Aluminiumgussfelgen

 

Normalerweise zwischen Stahlfelgen unterscheiden und Alufelgen. Bei Felgen aus Leichtmetall kommen ausschließlich Aluminium und Magnesium zum Einsatz.. Magnesiumräder sind in normalen Autos aufgrund ihrer hohen Kosten äußerst selten., und am wichtigsten, geringe Korrosionsbeständigkeit.

Räder: Stahl und Aluminium

Der Hauptvorteil von Aluminiumgussrädern gegenüber Stahlrädern ist die Möglichkeit, eine Vielzahl von Designs zu erhalten., hohe Maßgenauigkeit, sowie optimale statische und dynamisch-mechanische Eigenschaften.

Die Gewichtsreduzierung von Aluminiumfelgen im Vergleich zu Stahl ist einer ihrer Vorteile., aber oft nicht entscheidend. In manchen Fällen, das Gewicht von Alu-Gussfelgen ist gleich oder nur geringfügig leichter als bei Standard-Stahlrädern mit einfachstem Design.

Aluminiumfelgen: gegossen oder geschmiedet

Die meisten Aluminiumfelgen sind gegossen oder geschmiedet. Wenige Discs, hauptsächlich für "Elite" und Sportwagen, aus mehreren Verbundteilen und in Mischtechnologien im Gießverfahren hergestellt, Schmieden, stempeln, drückend, rollen, Schweißen und anderes.

Aluminiumgussfelgen

Wenn es um Alufelgen geht, dann meistens nur Aluminiume Alufelgen. Stahlscheiben werden nicht durch Gießen hergestellt, aber stempeln, und Magnesium-Leichtmetallräder werden aus Gründen nur bei exklusiven Autos verwendet, Oben.

Bild 1 - Gussradfelge

Aluminiumscheiben gießen

Zur Herstellung von Aluminiumfelgen werden verschiedene Gießverfahren verwendet.. Von der Methode Aluminiumguss die Qualität des Gussrades hängt davon ab, Extern und intern. Die Wahl des Gießverfahrens wird hauptsächlich durch die Qualität des gegossenen Gefüges bestimmt (z., Porosität), die Arten der verwendeten Aluminiumlegierungen und die Wärmebehandlungsmodi. All dies bestimmt nicht nur die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Felgen, sondern beeinflusst auch die Qualität ihres Aussehens.

Grundlegende Verfahren zum Gießen von Felgen

Die wichtigsten Gießmethoden, die bei der Herstellung von Felgen verwendet werden, sind wie folgt:

• Niederdruckguss ist die Hauptmethode;
• Kokillenguss - seltener verwendet;
• Gegendruckguss - noch seltener.

Manchmal wird Technologie verwendet, Kombinieren von Gießen mit Schmieden und Stanzen.

Gießen von Felgen in eine Kühlform

Allgemein gesagt, Spritzguss, wenn das Metall in die Form gepumpt wird, ist vorzuziehen, als einfach durch die Schwerkraft hineinzugießen. Der Kokillenguss ist jedoch nach wie vor ein durchaus relevantes Gießverfahren für die Felgenherstellung.. Kokillenguss ist billiger, es wird hauptsächlich dann verwendet, wenn Sie nicht dem Abnehmen nachjagen, aber das Originaldesign haben wollen. Da dieser Prozess nur auf die Schwerkraft angewiesen ist, um die Form zu füllen, dann weist die Gussstruktur meist mehr Fehler auf (zum Beispiel, Porosität), als die, die durch Spritzgießen gewonnen wird. Daher sind die Scheiben, Kaltguss, normalerweise mehr Gewicht tragen für, um die nötige Kraft zu geben.

Niederdruck-Felgenguss

Die meisten Leichtmetallfelgen werden im Niederdruckgussverfahren hergestellt (Bild 2). Das Niederdruckgussverfahren verwendet einen relativ niedrigen Druck (ca 2 Bar) in Ordnung, um ein schnelles Füllen der Form zu erreichen und eine dichtere Mikrostruktur zu erhalten, aber, daher, und höhere mechanische Eigenschaften, im Vergleich zum Druckguss. Außerdem, Diese Technologie bietet auch eine etwas höhere Leistung (Abbildung 3).

Bild 2 - Aluminiumfelge, Niederdruck-Druckguss

Bild 3 - Schema des Niederdruck-Felgengussverfahrens

Andere Methoden zum Gießen von Felgen

Neben dem klassischen Niederdruckgussverfahren kommen zahlreiche technologische Möglichkeiten zum Einsatz., die für die Felgenfertigung optimiert sind. beispielsweise, erhalten Sie noch leichtere und stärkere Felgen, bei Verwendung von Sonderausrüstung, was für einen höheren Gießdruck sorgt.

Hohle Felgen

Eine interessante Neuentwicklung ist die patentierte "Air Inside Technology" der BBC. Die Grundidee besteht darin, beim Design der Felge Hohlkammern und Speichen anstelle von massivem Metall zu verwenden.. Das Ergebnis ist ein leichteres Rad mit besserer Dynamik und Fahrkomfort.. Diese Technologie umfasst neben dem Gießen auch Arbeitsgänge wie Formen und Schweißen..

Abbildung 4 - Hohle Aluminiumfelge,
hergestellt durch "Air-Inside"-Technologie

Qualitätskontrolle von Alufelgen

Jedes Gussrad wird röntgengeprüft, und dann meist wärmebehandelt und bearbeitet. Danach wird die Oberfläche der Scheiben einer speziellen Lackiervorbereitung unterzogen und ein Lack oder eine Schutzbeschichtung aufgebracht.. Dann werden Proben aus einer statistischen Stichprobe von Scheiben einer dreidimensionalen Kontrolle unterzogen, dynamischer Auswuchttest, Ermüdungs- und Schlagtests.

Anforderungen an Aluminiumlegierung für Felgen

An die Materialien für Felgen werden eine Reihe von Anforderungen gestellt, die sich widersprechen können.

Die Gusslegierung muss gute Gusseigenschaften aufweisen:

• perfekte Füllung der Form,
• kein Anhaften von Metall an der Form,
• minimale Neigung zu Heißrissen und Schwinden.

Das Material muss haben

• hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Stöße (Duktilität, Schlagzähigkeit).

Das Felgenmaterial muss

• hohe Korrosionsbeständigkeit wie im Normalfall, und in salzhaltiger Atmosphäre.

Das Scheibenmaterial muss

• hohe Dauerfestigkeit.

Aluminium-Silizium-Legierung für Felgen

Entsprechend diesen Anforderungen werden zur Herstellung von Radscheiben untereutektische Aluminium-Silizium-Legierungen mit einem Siliziumgehalt von 7 zu 12 %. Diese Legierungen werden auch mit unterschiedlichen Mengen an Magnesium ergänzt, um eine gute Kombination aus Festigkeit und Duktilität bereitzustellen.. Außerdem, diese Legierungen sind arm an Eisen und anderen Verunreinigungen.

Aluminiumlegierung AlSi11Mg

Bis in die 1980er Jahre wurde in Deutschland und Italien eine Legierung nahe der eutektischen Zusammensetzung AlSi11Mg mit einem Siliziumgehalt verwendet 11-12 %. Diese Legierung hat sehr gute Gießeigenschaften., insbesondere im Hinblick auf Formfüllung und minimale Schrumpfung. Andererseits, diese chemische Zusammensetzung der Aluminiumlegierung verleiht ihr keine ausreichend hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit, was das Gewicht der Felge weiter reduzieren würde.

Bild 5 - Alu-Gussrad AlSi11Mg

Aluminiumlegierung AlSi7Mg0,3 (A356)

Derzeit ist die Standardlegierung für die Herstellung von Felgen die Aluminiumgusslegierung AlSi7Mg0.3, die besser bekannt ist als Legierung A356, mit zusätzlicher Modifikation mit Strontium. Erstmals wurde diese Legierung für die Herstellung von Felgen in Frankreich verwendet., und Wärmebehandlung wurde nicht angewendet.

Der Vorteil dieser AlSi7Mg0.3-Legierung liegt jedoch genau darin, dass es thermisch härtbar ist, und dies ermöglicht den Scheiben, zusätzliche Festigkeit zu verleihen. In den USA und Japan wurde diese Legierung von Anfang an mit einer T6-Wärmebehandlung verwendet., dh in einem Zustand nach dem Abschrecken und künstlichen Altern.

Thermisches Härten von Aluminiumfelgen

Auf den Grafiken des Bildes 6 zeigt die Abhängigkeit der Festigkeitseigenschaften der AlSi7Mg-Legierung, modifiziert mit Natrium, vom Magnesiumgehalt. Die Festigkeitseigenschaften der AlSi7Mg0.3-Legierung ergeben die beste Kombination aus Dauerfestigkeit und Dehnung. Mit steigendem Magnesiumgehalt nimmt die Dauerfestigkeit praktisch nicht zu, Dehnung sinkt deutlich.

Bild 6 - Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung und Dauerfestigkeit der Aluminiumgusslegierung AlSi7Mg-T6

Ähnliche Untersuchungen wurden für unterschiedliche Siliziumgehalte durchgeführt.. Eingerichtet, dass mit steigendem Siliziumgehalt die Duktilität der Legierung abnimmt, besonders bei geringer Härtungsgeschwindigkeit an Verdickungsstellen. Dennoch, siliziumhaltige Legierungen 11-12 % gelten in diesen Fällen weiterhin, wenn eine erhöhte Fließfähigkeit der Aluminiumschmelze erforderlich ist.

Von großer Bedeutung für die Dauerfestigkeit der AlSi7Mg-Legierung ist der Grad ihrer Porosität im Gussteil.. Auf dem Bild 7 zeigt die Abhängigkeit der Dauerfestigkeit der Aluminiumlegierung AlSi7Mg0.3 von der maximalen Porengröße im Werkstoff der Prototypen.

Bild 7 - Dauerfestigkeit der Aluminiumgusslegierung AlSi7Mg0.3
je nach Porengröße

Eine Quelle:

Handbuch für Aluminium-Automobile – Europäischer Aluminiumverband – 2011