Velgen

Uit Technotheek
Versie door Gea (Overleg | bijdragen) op 7 aug 2012 om 13:56
Ga naar: navigatie, zoeken
Velgen
Velgen.jpg
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Ivo Derksen en Robin Vermeulen
Jaar: 2011
Wikipedia link: Rim (wheel)

Inhoud

Handelsnamen

BBS, OZ Racing, 5Zigen, TREK, Mavic, Hayes-Lemmerz

Beschrijving

De velg is onderdeel van het wiel. Het specifieke deel dat de velg wordt genoemd is het deel dat de spaken verbind met de band. De velg houdt de band op zijn plaats. In het algemeen, en met name de autoindustrie, wordt de term velg gebruikt voor het complete wiel exclusief band.

Eigenschappen

De eigenschappen van een velg zijn sterk materiaalafhankelijk. Over het algemeen worden velgen loodrecht op het loopvlak belast. De sterkte in deze richting is dus van fataal belang, hierop wordt het te gebruiken materiaal gekozen.

Leveringsvormen

Velgen worden in principe kant en klaar geleverd. Autovelgen worden in in één stap gemaakt, vanuit een massief blok aluminium of staal gemaakt. In het geval van magnesium wordt er een aluminium mal gebruikt waarin de velg wordt gegoten. Carbon wordt uit lagen vezels opgebouwd.

Be- en verwerkingstechnieken

De stalen en lichtmetalen autovelg wordt uit een massief blok gemaakt. De hoofdvorm wordt eerst uit een massief blok geknipt. Door middel van een waterstraalsnijder wordt vervolgens de decoratieve vorm uit het blok gesneden. Magnesium velgen worden met een mal gemaakt. Eerst wordt een mal in de (negatieve) vorm van de velg gemaakt, waarna deze gevuld wordt met magnesium. Carbon velgen worden ook met een mal gemaakt. Deze mal wordt met lagen carbonvezels en epoxyhars afwisselend gevuld. Na elke laag epoxyhars moet het geheel drogen.

Toepassingen

Velgen worden vooral op auto’s toegepast. In de autoindustrie worden staal en lichtmetaal(aluminium) het meest gebruikt. Daarnaast worden carbon en magnesium gebruikt. Fietsvelgen worden vrijwel altijd van aluminium gemaakt. Daarnaast worden in de wielersport carbon velgen toegepast. Voor industriële producten worden kunststof en hout veel gebruikt. Brommervelgen en velgen van winkelwagentjes, verrijdbare tafels en dergelijke producten die gebruik maken van zwenkwielen zijn vaak gemaakt van kunststof.

Voordelen

Auto

Het grootste voordeel van stalen velgen ten opzichte van andere materialen is de prijs. Een stalen velg kost zo’n €50-€80. Een lichtmetalen velg kost al gauw zo’n €75-€500. Deze prijzen zijn vooral afhankelijk van de velgmaat; Een 19’’ velg is veel duurder dan een 14’’ velg. Naast de commercieel verkrijgbare velgen worden er ook autovelgen van carbon en magnesium gemaakt. Een carbon velg kost zo’n €….. Voor een magnesium velg betaal je €….. Naast de prijs is het voordeel van een stalen velg dat deze relatief sterk is vergeleken met lichtmetaal. Dit is terug te zien in de Elasticiteitsmodulus van de materialen:

E-modulus:

  • Staal = 201-217 GPa
  • Lichtmetaal = 68-82 GPa
  • Magnesium = 42-47 GPa
  • Carbon = 400 GPa

De decoratieve mogelijkheden van lichtmetalen velgen zijn een groot voordeel. Daarnaast is het gewicht in verhouding met de kostprijs optimaal. Een lichtmetalen velgen is vele malen lichter dan een stalen velg in verhouding met het prijsverschil. Groot voordeel van carbon en magnesium velgen is het gewicht:

Soortelijke massa:

  • Staal = 7,6-8,1 Mg/m3
  • Lichtmetaal = 2,5-2,9 Mg/m3
  • Magnesium = 1,74-1,95 Mg/m3
  • Carbon = 1,6-1,85 Mg/m3

De magnesium velgen zijn nog lichter dan lichtmetalen velgen. In de autosport kan dit het verschil maken. Een magnesium velg die 35% lichter dan een aluminium velg is, is nog altijd sterk genoeg voor het gebruik onder auto’s. Een carbon velg hoeft veel minder te wegen dat een lichtmetalen velg door de stijfheid van 400 GPa. Een complete carbon velg, sterk genoeg voor onder een auto, weegt maar 2800 gram.

Fiets

Aluminium fietsvelgen zijn, net als autovelgen, een stuk goedkoper dan carbon velgen. Daarnaast kan een aluminium fietsvelg beter tegen schokken. Ook carbon fietsvelgen hebben een hoge stijfheid en, mede daardoor een erg laag gewicht.

Industriële producten

Groot voordeel van kunststof is het lage gewicht:

Soortelijke massa:

  • Kunststof = 0,90-1,60 Mg/m3
  • Hout = 0,6-0,8 Mg/m3

Daarnaast zijn de productiekosten van kunststof velgen veel lager dan die van een willekeurige metalen variant. Voor grote getallen kunststof velgen is het maken van een mal de grote investering waarna de kosten per velg in het centenwerk vallen. Houten velgen hebben het voordeel dat het materiaal veel goedkoper is. Daarnaast is een houten velgen schokbestendiger dan een kunststof variant.

Nadelen

Auto

Aan lichtmetalen velgen hangen ook nadelen. Aluminium creëert van zichzelf een beschermlaag, AlO2, zodra het in contact komt met lucht. Een lichtmetalen velg is echter nog altijd veel gevoeliger voor pekel dan een stalen velg en zal dus minder lang meegaan. Dit probleem geldt ook voor de magnesium velg. Magnesium kan niet worden gecoat en is dus niet te beschermen tegen pekel. Een magnesium velg zal dus niet lang meegaan. Daarnaast is de prijs van een magnesium velg veel hoger dan die van een stalen of lichtmetalen velg. De hoge brandbaarheid en lage slijtvastheid maken het dat de magnesium velg eigenlijk alleen in de autosport, en met name driftsport, wordt gebruikt. Carbon autovelgen hebben een erg hoge stijfheid, maar daar tegenover staat een lage taaiheid. Carbon is een bros materiaal en kan dus niet tegen veel vervorming. Bij een te grote belasting zal er een scheurtje in het carbon kunnen ontstaan waardoor de velg breekt. Aan taaiheid is geen getal op te hangen. Dit wordt getest met trekproeven.

Fiets

De aluminium fietsvelg is gevoelig voor roest en makkelijk vervormbaar. De stijfheid is namelijk lager dan die van carbon. Carbon heeft een lagere taaiheid, zoals hierboven beschreven. Een bijkomend nadeel van een carbon fietsvelg is de windgevoeligheid. Een fiets met carbon velgen is een stuk gevoeliger voor zijwind dan een met aluminium velgen.

Industriële producten

Kunststof velgen hebben als nadeel dat ze niet erg sterk zijn:

E-modulus:

  • Kunststof = 0,6-5 GPa
  • Hout = 6-20 GPa

Een kunststof velg kan dus niet toe worden gepast op producten die een grote hoeveelheid gewicht (x>+-100kg) moeten dragen. Daarnaast kan kunststof niet goed worden gerecycled. Het hoogst haalbare is gedegradeerd kunststof als restmateriaal. Hout is erg gevoelig voor slechte weersomstandigheden. Voor buiten gebruik moet hout worden geïmpregneerd. Hierdoor loopt de prijs weer een stuk op. Het materiaal is goedkoop, maar de productiekosten van een houten velg liggen, in grote getalen, stukken hoger dan die van kunststof velgen. Er is namelijk veel handwerk vereist.

Milieuaspecten

Stalen en lichtmetalen velgen zijn volledig te recyclen. Beide materialen zijn, na verwijdering van eventuele coating, compleet om te smelten. Een magnesium velg is niet te recyclen. Er bevinden zich teveel niet-metaalionen (oxiden) in een magnesium velg waardoor omsmelten niet te doen is. Ook carbon velgen zijn niet te recyclen, omdat er te veel verschillende addities en vezels in de velg verwerkt zijn. Kunststof velgen bestaan vrijwel altijd uit verschillende polymeren waardoor recycling erg lastig is. Er kan hooguit een gedegradeerd kunststof ontstaan.

Leveranciers en kenniscentra

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen