چگونه ریم‌های فورج می‌توانند عملکرد خودروی شما را دگرگون کنند

فرآیند فورج و مزایای ساختاری ریم‌های فورج

درک فرآیند فورج و یکپارچگی ساختاری

رینگ‌های فورج زمانی ساخته می‌شوند که تولیدکنندگان با استفاده از دستگاه‌های هیدرولیک بزرگ، بلوک‌های جامد آلومینیوم را تحت فشار قرار می‌دهند و گاهی اوقات این فشار به حدود ۱۵۰۰۰ تن می‌رسد. این فرآیند باعث می‌شود دانه‌های فلز در یک جهت قرار گرفته و ساختاری یکپارچه و پیوسته در تمام چرخ ایجاد شود. رینگ‌های ریخته‌گری شده به شیوه‌ای متفاوت کار می‌کنند، زیرا در قالب سرد می‌شوند و اغلب حباب‌های کوچک هوایی در داخل آن‌ها باقی می‌ماند. رینگ‌های فورج این مشکل را ندارند، زیرا فشار شدید تقریباً تمام تخلخل‌ها را از بین می‌برد و در نتیجه مقاومت بسیار بیشتری دارند. آزمایش‌های انجام شده روی خواص فلز حاکی از این است که رینگ‌های فورج معمولاً حدود ۳۰ درصد نسبت به معادل ریخته‌گری‌شده‌شان مقاومت بیشتری دارند. اکثر رینگ‌های فورج به صورت تک‌قطعه‌ای (مونوبلاک) تولید می‌شوند که بدین معناست که قطعات جداگانه‌ای به هم متصل نشده‌اند. عدم وجود خطوط جوش یا اتصالات باعث می‌شود عمر آن‌ها در طولانی‌مدت بیشتر باشد، به ویژه در مقایسه با رینگ‌های سه‌قطعه‌ای که گاهی اوقات اتصالات آن‌ها ممکن است در طول زمان دچار خرابی شود.

وزن سبک‌تر و نسبت استحکام به وزن برتر در چرخ‌های فورج

فورج اجازه کنترل بهتری روی نحوه توزیع مواد در سراسر قطعه را فراهم می‌کند، بدین معنا که تولیدکنندگان می‌توانند بدون قربانی کردن یکپارچگی ساختاری، دیواره‌ها را نازک‌تر کنند. معمولاً حلقه‌های فورج شده حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد کم‌وزن‌تر از معادل ریخته‌گری شده خود هستند، در حالی که طبق آزمون‌های SAE J328 که همه درباره‌شان صحبت می‌کنند، حدود ۳۵ درصد بیشتر تحمل نیروی ضربه را دارند. و وقتی به عملکرد واقعی در دنیای واقعی می‌رسد؟ محاسبات درست از آب درمی‌آید. آزمایش‌های مداری نشان می‌دهند که کاهش تنها پنج پوندی از وزن چرخ، منجر به زمان دور تقریباً یک و نیم ثانیه سریع‌تر می‌شود. واضح است که چرا امروزه بسیاری از رقابت‌کنندگان گزینه‌های فورج را ترجیح می‌دهند.

کاهش جرم عرضی و غیرمعلق برای بهبود دینامیک خودرو

حباب‌های فورج شده وزن بدون فنر را حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد کاهش می‌دهند، که به چرخ‌ها کمک می‌کند تا ارتباط بهتری با سطح جاده داشته باشند. تعلیق در هنگام عبور از ناهمواری‌ها یا سطوح ناهموار، حدود ۱۵ درصد سریع‌تر واکنش نشان می‌دهد، در حالی که مقاومت چرخشی به طور کلی بین ۱۲ تا ۱۸ درصد کاهش می‌یابد. این امر انتقال قدرت را در هنگام شتاب‌گیری موثرتر می‌کند. هنگام آزمایش ترمز، خودروهای مجهز به چرخ‌های فورج شده در سرعت ۶۰ مایل بر ساعت، حدود ۴٫۶ فوت زودتر متوقف می‌شوند نسبت به چرخ‌های استاندارد. این تفاوت ناشی از اثرات ژیروسکوپی کمتر در قطعات در حال چرخش است که در شرایط رانندگی پرورمنس اهمیت قابل توجهی دارد.

چگونه اینرسی چرخشی کمتر، شتاب‌گیری و پاسخگویی را بهبود می‌بخشد

کاهش جرم دورانی، اینرسی را به میزان ۲۰ تا ۲۵ درصد کاهش می‌دهد که این امر منجر به بهبود ۰٫۳ تا ۰٫۵ ثانیه‌ای در شتاب صفر تا شصت مایل در ساعت در خودروهای ورزشی می‌شود. نتایج دینامومتر موتور نشان می‌دهد که به دلیل کاهش تلفات ناشی از اصطکاک، توان مفید قابل استفاده در چرخ‌ها به میزان ۳٫۱ درصد افزایش یافته است. علاوه بر این، تلاش لازم برای فرمان‌گیری در حرکت‌های پرسرعت به میزان ۱۲ درصد کاهش می‌یابد که این امر باعث بهبود بازخورد راننده و پاسخگویی خودرو می‌شود.

ریم‌های آهنگری در مقابل چرخ‌های ریخته‌گری: عملکرد، دوام و ارزش

دوام و مقاومت در برابر تنش: چرخ‌های آهنگری در مقابل چرخ‌های ریخته‌گری

نحوه ساخت یک چیز واقعاً در مورد اینکه چقدر در طول زمان دوام می‌آورد مهم است. به عنوان مثال، رینگ‌های فورج شده که استحکام خود را از دانه‌هایی می‌گیرند که در حین فرآیند فورج تحت فشار شدید در کنار هم قرار می‌گیرند. بر اساس تحقیقات RNR Tires در سال گذشته، این چرخ‌های فورج شده می‌توانند حدود ۳۰٪ ضربه بیشتری نسبت به چرخ‌های ریخته‌گری معمولی قبل از شکست تحمل کنند. هنگام آزمایش، آنها در مقابل آسیب ناشی از چاله‌های جاده حدود ۲٫۵ برابر بهتر از گزینه‌های ریخته‌گری مقاومت می‌کنند و وقتی با سرعت زیاد پیچ‌های تیز را طی می‌کنند، بسیار کمتر احتمال دارد ترک بخورند — در واقع حدود دو سوم کمتر ترک می‌خورند. اما چرخ‌های ریخته‌گری داستانی متفاوت دارند. ساختار داخلی آنها تمایل دارد که پر از منافذ ریز و نقاط ضعیف باشد که فقط منتظر مشکل هستند. این موضوع در شهرهایی که رانندگان دائماً با مخلفات جاده، لبه پیاده‌روها و آن چاله‌های مزاحم که همه از آن متنفریم به آن برخورد می‌کنند، به یک مشکل واقعی تبدیل می‌شود.

بهبود عملکرد واقعی ناشی از کاهش وزن رینگ‌های فورج شده

کاهش وزن ناشی از رینگ‌های فورج شده، مزایای عملکردی قابل اندازه‌گیری ارائه می‌دهد. کاهش ۱۸ تا ۲۲ درصدی جرم بدون فنر بندی منجر به:

• شتاب‌گیری ۴٫۱ درصد سریع‌تر از صفر تا ۶۰ مایل در ساعت
• بهبود ۱٫۹ درجه‌ای در چسبندگی پیچ در سرعت‌های بزرگراهی
• کوتاه‌تر شدن مسافت ترمز تا ۱۱ فوت از سرعت ۷۰ مایل در ساعت

این کاهش‌ها همچنین مرکز ثقل خودرو را ۱۲ تا ۱۵ میلی‌متر پایین‌تر می‌آورند و باعث بهبود ۰٫۴ ثانیه‌ای در زمان دورهای مدارهای فنی می‌شوند.

آیا رینگ‌های فورج شده برای رانندگان عادی ارزش هزینه اضافی را دارند؟

حتماً رینگ‌های فورج قیمت بالاتری نسبت به رینگ‌های ریخته‌گری شده دارند و معمولاً بین ۲ تا ۴ برابر قیمت آنهاست، اما عمرشان نیز بسیار طولانی‌تر است. اکثر افراد پس از ۸ تا ۱۲ سال همچنان رینگ‌های فورج خود را در شرایط عالی می‌یابند که تقریباً دو برابر عمر رینگ‌های معمولی ریخته‌گری شده است. رانندگانی که سالانه حدود ۱۵ هزار مایل رانندگی می‌کنند، به دلیل سبکی وزن، می‌توانند حدود ۱٫۲ تا ۱٫۸ مایل در هر گالن سوخت صرفه‌جویی کنند. در طی پنج سال، این مقدار صرفه‌جویی تقریباً یک چهارم هزینه اضافی پرداختی اولیه برای رینگ‌های فورج را جبران می‌کند. پس‌انداز پول حتی سریع‌تر اتفاق می‌افتد اگر فردی به طور منظم در مناطق کوهستانی رانندگی کند یا بارهای سنگین حمل کند، زیرا این شرایط تنش بیشتری به رینگ‌ها وارد می‌کند. برای افرادی که روزانه با شرایط سخت رانندگی مواجه هستند، هزینه اولیه بیشتر در نگاه کلی کاملاً منطقی به نظر می‌رسد.

بهبود عملکرد رانندگی، ترمز و شتاب با رینگ‌های فورج

رانندگی دقیق از طریق کاهش وزن بدون فنر و سفتی

ریم‌های فورج شده به دلیل وزن کمتر در بخش بدون فنر، عملکرد را به‌طور واقعی ارتقا می‌دهند اما همچنان استحکام ساختاری قابل توجهی دارند. هنگامی که به اعداد حاصل از مطالعه دینامیک خودرو در سال 2024 نگاه می‌کنیم، مشاهده می‌شود که کاهش حدود ۱۵ درصدی جرم بدون فنر، در واقع باعث بهبود چسبندگی لاستیق‌ها به زمین‌های ناهموار می‌شود و این بهبود تقریباً ۱۸ درصد است. این بدین معناست که قطعات سیستم تعلیق می‌توانند سریع‌تر پاسخ دهند و ثبات خودرو را در عبور از سطوح ناهموار حفظ کنند. نحوه ساخت چرخ‌های فورج شده، انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری نسبت به چرخ‌های ریخته‌گری معمولی به آن‌ها می‌دهد. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که فرآیند فورج حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد سفتی بیشتری ایجاد می‌کند، بنابراین خم‌شدگی کمتری در هنگام حرکت شدید از پیچ‌ها ایجاد می‌شود و رانندگان پاسخگویی تیزتری را هنگام ورود به پیچ‌ها احساس می‌کنند.

شتاب‌گیری سریع‌تر توسط طراحی سبک‌وزن چرخ‌های فورج شده فراهم می‌شود

توزیع وزن در اطراف چرخ زمانی که به سرعت شتاب‌گیری می‌پردازیم بسیار مهم است. رینگ‌های فورج شده در مقایسه با چرخ‌های ریخته‌گری معمولی، جرم چرخشی ( rotational mass) را تا ۲۵ تا ۳۵ درصد کاهش می‌دهند. بر اساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۴ در گزارش مهندسی مواد (Material Engineering Report) منتشر شد، این کاهش منجر به کاهش حدود ۲۲ درصدی اینرسی چرخشی می‌شود که به معنای دسترسی به توان بیشتر برای حرکت به جلو و نه فقط چرخاندن چرخ‌های سنگین‌تر است. آزمایش‌های عملی نشان داده‌اند که خودروها با نصب این رینگ‌های سبک‌تر فورج شده، ۰٫۳ تا ۰٫۵ ثانیه سریع‌تر از صفر به شصت مایل در ساعت می‌رسند. و جالب اینجاست که خودروهای ورزشی و کامیونت‌های پرگشتاور بهبود بیشتری را تجربه می‌کنند، چرا که از کاهش مقاومت چرخشی در هنگام شتاب شدید بیشتر بهره‌مند می‌شوند.

کوتاه‌تر شدن مسافت ترمز به دلیل کاهش جرم چرخشی

حباب‌های متراکم سبک‌تر برای کاهش سرعت به ۱۷٪ انرژی کمتری نیاز دارند و در شرایط کنترل‌شده، فاصله توقف از ۶۰ تا صفر مایل در ساعت را به میزان ۱٫۲ طول خودرو کاهش می‌دهند. جرم چرخشی پایین‌تر همچنین به کاهش کاهش عملکرد ترمز در توقف‌های پی در پی کمک می‌کند، زیرا دمای دیسک ترمزها ۱۲ تا ۱۵٪ خنک‌تر باقی می‌ماند و ثبات ترمزگیری حفظ می‌شود.

مطالعه موردی: بهبود قابل اندازه‌گیری زمان دور مدار پس از انتقال به حباب‌های متراکم

تیم مسابقه‌ای پس از ارتقاء به چرخ‌های متراکم روی خودروی GT3 خود، به بهبود قابل توجهی به میزان ۲٫۸ ثانیه در هر دور در مدار لاگونا سِکا دست یافت. با نگاه به اعداد و ارقام، بیشتر این صرفه‌جویی زمانی ناشی از توانایی خروج سریع‌تر از پیچ‌ها بود - حدود ۶۰٪ طبق گفته مهندسان ما. حدود یک‌سوم بهبود نیز به دلیل توانایی ترمزگیری دیرتر بود، چون چرخ‌ها تحت فشار خنک‌تر باقی می‌ماندند. و سپس ۱۰٪ باقی‌مانده که ما فکر می‌کنیم ناشی از دوام بیشتر لاستیک‌هاست، زیرا سیستم تعلیق حالا بسیار بهتر کار می‌کند. در واقع منطقی است، چون این حباب‌های متراکم حرارت را کاملاً متفاوتی نسبت به حباب‌های معمولی مدیریت می‌کنند.

بهره‌وری سوخت و مزایای هزینه‌ای بلندمدت حلقه‌های فورج شده

چگونه کاهش وزن چرخ به بهبود مصرف سوخت کمک می‌کند

بر اساس تحقیقات صنعتی، هر ۱۰٪ کاهش در وزن چرخ با بهبود ۱ تا ۲٪ در مصرف سوخت همراه است. چرخ‌های آلومینیومی فورج شده این صرفه‌جویی را از طریق ترکیبی از طراحی بهینه و متالورژی عاری از نقص به دست می‌آورند:

• حذف تخلخل داخلی، حداکثر استحکام را با حداقل مقدار ماده فراهم می‌کند
• هندسه پره‌ها با دقت مهندسی شده‌اند تا جرم اضافی حذف شود در حالی که یکپارچگی ساختاری حفظ می‌شود
• کاهش انعطاف‌پذیری، اتلاف انرژی را در هنگام شتاب کاهش می‌دهد

این عوامل بار روی موتور را کاهش می‌دهند، به‌ویژه در رانندگی شهری که ۱۵ تا ۲۰٪ از مصرف سوخت ناشی از غلبه بر اینرسی در شروع‌های مکرر است.

دوام بلندمدت و کاهش هزینه‌های نگهداری در طول زمان

با وجود هزینه اولیه بالاتر، حلقه‌های فورج شده صرفه‌جویی قابل توجهی در بلندمدت دارند:

ساختار یکپارچه آنها در برابر ترک‌های ریز و خوردگی که در رینگ‌های چند قطعه‌ای رایج است، مقاومت می‌کند. اکثر مالکان هزینه اولیه را در عرض ۸ سال از طریق عمر طولانی‌تر لاستیک (۱۹ درصد سایش بیشتر) و جلوگیری از هزینه‌های تعمیر رینگ، بازیابی می‌کنند.

بخش سوالات متداول

رینگ‌های فورج چیست؟

رینگ‌های فورج، چرخ‌هایی هستند که از طریق فشردن بلوک‌های جامد آلومینیوم ساخته می‌شوند تا دانه‌های فلز در یک ساختار پیوسته و محکم‌تر تراز شوند و استحکام و دوام بیشتری نسبت به چرخ‌های ریخته‌گری شده فراهم کنند.

چرا رینگ‌های فورج قوی‌تر از رینگ‌های ریخته‌گری شده در نظر گرفته می‌شوند؟

رینگ‌های فورج قوی‌تر محسوب می‌شوند زیرا تحت فشار شدیدی ساخته می‌شوند که حباب‌های هوا را از بین برده و دانه‌های فلز را تراز می‌کند و آنها را حدود ۳۰ درصد قوی‌تر از رینگ‌های ریخته‌گری شده می‌کند که ممکن است نقاط ضعف داخلی داشته باشند.

آیا رینگ‌های فورج بازدهی سوخت را بهبود می‌بخشند؟

بله، رینگ‌های فورج با کاهش وزن چرخ و بار موتور به بهبود مصرف سوخت کمک می‌کنند و اغلب با بهبود ۱ تا ۲ درصدی در بازدهی سوخت برای هر ۱۰ درصد کاهش در وزن چرخ همراه هستند.

معمولاً رینگ‌های فورج چقدر دوام دارند؟

رینگ‌های فورج معمولاً بسیار طولانی‌تر از رینگ‌های ریخته‌گری شده دوام دارند و عمر متوسط آنها ۱۲ تا ۱۵ سال است، در حالی که رینگ‌های ریخته‌گری شده حدود ۶ تا ۸ سال عمر می‌کنند.

آیا برای کاربران عادی خودرو، رینگ‌های فورج ارزش هزینه اضافی را دارند؟

اگرچه رینگ‌های فورج در ابتدا گران‌تر هستند، اما دوام بالا، بهبود مصرف سوخت و صرفه‌جویی بلندمدت در نگهداری و تعمیرات می‌تواند آنها را به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای بسیاری از رانندگان تبدیل کند، به‌ویژه کسانی که در شرایط سخت رانندگی یا کارکرد بالا قرار دارند.