Колесо транспортного средства

 

Использование: автомобильная промышленность, технология изготовления колес. Сущность изобретения: автомобильное колесо изготавливают штамповкой. В качестве материала заготовки используют сплав на основе алюминия с содержанием ингредиентов, мас. литий 1,3 2,0; магний 4,6 6,0; цирконий 0,04 0,12; скандий 0,03 0,3; натрий 0,0003 0,003; по крайней мере один металл, выбранный из группы, включающей кальций, барий 0,003 0,05.

Изобретение относится к колесам транспортных средств, в частности к колесам легковых, спортивных автомобилей и др.

В настоящее время для данного вида изделий перспективно применение сплавов на основе алюминия благодаря их малому удельному весу.

Известно колесо транспортного средства, получаемое методом обработки давлением из сплавов на основе алюминия [1] Известные колеса имеют низкую устойчивость к нагрузкам при эксплуатации в связи с недостаточным уровнем трещиностойкости применяемого материала, что приводит к снижению ресурса работы колеса.

В последнее время разработан качественно новый класс материалов на основе алюминия с добавками литья. Эти сплавы обладают пониженной удельной плотностью, высоким модулем упругости и обладают необходимыми свойствами пластичности при обработке давлением. Поэтому применение этих сплавов в качестве конструкционного материала весьма перспективно, особенно для тех областей, где актуальным является снижение веса при высокой стойкости к циклическим нагрузкам, например, в спортивном автомобилестроении.

Целью предлагаемого изобретения является повышение стойкости к циклическим нагрузкам и снижение веса изделия при сохранении пластических свойств заготовки из сплава при получении колеса методами обработки давлением.

Предлагаемое колесо выполняется методом обработки давлением из алюминиевого сплава с содержанием основных легирующих компонентов, мас. литий 1,3-2,0; магний 4,6-6,0; цирконий 0,04-0,12; скандий 0,03-0,3; натрий 0,0003-0,003; по крайней мере один металл, выбранный из группы, включающей кальций, барий 0,003-0,05; алюминий остальное.

Поставленная цель предлагаемого изобретения достигается за счет выбранных интервалов содержания основных легирующих компонентов. Для обеспечения удельного веса необходимо наличие лития, магния, натрия, причем, наличие последнего в совокупности со скандием, кальцием, барием, цирконием и литием положительно сказывается на модифицировании литой структуры, что приводит к повышению пластических свойств при обработке давлением. Выбранный состав сплава имеет высокую стойкость к циклическим нагрузкам, пониженную плотность и повышенную жесткость, характеризуемую высоким модулем упругости. В случае отклонения от указанных пределов как в сторону меньших значений, так и больших значений содержания компонентов или исключение какого-либо компонента из состава поставленная цель не достигается.

Известно изготовление из деформируемых алюминиевых сплавов, имеющих различный химический состав широкого сортамента изделий. Однако, специфичность работ колеса требует выбора определенного состава сплава с целью обеспечения его стойкости к трещинообразованию. Кроме того, вес колеса определяется, как конструкцией, так и составом сплава.

Для обеспечения поставленной цели экспериментальным путем выбран деформируемый алюминиевый сплав для изготовления колес транспортных средств методом обработки давлением.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение.

Колеса транспортных средств изготовлены методом штамповки из алюминиевых сплавов с содержанием следующих составов, мас.

1. медь 0,1; магний 0,4-0,9; марганец 0,1; кремний 0,2-0,6; алюминий остальное (сплав 6063 по заявке ЕПВ N 0205876, кл. В 60 В, 3/04. Удельный вес 2,7 г/см³, модуль упругости 7000 кг/мм².

2. Литий 1,3; магний 4,6; цирконий 0,04; скандий 0,03; натрий 0,0003; кальций 0,003; барий 0,003; алюминий остальное. Удельный вес 2,52 кгс/см³, модуль упругости 7500 кгс/мм².

3. Литий 1,7, магний 5,2; цирконий 0,08; скандий 0,12; натрий 0,0012; кальций 0,02; алюминий остальное. Удельный вес 2,5 г/см³, модуль упругости 7600 кгс/мм².

4. Литий 2,0; магний 6,0; цирконий 0,12; скандий 0,3; натрий 0,003; кальций 0,03; барий 0,05; алюминий остальное. Удельный вес 2,47 г/см³, модуль упругости 7700 кгс/мм².

Из четырех указанных выше составов методом штамповки изготовлены колеса, которые в одинаковых условиях, подвергли испытаниям на стойкость трещинообразованию при циклическом ударном нагружении. Было установлено, что заявленные колеса транспортных средств (составы 2-4) выдержали 190-200 циклов, в то время, как известные (состав 1) простояли 120 циклов.

Из анализа приведенных данных видно, что заявленные колеса транспортных средств обладают повышенной стойкостью к циклическим нагрузкам, при этом снижен вес колеса на 5-7% и повышена его жесткость на 7-10% что предопределяет эффективность и экономичность использования технического решения и позволяет рекомендовать его для внедрения на отечественных и зарубежных фирмах.

Формула изобретения

КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, выполненное методом обработки давлением из алюминиевого сплава, отличающееся тем, что в качестве материала заготовки используют алюминиевый сплав со следующим содержанием ингредиентов, мас.

Литий 1,3 2,0 Магний 4,6 6,0 Цирконий 0,04 0,12 Скандий 0,03 0,3 Натрий 0,0003 0,003 По крайней мере один металл, выбранный из группы, включающей кальций, барий 0,003 0,05 Алюминий Остальное