Lời mở đầu
Đúc (Die Casting) là một công nghệ đúc trong đó hợp kim nhôm nóng chảy được bơm vào khuôn ở tốc độ cao và áp suất cao, sau đó được làm nguội và đông đặc. Một khi khuôn được chế tạo, việc đúc có thể được thực hiện trong vài chục giây, lý tưởng cho việc sản xuất hàng loạt các linh kiện ô tô, đồ gia dụng và thiết bị điện tử. Một đặc điểm lớn khác là khả năng đáp ứng các hình dạng phức tạp, độ chính xác kích thước cao và bề mặt hoàn thiện mịn màng chỉ trong một công đoạn.
Đặc biệt, đúc nhôm có thể đúc thành vách mỏng (Thin-wall casting), góp phần làm giảm trọng lượng của các bộ phận. Điều này giúp giảm tổng trọng lượng sản phẩm từ 20-30%, cải thiện hiệu suất năng lượng và tốc độ hoạt động. Ngoài ra, nó còn có khả năng chống ăn mòn và dẫn nhiệt tuyệt vời đặc trưng của hợp kim nhôm, đảm bảo hiệu suất ổn định ngay cả trong môi trường sử dụng khắc nghiệt. Hơn nữa, nhôm tự hào có khả năng tái chế cao, góp phần giảm gánh nặng môi trường thông qua việc thu hồi và nấu chảy lại phế liệu.
Nhờ những lợi thế này, ngành công nghiệp sản xuất đang yêu cầu sự cân bằng giữa việc cắt giảm chi phí và duy trì chất lượng cũng như cải tiến chức năng. Tại Daiwa Keikinzoku Việt Nam, chúng tôi đã đạt được việc cắt giảm chi phí sản xuất từ 20-30% so với trong nước Nhật Bản, và đạt được tỷ lệ mua sắm tại địa phương từ 70-80%, qua đó rút ngắn chi phí vận chuyển và thời gian giao hàng. Ngoài ra, một cuộc khảo sát của JBIC (năm 2022, với 195 công ty trả lời) đã báo cáo rằng 97% các công ty đang xem xét mở rộng đầu tư vào Việt Nam trong trung và dài hạn.
Nguồn:
- diecast.co.jp「Tổng quan về công nghệ Die Casting」
- kiyota-and.co.jp「Kiến thức cơ bản về đúc」
- Daiwa Keikinzoku Việt Nam「Giải thích các đặc điểm và lợi ích của đúc nhôm」
- protech-japan.jp「Thông tin cơ bản về đúc」
- JBIC「Khảo sát xu hướng đầu tư trung và dài hạn tại Việt Nam (2022)」
Các trường hợp ứng dụng đúc nhôm cho linh kiện ô tô
Bể dầu (Sức cạnh tranh về chi phí nhờ sản xuất tại Việt Nam)
Bể dầu, nằm ở phần dưới của động cơ, là một bộ phận cực kỳ quan trọng chịu trách nhiệm lưu trữ và tuần hoàn dầu bôi trơn. Công nghệ đúc nguyên khối của đúc nhôm cho phép sản xuất hàng loạt các hình dạng sườn phức tạp và các bộ phận vách mỏng trong một chu kỳ ngắn, do đó giảm đáng kể số lượng quy trình và tổn thất vật liệu so với gia công cắt gọt. Tại Daiwa Keikinzoku Việt Nam, bằng cách tăng tỷ lệ mua sắm tại địa phương lên 70-80%, chúng tôi đã kiềm chế chi phí nhân công và vận chuyển, thực hiện việc cắt giảm chi phí khoảng 20-30% so với sản xuất trong nước.
Vỏ tụ điện cho xe hybrid (Giảm trọng lượng và cải thiện quản lý nhiệt)
Vỏ tụ điện cho xe hybrid là một bộ phận được yêu cầu phải tản nhiệt hiệu quả trong khi bảo vệ đường ống chất làm lạnh. Bằng cách sử dụng hợp kim ADC12 có tính dẫn nhiệt cao và đúc nguyên khối các cánh tản nhiệt phức tạp và hình dạng vách mỏng, chúng tôi đã giảm số lượng bộ phận và đạt được mức giảm trọng lượng khoảng 20% so với các sản phẩm lắp ráp bằng thép tấm. Điều này cũng góp phần cải thiện hiệu suất nhiên liệu của xe (jfs.or.jp, shinnichikogyo.co.jp).
Đảm bảo chất lượng và khả năng chống ăn mòn của các bộ phận lớn (Ví dụ tuân thủ JIS)
Các bộ phận đúc lớn như các bộ phận gầm xe và nắp động cơ đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và độ chính xác kích thước. Bằng cách áp dụng công nghệ xử lý sơ bộ và quy trình sơn được phát triển cho động cơ hàng hải trong một quy trình sản xuất tích hợp, chúng tôi đảm bảo khả năng chống ăn mòn cao. Hơn nữa, dưới một hệ thống đảm bảo chất lượng đã được chứng nhận tuân thủ Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản (JIS), chúng tôi cung cấp các bộ phận lớn có độ tin cậy cao thông qua việc quản lý dung sai kích thước nghiêm ngặt và cung cấp ổn định các đặc tính cơ học.
Các trường hợp ứng dụng đúc nhôm cho sản phẩm điện gia dụng
Vỏ máy ép trái cây và máy xay (Tính nghệ thuật và khả năng sản xuất hàng loạt)
Đối với vỏ ngoài của máy ép trái cây và máy xay gia dụng, việc cân bằng giữa “vẻ đẹp thẩm mỹ” và “khả năng sản xuất hàng loạt” là một thách thức lớn. Với đúc nhôm, có thể đúc nguyên khối các đường cong mượt mà và các cạnh sắc nét, cho phép tái tạo các thiết kế phức tạp chỉ bằng khuôn. Thiết kế vách mỏng 1.5 mm giúp giảm trọng lượng sản phẩm khoảng 20% so với các sản phẩm truyền thống trong khi vẫn đảm bảo độ cứng cần thiết. Hơn nữa, xử lý phun bi và anot hóa tạo ra một bề mặt mờ cao cấp, và có thể cung cấp ổn định trên dây chuyền sản xuất 100.000 chiếc mỗi tháng.
Khung thân máy hút bụi (Làm mỏng và đảm bảo độ cứng)
Khung của máy hút bụi không dây đòi hỏi trọng lượng nhẹ và khả năng xử lý tốt. Lấy một ví dụ, trong trường hợp sử dụng một bộ phận đúc vách mỏng 1.2 mm, đã đạt được mức giảm trọng lượng khoảng 15% so với vỏ nhựa. Trong khi làm mỏng, việc bố trí tối ưu các sườn gia cường để không làm giảm độ cứng uốn đã giúp nó vượt qua các bài kiểm tra va đập lặp đi lặp lại và kiểm tra rơi xuống sàn từ độ cao 1.5 m. Việc tạo hình vách mỏng như vậy vốn là một lĩnh vực sở trường của đúc, cho phép đạt được độ bền cao trong khi vẫn kiềm chế được sự gia tăng chi phí sản xuất.
Vỏ thiết bị chiếu sáng LED (Tản nhiệt và tính thiết kế)
Đối với các thiết bị chiếu sáng LED dành cho nội thất, hiệu suất tản nhiệt và tính thiết kế phải được cân bằng. Trong mẫu XAS1531N gắn trên thanh ray của Panasonic, chao đèn bằng nhôm đúc hợp kim ADC12 được sử dụng để đạt được quang thông 400 lm, hiệu suất tiêu thụ điện 97.5 lm/W và chỉ số hoàn màu Ra90. Bằng cách đúc nguyên khối các sườn dạng vây ở mặt sau của chao đèn, diện tích tản nhiệt được tăng lên khoảng 30%, giúp kìm hãm sự gia tăng nhiệt độ của các phần tử LED. Kết quả là, đã đạt được tuổi thọ dài hơn 20.000 giờ và các đặc tính quang học đồng đều.
Nguồn:
- Công ty TNHH Kiyota「Đúc nhôm là gì | Giải thích về các đặc điểm và quy trình sản xuất」
- Hiệp hội Phế liệu Kim loại Màu Nhật Bản「Ví dụ Hỏi & Đáp (2) Kim loại màu | Trả lời thẳng thắn… những điều mà bây giờ mới hỏi」
- Panasonic「XAS1531N | Tìm kiếm thiết bị chiếu sáng」
Các trường hợp ứng dụng đúc nhôm cho linh kiện thiết bị điện tử
Các linh kiện thiết bị điện tử được yêu cầu phải đáp ứng đồng thời các yêu cầu về độ chính xác, khả năng sản xuất hàng loạt và khả năng tản nhiệt cao. Đúc nhôm có thể tạo hình chúng trong một khối duy nhất, do đó nó được sử dụng rộng rãi từ thiết bị văn phòng, thiết bị truyền thông đến các thiết bị đầu cuối IoT. Dưới đây là các ví dụ tiêu biểu theo từng ứng dụng.
Khung máy tính xách tay mỏng (Thiết kế tản nhiệt không quạt)
Để làm mỏng máy tính xách tay, thiết kế không quạt cho phép chính vỏ máy hoạt động như một bộ tản nhiệt là rất hiệu quả. Bằng cách tận dụng tính dẫn nhiệt của hợp kim ADC12 và đúc nguyên khối một khung máy có kích thước 300×200×15mm và độ dày vách 1.5mm, diện tích tản nhiệt được mở rộng thêm 30% so với các thiết kế thông thường, giúp giảm nhiệt độ CPU trung bình 10°C. Hơn nữa, xử lý phun cát và hoàn thiện bằng anot hóa đảm bảo độ nhám bề mặt dưới Ra1.6μm, đạt được sự cân bằng cao giữa hiệu suất tản nhiệt và chất lượng ngoại hình.
Vỏ máy đo dòng điện (Giảm 30% chi phí nhờ thay đổi phương pháp gia công)
Trong một vỏ máy đo dòng điện có kích thước 180×170×60mm đã được chuyển đổi từ phương pháp đúc cát truyền thống sang phương pháp đúc bằng khuôn được cấp bằng sáng chế, đã đạt được độ chính xác kích thước cấp CT6 và độ nhám bề mặt Ra12.5μm. Việc áp dụng hệ thống cassette đúc đã giảm 50% chi phí khuôn, và giảm 30% tổng chi phí. Ngoài ra, thời gian sản xuất cũng được rút ngắn một nửa, đảm bảo tính kinh tế ngay cả với sản xuất lô nhỏ 400 chiếc mỗi năm.
Nắp lưng cho điện thoại thông minh (Hoàn thiện bề mặt có độ chính xác cao)
Nắp lưng đòi hỏi phải mỏng và có cảm giác cao cấp. Một mẫu đạt được độ dày vách 0.8mm với hợp kim ADC12 có trọng lượng khoảng 15g và có thể được đúc với độ chính xác cấp CT6 và dung sai ±0.1mm. Sau khi phun, nó được đánh bóng bằng thùng quay và xử lý hóa học để tái tạo bề mặt gương có độ nhám dưới Ra0.8μm trong một công đoạn duy nhất. Chất lượng cao ổn định được duy trì ngay cả khi sản xuất hàng chục nghìn chiếc.
Nguồn:
- mitsu-ri.net「Đúc là gì? Ví dụ sản phẩm, ưu nhược điểm, sự khác biệt so với rèn」
- Taikennet「Các trường hợp ứng dụng đúc nhôm cho thiết bị điện tử」
- Nhà máy Khung và Vỏ chính xác「Kiến thức cơ bản về vỏ nhôm ①」
- Taiyo Parts「Vỏ cho thiết bị điện tử – Navi giảm chi phí đúc」
- Taiyo Parts「Về sản xuất điện thoại thông minh được hỗ trợ bởi đúc」
Quản lý chất lượng và các biện pháp đối phó với khuyết tật
Phương pháp giảm rỗ khí và rỗ co
Trong số các khuyết tật đúc, rỗ khí và rỗ co gây ra sự suy giảm độ bền của bộ phận và rò rỉ dầu, do đó cần phải được kiểm soát triệt để. Rỗ khí xảy ra khi khí nitơ và oxy trong kim loại nóng chảy bị giữ lại trong khuôn, do đó các biện pháp hiệu quả bao gồm xử lý khử khí bằng cách thổi nitơ hoặc argon, áp dụng đúc chân không và thiết kế tối ưu các lỗ thông hơi của khuôn. Rỗ co là do sự giảm thể tích trong quá trình đông đặc, vì vậy nó được ngăn chặn bằng cách tối ưu hóa thiết kế của bộ phận bù ngót, điều chỉnh trọng lượng phun và kiểm soát tốc độ làm nguội (5–15 °C/s) để lấp đầy hoàn toàn khoang khuôn.
Quy trình quản lý độ nhám bề mặt và độ chính xác kích thước
Độ nhám bề mặt được đặt mục tiêu từ Ra1.6 đến 6.3 μm tùy theo ứng dụng, và sự suy giảm chủ yếu là do mài mòn khuôn và thiếu lỗ thông hơi. Một bề mặt hoàn thiện ổn định được duy trì bằng cách kết hợp việc đánh bóng khuôn định kỳ, kiểm tra các lỗ thông hơi và các kênh làm mát, và xử lý phun bi hoặc đánh bóng bằng thùng quay sau khi đúc. Đối với độ chính xác kích thước, các điểm chính bao gồm thiết kế khuôn dự đoán sự co ngót do làm nguội (ví dụ: 100 mm → khoảng 98 mm, co lại khoảng 2%) bằng cách sử dụng mô phỏng CAE, cũng như tiêu chuẩn hóa áp suất phun, nhiệt độ kim loại nóng chảy và thời gian làm nguội (chu kỳ 30–60 giây). Trong quá trình sản xuất, các phép đo trực tuyến được thực hiện bằng thước kẹp, panme và máy đo tọa độ (CMM), và nếu phát hiện bất thường, các thông số sẽ được điều chỉnh ngay lập tức để giảm thiểu sự biến động.
Sử dụng Quản lý Quy trình Thống kê (SPC) và Kiểm tra Không phá hủy
Trong SPC, các dữ liệu chính như áp suất phun, nhiệt độ kim loại nóng chảy và tốc độ làm nguội được giám sát bằng biểu đồ kiểm soát để duy trì các chỉ số năng lực quy trình (Cp, Cpk). Khi phát hiện một giá trị bất thường, một cảnh báo sẽ được phát ra và nhiệt độ khuôn hoặc tốc độ phun sẽ được tự động điều chỉnh. Ngoài ra, bằng cách kết hợp các phương pháp kiểm tra không phá hủy như chụp ảnh phóng xạ (X-quang: 100–400 kV), kiểm tra siêu âm (2–10 MHz) và kiểm tra dòng điện xoáy, các khuyết tật bên trong có thể được phát hiện mà không gây hư hại, ngăn ngừa sự sụt giảm năng suất. Bằng cách vận hành chúng một cách tích hợp, có thể cung cấp ổn định các bộ phận đúc nhôm chất lượng cao.
Bền vững và Tái chế
Tỷ lệ tái chế nhôm và hiệu quả giảm CO₂
Tại Nhật Bản, tỷ lệ tái chế lon nhôm dùng cho đồ uống đã đạt 99.8% trong năm tài chính 2024, trong đó 75.7% được tái chế trở lại thành vật liệu làm lon. Điều này cho thấy nhôm với tư cách là một nguồn tài nguyên đang được thu hồi và tái tạo với hiệu quả cao. Trên toàn thế giới, khoảng 75% lượng nhôm đã được sản xuất cho đến nay đã được tái sử dụng, và phần lớn trong số đó vẫn đang được sử dụng làm sản phẩm. Ngoài ra, việc sử dụng nhôm có nguồn gốc từ phế liệu sẽ giảm năng lượng cần thiết xuống còn khoảng 5% so với sản xuất sơ cấp, và lượng khí thải CO₂ cũng có thể giảm từ 92-95%. Những dữ liệu này cho thấy một đóng góp đáng kể vào việc giảm phát thải khí nhà kính của toàn ngành công nghiệp sản xuất.
Tuân thủ ESG trong chuỗi cung ứng
Trong những năm gần đây, sự tham gia vào “Sáng kiến Quản lý Nhôm (ASI)” đang ngày càng tăng trong ngành công nghiệp nhôm, tăng cường việc tìm nguồn cung ứng có trách nhiệm và khử cacbon trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Một sáng kiến chung do Marubeni và Rio Tinto thúc đẩy đang thiết lập một hệ thống nơi các công ty khách hàng có thể mua sắm các sản phẩm nhôm có trách nhiệm một cách ổn định trong dài hạn. Ngoài ra, UACJ đã nhận được chứng nhận ASI vào năm 2022 và đang hợp tác với hơn 360 công ty và tổ chức để xây dựng và kiểm toán các tiêu chuẩn truy xuất nguồn gốc và các mục tiêu giảm phát thải GHG. Hơn nữa, Viện Nhôm Quốc tế (IAI) đã công bố một sáng kiến báo cáo giảm phát thải khí nhà kính mới tại COP28, làm cho việc giảm tác động môi trường của ngành trở nên minh bạch và bắt buộc hơn. Những nỗ lực này hỗ trợ việc cải thiện xếp hạng ESG của các công ty cung ứng và việc đạt được các chứng nhận mua sắm xanh, dẫn đến việc giành được sự tin tưởng của người dùng cuối sản phẩm.
Nguồn:
- Hiệp hội Tái chế Lon nhôm「Tỷ lệ tái chế – Hiệp hội Tái chế Lon nhôm」
- Hiệp hội Nhôm「Bền vững – Tái chế」
- Nền tảng Kinh tế Tuần hoàn Châu Âu「Bảng thông tin về Tái chế Kim loại」
- Marubeni & Rio Tinto「Xây dựng chuỗi cung ứng sản phẩm nhôm bền vững và có trách nhiệm」
- UACJ「Quản lý bền vững: Nhôm toàn cầu…」
- Viện Nhôm Quốc tế「Ngành công nghiệp nhôm ủng hộ sáng kiến khí nhà kính mới」
Kết luận
Những điểm chính về hiệu quả áp dụng từ các trường hợp thực tế Đối với linh kiện ô tô, sản xuất tại cơ sở Việt Nam đã giúp giảm 20-30% chi phí, và công nghệ vách mỏng đã cải thiện độ cứng và hiệu suất quản lý nhiệt của các bộ phận. Đối với các sản phẩm điện gia dụng, chúng tôi đã tái tạo trung thực các thiết kế phức tạp thông qua việc đúc nguyên khối và thiết lập một hệ thống cung cấp ổn định 100.000 chiếc mỗi tháng. Đối với các linh kiện thiết bị điện tử, chúng tôi đã áp dụng các thiết kế tản nhiệt không quạt và hoàn thiện bề mặt gương, nâng cao độ bền và tính tiện dụng của sản phẩm.
Triển vọng thị trường trong tương lai và những lưu ý khi lựa chọn nhà cung cấp Trong bối cảnh căng thẳng Mỹ-Trung kéo dài và việc tái cấu trúc chuỗi cung ứng đang diễn ra, việc đa dạng hóa các nguồn cung ứng sang các nước như Việt Nam để giảm thiểu rủi ro từ sự phụ thuộc vào Trung Quốc là điều cần thiết. Hơn nữa, cần phải lựa chọn các nhà cung cấp dựa trên việc họ tuân thủ các sáng kiến quốc tế như chứng nhận ASI và đánh giá việc họ giảm 92-95% lượng khí thải CO₂ thông qua việc sử dụng nhôm có nguồn gốc từ phế liệu, tập trung vào khả năng truy xuất nguồn gốc và tỷ lệ tái chế cao.
Nguồn: