• ten artykuł w zwięzły sposób obejmuje kluczowe obszary dotyczące procesu produkcji felg aluminiowych
  • dowiedz się o rozważaniach dotyczących wyboru materiału felg aluminiowych i opcjach procesu odlewania oraz metodach obróbki wtórnej
  • dowiedz się o najpopularniejszych komponentach składowych felg aluminiowych, z których niektóre mogą cię zaskoczyć

Felgi aluminiowe proces produkcyjny bardzo się rozwinął od lat 70. XX wieku. dzięki wyrafinowanej konstrukcji kół, odlewanie stało się dominującym procesem produkcyjnym. Materiał felg aluminiowych również ewoluował: stopy felg samochodowych zawierają teraz Od 7 do 12% zawartości krzemu i różną zawartość magnezu oprócz aluminium, aby zaspokoić zapotrzebowanie na właściwości odlewania metali, odporność na korozję i zmęczenie.

Historia aluminiowych felg samochodowych

pierwsze aluminiowe felgi ze stopu lekkiego były używane w samochodach wyścigowych Daimler-Benz i Auto-Union w latach 30. W latach sześćdziesiątych Porsche rozpoczęło produkcję seryjną kół z blachy, które składały się z obręczy kół i nawy. W 1979 roku rozpoczęła się pierwsza w Europie seryjna produkcja felg blaszanych dla samochodów Daimler-Benz przeznaczonych do USA.

poprzez dalszy rozwój procesu produkcji felg i kół jezdnych, koszty produkcji zostały znacznie zmniejszone, tak że felgi z blachy aluminiowej były produkowane w dużych ilościach dla BMW Serii 5 od 1995 r.

używanie felg aluminiowych w SAMOCHODACH OSOBOWYCH zaczęło się od modeli klasy wyższej lub flagowych, aby nadać im charakterystyczny osobisty charakter.

głównie odlewane w tym czasie, zaczęto je w latach 70.montować fabrycznie do samochodów masowo produkowanych.

koła stanowią obecnie około 15% średniej zawartości aluminium w SAMOCHODACH OSOBOWYCH i lekkich ciężarówkach, a jeśli główną motywacją była stylizacja głównie odlewów, wymagania dotyczące redukcji masy doprowadziły do opracowania bardziej technicznych odlewów, ale także rozwiązań kutych i gotowych.

elementy te mają jednak krytyczne funkcje bezpieczeństwa i muszą spełniać wysokie standardy projektowania, inżynierii i wykonania

względy dotyczące konstrukcji/wyboru materiału

sztywność

sztywność konstrukcyjna (zależna od projektu) jest podstawową wartością, którą należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu koła aluminiowego, aby osiągnąć co najmniej takie samo zachowanie pojazdu jak w przypadku równoważnego koła stalowego. Jednak sztywność materiału (moduł Younga) jest bardzo niewielka w zależności od stopu i temperamentu.

zachowanie statyczne

granica plastyczności jest uważana za uniknięcie odkształcenia przy maksymalnym wysiłku osiowym (przyspieszanie i hamowanie) i promieniowym (plus toczenie). Przypadki niewłaściwego użycia są rozpatrywane w odniesieniu do wytrzymałości na rozciąganie. W celu sprawdzenia tego zachowania przeprowadza się również testy wydajności pod ciśnieniem.

zachowanie zmęczeniowe

jest to najważniejszy parametr wymiarowania. Oprogramowanie elementów skończonych jest systematycznie wykorzystywane podczas projektowania. Od niedawna brane są pod uwagę naprężenia eksploatacyjne, w tym naprężenia wieloosiowe. W celu weryfikacji tych obliczeń stosuje się testy gięcia obrotowego i walcowania obręczy.

głównie, ale nie tylko, związane z krzywymi naprężeń/odkształceń w dużych przemieszczeniach. Zdolność do zderzenia zaczyna być teraz symulowana. Jednak testy udarowe systematycznie sprawdzają odporność na przypadkowe kolizje, takie jak uderzenia w chodniki.

chłodzenie

niezależnie od rodzaju koła (Odlewane, kute, taśmowe, mieszane kute,…), aluminium rozprasza ciepło szybciej niż stal. Ponadto felgi aluminiowe działają jak bardzo wydajny radiator. Skutkuje to znaczną poprawą skuteczności hamowania i zmniejszeniem ryzyka przegrzania opony.

styl – oszczędność masy

zmniejszenie masy bez sprężyny pojazdów jest kluczowym priorytetem. Kompromis musi zostać zaakceptowany, jeśli wymagania stylistyczne dyktują różne technologie produkcji.

wymiarowy

idealny balans masy jest kluczowym parametrem, aby uniknąć znaczących wibracji. W rezultacie odlewane i kute koła są obrabiane. Lekkość zmniejsza również wibracje kół z blachy aluminiowej

korozja

odlewane i kute koła są malowane lub lakierowane po konwersji chemicznej. Koła pasowe są polerowane i lakierowane lub również malowane. Nawet na niepowlekanym dysku Żelazno-aluminiowym lub interfejsie Piasty nie zauważono znaczącej korozji

produkcja

proces produkcji kół jest zdominowany przez aluminium. Penetracja Aluminium w kołach wyniosła w 2000 r. około 30-35% dla pojazdów europejskich, w porównaniu do ponad 50% w USA i Japonii. Stanowi to ponad 14% średniej zawartości aluminium w pojeździe i oczekuje się szybkiego wzrostu (przewidywane 45% w 2005 r.i 70% w 2010 r.). W USA naprawa felg aluminiowych była w roku 1999:

82% odlew, 11% kute (w tym wszystkie pojazdy), 4% dla blachy i 3% dla blachy.

w Europie udział odlewów jest nieco wyższy (ponad 85%) ze względu na mniejszy zakres kutych kół do samochodów ciężarowych (w tym lekkich). Jednak wiele rozwiązań jest na drodze do zmniejszenia masy obecnych felg aluminiowych bez pełnego poświęcania stylu. W tym celu naprawdę atrakcyjnym kompromisem mogą być odlewane tarcze centralne (lub kute, gdy są konkurencyjne), montowane (głównie przez spawanie) do wytłaczanych lub laminowanych felg

procesy odlewania

wśród felg aluminiowych odlewane stanowią ponad 80% w Europie, 85% w USA Dla SAMOCHODÓW OSOBOWYCH i lekkich ciężarówek oraz 93% w Japonii.

ich główne zalety w porównaniu do felg stalowych lub innych aluminiowych to:

  1. wysoka wszechstronność stylizacji
  2. Waga (równa lub mniejsza niż stal bez stylizacji)
  3. dokładność wymiarowa (rozkład masy)
  4. zdolność recyklingu
  5. statyczne i dynamiczne zachowanie

głównymi procesami odlewania kół są:

  • odlewanie ciśnieniowe Niskociśnieniowe (głównie)
  • odlewanie grawitacyjne na stałe (mniej używane)
  • proces odlewania metodą wyciskania (stosowany marginalnie)

rzadko stosowane są następujące procesy:

  • odlewanie ciśnieniowe Przeciwciśnieniowe
  • odlewanie-kucie (Cobapress)
  • Thixocasting

obróbka po odlewaniu

po odlewaniu koła są w 100% poddawane kontroli rentgenowskiej, a następnie poddawane obróbce cieplnej przed obróbką skrawaniem. Po tym etapie następuje test szczelności ciśnieniowej przed wierceniem zaworów i odważnych otworów na nakrętki.

po kontroli kosmetycznej koła są następnie (B) malowane lub lakierowane, operacja ta obejmuje wstępną obróbkę (odtłuszczanie, fosforanowanie i/lub chromianowanie…). Kontrole wymiarowe 3D (c), dynamiczne sprawdzanie równowagi, (d) zginanie i zmęczenie walca obręczy, a także (e) testy uderzenia są wykonywane statystycznie.

Kucie

kute koła aluminiowe to jednoczęściowe koła utworzone z pojedynczego bloku metalu przez kucie na gorąco, kręcenie na gorąco lub na zimno i obróbkę skrawaniem. Proces kucia pozwala na elastyczność w projektowaniu stylizowanego dysku, podobnie jak koła Odlewane.

standardowe stopy stosowane są obrabialne Cieplnie stopy kute:

  • EN AW-AlSi1MgMn (6082) w Europie
  • AA-6061(AlSiMgCu) w USA

proces produkcji pozwala na maksymalną przestrzeń zacisku hamulcowego w połączeniu z wąskimi tolerancjami wymiarowymi, niską wagą oraz wysoką wytrzymałością i wytrzymałością.

Kucie wyrównuje strukturę ziarna wzdłuż kierunku przepływu materiału, umożliwiając w ten sposób maksymalne wykorzystanie właściwości wytrzymałościowych i wytrzymałościowych stopu. W rezultacie kute koła są bardziej odporne na uszkodzenia w / R do niewłaściwego użycia.

w odniesieniu do odlewów materiały kute wykazują zdecydowanie wyższą odporność na zmęczenie ze względu na brak porów i ze względu na drobną, jednorodną mikrostrukturę. Podczas gdy koła Odlewane działają zgodnie z tymi samymi specyfikacjami obciążenia i wytrzymałości co koła kute, te ostatnie są bardziej odporne na przeciążenia, jak to może mieć miejsce w samochodach sportowych.

ponadto gęsta, Kuta mikrostruktura umożliwia obróbkę diamentową na wysoki połysk i polerowanie dekoracyjnych powierzchni piasty.

tradycyjna koncepcja kucia kół obejmowała kilka operacji kucia, obróbkę zgrubną, dzielenie, toczenie przepływowe, obróbkę cieplną, obróbkę końcową i wiele dodatkowych etapów wykończeniowych, w zależności od wymagań projektowych. W rezultacie, stylizacja dominuje waga i koszty są znaczne. Z drugiej strony, jeśli niska waga i niskie koszty są głównymi celami, technologie produkcji muszą dyktować granice stylizacji. Zgodnie z tym rozumowaniem opracowano koncepcję produkcyjną „lekkie koło kute” (Otto-Fuchs Metallwerke) i koła te są używane przez Audi, BMW, DaimlerChrysler, Jaguar i Volkswagen. Kilka milionów tych kół zostało wyprodukowanych od 1995 roku, z następującymi krokami:

  • 1-krok kucie, coining, piercing
  • przepływ toczenie (gorąco przędzenia)
  • rozwiązanie obróbka cieplna i starzenie
  • obróbka skrawaniem, wiercenie, gratowanie (opcjonalnie toczenie diamentowe)
  • trawienie i malowanie.

dwuczęściowy proces obróbki blachy

  • Pasek z blachy, przycięty na wymaganą długość, jest wykonany w okrągły, z końcami zgrzewanymi doczołowo za pomocą zgrzewarki ciśnieniowej. Po usunięciu błysku spawalniczego felgi są kształtowane w serii operacji toczenia.
  • NAWA koła jest formowana w kilku krokach na prasie transferowej za pomocą procesu głębokiego tłoczenia lub tłoczona na kuźni.
  • łączenie obręczy z nawą odbywa się za pomocą impulsowego procesu MIG. Po połączeniu koła poddawane są obróbce powierzchniowej, tj. obróbka wstępna w celu wytworzenia powłoki konwersyjnej, a następnie powłoki elektro-zanurzeniowej.

materiały

zastosowane stopy muszą spełniać szereg czasami sprzecznych wymagań:

  • dobre właściwości odlewania form metalowych (odlewalność, podatność na gorące rozdarcie i skurcz)
  • zdolność do wytrzymania uderzenia fizycznego (wydłużenie i udarność)
  • odporność na korozję (normalna i Solna atmosfera)
  • odporność na zmęczenie

wymagania te doprowadziły do powszechnego stosowania podeutektyczne stopy pierwotne al-si o zawartości krzemu od 7 do 12%, różnej zawartości magnezu (kompromis wytrzymałość-wydłużenie), niskim stężeniu żelaza i niewielkich stężeniach zanieczyszczeń.

w USA i Japonii stop alsi7mg0.3 poddany obróbce cieplnej T6 jest używany wyłącznie.

w Europie odsetek kół poddanych obróbce cieplnej rośnie, ale nadal jest daleko od 100%; dla tych preferowany jest ten sam podstawowy stop alsi7mg0.3.

koła nie poddane obróbce cieplnej są odlewane w AlSi7Mg0.3, głównie we Francji, lub w AlSi11Mg, zawierające mniej magnezu, głównie w Niemczech i Włoszech; stop ten jest mniej korzystny pod względem granicy zmęczenia, ale ma lepszą lejność i różne właściwości skurczowe. Nie nadaje się jednak do obróbki cieplnej kół.

właściwości statyczne i zmęczeniowe mierzono na reprezentatywnych próbkach formy stałej (P. M.) dla pierwotnego stopu alsi7mg w temperamencie T6 i różnych zawartościach Mg. W każdym przypadku modyfikatorem był Na. Wyniki wyraźnie pokazują, że Stop AlSi7Mg0.3 oferuje najlepszy kompromis między wytrzymałością zmęczeniową a wydłużeniem. Te same badania przeprowadzono z różną zawartością krzemu. Wykazali oni wyraźnie, że wzrost zawartości Si ma również niekorzystny wpływ na ciągliwość, szczególnie przy niskich szybkościach krzepnięcia (grube piasty). Niemniej jednak stopy o Si 9-11% są nadal dopuszczalne, jeśli potrzebna jest lepsza odlewalność.

wzrost zawartości magnezu nie poprawia wyraźnie wytrzymałości zmęczeniowej, ale znacznie zmniejsza wydłużenie.
(powyżej): granice zmęczenia od obracania zginania stałych form (p. m.) mierzono dla zmodyfikowanego Na, poddanego obróbce cieplnej AlSi7Mg0.3. Micrographics i wyniki na test-kawałki znaleziono max. wielkość porów jest najbardziej korelującym parametrem ze zmęczeniem.

wpływ zawartości Mg na wytrzymałość:
wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności różnią się równolegle ze wzrostem zawartości magnezu w zakresie od 0 do 0,3%.

wpływ zawartości Mg na ciągliwość:
wydłużenie zmienia się odwrotnie wraz z wytrzymałością na rozciąganie i granicą plastyczności i wyraźnie dowodzi wyższości modyfikacji Sb.

wpływ zawartości Mg na zmęczenie:
zawartość magnezu znacznie zwiększa wytrzymałość zmęczeniową, a stopy AlSi7MgSb wykazują wyższe wartości niż alsi11mgsr

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.