Trước bối cảnh các biện pháp chống biến đổi khí hậu và các quy định về tiết kiệm nhiên liệu ngày càng được thắt chặt, ngành công nghiệp ô tô đang phải đối mặt với một thách thức cấp bách là làm sao để đạt được cả giảm trọng lượng và tăng cường độ bền. Việc giảm trọng lượng xe không chỉ góp phần cải thiện расход nhiên liệu và giảm lượng khí thải CO2 mà còn giúp nâng cao hiệu suất vận động và sự ổn định khi lái xe. Ngoài ra, việc tăng cường độ bền là điều không thể thiếu để nâng cao sự an toàn khi va chạm và độ bền.
Là một vật liệu đáp ứng được những yêu cầu này, nhôm đúc đang ngày càng được chú ý. Nhôm đúc có trọng lượng nhẹ bằng khoảng 1/3 so với sắt và thép, đồng thời có độ bền cao và tính tạo hình tuyệt vời. Do đó, nó được sử dụng cho nhiều bộ phận ô tô khác nhau, chẳng hạn như блок động cơ, nắp xi lanh và vỏ hộp số.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu các trường hợp thành công về giảm trọng lượng và tăng cường độ bền của các bộ phận ô tô sử dụng nhôm đúc. Đối với mỗi trường hợp, chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về tỷ lệ giảm trọng lượng và tỷ lệ tăng cường độ bền cụ thể, loại hợp kim nhôm được sử dụng, phương pháp sản xuất và các thách thức kỹ thuật. Thông qua các trường hợp này, chúng ta sẽ khám phá xem nhôm đúc đã và đang đóng góp như thế nào vào sự phát triển của ô tô, và tiềm năng của nó.
Kiến thức cơ bản về các bộ phận ô tô bằng nhôm đúc
Trong các bộ phận ô tô, nhôm đúc đóng một vai trò quan trọng. Các đặc tính của nó phù hợp với nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô, chẳng hạn như giảm trọng lượng, độ bền cao, chống ăn mòn và khả năng tái chế.
Vai trò và tầm quan trọng của nhôm đúc trong các bộ phận ô tô
Việc giảm trọng lượng ô tô là yếu tố không thể thiếu để cải thiện расход nhiên liệu và giảm lượng khí thải CO2. Nhôm đúc nhẹ hơn đáng kể so với sắt và thép, và góp phần lớn vào việc giảm trọng lượng tổng thể của xe. Hơn nữa, hợp kim nhôm độ bền cao được phát triển trong những năm gần đây có độ bền tương đương hoặc cao hơn vật liệu truyền thống trong khi vẫn nhẹ, cho phép giảm trọng lượng mà không ảnh hưởng đến sự an toàn.
Ngoài ra, nhôm có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và không dễ bị gỉ, giúp kéo dài tuổi thọ của các bộ phận ô tô. Hơn nữa, nhôm là vật liệu dễ tái chế và góp phần giảm tác động đến môi trường.
Do các đặc tính này, nhôm đúc ngày càng trở nên quan trọng như một vật liệu góp phần giải quyết các vấn đề mà ngành công nghiệp ô tô phải đối mặt, chẳng hạn như cải thiện расход nhiên liệu, giảm lượng khí thải CO2, cải thiện hiệu suất vận động và giảm tác động đến môi trường.
Ưu điểm của việc sử dụng nhôm đúc
Những ưu điểm chính của việc sử dụng nhôm đúc như sau:
- Giảm trọng lượng: Nhôm có trọng lượng bằng khoảng 1/3 trọng lượng của sắt, và việc giảm trọng lượng các bộ phận ô tô góp phần cải thiện расход nhiên liệu và hiệu suất vận động. Ví dụ, việc làm cho các bộ phận động cơ bằng nhôm đúc có thể giảm trọng lượng 20-30%.
- Độ bền cao: Bằng cách sử dụng hợp kim nhôm độ bền cao, có thể đảm bảo độ bền cao đồng thời giảm trọng lượng. Điều này có thể cải thiện sự an toàn khi va chạm và độ bền.
- Giảm chi phí: Nhôm đúc dẫn đến việc nâng cao hiệu quả của quy trình sản xuất và giảm chi phí vật liệu, góp phần giảm chi phí. Ngoài ra, việc cải thiện расход nhiên liệu do giảm trọng lượng cũng dẫn đến giảm chi phí nhiên liệu.
Các loại nhôm đúc và ví dụ ứng dụng cho các bộ phận ô tô
Nhôm đúc chủ yếu có 3 loại sau:
- Đúc khuôn cát: Đây là phương pháp đúc sử dụng cát làm vật liệu khuôn, thích hợp để sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp. Nó được sử dụng cho khối động cơ và nắp xi lanh, v.v.
- Phương pháp đúc khuôn áp lực: Đây là phương pháp đúc trong đó nhôm nóng chảy được注入 vào khuôn kim loại dưới tốc độ cao và áp suất cao, và nó phù hợp để sản xuất hàng loạt các bộ phận có độ chính xác cao. Nó được sử dụng cho vỏ hộp số và bánh xe, v.v.
- Các phương pháp đúc khác: Có đúc sáp bị mất, đúc liên tục, v.v. Đúc sáp bị mất phù hợp để sản xuất các bộ phận có hình dạng chính xác, và đúc liên tục phù hợp để sản xuất hàng loạt các bộ phận có hình dạng nhất định.
Bằng cách sử dụng các phương pháp đúc này một cách अलग biệt, có thể sản xuất hiệu quả nhiều loại bộ phận ô tô khác nhau.
Các trường hợp thành công về bộ phận ô tô bằng nhôm đúc
Dựa trên kết quả tìm kiếm của Perplexity, chúng tôi chia các ứng dụng của hợp kim nhôm cho các bộ phận ô tô thành ba loại và giới thiệu các trường hợp cụ thể cho từng loại.
1. Bộ phận lái
Trước đây, thanh nối thường được sử dụng trong các bộ phận lái để đảm bảo độ bền. Trong những năm gần đây, việc thay thế bằng nhôm đang được tiến hành nhờ sự tiến bộ của công nghệ rèn nhôm cường độ cao. Rèn nhôm cường độ cao là một công nghệ giúp cải thiện độ bền bằng cách rèn đẳng nhiệt tốc độ cao độc đáo và đạt được độ bền tương đương với thép. Điều này cho phép giảm trọng lượng các bộ phận lái đồng thời đảm bảo độ bền cần thiết. Nó góp phần cải thiện расход nhiên liệu và quãng đường đi được của xe điện như là thanh nối nhôm đầu tiên trên thế giới cho xe sản xuất hàng loạt [1].
2. Cấu trúc thân xe
Tesla đã giới thiệu một cỗ máy đúc khuôn khổng lồ được gọi là “Gigapress” và sản xuất các bộ phận ô tô lớn bằng nhôm, giúp giảm trọng lượng đáng kể cho thân xe [2]. Đúc khuôn là một phương pháp đúc trong đó kim loại nóng chảy được ép vào khuôn kim loại, và nó đang thu hút sự chú ý như một công nghệ góp phần giảm trọng lượng ô tô. Hợp kim nhôm thường được sử dụng làm vật liệu cho đúc khuôn vì nó có mật độ thấp, khả năng chống ăn mòn và khả năng gia công tuyệt vời. Trong quá trình gia công đúc khuôn, có thể sản xuất các bộ phận không có khớp nối, do đó có thể giảm trọng lượng trong khi vẫn duy trì độ cứng cao của bộ phận. Ngoài ra, ngay cả các bộ phận có hình dạng phức tạp cũng có thể được hình thành với độ chính xác cao bằng cách ép kim loại vào khuôn [2].
3. Vỏ
Vỏ của bộ phận xe đạp trợ lực điện tử sử dụng镁 đúc khuôn [2]. Hợp kim magie có trọng lượng riêng lớn hơn nhôm nhưng có độ cứng cao được sử dụng cho các bộ phận yêu cầu độ bền, đạt được cả giảm trọng lượng và duy trì độ bền.
Như các ví dụ này cho thấy, hợp kim nhôm được áp dụng cho nhiều bộ phận khác nhau của ô tô và góp phần giảm trọng lượng. Đặc biệt, trong xe điện, việc sử dụng nhôm đóng một vai trò quan trọng trong việc ức chế sự gia tăng trọng lượng do pin và kéo dài quãng đường đi được [1, 3].
Nguồn trích dẫn:
1 https://www.t-turret.co.jp/forging/product/aluminum/ev/
2 https://diecasting.atryz.co.jp/knowledge/knowledge_9/
3 https://www.shisaku.com/blog/anatomy/post-100.html
Xu hướng công nghệ của bộ phận ô tô bằng nhôm đúc
Công nghệ nhôm đúc, động lực thúc đẩy việc giảm trọng lượng và tăng cường độ bền cho các bộ phận ô tô, liên tục phát triển. Dưới đây là những xu hướng công nghệ đặc biệt đáng chú ý trong những năm gần đây.
Phát triển hợp kim cường độ cao
Để đạt được mục tiêu giảm trọng lượng và tăng cường độ bền hơn nữa cho các bộ phận ô tô, việc phát triển các thành phần hợp kim và vật liệu複合 mới đang diễn ra mạnh mẽ. Ví dụ, các hợp kim được cải thiện về độ bền và khả năng chịu nhiệt đã được phát triển bằng cách thêm silicon hoặc magie, v.v. vào nhôm. Ngoài ra, vật liệu複合 như nhôm gia cố bằng sợi carbon (CFRA) cũng đang được nghiên cứu và người ta kỳ vọng rằng chúng sẽ đạt được cả giảm trọng lượng và tăng cường độ bền. Các hợp kim cường độ cao này đang được áp dụng cho các bộ phận được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt hơn, chẳng hạn như bộ phận động cơ và bộ phận cấu trúc thân xe.
Sự phát triển của công nghệ đúc
Công nghệ đúc cũng đang phát triển để sản xuất các bộ phận chất lượng cao hơn và hình dạng phức tạp hơn. Việc sản xuất khuôn bằng công nghệ in 3D cho phép sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp mà trước đây khó sản xuất bằng các phương pháp sản xuất truyền thống, nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn. Ngoài ra, công nghệ đúc chính xác và công nghệ làm mỏng góp phần giảm trọng lượng và nâng cao hiệu suất của các bộ phận. Hơn nữa, các hệ thống quản lý chất lượng sử dụng nhà máy thông minh và IoT (Internet of Things) đã được giới thiệu, và quá trình đúc đang được tự động hóa và ổn định chất lượng.
Sự phát triển của công nghệ liên kết
Để lắp ráp các bộ phận nhôm đúc vào ô tô, việc liên kết với các bộ phận khác là không thể thiếu. Công nghệ liên kết cũng đang phát triển, và nhiều công nghệ khác nhau như liên kết khuấy ma sát (FSW), liên kết dán và liên kết vật liệu khác nhau đang được phát triển. FSW là một phương pháp liên kết kim loại bằng cách sử dụng nhiệt ma sát, và nó đạt được liên kết độ bền cao và kín khí. Liên kết dán là một phương pháp liên kết các bộ phận bằng chất kết dính và góp phần giảm trọng lượng. Liên kết vật liệu khác nhau là một phương pháp liên kết nhôm với các vật liệu khác (ví dụ: sắt hoặc nhựa) và cải thiện chức năng của bộ phận.
Triển vọng trong tương lai
Công nghệ bộ phận ô tô bằng nhôm đúc dự kiến sẽ tiếp tục phát triển theo các hướng sau trong tương lai.
- Giảm trọng lượng hơn nữa, tăng cường độ bền: Việc giảm trọng lượng và tăng cường độ bền hơn nữa của các bộ phận ô tô sẽ đạt được thông qua việc phát triển các hợp kim và vật liệu複合 mới, sự phát triển của công nghệ đúc và sự tiên tiến của công nghệ liên kết.
- Phát triển các bộ phận tương thích với điện khí hóa và lái xe tự động: Với sự phổ biến của xe điện và xe tự lái, việc phát triển các bộ phận mới như vỏ pin, vỏ động cơ và bộ phận cảm biến là cần thiết. Công nghệ nhôm đúc được kỳ vọng sẽ góp phần giảm trọng lượng và tăng cường độ bền cho các bộ phận này.
- Các nỗ lực giảm tác động môi trường: Các nỗ lực giảm tác động môi trường sẽ tăng tốc, chẳng hạn như giảm lượng tiêu thụ năng lượng trong quá trình sản xuất nhôm đúc và phát triển công nghệ tái chế.
Dựa trên các xu hướng phát triển công nghệ này, Daiwa Keikinzoku sẽ tận dụng thế mạnh của mình, chẳng hạn như giảm chi phí sản xuất tại Việt Nam, chất lượng cao nhờ quản lý kiểu Nhật Bản và mua sắm tại chỗ ở Việt Nam, để cung cấp các bộ phận nhôm đúc chất lượng cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô.
Nhà sản xuất bộ phận ô tô bằng nhôm đúc
Giới thiệu các nhà sản xuất chính
Có nhiều nhà sản xuất bộ phận ô tô bằng nhôm đúc trong và ngoài nước. Dưới đây là phần giới thiệu về các nhà sản xuất tiêu biểu, thế mạnh, lĩnh vực chuyên môn và khách hàng chính của họ.
- Alcoa: Là nhà sản xuất nhôm lớn của Mỹ, cung cấp các sản phẩm nhôm cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hàng không vũ trụ, ô tô và bao bì. Trong lĩnh vực ô tô, họ có thế mạnh về phát triển hợp kim nhôm cường độ cao, công nghệ đúc và công nghệ liên kết. Ford, GM và Toyota là những khách hàng chính của họ.
- Lynden: Là nhà sản xuất bộ phận ô tô của Canada, chuyên về các bộ phận đúc. Họ cung cấp một loạt các sản phẩm, bao gồm khối động cơ, vỏ hộp số và bộ phận khung gầm, và có quan hệ giao dịch với các nhà sản xuất ô tô Bắc Mỹ.
- UACJ: Là nhà sản xuất cán và gia công nhôm của Nhật Bản, cung cấp các sản phẩm nhôm cho nhiều lĩnh vực khác nhau như ô tô, máy bay và thiết bị điện tử. Trong lĩnh vực ô tô, họ có thế mạnh về vật liệu trao đổi nhiệt và vật liệu kết cấu, và có quan hệ giao dịch với các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản.
- Ahresty: Là nhà sản xuất đúc khuôn của Nhật Bản, cung cấp một loạt các sản phẩm, bao gồm bộ phận ô tô, bộ phận xe máy và bộ phận máy móc công nghiệp. Họ có thế mạnh về công nghệ sản xuất các sản phẩm đúc khuôn chất lượng cao và có quan hệ giao dịch với các nhà sản xuất ô tô trong và ngoài nước.
Ví dụ về đóng góp của nhà sản xuất
Các nhà sản xuất bộ phận nhôm đúc đang thực hiện nhiều phát triển công nghệ và nỗ lực để góp phần giảm trọng lượng, tăng cường độ bền và giảm tác động môi trường cho ô tô.
- Ví dụ về phát triển công nghệ góp phần giảm trọng lượng và tăng cường độ bền:
– Phát triển hợp kim nhôm cường độ cao: Bằng cách phát triển các hợp kim có độ bền cao hơn hợp kim nhôm truyền thống, họ có thể giảm trọng lượng bộ phận.
– Sự phát triển của công nghệ đúc: Bằng cách phát triển công nghệ đúc có thể sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp hơn, họ góp phần giảm trọng lượng và cải thiện chức năng của bộ phận.
– Phát triển công nghệ liên kết: Bằng cách phát triển công nghệ liên kết nhôm với các vật liệu khác, họ cho phép cải thiện độ bền bộ phận và bổ sung các chức năng đa dạng. - Ví dụ về các nỗ lực góp phần giảm tác động môi trường:
– Sử dụng vật liệu tái chế: Bằng cách tích cực sử dụng vật liệu nhôm tái chế, họ góp phần sử dụng hiệu quả tài nguyên và giảm lượng khí thải CO2.
– Giảm tác động môi trường trong quá trình sản xuất: Họ đang thúc đẩy các nỗ lực giảm tác động môi trường, chẳng hạn như giảm lượng tiêu thụ năng lượng và giảm lượng chất thải trong quá trình sản xuất.
Thông qua những phát triển công nghệ và nỗ lực này, các nhà sản xuất bộ phận nhôm đúc đang đóng góp lớn vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô.
Tóm tắt
Việc giảm trọng lượng và tăng cường độ bền cho các bộ phận ô tô bằng nhôm đúc là điều không thể thiếu để cải thiện расход nhiên liệu, giảm lượng khí thải CO2 và nâng cao hiệu suất vận động của ô tô. Các nhà sản xuất ô tô như Toyota Motor và Ford đang tích cực áp dụng nhôm đúc và được hưởng nhiều lợi ích khác nhau do giảm trọng lượng và tăng cường độ bền.
Công nghệ nhôm đúc liên tục phát triển, chẳng hạn như phát triển hợp kim cường độ cao, sự phát triển của công nghệ đúc và sự tiên tiến của công nghệ liên kết. Trong tương lai, nó sẽ tiếp tục đóng góp vào việc giải quyết các vấn đề như giảm trọng lượng và tăng cường độ bền hơn nữa, tương thích với điện khí hóa và lái xe tự động, và giảm tác động môi trường.
Nhôm đúc đang mở rộng hơn nữa tiềm năng của nó như một vật liệu quan trọng hỗ trợ sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ô tô.
