто называют штампованными, что прямо указывает на метод их производства. Составные части колеса изготавливают из листового металла на специальных прессах методом холодной штамповки: диск штампуется, а обод раскатывается в фигурную полосу и затем гнется в кольцо, а его торцы свариваются. Затем отдельные части соединяют друг с другом сваркой (точечной или сплошной) или (что реже) болтами.

Сталь как материал имеет свои плюсы и минусы. Кроме дешевизны, стальные колеса имеют ещё одно интересное преимущество перед легкосплавными собратьями. Пластичность материала позволяет стальным колёсам при ударе не лопаться, а лишь деформироваться. Причём в определённой степени сохраняется геометрия колеса, и есть вероятность, что шина не разгерметизируется. Благодаря свойствам материала стальные колеса можно восстановить после повреждений. Стандартное замятие ободьев колёс, часто случающееся на наших дорогах, может быть устранено прокаткой.

Однако та же сталь имеет ряд минусов. Сталь плохо сопротивляется коррозии, поэтому такие колеса приходится защищать специальными покрытиями, а учитывая качество наших дорого, можно представить, как долго будет жить любая защита. Кстати, и прокатка колёс приводит к нарушению защитного слоя.

Еще один "недостаток" - скудность дизайна не выдерживает никакой критики. Так могут утверждать те, кто никогда не видел хромированных стальных колёс. Особенно они распространены в Америке, и чаще всего на внедорожниках. Там же можно встретить просто сногсшибательные, стильные спицевые колеса (которые также относятся к отряду стальных). Эти диски по дизайну дадут фору любым новомодным легкосплавным.

Правда стальные колеса имеют довольно большой вес. Причём никакими ухищрениями снизить его нельзя, поскольку это возможно лишь путём уменьшения толщины стального листа, а это влечет за собой снижение прочностных характеристик всего колеса.

Легкосплавные колеса

Снижение веса - одна из самых главных задач, которую решают конструкторы, материаловеды и изобретатели с времён появления самого колеса. Известно, что колеса составляют основную долю неподрессоренных масс автомобиля и снижение их веса крайне благотворно сказывается на работе подвески: увеличивается плавность хода, улучшается реакция подвески, и обеспечивается более уверенный контакт колеса с дорогой. Расчёты специалистов доказывают, что снижение неподрессоренной массы (колеса  и детали подвески) на 1 кг эквивалентно увеличению массы кузова (подрессоренной массы_ на 15-20 кг, а для 4 колёс все 60-80.  То есть автомобиль стал легче, что означает не только улучшение ходовых качеств, но и снижение расхода топлива, повышение разгонной и тормозной динамики, управляемости и т.п., а ощущения при этом более комфортные, как на нагруженной, тяжёлой машине: автомобиль идёт плавнее, мягче.

Легкосплавные диски прочные и имеют хорошие демпфирующие способности. В зависимости от использованных сплавов меньше подвержены коррозии. Правда, этот факт не отменяет необходимости в защите колёс лаками и эмалями.

Также важен тот факт, что теплопроводность колёс из лёгких сплавов почти в 7 раз выше, чем у стальных. Это свойство способствует более эффективному отводу тепла от ступицы и тормозных механизмов.

Самый большой недостаток всех легкосплавных колёс - неремонтопригодность. Восстанавливаются они с большим трудом. Малые повреждения, в принципе, могут быть восстановлены аргоновой сваркой и даже заплатками для небольших сколов. При отсутствии трещин легкосплавное колесо можно прокатать и восстановить геометрию (при малых повреждениях), но эффекта, как в случае со "штамповкой", ожидать не стоит. Такие колеса уже долго не проживут.

На этом единство легкосплавных колёс заканчивается. Далее идут различия в технологиях производства и используемых материалах.

Литье

Технология их изготовления достаточно проста и банальна. Расплавленный металл заливается в форму. После остывания заготовки проводится обтачивание посадочных поверхностей и сверление отверстий. Так получается колесо. Сам процесс литья может проходить под низким давлением, с противодавлением, гравитационным методом, и выглядит это примерно так: в специальной печи (или нескольких) расплавляют алюминий при температуре около 10000С. Ряд фирм используют готовые сплавы, закупая их в слитках, другие приобретают чистый алюминий и создают свою рецептуру уже на месте. Далее расплав переливают в другую ёмкость и перемешивают для очистки от окислов. Затем металл разливается по специальным литьевым машинам, которые подают его уже в литьевые формы. Литье колеса занимает несколько минут. Потом готовые колёсные отливки проходят термообработку (длительный нагрев и медленное охлаждение). Это позволяет дополнительно упрочнить колесо и снять все внутренние напряжения металла.

Преимущество литья состоит в том, что колесу можно придать практически любую форму. Именно поэтому столь много вариантов дизайна у литых колёс. Этот метод позволяет добиться плавности линий и законченности изделия, не требующих большой последующей доработки. Кроме того, литье - почти безотходное производство, следовательно, снижается себестоимость продукции.

Однако литье имеет один существенный недостаток. Кристаллическая структура металла в литых изделиях хаотична, не имеет строгой направленности. В процессе литья могут образовываться литьевые раковины, пустоты и т.п. Случается даже, что через такие поры бескамерная шина теряет воздух. Учитывая это, все литые колеса должны проходить специальный рентгеновский контроль (сертификат выдается только продукции, прошедшей такой контроль). Колеса с обнаруженными дефектами направляются на переплавку.

Такое свойство литья несколько ослабляет готовое изделие, делает его более хрупким, склонным к возникновению скрытых микротрещин. Раньше по этой причине при повреждении литые диски трескались и даже могли лопнуть. Теперь, по требованию сертификационных организаций, сохранение целостности является обязательным условием, и современные литые колеса не трескаются, а лишь сминаются.

Из-за этой особенности литых изделий конструкторы вынуждены добиваться необходимой прочности путём утолщения диска и обода, что несколько увеличивает вес колеса. Но, несмотря на это, литые легкосплавные колеса легче своих стальных собратьев на 15/30% и значительно прочнее. Правда, встречаются дешёвые легкосплавные <тяжёлые> колеса, чей вес практически равен стальным.

Самой сложной деталью в производстве литого колеса является обод, а ведь именно он требует максимально возможного облегчения, поскольку специалистами отмечено, что увеличение толщины обода на 1 мм повышает вес колеса, в зависимости от его размеров, в среднем на 1 кг. В этом смысле литье явно проигрывают ковке. Правда, производители придумали методы решения этой задачи. Существует технология прокатки обода специальным роликом, в результате чего происходит нагартовка, повышающая прочность обода.

Баварская фирма BBS использует другую интересную технологию. После отливки колеса его обод раскатывают под нагревом. При прокатке колесо нагревают до 3000С и "вытягивают", как на гончарном круге. Получается литой диск с практически кованым ободом (хотя правды ради стоит сказать, что по прочности такое колесо все же несколько уступает настоящему кованому).

Та же фирма использует ещё один приём для облегчения колеса. Для автомобиля Porsche 911 BBS выпускает колеса с литыми полыми спицами. "Полый" диск отливается отдельно, а затем приваривается к отдельно отлитому ободу.

Литье имеет ещё одну особенность. Различные партии могут несколько отличаться по характеристикам друг от друга. Любое изменение технологии, рецептуры и т.п. может несколько изменить свойства готового изделия. Поэтому производители для отслеживания качества своей продукции вынуждены каждый раз осуществлять контрольную отливку, резать и разрушать её, оценивая структуру металла и механическую прочность изделия.

Ковка

Ковка или горячая штамповка - ещё один способ производства легкосплавных колёс.

Существуют различные способы ковки. В России используется технология объёмной горячей штамповки.

Процесс объёмной горячей штамповки значительно сложнее литья и осуществляется в несколько этапов. На первом этапе небольшую цилиндрическую болванку (слитки, из которых делают колеса, имеют форму цилиндрических столбов различного диаметра, которые нарезают на болванки нужной длины) на первом прессе осаживают, превращая в диск. Затем этот диск проходит несколько прессов, имеющих различное усилие, постепенно превращаясь в окончательную заготовку. На определённом этапе, ещё в заготовке, прошивается центральное отверстие.

Перед каждым прессованием заготовка и рабочие штампы нагреваются до температуры в несколько сотен градусов. Сами прессы, несмотря на ужасающую мощь (до 20 тыс. тонн), производят горячую штамповку медленно, можно сказать, нежно. Нагрев и малая скорость деформирования исключают возможность возникновения нежелательных разрывов и трещин в теле заготовки.

Полученная заготовка закаливается и проходит процедуру искусственного старения. Первая процедура добавит колесу прочности, а вторая необходима для снятия напряжения, возникающего в процессе деформации. Старение производится в специальной печи при высокой температуре в течение 12 часов. Затем, после многочисленных проверок и выборочного контроля качества заготовки (структура волокон), она проходит механическую обработку на токарных и фрезерных станках, в результате превращаясь в готовое изделие.

При пластическом деформировании за счёт измельчения кристаллической сетки и ликвидации внутренних микродефектов металл упрочняется. Благодаря такой технологии с формированием у металла некой волокнистой структуры прочность колеса получается выше, чем у остальных колёс, в 2,5 раза а пластичность ниже всего на 20-30%. Можно делать стенки на 20% меньшей толщины по сравнению с литыми. Ковка исключает появление в металле скрытых литьевых раковин,полостей и трещин. В результате вес такого колеса на 15-20% ниже литого и на 40-50% стального штампованного.

 Но существует один существенный недостаток данной технологии. В процессе формирования в колесо в итоге превращается лишь 30-40% исходного материала. Остальное выгорает в печах и особенно много уходит со стружкой, эти отходы можно переплавить и снова пустить в производство, но себестоимость все равно значительно повышается. Некоторые заводы в целях экономии материалов при ковке выштамповывают и окна, но итоговый расход все равно велик. Однако такие колеса стоят своих денег. Они хорошо противостоят неровностям и ухабам. Расколоть качественное кованое колесо почти невозможно. В случае небольшого замятия их можно отреставрировать, хотя надо помнить, что любое воздействие на такое колесо все равно нарушает его структуру.

Разборные колеса

В попытке решить проблему лишнего веса колёсных дел мастера попытались объединить различные технологии воедино. Можно перечислить основные подходы, которые пытались использовать производители. Первое, - диск плавить или ковать из алюминия, а обод штамповать из стали. Получается лёгкая прочная середина и тяжёлый, но восстанавливаемый при деформации обод.

Другая конструкция - кованый обод, дающий высокую прочность, и литой диск, позволяющий изгаляться с дизайном, что не получается при ковке. Часто встречается  следующий подход: обод раскатывается из плоского листа алюминиевого сплава толщиной 6-7мм. Обод также делают из нескольких частей, позволяет комбинацией нескольких частей получать разную посадочную ширину.

Еще одна вариация - трёхкомпонентное колесо (выпускала фирма OZ): диск - кованый, внешний обод - катаный, внутренний обод - литой.

Следующий - титановый диск и магниевый обод. Такие производили и России по заказу одной из японский фирм в очень ограниченном количестве. Это действительно интересно, но крайне дорого.

Между собой отдельные части либо свариваются, либо скрепляются болтами. Чаще используются титановые болты,так как они меньше способствуют электрохимической коррозии. Кстати, из-за болтов все и страдает. Поскольку обычно разборные колеса выполняют большими по диаметру, чтобы скрепить воедино обод и диск, необходим не один десяток болтов. Их вес сводит на нет все попытки снизить массу колеса.

Магний

Отдельно нужно сказать про магний. Магниевые колеса обросли многочисленными слухами и домыслами, и во многом не беспочвенно. Литые магниевые колеса легче и твёрже даже кованых алюминиевых, но в то же время их отличает довольно высокая хрупкость. А вот кованые магниевые колеса - действительно <круты>. Их демпфирующая способность выше, а масса на 30-40% ниже, чем даже кованых алюминиевых.

У магниевых колёс есть один существенный недостаток. Сплавы магния подвержены общей и гальванокоррозии. По этой причине к защите поверхности таких колёс предъявляются повышенные требования. На них наносят специальные многослойные покрытия, в места крепления запрессовываются специальные переходные втулки, исключающие контакт магния с крепёжными болтами.

Защита

Для защиты колёс от воздействия окружающей среды применяют не только лакокрасочные материалы, но и электрохимические и химические защитные покрытия.

Стальные колеса защищают различными способами: покрывают грунтовкой, эмалью и лаком, наносят электро- и катафорезное покрытия. Многими пользователями отмечается, что самая низкая коррозионная стойкость у колёс, покрытых эмалью и электрофорезом. В последнее время довольно часто  производители используют порошковые покрытия, дающие наиболее хороший результат: они довольно устойчивы к механическим повреждениям и имеют неплохой внешний вид.

Алюминиевое колесо легче защитить от электрохимической корозии, чем стальное. Алюминий обрабатывается анодированием, используются различные высокопрочные лаки. Для лучшего сцепления (адгезии) защитного покрытия с поверхностью колесо перед окрашиванием подвергают электрохимической (гальванической) или химической обработке.

Преимущество алюминиевых колёс в том, что даже при нарушении защитного слоя они не корродируют глубоко (до полного разрушения), как сталь и магний. Они лишь теряют привлекательный внешний вид, покрываясь окислительной белесой плёнкой.

Стоит опять вспомнить о компании BBS. При обработке готового колеса она применяет интересную технологию - шариковую полировку (ball polishing). Миллионы стальных шариков производят поверхностный наклёп, создавая особый блеск, который затем закрепляется слоями бесцветного лака.