Có thể bạn không biết nhôm hiện đang là vật liệu hàng đầu được các nhà sản xuất ô tô sử dụng để chế tạo hàng loạt chi tiết thân trong xe tốc độ cao nhờ nhiều ưu điểm vượt trội so với thép và giá thành rẻ hơn nhiều so với sợi carbon.Vậy điều gì làm nên sức hút đó? hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây của Material Vina nhé!
Tính chất vật lý của nhôm
Đặc điểm của nhôm là có cấu trúc mạng lập phương tâm diện. Ngoài ra, khi nhắc tới tính chất của nhôm, và cụ thể là tính chất vật lý, ta không thể không nhắc tới tính dẫn điện của nhôm hay dẫn nhiệt tốt của hợp chất này. Nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 6600C.
Bằng mắt thường, ta có thể thấy nhôm có màu trắng bạc, cứng, bền và dai. Người ta có thể dễ dàng kéo sợi hay dát mỏng nhôm. Khối lượng riêng của nhôm là 2,7g/ cm³.
Khung xe ô tô là gì?
Khung xe ô tô là bộ phận giúp nâng đỡ toàn bộ chiếc xe của bạn. Nó còn đóng vai trò liên kết các máy móc, thiết bị lại với nhau thành một chủ thể hợp nhất để chiếc xe có thể hoạt động một cách linh hoạt. Khung xe được ví như bộ xương của cơ thể người. Để nâng đỡ được cơ thể thì chúng ta cần phải cung cấp dinh dưỡng để bộ xương luôn chắc khỏe. Khung xe là toàn bộ phần nâng đỡ cơ thể của ô tô.
Khung xe đi liền với thân vỏ xe. Do vậy khi sản xuất khung xe thì người ta sẽ nghĩ ngay đến việc sản xuất phần khung đơn các chi tiết ở vỏ của xe như cánh cửa, phần đuôi, nắp capo, các rè chắn... Hiện nay thì khung xe ô tô có hai loại là khung rời vỏ và khung liền vỏ.
Nhôm là lựa chọn hàng đầu trong chế tạo khung xe ô tô
Ngành công nghiệp ô tô sử dụng một lượng lớn các vật liệu để phục vụ sản xuất bao gồm sắt, nhôm, thép, thủy tinh, cao su, các sản phẩm dầu mỏ, đồng và nhiều chất liệu khác. Những thành phần này được sử dụng để tạo nên tất cả mọi thứ từ những thứ nhỏ nhất mà chúng ta không nghĩ đến như hệ thống dây dẫn và kim bảng điều khiển đến những thứ lớn hơn như khối động cơ hoặc hộp số.
Trong thế giới ô tô, nhôm là chất liệu khá mới mẻ và ngày càng được sử dụng nhiều nhờ trọng lượng nhẹ nhưng dẻo dai. Trước đây, nhôm mới chỉ được được dùng cho các bộ phận khác nhau trên vỏ, thân xe của nhiều hãng sản xuất ô tô. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất ô tô đang dần chuyển từ các khối sắt truyền thống cho động cơ sang cấu trúc nhôm. Nhôm không bền như sắt nhưng có trọng lượng nhẹ hơn, giúp cải thiện hiệu suất xe.
Hiện nay, một vài hãng đã sử dụng hợp kim nhôm cho toàn bộ cấu trúc khung, tạo nên những mẫu xe mới với nhiều hình dáng khí động học khác nhau. Nhôm có thể được sử dụng trong sản xuất ô tô để tạo ra các tấm thân xe cho nhiều chiếc xe hướng về hiệu suất cao, nhẹ hơn. Bắt đầu với Acura NSX trong đầu những năm 1990, nhiều siêu xe đã được xây dựng bằng nhôm bao gồm Audi R8. Bánh xe cũng thường được làm bằng nhôm.
Ưu điểm của nhôm trong sản xuất ô tô
Ưu điểm khiến nhôm được sử dụng ngày càng nhiều trong xe thể thao là bởi nó nhẹ hơn thép 40%, điều này giúp xe tăng tốc nhanh hơn đồng thời quãng phanh ngắn hơn. Ngoài ra nhôm còn rất khó bị ăn mòn, có thể tái chế 100% và có thể chế tạo theo nhiều phương pháp.
Trong những mẫu xe công suất cao, lý do chính của việc sử dụng nhôm là độ an toàn. Do tốc độ chuyển động nhanh hơn, tai nạn đối với xe thể thao thường nghiêm trọng hơn. Ưu thế của nhôm nằm ở chỗ nó khả năng phản ứng lại với các lực va chạm nên rất dễ xác định ảnh hưởng khi lực va đập. Vì thế, các nhà thiết kế có thể dựa vào đặc tính này để thiết kế các khu vực hấp thụ xung lực hay tránh cho lực tác động lên vị trí của người ngồi trong xe, giúp hạn chế tai nạn.
Mặt khác, nhôm là một kim loại nhẹ có độ cứng khá tốt hiện nay, một trong các thế mạnh của hợp kim nhôm là độ chống xoắn cao. Ưu điểm này được đánh giá cao hơn trong quá trình đúc ép tạo hình đa ngăn. Một thanh nhôm được thiết kế với nhiều ngăn bên trong sẽ làm tăng độ chắc chắn và độ cứng. Điều này góp phần làm ổn định chiếc xe hơn khi vào cua và sự phân bố sức mạnh đến các bánh xe đang vận hành hợp lý hơn.
Ứng dụng nhôm trong ngành ô tô, xe máy
- Xe hơi là loại phương tiện phổ biến nhất trên thế giới. Vật liệu chính được sử dụng trong xe ô tô là thép. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệp ô tô bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm lượng phát thải khí CO2, nhôm đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những chiếc xe ô tô hiện đại.
- Ngành công nghiệp ô tô toàn cầu (ngoại trừ Trung Quốc) tiêu thụ 2.87 triệu tấn nhôm năm 2014 và tăng lên khoảng 4.49 triệu tấn vào năm 2020. Các nguyên nhân chính của sự tăng trưởng này bao gồm gia tăng sản xuất ô tô và việc sử dụng nhôm rộng rãi hơn trong sản xuất ô tô.
- Mỗi ki-lô-gam nhôm được sử dụng trong ô tô giảm 1 ki-lô-gam trọng lượng chung của xe. Vì lý do này, ngày càng nhiều bộ phận xe ô tô được làm từ nhôm: bộ tản nhiệt động cơ xe, bánh xe, hệ thống treo, khối xi-lanh động cơ, hộp số và các bộ phận trên thân xe như mui xe, cửa và thậm chí cả khung xe.
- Kết quả là, tỷ trọng nhôm trong trọng lượng tổng thể của một chiếc ô tô trung bình đã không ngừng tăng lên: từ 35kg vào những năm 1970 lên 152kg trong năm vừa qua. Các chuyên gia dự đoán đến năm 2025, hàm lượng nhôm trung bình trong ô tô sẽ đạt 250 kg.
- Ngoài ra, nhôm có một đặc tính là khả năng hấp thụ sốc rất tốt, hiệu quả gấp đôi so với thép. Vì lý do này, các nhà sản xuất ô tô từ lâu đã sử dụng nhôm trong các tấm cản bảo vệ xe. Một lý do khác tại sao thân vỏ xe ô tô làm bằng nhôm vượt trội hơn thép về độ an toàn là vì khi các bộ phận bằng nhôm bị uốn cong hoặc biến dạng cục bộ khi chịu lực tác dụng tại các khu vực va chạm thì các bộ phận còn lại trên thân vỏ xe vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu, đảm bảo an toàn cho các cấu kiện bên trong ô tô.
Các chuyên gia khẳng định rằng trong 10 năm tới, các nhà sản xuất ô tô sẽ mở rộng việc sử dụng nhôm trong các mẫu xe. Đồng thời, các công ty sản xuất ô tô hiện nay đang đàm phán với các công ty sản xuất nhôm để xây dựng các cơ sở sản xuất khép kín. Tại đó, những chiếc xe ô tô mới sẽ được sản xuất từ các bộ phận làm bằng nhôm tái chế, lấy từ những chiếc xe cũ không còn sử dụng. Nếu thành công, đây sẽ là một mô hình sản xuất ô tô thân thiện với môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững.