De obicei distingeți jantele din oțel și jantele din aliaj ușor. În discurile de roți din aliaje ușoare se utilizează numai aluminiul și magneziul. Discurile de magneziu în mașinile obișnuite sunt extrem de rare datorită costului lor ridicat și, cel mai important, a rezistenței la coroziune scăzute.
Roți: oțel și aluminiu
Principalul avantaj al roților din aluminiu turnat în fața oțelului este capacitatea de a primi o varietate de modele, o precizie dimensională mare și caracteristicile mecanice statice și dinamice optime.
Reducerea greutății roților din aluminiu față de roțile din oțel este unul dintre avantajele lor, dar adesea nu este decisivă. În unele cazuri, greutatea jantelor din aluminiu turnat este egală sau doar puțin mai ușoară decât roțile de oțel standard cu cel mai simplu design.
Jante din aluminiu: turnate sau forjate
Cele mai multe roți din aluminiu sunt turnate sau forjate. Un număr mic de discuri, în principal pentru automobilele "elită" și sport, sunt realizate din mai multe componente compozite și tehnologii mixte care implică metode de turnare, forjare, ștanțare, presare, laminare, sudare și altele.
Roti din aluminiu turnate
Când vine vorba de discuri turnate, înseamnă de obicei numai jante din aliaj de aluminiu. Discurile din oțel nu sunt fabricate prin turnare, ci prin ștanțare, iar jantele din aliaj de magneziu sunt utilizate numai pe autoturisme exclusive din motivele indicate mai sus.
Figura 1 - Roata turnată a companiei Air Force
Roti din aluminiu turnate
Diverse metode de turnare sunt utilizate pentru producerea de discuri de aluminiu. Din metoda de turnare a aluminiului depinde calitatea roții turnate, exterioară și internă. Alegerea metodei de turnare este determinată în principal de calitatea microstructurii turnate (de exemplu porozitatea), tipurile de aliaje de aluminiu utilizate și regimurile de tratare termică. Toate acestea determină nu numai forța și fiabilitatea discurilor de roți, dar afectează și nivelul de calitate al aspectului lor.
Metode de bază pentru turnarea roților
Principalele metode de turnare, care sunt utilizate la fabricarea discurilor de roată, sunt următoarele:
- presare de joasă presiune - principala metodă;
- turnarea în matrițe de răcire - este aplicată mai rar;
- turnare cu contrapresiune - chiar mai rar.
Uneori se utilizează tehnologii care combină turnarea cu forjarea și ștanțarea.
Turnarea discurilor de roți în mucegai
În general, formarea prin injecție, atunci când un metal este pompat într-o matriță, este mai preferabil decât pur și simplu turnarea în el sub acțiunea gravitației. Cu toate acestea, turnarea în matrița de răcire rămâne un proces de turnare complet relevant pentru producția de discuri de roți. Turnarea în matrițe de răcire este mai ieftină, este folosită în principal atunci când nu urmăresc pierderea în greutate, dar doresc să obțină un design original. Deoarece acest proces, la umplerea matriței, se bazează numai pe forțe gravitaționale, structura de turnare are, de obicei, mai multe defecte (de exemplu porozitatea) decât cea obținută prin turnarea prin injecție. Prin urmare, discurile turnate în mulajul de răcire sunt, de obicei, de greutate mai mare pentru a asigura forța necesară.
Turnare cu roți joase
Cele mai multe discuri de roată sunt realizate prin turnare prin injecție sub presiune scăzută (Figura 2). Metoda de turnare la presiune joasă folosește o presiune relativ scăzută (aproximativ 2 bari) pentru a obține o umplere rapidă a matriței și pentru a obține o microstructură mai densă și, prin urmare, proprietăți mecanice mai mari decât turnarea în matrița de răcire. În plus, această tehnologie oferă, de asemenea, o performanță ceva mai ridicată (Figura 3).
Figura 2 - Roată din aluminiu BBC realizată prin turnare sub presiune joasă
Figura 3 - Diagrama metodei de turnare a discurilor sub presiune scăzută
Alte metode de turnare a roților
Pe lângă metoda clasică de turnare la joasă presiune, sunt utilizate numeroase opțiuni tehnologice care sunt optimizate pentru producerea de discuri de roți. De exemplu, discurile cu roți mai ușoare și mai durabile sunt obținute atunci când se utilizează echipamente speciale care asigură o presiune mai mare de turnare.
Discuri goale
O nouă dezvoltare interesantă este tehnologia brevetată "technology inside air" de la BBC. Ideea sa principală este aceea de a utiliza în proiectarea camerelor goale și a spițelor în loc de metalul solid. Rezultatul este o roată mai ușoară, cu dinamică mai bună și confort sporit. Această tehnologie include, în plus față de turnare, operații precum formarea și sudarea.
Figura 4 - Roată din aluminiu BBC cu elemente goale, fabricată folosind tehnologia Air-Inside
Controlul calității jantelor din aliaj
Fiecare disc turnat este supus unei inspecții cu raze X, iar apoi, de regulă, este supus tratării termice și prelucrării mecanice. După aceea, suprafețele discurilor sunt supuse unei pregătiri speciale pentru vopsire și se aplică cu vopsea sau cu un strat de protecție. Apoi, eșantioanele din eșantionarea statistică a discurilor sunt supuse controlului tridimensional al mărimilor, verificării dinamice a echilibrării, testelor de oboseală și rezistență la impact.
Cerințe privind aliajul de aluminiu pentru roți
Materialele pentru discurile cu roți sunt prezentate cu o serie de cerințe, care se pot contrazice reciproc.
Aliajul de turnătorie trebuie să aibă proprietăți bune de turnare:
- umplerea perfectă a matriței,
- nici un metal lipit de mucegai,
- tendința minimă la crăparea și contracția la cald.
Materialul trebuie să aibă
- capacitate mare de a rezista șocurilor mecanice (plasticitate, rezistență la impact).
Trebuie să aibă materialul discului de roată
- rezistență ridicată la coroziune atât în medii normale, cât și în medii saline.
Materialul discului trebuie să aibă
- rezistență ridicată la oboseală.
Aliaje de aluminiu-siliciu pentru discuri de roată
Aluminiu AlSi11Mg
Figura 5 - Turnarea pe roți din aliaj de aluminiu AlSi11Mg (Borbet)
Aluminiu AlSi7Mg0.3 (A356)
În prezent, aliajul standard pentru fabricarea discurilor de roți este aliajul de aluminiu turnat AlSi7Mg0.3, cunoscut mai bine sub numele de aliaj A356, cu modificarea suplimentară a stronțiului. Pentru prima dată acest aliaj a fost utilizat pentru fabricarea discurilor de roți în Franța, iar tratamentul termic nu a fost aplicat.
Cu toate acestea, avantajul acestui aliaj AlSi7Mg0.3 este tocmai acela că acesta este întărit termic, ceea ce permite o rezistență suplimentară pe discuri. În Statele Unite și Japonia, acest aliaj a fost utilizat încă de la început cu tratamentul termic al T6, adică după călire și îmbătrânire artificială.
Încălzirea termică a roților din aluminiu
Graficele din figura 6 prezintă dependența proprietăților de rezistență ale aliajului AlSi7Mg, modificat de sodiu, de conținutul de magneziu. Forța de rezistență a aliajului AlSi7Mg0.3 oferă o combinație mai bună a rezistenței la oboseală și a alungirii. Cu o creștere a conținutului de magneziu, rezistența la oboseală practic nu crește, alungirea relativă scade semnificativ.
Figura 6 - Rezistența, rezistența la încovoiere, alungirea și rezistența la oboseală a aliajului de turnare aluminiu AlSi7Mg-T6
O mare importanță pentru rezistența la oboseală a aliajului AlSi7Mg este nivelul porozității sale în turnare. Figura 7 prezintă dependența rezistenței la oboseală a aliajului de aluminiu AlSi7Mg0.3 asupra dimensiunii maxime a porilor din materialul probelor de testare.
Figura 7 - Rezistența la oboseală a aliajului de turnare din aluminiu AlSi7Mg0,3
în funcție de dimensiunea porilor
Trimiteți această înregistrare