Исследование технологических особенностей производства деформированием двухкомпонентных автомобильных колес из алюминиевых сплавов

В ускорении научно-технического процесса при производстве промышленных изделий важное место принадлежит созданию эффективных технологических процессов и совершенствованию действующих.

Одним из главных направлений в этой работе является повышение технического уровня производства, интенсификация его, которая состоит прежде всего в том, чтобы результаты производства росли быстрее, чем затраты на него, чтобы, вовлекая в производство сравнительно меньше ресурсов, можно было бы добиться большего. За счет широкого внедрения прогрессивных технологических процессов, современного высокопроизводительного оборудования, комплексной механизации и автоматизации производства должны обеспечиваться существенная экономия конструкционных материалов, сокращение трудоемкости обработки заготовок повышение их эксплуатационных характеристик и надежности.

В автомобильной промышленности разных стран все шире применяют легкие сплавы для производства деталей легковых и грузовых автомобилей, в том числе колес.

Колеса из алюминиевого сплава впервые были применены на спортивных автомобилях в 1964 году в США. В Италии и Японии в 1967 году, также колеса появились на автомобилях общего назначения.

Использование алюминия вместо стали, обусловлено его физико-техническими свойствами: малой плотностью, высокой удельной прочностью, высокой тепло проводимостью, хорошими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью, хорошей обрабатываемостью резанием, пригодностью для различных методов сварки плавлением, а также возможностью разнообразной декоративной обработки поверхности.

В нашей стране имеется несколько специализированных участков и цехов для производства колес из легких сплавов литьем под низким давлением (Российско — Германское совместное предприятие «К & К» (г. Красноярск)),.

Балашихинский и Каменск-Уральский литейно-механические заводы, МАО «Кристалл» (г. Москва).

Применяемая технология позволяет получать колеса с разнообразным дизайном. Однако широкого развития этот процесс не получил и объемы производства литейных колес значительно ниже по сравнению с объемами производства в зарубежных странах.

Достаточно широкое распространение получило производство алюминиевых дисков колес методами ковки и штамповки. Этим заняты предприятия, производящие и обрабатывающие алюминиевые сплавы. Для производства колес используется имеющиеся на предприятиях ковочное и штамповочное оборудование. Значительные объемы изделий выпускаются с использованием горячей объемной штамповки в разъемных матрицах.

Перспективным направлением в решении этой задачи является разработка и внедрение в производство двухкомпонентного колеса с ободом, полученным методом раскатки. Изготовление разнотолщинного по сечению профиля и обеспечиваемый этим способом деформации высокий уровень физико-механических свойств металла дают возможность получить высокопрочное колесо с минимальной массой.

Разработке высокопрочной конструкции автомобильного двухкомпонентного колеса, исследованию технологии получения обечайки из листовой заготовки, анализу объемной малоотходной штамповки ступицы и внедрению процесса в производство посвящается настоящая диссертационная работа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1 В результате проведенного анализа отечественных и зарубежных: нологических процессов производства автомобильных колес сделан вы.

1 о целесообразности и перспективности разработки технологии производ-ю двухкомпонентного колеса из алюминиевых сплавов, состоящего из 'пицы и обода.

2 На основе анализа существующих методов получения обработкой эдением дисков автомобильных колес обоснован выбор конструктивноймы двухкомпонентного колеса 5j х 13, получения ступицы колеса штам-зкой из сплава АВ и обода из листового материала АМг2 ротационной жаткой.

3 В результате теоретического и экспериментального исследования щесса получения ступицы — основной несущей детали колесного привода, но установлено, что для получения качественного изделия из сплава необ-(имо проведение следующих операций:

Осадка предварительно прессованных заготовок размером D3 к L3 = 150 к 230 мм с получением поковки диаметром ~ 340 мм и высотой 40 мм при toc = 420 — 400 °C => штамповка в два перехода при такой же температуре и смазке: смесь графита с маслом ВАПОР-Т (1:2). При окончательной штамповке детали расчетная величина усилия не должна превышать 80% предельного усилия пресса,. А конструкция штампа должна обеспечивать, в основном, заполнение формы выдавливанием (истечением), чтобы исключить появление дополнительных растягивающих напряжений при осадке и уменьшить неравномерность деформации и свойств в различных сечениях заготовки.

4 Разработана методика и проведена с использованием программного обеспечения (программа L 4100) расчетно-технологическая проработка операций многопроходной ротационной раскатки обода, которая включает расчет координат точек сопряжения отдельных элементов образующей оболочковой детали по наружному и внутреннему контуру, разработку схемы и режимов деформирования по переходам, определение оптимальных размеров заготовки и технологического инструмента.

5 Экспериментально установлено, что ротационной раскатке оптимальное сочетание схемы формообразования и режимов обработки суммарной деформации 37, 5% достигается при 9 переходах, при этом происходит утонение стенки до 0,8 1:0 (1−0 — толщина исходной заготовки) линейная подача — 50 мм/минотносительная подача (на оборот шпинделя) 0,08 мм/об.- количество оборотов шпинделя в мин. 600 -обеспечивает необходимый профиль и геометрические размеры ступицы без дополнительной механической обработки, а также требования ОСТ 19 075−85 по механическим свойствам.

6 Разработан технологический процесс производства двухкомпо-нентных дисков автомобильных колес 5] х 13, который включает изготовление ступицы из прессованной заготовки алюминиевого сплава АВ методом объемной штамповки с последующей термообработкой, травлением и изготовление профилированного неразборного глубокого обода из сплава Амг2 ротационной раскаткой (вытяжкой) предварительно сформованной листовой заготовки. Эффективность разработанной технологии обеспечивается высоким выходом годного (до 75%), увеличением коэффициента использования металла при раскатке и снижением общей массы колеса.

7 Проверка прочности и надежности двухкомпонентного колеса при работе проведена по разработанной твердотельной модели колеса на основе использования циклической симметрии и программного комплекса АЫ8У8 5.3, которая позволяет при различных режимах на-гружения колеса определить точки и участки, испытывающие наибольшие напряжения и деформации. Расчетным путем показано, что максимальные напряжения в диске 153 МПа и ободе 145 МПа, возни.

121 кающие в экстремальных условиях эксплуатации колеса, меньше допустимых для выбранных алюминиевых колес.

Результаты сертификационных испытаний по ГОСТ 50 511–93 двух-компонентных колес из алюминиевых сплавов дали положительные результаты.

8 Разработанная технология производства двухкомпонентных сборных колес внедрена на ЗАО «Ступинская металлургическая компания». Эти изделия получили сертификат соответствия № РОСЕ 1Ш. МТ 25.В1 859.