Nhôm trong chế tạo xe tính năng cao

Nhôm hiện đang được các nhà sản xuất sử dụng để chế tạo hàng loạt chi tiết thân trong xe tốc độ cao.

Siêu xe Audi R8 có cấu trúc khung không gian bằng nhôm

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. Thép độ bền kéo cao có giá từ 50-60 cents/pound (453,59g) trong khi nhôm có giá tầm 2 USD/pound song với giá bán của xe thể thao sử dụng vật liệu này vẫn lợi hơn nhiều so với việc sử dụng sợi các-bon.

Khung nhôm của R8 coupe giúp giảm trọng lượng, nhưng vẫn an toàn

Tuy nhẹ, nhưng nhôm vẫn có chỉ số bền kéo cao, vì thế nó có khả năng chịu xoắn tốt. Chỉ số chịu xoắn của các chi tiết nhôm còn tăng thêm khi chúng được chế tạo theo phương pháp đúc nhiều ngăn. Nhôm đúc thành nhiều ngăn giúp cải thiện độ cứng bên trong, qua đó tăng đáng kể độ bền kéo và độ cứng của cấu thành sử dụng, giúp xe vào cua ổn định hơn và phân phối mô-men xoắn hiệu quả hơn xuống mặt đường.

Ở xe thể thao Audi R8, 69% cấu trúc khung không gian làm bằng nhôm đúc, khung bậu cửa xe làm bằng thanh nhôm đúc 5 ngăn và khung trụ B làm bằng nhôm đúc 7 ngăn.

An toàn cũng là một trong những nguyên nhân khiến nhôm được sử dụng trong xe tính năng cao. Do tốc độ chuyển động nhanh hơn, tai nạn đối với xe thể thao thường nghiêm trọng hơn. Nhôm là vật liệu 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.

Một trong những hãng xe thể thao đi đầu trong việc ứng dụng vật liệu nhôm là Ferrari. Kỹ sư huyền thoại Enzo Ferrari sử dụng nhôm chế tạo thân xe từ những năm 1940. Ứng dụng phần mềm máy tính trong thiết kế cấu trúc tổng thể, nay Ferrari có thể để giảm độ dầy của thân nhôm từ 1,5mm xuống còn 0,9mm mà không làm yếu kết cấu. Sắp tới, họ còn giảm độ dầy của thân xe xuống còn 0,8mm. Tương tự như vậy, nhờ những kinh nghiệm trong công nghệ đúc, Ferrari cũng giảm được thiết diện của các chi tiết nhôm chế tạo, với một số chi tiết nay chỉ mỏng 2mm.

Ferrari sử dụng nhôm trong chế tạo xe hơi từ những năm 1940

Việc liên kết các cấu kiện nhôm cũng chuyển từ các phương pháp truyền thống như hàn, tán đinh rivê hay bắt vít, sang gắn keo. Theo Ferrari, chiếc 458 Italia hiện có 70m mối hàn và 8m gắn keo và trong tương lai số mối hàn còn ít hơn. Để thay mối hàn, nhiều nhà sản xuất vẫn sử dụng đinh vít hay đinh tán ráp các chi tiết nhôm với nhau do keo dán chưa có khả năng gắn kết tốt bằng khi phải chịu lực tách phát sinh do va đập.

Tuy nhiên khi công nghệ keo dán hoàn thiện hơn kết hợp với các giải phát thiết kế mối nối, ốc vít cơ khí có thể được loại bỏ. Carlo Muller, người đứng đầu bộ phận phát triển chiến lược toàn cầu của nhà sản xuất keo dán 3M khẳng định: “Chúng tôi đang hướng tới chiếc xe được dán 100%. Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đã làm điều này”.

Ferrari cũng khẳng định xe có kết cấu bằng nhôm khi gặp tai nạn, việc sửa chữa và khôi phục dễ dàng và rẻ tiền hơn nhiều xe làm bằng sợi cácbon. Tuy nhiên các kết cấu nhôm khi bị biến dạng cũng thường phải thay mới chứ không dễ khôi phục như kết cấu thép.

Theo giaolo86