• На главную
  • В избранное
  • Карта сайта
  • Пишите нам
  • Ваш заказ
  • Скачать прайс

"Чинить иль не чинить — вот в чем вопрос…"

"Чинить иль не чинить — вот в чем вопрос…"
Раздел: Дископравные стенды
Журнал: "Новости Авторемонта" (www.remontauto.ru)
№ журнала: февраль, 2004
Дата публикации: 01.02.2004

Сегодня очень многие авторемонтные предприятия предлагают услуги по починке, или так называемой прокатке, легкосплавных колес. Сами колеса достаточно дороги, поэтому их владельцы с огромным желанием, дабы избежать связанных с заменой дополнительных затрат, прибегают к такому виду сервиса. Но ведь колесо — это, пожалуй, один из главных элементов пассивной безопасности автомобиля.

Через колеса на корпус машины принимается основная масса нагрузок и поэтому от их состояния, от их соответствия всем нормам и требованиям, предъявляемым сертификационными органами (в нашем случае: ГОСТ 50511-93 «Колеса из легких сплавов для пневматических шин. Общие технические условия»), во многом зависит надежность транспортного средства.
Давайте попробуем вместе разобраться, корректна ли такая услуга, и вообще — имеет ли она право на существование? Ведь после починки колесо не проверяется на испытательном стенде, и твердой гарантии, что оно так же безопасно и надежно, как до ремонта, никто дать не может. Не дай бог, автомобиль попадет в крупную аварию вследствие дефекта колеса, который не смогли устранить на предприятии автосервиса!.. Не стоит объяснять, какие неприятности это сулит данному предприятию. Мое общение с мастерами авторемонтных мастерских показало следующее: многие из них даже не подозревают о том, что после первоначальной деформации колесо из легких сплавов теряет большинство своих технических и физических характеристик, отстает в плане надежности и уже не может в полной мере обеспечить надлежащее противодействие нагрузкам, оказываемым на него в процессе эксплуатации. А повторная деформация в обратную сторону во время ремонта еще сильнее нарушает структурную сбалансированность элементов материала. Поэтому маленький курс сопромата, на мой взгляд, не повредит.
Кстати, вот что говорит по этому поводу Ирина Вадимовна Демьянушко — профессор, доктор технических наук, президент фирмы «Системинвест»:
- Если деформации обода малы, то штампованное колесо в этой зоне может быть отремонтировано. При более серьезных повреждениях самое неприятное — в том, что теряет форму не только обод, но и дисковая часть (там, где находятся спицы, ступица и т. д.). И эта деформация уже не подвергается никаким исправлениям.

А начать надо, на мой взгляд, с небольшого рассказа о свойствах колес разных видов.

Колеса, диски, ободы

Колесные диски (хотя корректнее говорить просто «колеса», так как диск — это составная часть колеса, находящаяся внутри обода) различаются по технологии изготовления: стальные сварные (штампованные, прокатные), алюминиевые литые и кованые. Еще существуют литые и кованые колеса, выполненные из магниевых сплавов.
Возможность отрихтовать стальные колеса после деформации, а также тот факт, что при ударе они не трескаются, а мнутся, являются основным их достоинством. Низкая стоимость — тоже неоспоримый плюс для покупателя. К недостаткам можно отнести низкую коррозийную стойкость, немалый вес (около 6–6,5 кг) и невыразительный дизайн.
Вес литого колеса — на 15–30 % меньше, чем у аналогичного стального. Вследствие этого неподрессоренная масса со временем становится меньше, что благоприятно сказывается на работе подвески. Имея меньший момент инерции, колесо быстрее реагирует на возвратные действия амортизаторов, тем самым быстрее восстанавливая контакт с дорогой.
Легкие сплавы обладают хорошей теплопроводностью, — таким образом, легкосплавные колеса обеспечивают лучшее охлаждение элементов тормозной системы: дисков, барабанов и суппортов. Основной недостаток — хрупкость, очень невысокая пластичность. При сильном ударе легкосплавное колесо может просто-напросто расколоться. А уж с нашими дорогами… К недостаткам можно отнести и высокую стоимость.
Кованые колеса изготавливаются методом горячей штамповки, иначе называемом ковкой, с последующей термо- и механической обработкой. При этом обеспечиваются очень высокая прочность и жесткость конструкции, высокая коррозийная стойкость. При ударе они не лопаются и не трескаются, так как в них отсутствуют скрытые поры и раковины, не в пример литым колесам. Эти колеса примерно в 1,5–2 раза легче стальных. Основной недостаток — высокая цена, а также ограниченные возможности по дизайну.
Литые и кованые колеса, как уже было сказано, изготавливаются из магниевых и алюминиевых сплавов. Магниевые легче и прочнее, но у них низкая коррозийная стойкость, из-за чего они и не нашли широкого применения. На такие колеса не рекомендуется ставить стальные балансировочные грузики и крепить эти грузики стальными прижимными пружинами, так как образовавшаяся химическая пара «магний — сталь» приводит к ускорению процесса разрушения. Для защиты от окружающей среды всю поверхность магниевого колеса покрывают защитными лаками и красками, что приводит к увеличению его стоимости.
Теперь посмотрим, что происходит с колесом во время удара и последующего ремонта.

Физика процесса

Алюминиевые литые колеса обладают, как мы уже знаем, небольшой пластичностью относительно кованых и поэтому при повторном деформировании в противоположную сторону в материале образуются трещины. Они могут быть не видны невооруженным глазом, но при этом никогда нельзя забывать, что они все равно появятся.
Рассмотрим зависимость между деформациями: ε = ∆L / L,

т. е. смещением элементов материала друг относительно друга и напряжениями σ (теми силами, которые действуют при нагрузке) испытываемыми колесом в процессе его эксплуатации. Она имеет такой вид (рис. 2).

На первом этапе (до цифры 1, стрелками обозначены направления, в которых происходят нагрузка и разгрузка материала) любая деформация, вызванная любой нагрузкой, в том числе и ударом, обратима, т. е. материал возвращается к своему исходному состоянию, к исходной форме, не теряя качественных характеристик. Притом такая деформация не вызывает остаточного смещения элементов материала, и при нормальной работе колесо испытывает воздействие исключительно в этой области, постепенно вырабатывая свой ресурс.
Это, конечно, тоже приводит к повреждениям, так называемым усталостным трещинам, которые выявляются при испытаниях на износ вращения. Но это объективный момент, — как я уже сказал, колесо в обычном режиме вырабатывает свой ресурс.
Выше зависимость перестает быть линейной (сильный удар, приложение сверхнормативного усилия). В этой области после деформации материал будет разгружаться уже не по основной прямой графика, а по красной линии, идущей из точки 2. Остается так называемая необратимая деформация (εостаточная). Точка 3 — это ресурс материала, т. е. какими свойствами он обладает — его относительная пластичность. Поэтому при каждом следующем ударе в одном и том же месте материал будет нагружаться и разгружаться уже по новому графику — по красной линии до точки 2, далее до точки 3. Это происходит потому, что появилась необратимая деформация, которая во время работы колеса увеличивается все больше и больше (ε1, ε2,…. εn), доводя материал до предела. В конце концов он становится хрупким как стекло (εn). То есть с каждым новым ударом, в каждом следующем случае увеличения нагрузки на колесо у материала становится меньше возможность деформироваться (гасить внешние силы), точка 2 стремится к точке 3 (график смещается по оси абсцисс). Материал разрушается, что приводит к образованию трещин, сколов и т. д.
Пытаясь выровнять колесо, его прокатывают, выбивают кувалдой — в общем, кто во что горазд. Если материал достаточно пластичен, например сталь (рис. 3: у нее очень длинная диаграмма, точка 3 максимально удалена от начала координат),

то запас располагаемой прочности высок и подобную операцию можно с определенным успехом проводить некоторое количество раз, достигая весьма удовлетворительных результатов. Остаточная деформация, конечно, будет расти, но она не скоро достигнет критической отметки. Материал будет более или менее равномерно разгружаться.
Алюминий же значительно более хрупок, чем сталь. Его пластичность втрое (!) меньше, чем у стали. А у литого алюминия она может быть меньше и в 4–5 раз — все зависит от конкретного сплава. Его запас прочности (особенно в зоне ступицы колеса) составляет всего 5 %. У кованого, для сравнения, — 15–20 %, у стали — 40–50 %.
Итак, ремонт стального колеса, повторимся, объективно может быть осуществлен (качественные параметры стали дают такую возможность) и это практически не повлияет на его жесткость, функциональные особенности и уровень безопасности, ремонт кованого колеса возможен только в определенных ситуациях, при незначительных деформациях в области обода, а литого — ни в коем случае.

Трещины

Достигая предела пластичности, материал по своим характеристикам переходит в область, где любая, даже самая незначительная деформация приводит к его разрушению. Даже визуально неразличимые трещины на микроуровне могут сыграть роковую роль в чрезвычайных ситуациях, часто возникающих на дорогах. Давайте рассмотрим трещины подробнее (рис. 4).

Приращение трещины на длину ∆L возникает потому, что в ее самой уязвимой части, откуда она начинает развиваться при соответствующем воздействии (на рисунке область обведена штриховым кругом), возникает пластическая деформация. Там происходит местное разрушение металла.
Зависимость ∆L от функции нагрузки f(σ) выглядит следующим образом (рис. 5).

Это очень резкая кривая, стремительно уходящая вверх, — она показывает, что при прохождении определенного этапа (точка 1) в связи с увеличением нагрузки приращение длины трещины также резко увеличивается.
То есть на участке (по оси ординат) до длины ∆L1 трещина маленькая и небольшие нагрузки не приведут к ее мгновенному развитию, но колесо-то постоянно эксплуатируется, нагрузки меняются, поэтому в тот момент, когда внешнее воздействие вдруг превысит значение f(σ)1, трещина моментально начнет расти, что приведет к полному разрушению всего колеса.
Эта зависимость также прямо зависит от пластичности материала. Чем менее пластичен материал, тем она резче выражена.
Обобщая все вышеизложенное, резюмируем: в результате удара материал становится менее пластичным, обязательно образуется микротрещина, она даже могла иметься изначально (все литые материалы имеют внутренние поры, раковины, микротрещины, металлические включения и другие микродефекты). Однако всегда известно, на какую деформацию и какое напряжение колесо рассчитано. Соответственно, все подобные дефекты допускаются, но при условии, что колесо работает в нормальном режиме. Непредусмотренное сильное воздействие активизирует скрытые дефекты и создает новые, что приводит к трагическим последствиям.
Таким образом, вероятность разрушения становится существенно выше. Мы не утверждаем, что все колеса в обязательном порядке после ремонта сломаются, но вероятность этого чрезвычайно велика. Рассчитывая любую деталь ответственного назначения, от разрушения которой зависит безопасность эксплуатации транспортного средства, мы рассматриваем ее с определенной вероятностью 0,999…. Так вот, после ремонта эта вероятность становится 0,777…, 0,666…. И это не удовлетворяет тем нормам по надежности, которые устанавливают исходя из физических свойств сплавов специальные органы, регулирующие подобные вопросы.
Стальное колесо сминается, принимая на себя при встречном ударе значительную часть энергии деформации, литое же гасит деформацию, потому что одно из главных свойств литого алюминия — высокий показатель демпфирования. Кованый алюминий очень жесткий, так как в процессе ковки сильно уплотняется. Если по детали из такого материала щелкнуть пальцем, она будет звенеть. О чем это говорит? О высокой жесткости — кованый алюминий даже не гасит звук. По нему легко проходит волна деформации, и вся энергия удара перемещается на корпус автомобиля. В особенности это проявляется, если стоят узкопрофильные шины, которые, в отличие от обычных, практически не поглощают энергию внешнего воздействия.
Делаем неутешительный вывод: ремонт, приводящий к дополнительному уплотнению материала, вносит в него заведомые повреждения (деформация в обратную сторону), а говоря проще — лишь маскирует поломку, не устраняя ее, поэтому при любом отклонении от нормальных условий эксплуатации в дальнейшем может произойти разрушение колеса.
Колесо, по сути, это ведь тот же самый предохранитель, который мы не чиним, если он перегорает, а меняем. Раньше — да, ставили «жучки», был тотальный дефицит, денег не хватало, но к чему это приведет в нашем случае? Неужели экономия денег стоит экономии безопасности? И задача грамотного сервисмена, на мой взгляд, состоит в том, чтобы отговорить человека от ремонта легкосплавного колеса, приведя всю гамму доводов, сориентировать и убедить его заменить сломанный «предохранитель» новым.

 
Rambler's Top100