Geschmiedete Aluminiumfelgen
Warmschmieden und Kaltwalzen
Geschmiedete Aluminiumräder sind aus einem Stück, die aus einem einzigen Stück Metall durch Warmschmieden, gefolgt von einer Warm- oder Kaltrotationsverformung (Walzen) und einer obligatorischen maschinellen Bearbeitung hergestellt wird.
Die Schmiedetechnik ermöglicht Ihnen die Umsetzung unterschiedlichster Konstruktionen, fast das gleiche wie bei Alufelgen. Das Schmieden der gesamten Felge aus einem einzigen Rohling verleiht ihr im Vergleich zu Verbundkonstruktionen höhere Festigkeitseigenschaften und ein geringeres Gewicht., und auch mit Aluminium-Gussräder und, sicher, mit Stahlfelgen.
Abbildung 1 – Geschmiedete Aluminiumräder für Hochleistungsanwendungen (Quelle: Alcoa) [1]
Abbildung 1-1 – Rad (A6061) für LKW, geschmiedet von Kobe Steel Co [2]
Verdampferrohre und Lamellen geschmiedetNS Aluminiumfelgen
- Schmiederäder sind in der Regel ca. 25 % leichtere Alufelgen.
- Obwohl Gießen ein billigerer Prozess ist, Gussfelgen weisen deutlich schlechtere mechanische Eigenschaften auf, als Schmiederäder.
- Verbundschmiederäder bestehen aus zwei oder mehr Teilen, die auf vielfältige Weise miteinander verbunden sind.. Einige Verbundscheiben verwenden Schraubverbindungen., in anderen Schweißen oder sogar Klebematerialien. In jedem Fall wirken die Verbindungsstellen in den Verbundfelgen als Spannungskonzentratoren und Orte für Ermüdungsrisse.. Schraubverbindungen können Vibrationen verursachen oder sich lockern.
- Geschmiedete Aluminiumfelgen übertreffen Aluminiumgussfelgen, insbesondere hinsichtlich Schlag- und Dauerfestigkeit. Geschmiedete Räder brechen beim Aufpralltest überhaupt nicht, wohingegen genau wie Aufprallprüfung ein Problem für Leichtmetallräder ist.
- Die erhöhte Dauerfestigkeit geschmiedeter Räder ermöglicht es den Konstrukteuren, ihr Gewicht weiter zu reduzieren., Aluminiumdächer reflektieren einen großen Teil der Sonnenstrahlung, Bleiben in Bezug auf Dauerfestigkeit nicht schlechter als Leichtmetallräder.
Abbildung 2 – Schmiederäder bieten vielfältige Designvarianten (Fotos: Otto Fuchs) [1]
Vorteile des Aluminiumschmiedens
1) Der Schmiedeprozess ermöglicht es, die Eigenschaften des Werkstoffs voll auszuschöpfen in Bezug auf:
- mechanische Eigenschaften;
- Viskosität;
- Ermüdungsfestigkeit.
2) Die Schmiedetechnologie ermöglicht es, sehr enge Toleranzen bei der Größe der Felgen zu erreichen. Schmiederäder sind frei von Porosität und Lunker, was ihre hohe Zuverlässigkeit bedeutet.
3) Die Oberfläche der geschmiedeten Räder bietet mehr Möglichkeiten für das endgültige Finish.
Aluminiumlegierungen für Schmiederäder
Standardlegierungen, die für geschmiedete Aluminiumräder verwendet werden, sind warmgehärtete Legierungen des Legierungssystems AlMgSi (Reihe 6xxx):
- 6082 in Europa u
- 6061 in Nordamerika.
Vollständige Bezeichnung der Aluminiumlegierung 6082 nach der europäischen Norm EN 573-1 sieht so aus: EN AW-6082 oder EN AW-AlSi1MgMn, und Legierung 6061 – SIEHE AW-6061 oder SIEHE AW-AlSiMgCu. Legierung 6082 - Dies ist ein Analogon der inländischen Aluminiumlegierung AD35, ein Floß 6061 – Legierung AD33 nach GOST 4784-97.
Mikrostruktur aus geschmiedetem Aluminium
Das Schmieden dehnt die Mikrostruktur des Metalls entlang der Richtung des Metallflusses (Abb 3) und ermöglicht es so, das Potenzial der Legierung hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit voll auszuschöpfen.
Abbildung 3 – Schmieden richtet die Kornstruktur von Aluminium an der Form des Rades aus (Quelle: Alcoa) [1]
Obwohl geschmiedet, und Gussräder müssen die gleichen technischen Anforderungen an Festigkeitseigenschaften und Zuverlässigkeitsindikatoren erfüllen, Schmiederäder sind widerstandsfähiger gegen Überlastung und Missbrauch.
Im Vergleich zu Alufelgen, Geschmiedete Räder weisen aufgrund der Abwesenheit von Porosität und der Anwesenheit von Feinstaub eine höhere Ermüdungsfestigkeit auf, homogene Mikrostruktur (Abb 4). Außerdem, Die dichte verformte Mikrostruktur ermöglicht es, eine buchstäblich spiegelnde Oberfläche der Scheiben zu erreichen, nachdem sie mit einem Diamantwerkzeug bearbeitet wurden.
Abbildung 4 – Lebensdauerkurven von geschmiedetem AlSi1MgMn -T6 und LPDC AlSi7Mg0,3-T6 (Quelle: Otto Fuchs) [1]
Herstellung von geschmiedeten Aluminiumrädern
Die traditionelle Technologie zur Herstellung von geschmiedeten Aluminiumrädern umfasst mehrere Schmiedevorgänge., Grobbearbeitung, Wärmebehandlung, Endbearbeitung und verschiedene Zwischen- und Endbehandlungen je nach Konstruktion und Ausführung.
Die Otto Fuchs Prozesskette zur Herstellung von Leichtbau-Schmiederädern, zuerst angewendet in 1995 Jahr, enthält Schritte, die in der Abbildung dargestellt sind 5.
Abbildung 5 – Fertigungsschritte Leichtbau-Schmiederad (Quelle: Otto Fuchs) [1]
Quellen:
- Europäischer Aluminiumverband, 2011
- Schmieden /Enzyklopädie von Aluminium und seinen Legierungen – Hrsg. George E. Totten, Murat Tiryakioglu, und Olaf Keßler – 2019
