Льём, точим, проверяем: как делают тормозные диски
Устройство дискового тормозного механизма представляется предельно простым и понятным даже людям, далеким от техники. Однако каждый его элемент – результат напряженной работы инженеров и технологов, которые должны учитывать множество различных факторов и находить оптимальные решения. Проектирование и изготовление качественного и надежного тормозного диска – сложный и многоэтапный процесс, требующий точных расчетов и постоянного контроля качества. Рассмотрим, как это происходит.
Доминирующее положение
Дисковые тормоза на современных легковых автомобилях получили самое широкое распространение. Эти механизмы отличает высокая эффективность и возможность точно дозировать усилие – с тем, чтобы в конечном итоге обеспечить максимально эффективное замедление автомобиля и полный контроль над машиной для водителя.
Барабанные и дисковые тормоза были изобретены практически одновременно, в начале XX века, однако широкое распространение дисковых тормозов сдерживалось рядом объективных обстоятельств. Дисковые тормоза стали актуальными после внедрения гидропривода взамен механического, вакуумного усилителя тормозов и тормозных жидкостей с высокой температурой кипения.
В результате подавляющее большинство передних тормозных механизмов, испытывающих максимальные нагрузки, в современных машинах именно дисковые. Широко применяются тормоза такого типа и на задней оси – в первую очередь на мощных автомобилях с высокими динамическими характеристиками.
Возможны варианты
Самый простой тормозной диск представляет собой единую чугунную деталь с центральной ступичной частью, которой он крепится к ступице автомобиля, и ротором – кольцеобразной рабочей поверхностью, к которой и прижимаются во время торможения колодки. Для эффективного отвода тепла диски делают вентилируемыми – в таком случае между рабочими поверхностями ротора оставляют вентиляционные каналы еще на этапе литья заготовки. Такую отливку изготовить сложнее, чем сплошную – поэтому вентилируемые тормозные диски получаются более дорогими, чем сплошные.
Чтобы обеспечить максимально эффективное торможение, рабочую поверхность ротора приходится увеличивать, однако и здесь существуют ограничения – прежде всего по массе. Литой чугунный диск классической конструкции может оказаться слишком тяжелым, а величина неподрессоренных масс – важный параметр, влияющий на плавность хода и управляемость автомобиля.
На динамичных автомобилях, требующих мощных тормозов, часто устанавливают составные тормозные диски. Центральную часть при этом изготавливают из легкого алюминиевого сплава, а ротор оставляют чугунным – так удается избежать перебора по массе. Ступичная часть в таких деталях крепится к ротору плавающими заклепками или болтами.
Для спортивных моделей машин применяются тормозные диски с рабочей частью из карбона или керамики – они мало весят и сохраняют высокий коэффициент трения даже при большом нагреве, однако в массовых моделях не используются. Прежде всего из-за очень высокой цены, а также особенностей эксплуатации – для максимально эффективной работы им необходим прогрев.
Все начинается с отливки
Современные тормозные диски для массовых моделей автомобилей изготавливаются из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Этот конструкционный материал обладает оптимальным коэффициентом трения, при этом достаточно прочен, стоек к износу и доступен по цене. Для эффективного отведения тепла тормозные диски делают вентилируемыми, а для отвода газа, выделяющегося на поверхности колодки при высоких температурах, диск имеет сквозные отверстия – т.н. перфорацию или специальные насечки. Они же позволяют эффективно очищать тормозные колодки от нагара и продуктов износа, которые образуются в процессе работы тормозов.
Заготовки для тормозных дисков изготавливаются методом литья – современные поточные линии позволяют делать отливки сложной формы и обеспечивать их высокое качество с минимальным процентом брака.
Технология литья в глинисто-песчаные формы давно известна и доведена до совершенства, а процессы на современных заводах максимально автоматизированы. Очертания будущей заготовки формируются специальными стержнями-шаблонами, а расплавленный чугун заливается в форму, рассчитанную на несколько заготовок, через литниковую систему – разветвленное дерево каналов. После того, как заготовки остынут, излишки металла срезаются, а будущие диски подвергаются механической обработке на токарных, фрезерных и сверлильных станках. Отливки с пористой структурой или раковинами, образующимися в процессе охлаждения, выявляются и отбраковываются литейным предприятием в процессе контроля качества на ранних этапах.
Массовое производство тормозных дисков требует тщательного расчета. В частности, в толщину заготовки закладываются припуски – то есть тот слой металла, который будет с нее срезан в процессе механической обработки. При этом также важно обеспечить точную центровку отверстий в центральной части тормозного диска, через которые он будет соединен со ступицей колеса. Диск должен быть сбалансированным – его биение при вращении или неравномерность толщины недопустимы.
Прежде чем запустить тот или иной тормозной диск в массовое производство, изготавливается опытная партия деталей. Диски с наилучшими параметрами проходят комплекс дополнительных испытаний и только после этого оптимальный образец можно изготавливать большими тиражами.
Надежная защита
Тормозные диски должны быть качественными и долговечными, а кроме того – эффективно сопротивляться коррозии. Чугун оптимален по своим эксплуатационным свойствам, однако без дополнительной защиты слишком быстро ржавеет. Особенно важно это для вентилируемых дисков – мостики между двумя рабочими поверхностями ротора, покрытые ржавчиной и продуктами износа, гораздо хуже отводят излишнее тепло. Чтобы обеспечить дискам привлекательный внешний вид и защитить их от коррозии, готовые диски получают защитное покрытие – в частности, на основе цинка.
Ferodo для дополнительной защиты дисков, предназначенных для престижных автомобилей, применяет технологию COAT+. Помимо сугубо утилитарных целей, дополнительная защитная обработка позволяет обеспечить дискам свежий и эстетичный внешний вид на протяжении всего срока службы – это особенно актуально на машинах с легкосплавными колесами, когда тормозные механизмы всегда остаются на виду.
Кроме того, тормозные диски Ferodo на финишном этапе изготовления подвергаются нелинейной механической обработке – это облегчает процесс приработки дисков и колодок на новом автомобиле, а также после замены изношенных частей.
Широкий выбор
Возможность предложить запчасти, предназначенные именно для вашего автомобиля, очень важна для производителя элементов тормозной системы. Тормозные диски и колодки жестко стандартизированы, и компания Ferodo имеет возможность предложить широкую номенклатуру этих деталей, охватывающую практически все доступные на рынке автомобили. Ferodo может предложить элементы тормозной системы для 98% автопарка Европы и выводит на рынок новые детали в зависимости от рыночной ситуации, спроса на те или иные детали и появления новых моделей автомобилей.
Также при выборе элементов тормозной системы важно помнить, что крупные и известные производители запчастей исповедуют комплексный подход к проектированию и испытаниям. Диски и колодки одного и того же класса, спроектированные одним и тем же производителем – оптимальный выбор для надежной и длительной работы тормозного механизма без чрезмерного износа.
Производство тормозных дисков: возможна ли здесь оптимизация? Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»
Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Кольдиц Михаэль, Канг Сеонг-Хеон, Ким Хеунг-Ссу, Ларсен Пер
В статье сравниваются различные аспекты производства тормозных дисков с использованием вертикальных безопочных формовочных линий и горизонтальных формовочных линий с горизонтальной полостью разъема. Показаны преимущества инвестиционных затрат вертикальной формовки и годового потребления энергии формовочных линий технологии DISAMATIC по отношению к отливкам. Приводится сравнение двух формовочных технологий на основе производственных данных литейного завода Сунгво (Южная Корея), производящего тормозные диски для Hyundai. Демонстрируются преимущества формовочной технологии DISAMATIC в плане затрат на инструменты и энергозатрат.
Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Кольдиц Михаэль, Канг Сеонг-Хеон, Ким Хеунг-Ссу, Ларсен Пер
BRAKE DISC PRODUCTION — IS OPTIMIZATION POSSIBLE?
The article compares different aspects of brake disc production using vertically parted flaskless molding lines and horizontal parted tight flask molding lines. In the first section the vertical molding process demonstrates advantages in terms of investment costs. Furthermore, annual energy consumption of the molding lines in relation to castings produced is discussed, again demonstrating clear benefits from the Disamatic-technology. In the second section a comparison between two molding technologies for the production of brake discs is made on the basis of production data from the South Korean foundry Hyundai Sungwoo. The Disamatic molding process, however, offers advantages in terms of tooling costs and energy consumption.
Текст научной работы на тему «Производство тормозных дисков: возможна ли здесь оптимизация?»
дтггг г: гсгтпштггг /до
УДК 621 . 81 Поступила 01.04.2015
ПРОИЗВОДСТВО ТОРМОЗНЫХ ДИСКОВ: ВОЗМОЖНА ЛИ ЗДЕСЬ ОПТИМИЗАЦИЯ?
BRAKE DISC PRODUCTION — IS OPTIMIZATION POSSIBLE?
МИХАЭЛЬ КОЛЬДИЦ, Дуйсбург, Германия, СЕОНГ-ХЕОН КАНГ, ХЕУНГ-ССУ КИМ, Поханг-Си, Южная Корея, ПЕР ЛАРСЕН, Копенгаген, Дания
MICHAEL COLDITZ, Germany, SEONG-HEON KANG, HEUNG-SOO KIM, South Korea, PER LARSEN, Denmark
В статье сравниваются различные аспекты производства тормозных дисков с использованием вертикальных без-опочных формовочных линий и горизонтальных формовочных линий с горизонтальной полостью разъема. Показаны преимущества инвестиционных затрат вертикальной формовки и годового потребления энергии формовочных линий технологии DISAMATIC по отношению к отливкам. Приводится сравнение двух формовочных технологий на основе производственных данных литейного завода Сунгво (Южная Корея), производящего тормозные диски для Hyundai. Демонстрируются преимущества формовочной технологии DISAMATIC в плане затрат на инструменты и энергозатрат.
The article compares different aspects of brake disc production using vertically partedflaskless molding lines and horizontal parted tight flask molding lines. In the first section the vertical molding process demonstrates advantages in terms of investment costs. Furthermore, annual energy consumption of the molding lines in relation to castings produced is discussed, again demonstrating clear benefits from the Disamatic-technology. In the second section a comparison between two molding technologies for the production of brake discs is made on the basis of production data from the South Korean foundry Hyundai Sungwoo. The Disamatic molding process, however, offers advantages in terms of tooling costs and energy consumption.
Ключевые слова. Тормозные диски, технологическое оборудование, технология формовки, вертикальная формовка, горизонтальная формовка, производственные энергозатраты, брак отливок. Keywords. Brake discs, technological equipment, molding technology, vertical molding, horizontal molding, energy savings, scrap of castings.
Ежегодно сообщается о новых рекордах в реализации автомобилей по всему миру, однако эти результаты не в равной степени охватывают все регионы земного шара . Наряду с утвердившимися автомобильными производителями на мировой рынок приходят новые, которые стремятся экспортировать свою продукцию на внешние рынки, выходящие за пределы их стран . Необходимо отметить, что сегодня у всех фирм, изготавливающих автомобили для различных рынков сбыта, стремительно развивается тенденция изготавливать промежуточную продукцию и комплектующие в условиях местного производства В то же время в индустриальных государствах из-за насыщения собственных рынков появились свободные производственные мощности . Стремительно растет конкуренция, а вместе с ней и ценовое давление, которое сказывается на производстве комплектующих . Оно охватывает также и производство промежуточной продукции, не является исключением и производство автомобильных отливок (как раз производители тормозных дисков и тормозных барабанов часто вынуждены разрабатывать новые стратегии, направленные на повышение эффективности производства) .
В современных рыночных условиях ценовое давление для литейного производства не является чем-то новым Сегодня необходимо постоянно переориентировать производство на новые модели и оптимизировать каждый отдельно взятый производственный этап в технологии литья Но иногда понятие некоторых принципиальных основополагающих технологических решений становится настолько невозможным, как будто речь идет о смене религии . Того, кто однажды выбрал определенную технологию формовки, очень трудно переубедить от нее отказаться Очень часто такая позиция основана на неподтвержденных слухах и неаргументированной информации о разных технологиях формовки
В связи с тем что рынок комплектующих запчастей достаточно большой, существуют определенные трудности при его анализе и отсутствуют точные данные о реализации тормозных дисков в мире . Однако на основании некоторых рыночных данных, а также информации от постоянных поставщиков автомобильной промышленности известно, что в настоящее время в мире производится около 6,5 млн . т тормозных дисков в год . При этом их изготовление осуществляется на безопочных формовочных машинах с вертикальной полостью разъема либо на опочных формовочных машинах с горизонтальной полостью разъема, в некоторых случаях -литьем в формы, изготовленные вручную В процессе изготовления тормозных дисков и барабанов задействовано 149 формовочных машин DISAMATIC и 6 машин DISA MATCH на 91 литейном производстве . Доля производства тормозных дисков в мире, а также тормозных барабанов на машинах DISAMATIC в настоящее время составляет около 3, 5 млн . т в год (рис . 1) . Распределение машин DISAMATIC в производстве таких отливок приведено в табл 1
Рис . 1. Тормозные диски для грузовиков диаметром 19 см, изготовленные по технологии DISAMATIC
Таблица 1. Распределение машин DISAMATIC в мире
Формовочная машина Европа Северная Америка Южная Америка Ближний Восток Африка Азия
DISA 230/2013 24 20 15 1 2 43
DISA 240/250/2130 5 9 3 9
DISA 270/2070 5 4 2
DISAMATIC 2110 7
Общее 34 33 20 1 2 59
Из таблицы видно, что предпочтения способов формовки при изготовлении тормозных дисков изменяются от континента к континенту.
Из 50 последних формовочных машин, которые эксплуатировались в производстве тормозных дисков, 2/3 были поставлены в Азию, что является очевидным признаком развития рынка .
В то же время, когда речь заходит о новых инвестициях, приходится оценивать в первую очередь затраты самих инвестиций в будущее производство .
Затраты инвестиций — фактор, который часто недооценивается при первой калькуляции, так как эти расходы не учитываются в предложении поставщиков оборудования, например, создание фундамента для формовочной линии . Необходимо отметить, что для установки вертикальной формовочной машины в большинстве случаев достаточно только фундаментной плиты, отклонение которой на поверхности не должно превышать +/- 20 мм . При этом максимальный изгиб не должен превышать 0,1 мм, так как это может привести к смещению литейной формы . В то же время для самой формовочной машины, входящей в состав формовочной линии, не нужны приямки, а допускаемый максимальный изгиб имеет второстепенное значение, так как оборудование устанавливается на полу литейного цеха
Простая компактная сборка вертикальных формовочных машин позволяет опять-таки экономить на затратах, которые могут стать очевидными не сразу Важное преимущество вертикальной формовочной машины заключается в одновременной формовке обеих полуформ и сводке литейной формы . Благодаря этому производительность в литейном цеху существенно возрастает. Этот показатель можно рассчитать, если отнести годовую производительность в тоннах годных отливок к эффективно используемой площади для формовочных линий и их обслуживания . Расчет основных площадей приведен на рис . 2 . Помимо площади, занимаемой самой формовочной линией БКАМАТГС, речь идет и о площадях, характеризуемых дистанционными параметрами . Формовочные линии, разработанные фирмой БКА для про-
_/хггггг: г^штптг /б 1
изводства тормозных дисков, достигают годовой производительной плотности более 100 т/м2 годных отливок . Этого показателя высокопроизводительные опочные машины с горизонтальной плоскостью разъема достигают только на 2/3 даже при условии использования многоярусных охладительных сооружений .
Сокращение энергозатрат в литейном производстве уже много лет играет важнейшую роль . До сих пор стремление снизить энергозатраты было сосредоточено в первую очередь на плавильном участке как самом энергоемком . Несмотря на то что потребление энергии при формовке составляет «всего лишь» от 8 до 12% от всей энергоемкости производства [1], сегодня следует использовать также и этот возможный потенциал . Это энергопотребление распределяется между процессом приготовления формовочной смеси и самой формовочной линией . Таким образом, энергозатраты на технологию формовки составляют только часть, которая в зависимости от типа машин может составлять от 30 до 55% .
Использование последовательно построенных на основании «критерия легкости» мощных вертикальных формовочных линий значительно снижает расход энергии (табл . 2) . В этом случае следует проанализировать числовое выражение среднего годового потребления — киловатт на тонну годных отливок Для повышения эффективности производства тормозных дисков литейные цеха должны принципиально работать в три смены . Если же соотнести годовой временной цикл производства и фактическое энергопотребление формовочного оборудования (состоящего из формовочной машины, стержнеуклад-чика, заливочного участка и охладительного конвейера) с годным количеством отливок в тоннах, то можно с уверенностью достичь энергопотребления, равного 10 кВт/ч С таким показателем технология DISAMATIC однозначно впереди других формовочных технологий, так как эффективное энергопотребление на опочных формовочных линиях составляет только 20% от аналогичного параметра формовочных линий DISAMATIC .
Таблица 2 . Общая потребляемая электрическая мощность формовочных линий DISAMATIC
Формовочная машина Среднее потребление мощности, кВт Общая потребляемая мощность, кВ/А
Б1БА 231 fast 60 85
Б1БА 240 75 105
Б1БА 250 90 145
Б1БА 270 110 155
Производство тормозных дисков и тормозных барабанов требует максимально возможных результатов при одновременно низких затратах . Формовочное оборудование DISAMATIC как нельзя лучше отвечает данным требованиям: простое в эксплуатации и работает на двух приводах: один — для формовочной машины, другой — для конвейера участка заливки и охлаждения Вертикальная плоскость разъема создает дополнительные выполнения литниково-питающей системы, а также вентиляции потенциальных мест образования газоусадочных раковин в полости разъема Дополнительные устройства, такие как, например, устройство для накалывания вентиляционных отверстий либо сверлильные приспособления не нужны Сам технологический процесс производства осуществляется в большинстве случаев с одной линией охлаждения . Поперечные перемещения и необходимые для него приводы отсутствуют. Отсутствует необходимость выталкивания форм, поскольку не применяются опоки, что упрощает выбивку отливок, а также отделение от формовочной смеси Не нужны возврат и очистка палет и опок Только отсутствие этих затрат на дополнительное оборудование и инструменты, которые необходимы в опочных формовочных линиях, снижают инвестиционные расходы . Следует отметить, что инвестиционные затраты на опоки и палеты в некоторых случаях могут превышать инвестиции в оборудование
Рис . 2 . БТБАМАТГС с необходимыми сервисными площадями
И/А гтг:г г г^7Шглтг:г_
DISAMATIC . Известно, что такие расходы должны тогда ложиться на себестоимость отливки . Применение множества дополнительных устройств и приводов в механизме опочных формовочных линий, являющихся дополнительными источниками шума, еще одно свидетельство того, что более просты в использовании безопочные вертикальные формовочные системы . Текущие расходы на обслуживание и запчасти варьируются от цеха к цеху и могут оцениваться в 3% инвестиционных затрат в год . Это касается внешних закупок . Если процентный показатель в различных технологиях будет одинаковый, то абсолютный показатель будет отличаться При анализе инвестиционных затрат, производительной интенсивности энергопотребления, доступности технического обслуживания, конечно, ценовые преимущества на стороне вертикальной формовочной техники . Не менее важной областью является также само технологическое оборудование, обеспечивающее выход годных отливок с высоким качеством, в том числе и с высококачественной фасонной поверхностью
Высокая скорость формовки линий DISAMATIC является одним из важнейших преимуществ . Правда, скорость формовки определяет и очень короткое циклическое время заливки в форму. Для того чтобы, с одной стороны, использовать полную мощность линии, а с другой — заливать литейные формы, необходимо использовать соответствующие литниково-питающие системы с низкой металлоемкостью, но рассчитанные на высокие скорости заливки, что позволяет сэкономить на выходе годных отливок Известно, что высокие скорости заливки были причиной большего количества брака Во время проведения GIFA 2011 компанией DISA была представлена система двойной подачи форм, которая увеличивает время остановки формы за счет одновременной заливки двух форм В то же время многие поставщики литейного оборудования предложили решения, которые использовали двойную подачу с преимуществом исключительно в собственных интересах
Благодаря этой новой разработке повышается производительность, которая может быть использована в различных направлениях . Более длительное время заливки способствует сокращению объема лит-никово-питающей системы, что дает возможность высвободить место для дополнительного размещения отливок в форме Более длительная остановка формы при одновременной заливке двух форм позволяет избежать ограничений в производительности линии из-за заливки Таким образом, можно беспрепятственно залить дополнительные формы и в целом сократить количество брака отливок . Аналогичным образом возможна частичная комбинация обоих преимуществ (табл . 3) .
Таблица 3 . Повышения производительности DISA 270^ посредством использования двойной подачи
Производственные параметры Единичная подача Двойная подача I Двойная подача II
Количество тормозных дисков в форме 4 4 4
Диаметр тормозных дисков, мм 270 270 270
Масса диска, кг 8,5 8,5 8,5
Время заливки, с 10,4 13,3 13,3
Скорость заливки, кг/с -4,5
Выход, % -79 -82,5 -79
Масса литников, кг — 43,0 -41,2 -43
Необходимая производительность плавки, т/ч
Количество тормозных дисков в 1 ч 1160 1288 1480
Энергозатраты на формовочной линии, кВт/т 12,4 10,0 9,7
Производительная плотность, т/м2 -95
На рис 3 показаны литники, которые лежат в основе данных табл 3 Прокладка литниково-питаю-щих систем для производства при использовании как единичной, так и двойной подачи схожа . Основные различия сосредоточены в поперечных полостях литниково-питающих систем, которые достаточно трудно распознать в визуально-графическом отображении (рис . 3) . При увеличении времени заливки посредством двойной подачи от 10,4 до 13,3 с появилась возможность сократить скорость заливки с 4,5 до 3,5 кг/с . Тем самым, стало возможным применение литниковой чаши № 4 вместо № 5 . Длина литниковых каналов и их поперечные размеры, а также размеры питателей тоже уменьшились . Стало возможным увеличение выхода на 3,5% . Одновременно производительность формовки увеличилась с 290 до
* иадоиоэвииоо^щц'?) V 0(^«ЗО^МОО_СЛ£Т.Л5М г Я «ои а
2 КЗМЧЛСЕ_СЖС.<:С«Е_МОО <2>
Ь-Я C-JA_SfiAXf.DISC.MOD 0 ' DlSA.6WKi.CHSC.M00
Д С15А.шлке,01^:.УО|; г.
^ иыасл^аг.моо.огц^м '." * DiSA.flWKE.DISC.MOO 11 ■
"^¡ЭСЮТЛНЯЛЕ \ Т> ЯЬюйгОГ^лигиМЕЯ.! 18.1
Я нониоктАивикчоцг а»
^ юигоы мцик м(в_г_м1й пг. :3& 1Ч6АТЕ1 ал 5:чйАТЕ1.м|«0Г
/гггтт* г: гсгтпштггг I со
Рис . 3 . Литники DISA 270-А
322 форм/ч . При этом существует возможность сохранения скорости заливки 4,5 кг/с при выходе годного литья 79%, в таком случае производительность формовки с двойной подачей увеличивается до 370 форм/ч .
Необходимо отметить, что если характер дефектов отливок принципиально различается в зависимости от технологии вертикальной либо горизонтальной формовки, доля брака примерно одинаковая . Если при вертикальной формовке проявляется микропористость, то при горизонтальной — усадочные раковины . Каждому опытному литейщику знакомы эти проблемы из его личного опыта работы по той или иной технологии формовки и он знает возможности их устранения
После обработки и монтажа тормозных дисков в автомобиль невозможно распознать различия в технологии изготовления . Один ведущий и представленный во всем мире автомобильный концерн подтвердил, что на протяжении длительной эксплуатации не было выявлено качественных различий тормозных дисков, произведенных на вертикальной либо горизонтальной формовке
Один из часто упоминаемых недостатков, особенно на крупных формовочных линиях БКАМАТГС, -возникающее ферростатическое давление во время заливки формы . При этом вертикальные формовочные линии с высотой кома от 700 до 800 мм представлены на литейных производствах уже с 1977 г. В 1979 г. на литейном заводе, производящем тормозные диски, была введена в эксплуатацию первая линия Б^АМАТГС 2070-А с размерами кома 700×950 мм . Таким образом, опыт и решения таких проблем имеются уже на протяжении 35 лет. Конструкцией литниково-питающей системы также в определенной мере возможно сократить влияние ферростатического давления . Высота кома свыше 800 мм не рекомендуется производителем формовочных линий для производства тормозных дисков
Двустороннее уплотнение литейной формы над модельной плитой отвечает за максимальную твердость формы на ее поверхности, однако ближе к центру кома формы она снижается . Это естественное преимущество процесса вертикальной формовки на горизонтальной опочной формовочной линии может достигаться посредством дополнительных затрат на интегрирование вторичной наполнительной рамки на опоре модельной плиты Вторичная наполнительная рамка используется для уплотнения формы в приграничных областях
В опочных линиях необходимо оборудование для соединения нижней и верхней полуформ . При этом возникает опасение смещения при механических колебаниях в процессе сборки . Следует постоянно контролировать износ штырей и втулок во всех опоках Напротив, в вертикальной линии полученная форма перемещается при помощи модельной плиты из формовочной камеры и соединяется сразу же
с предшествующей формой . Исключение смещения формы, так же как и более высокие затраты на очистку в последующих процессах, значительно сокращается . Для отвода газов из формы во время заливки в вертикальном процессе достаточно выпоров, смонтированных на модельной плите, которые сообщаются с верхней поверхностью формы . Повреждение формы при выполнении наколов либо сверлении выпоров также исключается
Выбор технологии формовки имеет большое влияние на оборот формовочной смеси . При горизонтальной опочной формовке возможность регулирования количества смеси на верхней прессующей плите при формовке полуформы очень мала. Соотношения металла и формовочной смеси нередко на площади формы составляют от 1:3 до 1:12 . Это вызывает дополнительные трудности в процессе смесепри-готовления (в охлаждении и гомогенизации формовочной смеси) . Вытекающие отсюда качественные проблемы влияют на результат производства в целом Используемая формовочная смесь должна приготавливаться при оптимальной температуре 40 °C .
Здесь проявляются преимущества вертикальных формовочных линий и их переменной толщины кома В управлении процессом вертикальных формовочных линий поддерживается постоянное соотношение металла и смеси Из-за небольшой высоты моделей для производства тормозных дисков литейное производство может адаптировать соотношение металла и смеси своим потребностям . Из-за этого постоянного соотношения формовочная смесь получает относительно равномерную термическую нагрузку — преимущество, которое с благодарностью признает каждый контроль качества. В отличие от горизонтальных опочных формовочных машин здесь почти нет пересыпки песка, а формовочное и сме-сеприготовительное оборудование может быть рассчитано на меньшие объемы, что значительно снижает энергозатраты
Опыт литейного производства автомобильного завода Hyundai Sungwoo (Корея)
Литейное производство на автомобильном заводе Hyundai Сунгво в Корее начало свою работу на опочной формовочной линии размерами 900x700x250/250 мм в мае 1987 г. в г. Поханг (Южная Корея) . На площади 60 000 м2 в настоящее время работают 410 сотрудников . Актуальная мощность литейного завода составляет 148 000 т годных отливок . В 2013 г. было произведено 121 000 т литья, а на 2014 г. запланировано 127 000 т. Литейный завод производит автомобильное литье GJL и GJS . В 2012 г. на формовочной линии была заменена формовочная машина, благодаря чему производство тормозных дисков достигло цикла 15,2 с . Кроме того, на еще одной опочной формовочной линии тех же размеров, в которой циклическое время составляет 20 с и которая предназначена для других отливок автомобильной промышленности, в 2005 г. были введены в эксплуатацию две линии DISA 240-C (размеры 600x850x150 до 500 мм при цикличном времени 9,3 с)
Все линии, производящие тормозные диски, работают непосредственно с охладительным барабаном, а также проходными дробеметными установками Поскольку производственный процесс выстроен одинаково и обе линии работали примерно 4500 ч в 2013 г. , можно сопоставить данные первой опочной формовочной линии с двумя более ранними DISA 240-C На обеих линиях производятся только тормозные диски При этом из-за своих размеров они по-разному распределяются на лини
DISA 240-C снабжена надежной системой транспортировки стержней, включая ситчатый фильтр и даже робот для укладки стержней . Оба стержня, а также ситчатый фильтр, устанавливаются на фиксированных позициях (рис . 4, 5) . Для достижения приемлемой эффективности линии на DISAMATIC изготавливаются тормозные диски диаметром от 260 до 325 мм . Более мелкие модели, а также одна более крупная изготавливаются на горизонтальной формовочной линии (рис . 6-8) . На горизонтальной формовочной линии производятся два больших тормозных диска либо до 6 мелких дисков на форму (табл . 4), в то время как DISAMATIC производит два диска на форму. Распределение брака формовки
приведено в табл . 5 . Рис . 4 . Модельная плита для DISA 240-C
Таблица 4 . Сравнение производительности на горизонтальной и вертикальной формовочных линиях в 2013 г
Линия Производительность, т/год Отливки шт. /год Брак в целом Брак на формовке
Опочная формовочная линия 42 000 4 128 592 30 703 (0,8%) 17 217 (0,40%)
DISAMATIC 43 000 3433 961 24 576 (0,74%) 5 151 (0,15%)
Таблица 5 . Процентное соотношение брака на горизонтальной и вертикальной формовочных линиях (см. табл. 4)
Линия Усадочные раковины, % Трещины, % Смещение, % Поломка стержня, % Наплыв, % Выбоины, %
Опочная формовочная линия 76,55 16,32 0,2 6,52 0,37 0,13
DISAMATIC 93,32 5,49 0 1,06 0,11 0
Рис . 5 . Робот для укладки стержней на DISAMATIC
Рис . 6 . Стержни в коме формы
Рис . 7. Стержни в опоке
Процентное соотношение брака, вызванного формовочной линией, в настоящее время достигает показателя, приближенного к желаемому, — отсутствию дефектов
Если сравнить производительность линий и количество брака на них, то необходимо сравнить также их готовность Данные для их сравнения, предоставленные литейными цехами автомобильного завода Hyundai Сунгво (Корея), приведены в табл 6
Благодаря руководству литейного завода отделы производства и технического обслуживания гарантируют очень высокую готовность обеих линий Здесь практикуют также превентивное техобслуживание и постоянно повышают квалификацию персонала, так что в будущем можно рассчитывать на более высокую производственную готовность
Рис . 8 . Модельная плита опочной формовочной линии
ЕС /ЛГГГГгГ г: КГТШТПТГ_
Таблица 6 . Причины простоя
Линия Общая готовность, % Время простоя Простой, %
DISAMATIC 94 Смена моделей 1,4
Ожидание металла (смена материала) 1,2
Смена сплава 1,0
Опочная формовочная линия 94 Ожидание металла (смена материала) 2,7
Опорожнение заливочной печи 0,3
Очистка модельных плит 0,1
Для обеих технологий в качестве основы для моделей и модельных плит используется металл . Срок эксплуатации модельных плит по этим технологиям составляет 400 000 формовок . Стоимость инструментов значительно отличается от сопоставимых моделей на южнокорейском рынке . Так, стоимость стержневых ящиков для изготовления стержней по технологии DISAMATIC составляет всего 70% сопоставимых стержневых ящиков на опочной формовочной линии . Цены модельных плит на вертикальной формовочной линии составляют примерно 74% от цены на горизонтальной формовочной линии
В вопросе смещения и точности размеров отливок пока не было предпринято детальных исследований . На обеих технологиях принципиальных различий нет. На всех отливках к диаметру добавляют слой в 5 мм на обработку. Обработка литья на 100% осуществляется на собственном производстве, поэтому в случае возникновения проблем по качеству о них сразу же сообщают (рис . 9) .
В области техники и технологии литниковых систем и выхода годного литья DISA смогла достичь значительной оптимизации литейного производства благодаря разработке рациональной с точки зрения аэрогидродинамики литниково-питающей системы Так, общая масса литниковой системы с двумя тормозными дисками в традиционной технике и технологии литниковых систем составляла 35,9 кг. Из них 12,9 кг приходилось на литниковую заливочную чашу и литник . Выход годного литья составлял 64, 7% . С применением новой технологии доля заливочной чаши и литника была сокращена до 8, 2 кг. Общая масса литниковой системы снизилась до 31, 4 кг, а выход готового литья повысился до 73,9% .
Сравнение потребления электроэнергии на обеих линиях на данном литейном производстве не представляется возможным Однако нет никаких сомнений, что вертикальный процесс формовки имеет значительные преимущества. Правда, на литейном предприятии возможно сопоставление энергопотребле-
Рис . 9 . Обработанные тормозные диски, изготовленные на литейном заводе Hyundai Сунгво
_/хггггг: г^штптг 147
ния производственного оборудования, включая фильтровые установки, вибротранспортеры, бункеры готовой смеси, конвейера и охладительные установки . Так, почасовое потребление энергии на опочной производительной линии составляет 625 кВт/ч, а на линии DISAMATIC — 232 кВт/ч . Эти показатели не учитывают расход подогреваемых заливочных печей . Однако формовочные линии включают в себя установки подготовки сырья смеси различных производителей на 120 т/ч, которая необходима из-за пространственного разделения, а также из-за различных требований к сырью смеси . Энергопотребление установки подготовки сырья смеси для вертикальной формовочной линии составляло в 2013 г. в среднем 530 кВт/ч, для горизонтальной формовочной линии — 540 кВт/ч .
Приведено сравнение различных аспектов производства тормозных дисков на вертикально и горизонтально разделяемых формовочных линиях . Преимущества при инвестиционных затратах на вертикальную формовочную технику являются очевидными . Речь идет о годовой производительной плотности в тоннах на квадратный метр имеющейся в наличии заводской площади При этом использование площади рассматривается в соотношении с производительностью . Мы соотнесли ежегодное потребление энергии формовочных линий с производимым литьем . И здесь выявлены однозначные преимущества формовочной технологии DISAMATIC . Дальнейшее развитие вертикальной технологии формовки рассматривается с перспективы ее влияния на технологическое оборудование Возможное повышение выхода либо повышение производительности демонстрирует дальнейший потенциал оптимизации расходов в литейном производстве
На основании производственных данных южнокорейского литейного цеха автомобильного завода Hyundai Сунгво (Корея) проведено сравнение между технологиями горизонтальной и вертикальной формовки в изготовлении тормозных дисков В результате сравнения были выявлены значительные различия в производительности, количестве брака и качестве горизонтальной и вертикальной формовочных линий Относительно затрат на инструменты и энергию преимущества — на стороне технологии формовки DISAMATIC
1. ОАО Институт литейного обрудования; «Энергоэффективное литейное производство» (Версия 1. 0) Дюссельдорф, 2008.
1. Institut für Gießereitechnik gGmbH; «Energieeffzienter Gießereibetrieb» (Version 1. 0) Düsseldorf 2008 .
Сведения об авторах
Михаэль Кольдиц, Дуйсбург (Германия) — закончил высшую инженерную школу литейных технологий им . Георга Шварца (Лейпциг), с 1999 г. Региональный менеджер по продажам компании DISA Industries A/S г. Таструп (Дания) . E-mail: michael . colditz@noricangroup . com .
Сеонг-Хеон Канг — закончил факультет металлургии и инжиниринга Корейского университета в Ульсане, бакалавр . С 1955 г. работает ведущим инженером-исследователем в отделе развития литья в компании Hyundai Sungwoo .
Хеунг-Ссу Ким, Поханг-Си/Южная Корея — в 2011 г. закончил факультет материаловедения и инжиниринга национального университета в Андоне . Работает инженером-исследователем в отделе развития литья в компании Hyundai Sungwoo .
Пер Ларсен, Копенгаген/Дания — в 1996 г. закончил литейный факультет Датского технического университета, магистр естественных наук Работает менеджером в отделе инноваций компании DISA Industries A/S г Таструп (Дания)
Information about the authors
Michael Colditz, Duisburg (Germany): graduated from the high school of engineering of casting technologies them . George Schwartz (Leipzig), since 1999 the Regional Sales Manager, DISA Industries A / S of Taastrup (Denmark) . E-mail: michael. colditz@noricangroup . com .
Seong-Heon Kang, B . Sc . : graduated from the Faculty of Metallurgy and Engineering at Korea University in Ulsan . Since 1955 is a senior research engineer in the department of casting of Hyundai Sungwoo
Heung-Soo Kim, M. Sc . : in 2011 graduated from the Faculty of Materials Science and Engineering National University in Andong. He works as an engineer-researcher in the department of casting of Hyundai Sungwoo
Per Larsen, M. Sc . : in 1996 he graduated from the Faculty of Foundry Danish Technical University, Magister of Natural Sciences. He worked as a manager in the Department of Innovation DISA Industries A / S of Taastrup (Denmark) .
Как производят тормозные диски для машин премиум-брендов: изучаем завод компании Zimmermann
Германия — Мекка автомобильной индустрии. Кажется, здесь нет области или земли, где не работала бы компания, так или иначе связанная с автопроизводством. Одна из таких — немецкий производитель тормозных систем Zimmermann, который предлагает альтернативные решения для премиальных немецких производителей Mercedes, BMW, Porsche и др. Журнал «Движок» лично убедился в высоком уровне немецкого производства, приехав на завод компании в городе Зинсхайм на Skoda Kodiaq.
Напомним, что компания Zimmermann появилась в 1960‑х годах прошлого века неподалеку от Штутгарта, а потому быстро наладила сотрудничество с компанией MercedesBenz. Чуть позже, благодаря ответственному подходу и неизменному качеству продукции, сотрудничество распространилось на все немецкие автомобильные бренды. Правда, затем автогиганты начали диктовать поставщику свои условия, которые не соответствовали бизнес-стратегии Zimmermann. В итоге компания приняла решение сосредоточиться на сегменте aftermarket, где имела полную самостоятельность и свободу действий.
Однако годы взаимодействия с такими брендами, как Mercedes, BMW, Audi и Porsche, задали соответствующую технологическую планку. Потому на сегодняшний день производитель занят выпуском компонентов, которые как минимум не уступают заводским деталям, а в большинстве случаев превосходят их по качеству и характеристикам.
Основным видом продукции Zimmermann являются тормозные диски. Кроме того, в каталоге присутствуют тормозные барабаны, колодки и восстановленные оригинальные тормозные суппорты. Всего более 4 тыс. позиций, которые охватывают 96% европейских автопроизводителей, а также часть корейских, японских и американских автомобильных брендов. Более 65% продукции идет на экспорт.
Компания Zimmermann целиком расположена в городе Зинсхайм. Здесь находятся завод, склад и логистический центр, а также штабквартира со всей администрацией. Благодаря тому, что предприятие представляет собой единый организм, компании несколько десятилетий удается держать стабильно высокий уровень качества
Процесс начинается в лаборатории компании, где инженеры на специальном оборудовании готовят технические образцы для производства. В первую очередь берется оригинальный тормозной диск, с которого до последнего микрона снимаются все мерки. После чего создается серия прототипов с разными свойствами и характеристиками, которые в лаборатории начинают проходить полный цикл испытаний согласно всем имеющимся сертификатам соответствия автопроизводителя.
В этих спецификациях указаны всевозможные параметры, которым должен соответствовать тормозной диск, — от температуры нагрева и износа до времени окончательного разрушения. Из прототипов выбирается тот диск, который по результатам тестов имеет характеристики, превосходящие исходные параметры оригинальной продукции. После чего выпускается опытная партия, из которой случайным образом выбирается и отправляется на повторный цикл испытаний еще один тормозной диск.
На испытательном стенде прототип диска Zimmermann совмещается с оригинальным суппортом и оригинальными колодками, после чего проходит серия циклов имитации всех возможных вариантов торможения, а также программа имитации условий частичного или полного разрушения диска
Одной из важнейших основ качества продукции Zimmermann называет уровень литья заготовок. Самостоятельно металлопрокатом компания не занимается, а заказывает основу у тех же поставщиков, которые работают с производителем оригинальной продукции. Заготовки, конечно, тоже проверяются. Существует порядка 45 качеств исходного материала, которые должны соответствовать заданным параметрам. Большая часть используемого сырья производится в самой Германии (55%) или странах Западной Европы. Малейшее несоответствие параметров — и сырье тут же бракуется.
После всех проведенных испытаний заготовка попадает непосредственно в производственные цеха, которые делятся на линии по выпуску разных видов дисков: обычных, перфорированных или составных.
Обычные, перфорированные, составные
В процессе обработки заготовка тормозного диска теряет 20–25% материала, или до 10 кг веса. В зависимости от того, какой необходимо выпустить диск, используется разное оборудование. Например, для производства обычного диска требуется одна производственная машина, а для производства перфорированного уже две. То есть происходит два этапа обработки с процессом переворачивания заготовки. Собственно, именно поэтому перфорированные диски всегда дороже.
Кстати, уровень перфорации также влияет на производительность и цену. Например, тормозные диски Porsche имеют 160 отверстий, а потому их производство дольше и энергозатратнее.
Последним этапом перед упаковкой является покрытие дисков Zimmermann специальной краской с алюминием в составе, что защищает диски при транспортировке и эксплуатации. Она автоматически стирается с тормозных поверхностей при использовании и не требует предварительного удаления.
Каждый тормозной диск маркируется. Первые четыре цифры — это номер, указывающий, для какого автомобиля он выпущен, дальше — номер заводской смены, то есть кто конкретно и когда его сделал, и в конце — минимально допустимая толщина
На заводе Zimmermann высокий уровень автоматизации производства, однако процесс организован по-другому, нежели у конвейерных поставщиков, коим компания сама когда-то была. Главным отличием является то, что OEM-поставщик заточен под выпуск малого количества видов продукции, но делаются они огромными партиями. Zimmermann, наоборот, имеет возможность выпускать огромное количество вариантов и видов тормозных дисков, но не очень большими объемами, а иногда и мелкосерийными партиями вплоть до 500 штук для эксклюзивных авто. Таким образом, сделана ставка на гибкость производства, когда компания может оперативно перестроиться под любого партнера и быстро реагировать на появление на рынке новых моделей автомобилей.
У компании Zimmermann мизерный процент брака. Где-то 1,5% отсеивается на этапе заготовок, и еще 0,07% отбраковывается уже в виде готовой продукции
Отдельная линия отведена производству составных тормозных дисков. Их принципиальное отличие заключается в использовании разных материалов для разных частей диска: стальная или алюминиевая ступица специальным образом соединяется с чугунной тормозной поверхностью.
Преимуществ у таких дисков два. Во‑первых, составной диск заметно легче, что дает выигрыш как по весу авто в целом, так и отдельно по неподрессоренным массам, которые влияют и на работу подвески. Второе преимущество заключается в лучшей термоустойчивости и общем распределении тепла, благодаря чему улучшаются непосредственно тормозные свойства.
Подобные диски, например, штатно устанавливаются на Mercedes-Benz S-class и BMW поколения F. Причем в дисках для Mercedes Zimmermann использует свою запатентованную разработку, которая отличается от мерседесовской именно системой крепления ступицы к тормозному диску.
Отдельный цех на заводе отдан под производство тормозных колодок. Идея дополнить предложения этой группой товаров появилась в 2012 году. Сначала был создан исследовательский центр, а затем и небольшое производство, главным образом для BMW и Porsche.
Его цель — реализовать конструкторские разработки, понять и наладить процесс производства в принципе, а также предложить клиентам комплексный продукт, максимально подходящий его потребностям.
У компании Zimmermann несколько линеек продукции, каждая из которых отвечает своим задачам. Серия Standart максимально соответствует оригиналу. Серия Sport — для легкого тюнинга: это диски с улучшенными свойствами (перфорированные и слотированные), установка которых не требует переделки тормозной системы.
Новинка в этой группе — слотированные диски серии Black Z с черным антикоррозионным покрытием и насечками в виде буквы Z. Эти диски испытывались больше года на гоночном болиде Porsche Cayman S на треке Нюрбургринг и получили самые высокие оценки пилотов суперкара, которые неоднократно занимали там призовые места.
На вершине гаммы — двусоставные тормозные диски серий Formula Z, Formula F и Formula S, объединенные в линейку FusionZ
Каков итог?
Принципиально что-то менять в успешном бизнесе и сильных позициях на рынке Zimmermann не планирует. Согласно тенденциям компания будет внедрять экологические методы производства, а также оптимизировать бизнеспроцессы. По словам представителя руководства компании Райнера Мерца, основная задача — соответствовать тому автопарку, который сегодня представлен на рынке. Обеспечение текущих потребностей для клиентов куда важнее, чем рассуждения о будущих разработках. А клиент, как говорится, всегда прав.
Как производят тормозные диски для автомобилей
Тормозные диски – неотъемлемая часть автомобильной тормозной системы, от которых зависит безопасность и надежность работы средства передвижения. Процесс изготовления этих деталей требует особого внимания к деталям и специфических технологических операций.
Одной из основных технологий, используемых при производстве тормозных дисков, является литье под давлением. Этот процесс начинается с создания формы, в которую будет заливаться расплавленный металл. Форма изготавливается из специального песчаного смеси, которая обеспечивает точность отливки и качество поверхности диска.
После изготовления формы начинается этап заливки. Расплавленный металл, обычно алюминиевый сплав, заливается в форму под давлением. Это позволяет заполнить все полости и получить деталь с высокой плотностью материала. После заливки форму охлаждают, чтобы дать диску застыть и принять свою форму окончательно.
Качество тормозных дисков зависит от многих факторов, включая состав сплава, качество песчаной формы и соблюдение технологических процессов. Поэтому изготовление этих деталей требует высокой квалификации и многолетнего опыта.
После охлаждения диска состоит из единого куска металла, но он еще не готов к использованию. Далее следует обработка диска на станках: шлифовка, фрезерование, сверление отверстий для крепежных болтов. Все эти операции необходимы для достижения требуемых размеров и геометрии детали.
Таким образом, процесс производства тормозных дисков – это сложный и технически сложный процесс, требующий высокой точности и использования специализированных устройств и технологий. Использование литья под давлением и последующая обработка диска обеспечивают надежность и безопасность работы автомобильной тормозной системы.
Технология производства тормозных дисков для автомобилей
Тормозные диски – это одна из ключевых деталей, отвечающих за безопасность автомобиля. Они являются основным элементом тормозной системы и должны обладать высокой прочностью и износостойкостью. Рассмотрим технологию производства тормозных дисков для автомобилей.
Выбор материала
Для изготовления тормозных дисков используются специальные легированные стали. Такие стали обладают высокими показателями прочности и теплопроводности, что позволяет им эффективно справляться с воздействием высоких температур, которые возникают при торможении.
Литье тормозных дисков
Главным способом изготовления тормозных дисков является литье. Процесс начинается с разработки формы будущего диска. Затем форма заполняется расплавленным металлом, который затвердевает и принимает форму диска.
Чтобы обеспечить лучшую прочность диска, гранулы сплава предварительно нагреваются и затем расплавляются в электрической печи. Полученный расплав поступает в литейную машину, из которой он заливается в форму для создания диска.
Обработка тормозных дисков
После литья тормозных дисков они подвергаются дополнительной обработке. На первом этапе диски обрезают и отделяют от излишков металла. Затем проводятся механическая и термическая обработки для придания диску требуемой формы и свойств.
На следующем этапе проводится контроль качества дисков. Они проходят испытания на прочность, износостойкость и геометрические параметры. После успешного прохождения испытаний диски подвергаются сандастру и окончательной механической обработке.
Завершающие этапы производства
После обработки и обкатки диски подвергаются лакировке или покрытиям, защищающим от коррозии и повышающим их эстетический вид. Затем диски проходят финальную проверку на соответствие требованиям и упаковываются для последующей продажи.
Технология производства тормозных дисков для автомобилей требует высокой точности и качественного контроля на всех этапах производства. Это позволяет создавать надежные и долговечные тормозные диски, которые обеспечивают безопасную езду на автомобиле.
Выбор материала для дисков
Одним из важнейших аспектов производства тормозных дисков для автомобилей является выбор подходящего материала. Материал должен обладать определенными свойствами, чтобы обеспечить долгую и надежную работу дисков, а также обеспечить эффективное торможение автомобиля.
Наиболее распространенным материалом, используемым для производства тормозных дисков, является сплав чугуна. Чугун обладает рядом полезных свойств, делающих его идеальным материалом для данного применения. Во-первых, чугун является прочным и износостойким материалом, что позволяет дискам справляться с высокими нагрузками, возникающими при торможении. Также чугун обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет эффективно отводить тепло, возникающее при трении тормозных колодок о диск. Это способствует предотвращению перегрева и деформации дисков.
Однако, помимо чугуна, также существуют другие материалы, которые могут использоваться для изготовления тормозных дисков. Например, некоторые производители предпочитают использовать стальные диски. Сталь обладает высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам, что делает ее подходящим материалом для изготовления дисков. Однако, стальные диски имеют свои недостатки, такие как большой вес и относительно низкая теплопроводность.
Также для производства тормозных дисков могут использоваться специальные композитные материалы, такие как карбон-керамика. Диски из такого материала обладают высокой термической устойчивостью, легкостью и низким уровнем износа. Однако, изготовление дисков из такого материала требует более сложных и дорогостоящих технологий.
Выбор материала для тормозных дисков зависит от нескольких факторов, таких как требования к прочности и износостойкости, предпочтения производителя и цена. Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, и производители могут выбирать подходящий вариант в зависимости от конкретных требований и условий эксплуатации.
Литьё дисков: процесс и особенности
Процесс изготовления тормозных дисков для автомобилей включает в себя несколько этапов. Одним из основных этапов является литьё дисков.
Литьё дисков — это процесс формования и создания дисков из металла с использованием специальных форм. Основными материалами, из которых изготавливаются тормозные диски, являются чугун и сплавы алюминия. Данный процесс требует высокой точности и внимательности, поскольку от качества литья зависит дальнейшая работа дисков и их надежность.
Процесс литья дисков начинается со сборки формы для литья. Форма представляет собой две половины, которые вместе создают положительный отпечаток будущего диска. Также в форму добавляются специальные вставки для создания отверстий и канавок на диске.
После сборки формы, она загружается в литейную машину, в которой происходит нагрев и плавление металла. В процессе плавления металла форма вращается, чтобы обеспечить равномерность распределения материала. Металл должен быть разогрет до определенной температуры, чтобы получить нужную структуру и свойства диска.
После плавления металла форма с диском остывает и становится твердой. Затем происходит разделение формы и удаление отливки. В некоторых случаях может потребоваться обработка поверхности диска, чтобы снять шероховатости или создать определенный дизайн.
Особенностью литья дисков является то, что процесс происходит под высоким давлением. Это позволяет получить деталь с высокой плотностью и прочностью. Благодаря точности процесса и использованию специального оборудования, диски имеют одинаковые характеристики и гарантируют безопасность на дороге.
Литьё дисков также позволяет создавать сложные геометрические формы, которые обеспечивают эффективное охлаждение и эффективность торможения. Такие диски имеют вентиляционные каналы, а также ребра для увеличения площади теплоотвода.
- Высокая точность и надежность. Литье позволяет создавать диски с одинаковыми характеристиками, что важно для безопасности на дороге;
- Сложные геометрические формы. Литьё дисков позволяет создавать диски с вентиляционными каналами и ребрами для улучшения охлаждения и эффективности торможения;
- Высокая прочность. Благодаря процессу литья под высоким давлением, диски имеют высокую прочность и долговечность;
- Возможность создания различных дизайнов. Литье позволяет создавать диски с различными рисунками и торцовкой, что добавляет стиль и индивидуальность автомобилю.
Таким образом, литьё дисков — сложный и технологичный процесс, который обеспечивает высокую точность, надежность, прочность и эффективность торможения дисков для автомобилей.
Термическая обработка: важный этап производства
Термическая обработка — это один из важных этапов производства тормозных дисков для автомобилей. Она проводится с целью улучшения механических свойств дисков и обеспечения их долговечности и надежности.
Процесс термической обработки дисков начинается с их нагревания до определенной температуры. Затем диски подвергаются охлаждению с использованием специального контролируемого процесса охлаждения.
В ходе термической обработки происходят следующие изменения в структуре материала:
- Улучшение микроструктуры: Под воздействием высокой температуры и последующего охлаждения происходят изменения в кристаллической решетке материала. Это влияет на его механические свойства, такие как прочность и твердость.
- Устранение внутренних напряжений: В процессе термической обработки происходит снятие внутренних напряжений, которые могут возникнуть во время предыдущих технологических операций (литья, обработки).
- Улучшение химического состава: Термическая обработка также может способствовать изменению химического состава материала диска, например, путем удаления избыточных примесей.
Результатом успешной термической обработки является улучшение характеристик тормозных дисков, таких как их прочность, устойчивость к воздействию высоких температур и долговечность.
Таким образом, термическая обработка играет важную роль в производстве тормозных дисков и является неотъемлемым этапом в процессе их изготовления.
Покрытие дисков: защита от коррозии и улучшение характеристик
Покрытие тормозных дисков является важным этапом их производства. Качество покрытия не только защищает диск от коррозии, но и влияет на его характеристики, такие как прочность и термостойкость.
Одним из наиболее распространенных методов покрытия дисков является процесс нанесения цинкового покрытия. Цинк обладает прекрасной антикоррозионной защитой и способен выдерживать высокие температуры, что делает его идеальным выбором для тормозных дисков.
Процесс покрытия цинком включает несколько этапов. Сначала диск подвергается механической обработке, когда на его поверхности удаляются все загрязнения и остатки масла. Затем поверхность диска проходит через особую химическую ванну, в которой происходит удаление оксидных пленок и придание поверхности особой микрорельефности.
После этого диск погружается в ванну с расплавленным цинком. Покрытие наносится на всю поверхность диска, включая тормозные края и отверстия для крепежных болтов. В процессе нанесения цинкового покрытия образуется защитная пленка, которая оберегает диск от коррозии и придает ему эстетический вид.
Цинковое покрытие имеет еще одно важное свойство — оно способно заполнить микротрещины, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации диска. Это позволяет предотвратить их расширение и сохранить прочность диска на высоком уровне.
Однако, помимо цинкового покрытия, существуют и другие способы покрытия тормозных дисков. Например, диски могут быть покрыты лаком или керамикой. Покрытия такого рода обладают схожими свойствами с цинковым покрытием, однако могут обеспечивать еще более высокую прочность и термостойкость.
В итоге, покрытие дисков играет важную роль в их производстве. Оно защищает от коррозии, улучшает характеристики и продлевает срок службы дисков. Поэтому при выборе дисков для автомобиля всегда стоит обратить внимание на тип и качество покрытия.
Шлифовка и обработка поверхности дисков
После того, как диски для автомобилей изготовлены и отлиты, они проходят процесс шлифовки и обработки поверхности. Этот этап производства играет важную роль в обеспечении качества и безопасности тормозных систем.
Первым этапом шлифовки является удаление заусенцев и неровностей с помощью специального оборудования. Это необходимо для достижения ровной и гладкой поверхности диска, которая обеспечит эффективную работу тормозной системы. После этого следует этап полировки, который позволяет придать поверхности диска еще большую гладкость и снизить трение при взаимодействии с тормозными колодками.
Для обработки поверхности дисков также может применяться гальваническое покрытие. Этот процесс позволяет нанести на поверхность диска защитные слои, которые предотвратят коррозию и повысят его долговечность. Также гальваническое покрытие может способствовать улучшению теплопроводности диска и снижению его веса.
Шлифовку и обработку поверхности дисков часто выполняют с применением автоматизированных систем, что позволяет добиться высокой точности и повторяемости процесса. После прохождения всех этапов обработки каждый диск проходит контроль качества, чтобы убедиться в его соответствии требованиям и стандартам безопасности.
Важно отметить, что шлифовка и обработка поверхности дисков являются сложными и технологически продвинутыми процессами, требующими мастерства и опыта специалистов. От качества выполнения этих операций зависит безопасность и эффективность работы тормозной системы автомобиля.
Контроль качества на каждом этапе производства
Процесс производства тормозных дисков для автомобилей подразумевает наличие контроля качества на каждом этапе. Качество дисков является одним из наиболее важных показателей, влияющих на безопасность и надежность автомобиля.
Первым этапом контроля является приемка и проверка поставляемого сырья. Для изготовления дисков используются специальные сплавы, поэтому необходимо убедиться в соответствии поставляемых материалов требованиям стандартов.
После приемки сырья проводится контроль качества литья. Для этого визуально проверяются литые заготовки на наличие дефектов и несоответствий требованиям. Также проводятся различные испытания на прочность и измерения геометрических параметров заготовок.
Следующий этап – обработка заготовок. Здесь происходит фрезеровка, сверление и отверстия под крепежные элементы. Важно убедиться в точности всех размеров и формы диска.
На этапе механической обработки проводится контроль равномерности толщины диска с помощью специального оборудования. Также проверяется качество поверхности диска, отсутствие трещин и внутренних дефектов.
После механической обработки диски переходят к финишной обработке и покраске. На этом этапе осуществляется контроль качества лакокрасочного покрытия, проверяется стойкость к механическим и химическим воздействиям.
Окончательный этап — контроль готовых дисков перед упаковкой и отгрузкой. Проводится визуальный осмотр дисков на предмет дефектов и трещин, проверка геометрических параметров и испытания на прочность.
Все результаты контроля качества записываются и хранятся в документации на каждый выпускаемый диск. Это позволяет отследить историю каждого изделия и установить ответственность за возможные дефекты или отклонения.
Общая дисциплина и соблюдение всех требований гарантируют высокое качество производства тормозных дисков для автомобилей и безопасность водителя и пассажиров.
Вопрос-ответ
Как производятся тормозные диски для автомобилей?
Процесс изготовления тормозных дисков начинается с выбора подходящего материала, обычно это сплав чугуна или алюминия. Затем материал расплавляется и отливается в специальные формы, чтобы получить форму диска. После охлаждения диска он подвергается механической обработке, включая фрезерование и точение, чтобы получить нужные размеры и форму. Далее диск проходит термическую обработку, путем нагрева и охлаждения, чтобы устранить любые внутренние напряжения. Для придания поверхности диска нужных свойств он может быть покрыт специальным слоем, например, гальваническим покрытием или пропитан тормозной жидкостью.
Какие особенности процесса производства тормозных дисков?
Производство тормозных дисков — это сложный технологический процесс, который требует высокой точности и соблюдения определенных стандартов качества. Одна из основных особенностей процесса — это выбор и обработка материала. В зависимости от требований к тормозной системе, могут использоваться различные материалы: чугун, алюминий или сплавы с добавлением других элементов. Также особенностью процесса является механическая обработка дисков, которая включает фрезерование и точение. Это позволяет добиться нужных размеров и формы дисков.
Какие технологии используются при производстве тормозных дисков?
В процессе производства тормозных дисков применяются различные технологии. Например, для получения нужной формы и размеров дисков используется технология литья под давлением. Это позволяет получить высокую точность и повторяемость изготовления. Также широко используется механическая обработка дисков с помощью различных станков и инструментов. Кроме того, для придания поверхности диска нужных свойств могут применяться гальваническое покрытие, термохимическая обработка, пропитка тормозной жидкостью и другие специальные технологии.