Tìm hiểu vật liệu chế tạo vành xe ô tô

Những vụ cháy xe ô tô không thể kiểm soát thường để lại hình ảnh một chiếc ô tô trơ khung. Trong đó, có một bộ phận mọi người thường không nghĩ nó có thể bị cháy rụi, đó chính là vành xe. Vậy, vành xe ô tô làm bằng những loại vật liệu gì, và tại sao có loại vành xe lại có khả năng bị thiêu rụi?

​

Trên thế giới hiện tại đang có 4 loại vật liệu làm vành xe hơi chính, đó là: vành bằng sắt, vành bằng hợp kim magie, vành bằng hợp kim nhôm và vành bằng sợi carbon.

Vành chế tạo từ sợi carbon: Loại vành này có số lượng rất ít, thường chỉ xuất hiện trên các xe đua F1 hoặc xe hiệu năng cao (hyper car). Ưu điểm là rất nhẹ và rất cứng, hỗ trợ tốt cho hiệu suất vận hành. Nhược điểm là quá đắt, không bền, hư hỏng là vứt luôn, nếu cháy thì chỉ còn bụi. Loại này không phổ biến bởi các lý do trên nên thường không bao giờ xuất hiện trên xe hơi dân dụng.

Vành bằng thép: Loại vành này xuất hiện sớm nhất, rất phổ biến, thường thấy trên các xe tải, xe du lịch bản base. Ưu điểm là giá rẻ, chế tạo dễ, khỏe, bền, chống chịu nhiệt tốt. Nhược điểm là xấu, kiểu dáng đơn điệu, nặng. Loại vành này giờ ít xuất hiện trên các xe hơi du lịch đời mới, các xe hơi đời mới ở Việt Nam thường không trang bị loại vành này, ngoại trừ một số loại xe taxi.

Vành hợp kim Magie: Loại vành này dù đã xuất hiện cách đây trên 50 năm nhưng không phổ biến trên xe dân dụng. Ưu điểm là nhẹ, độ bền vật lý cao. Nhược điểm là rất khó gia công, đặc biệt là việc đánh bóng và sơn. Vành Magie dễ bị oxi hóa nên khâu bảo quản khá phiền toái, chỉ phù hợp sử dụng trên xe đua để tăng hiệu năng vận hành.

Vành hợp kim nhôm: Đây là loại vật liệu thường được sử dụng và dễ bắt gặp nhất trên các mẫu xe hơi hiện nay. Hợp kim của nhôm là sự pha trộn, đồng hóa của nhôm và một số nguyên tố khác như đồng, thiếc, mangan, silic, magie… nhằm mục đích tăng cường các tính chất vật lý tùy thuộc vào tính ứng dụng của vật liệu. Ưu điểm là hợp kim đa dụng tuyệt vời, có độ bền cao, chống ăn mòn tốt và có tính hàn tốt. Nhược điểm là dễ biến dạng khi gặp nhiệt độ quá cao (bị nung chảy với nhôm mềm và giòn vỡ với nhôm cứng). Trong chế tạo, vành hợp kim nhôm có nhiều loại khác nhau, không dễ phân biệt bằng mắt thường và chúng cũng có tính chất vật lý khác nhau. Người ta phân biệt hợp kim nhôm theo đầu số từ 1 tới 7 và thêm số đuôi để phân loại thành phần hợp chất (Ví dụ nhôm 6061, 6063, 7075…). Vành hợp kim nhôm thường có mấy loại sau:

a/ Vành hợp kim nhôm phay CNC: Như đã trình bày, hợp kim nhôm có độ cứng cao ở nhiệt độ thông thường và dễ biến dạng ở nhiệt độ hàn. Do đó người ta sử dụng kỹ thuật phay nguội bằng máy CNC để tạo ra một chiếc vành xe từ 1 khối nhôm đồng nhất. Ưu điểm là vành cứng, có tính chất vật lý đồng nhất ở mọi vị trí, trọng lượng nhẹ, cực bền. Nhược điểm vẫn là đắt, chủ yếu trang bị cho xe sang hoặc xe thể thao đắt tiền, phổ biến độ cho xe đua.

b/ Vành hợp kim đúc liền khối: Thường sử dụng nhôm 7075 (dura) do các ưu điểm vật lý rất cao, khả năng chịu lực cao, nhẹ, chịu nhiệt rất tốt. Rất khó nứt gãy nhưng đã nứt là vứt đi luôn vì không thể hàn được. Vật liệu này ta thường thấy trên vỏ máy bay và trên các xe thể thao cao cấp. Nhược điểm vẫn là đắt, khó gia công chế tạo.

c/ Vành đúc phân mảnh: Thường sử dụng nhôm 6061, 6063… bởi các ưu điểm dễ gia công chế tạo, tạo hình đa dạng, thẩm mỹ cao, dễ hàn nối, chi phí sản xuất hợp lý hơn cả, được sử dụng trên hầu hết các xe hơi dân dụng hiện đại (nước bạn hiện đang cung cấp cho cả thế giới). Nhược điểm là tiền nào của nấy, không thể đòi hỏi loại vành dân dụng có tính năng vật lý như vành xe đua được. Đã cháy thì đều tan tành (tất nhiên phụ thuộc vào cường độ đám cháy). Người ta chế tạo chúng bằng cách đúc rời phần nan với phần niềng (2 phần có độ “dẻo” khác nhau để tối ưu chi phí và yêu cần chịu lực khác nhau), sau đó hàn nhiệt, mài, phủ sơn…

Chính vì đúc phân mảnh với các loại nhôm khác nhau nên khi cháy, chúng ta sẽ thấy hiện tượng có phần vỡ vụn, có phần chảy tan như sáp nến. Tuy nhiên, điều đó không phải là nhược điểm của loại vành xe này, bởi lẽ trong điều kiện vận hành thông thường, vành đúc phân mảnh có thể đảm bảo hoàn toàn độ an toàn cho chiếc xe.