Cast Wheels | Quy trình sản xuất mâm đúc

​

​

Vai trò & phạm vi ứng dụng của mâm đúc

Mâm đúc (cast wheels) vẫn chiếm phần lớn thị trường OEM và aftermarket nhờ chi phí sản xuất hiệu quả và khả năng tạo hình đa dạng cho các thiết kế thương mại. Ở phân khúc từ xe phổ thông đến SUV, mâm đúc cung cấp giải pháp cân bằng giữa thẩm mỹ, chi phí và hiệu năng đủ dùng. Tuy nhiên, bản chất vật liệu và quy trình đúc quyết định trực tiếp tới tính an toàn - đặc biệt là tính kháng mỏi (fatigue) và kháng va đập. Vì vậy hiểu rõ từng bước quy trình và điểm yếu kỹ thuật là điều bắt buộc trước khi sửa chữa, phay hoặc tiếp tục tái sử dụng mâm.

🔹Tham khảo thêm quy trình xử lý bề mặt & sơn mâm tĩnh điện  tại Rimtech

Nguyên liệu hợp kim phổ biến trong sản xuất mâm đúc

Các phương pháp đúc: Đúc trọng lực - Đúc áp suất thấp (LPDC) - Đúc áp suất cao (HPDC)

Trong ngành sản xuất hợp kim nhôm, có nhiều phương pháp đúc được áp dụng để tạo ra các chi tiết từ cấu kiện nhỏ đến những bộ phận cao như mâm ô tô. Trong số đó, ba phương pháp phổ biến được ứng dụng cho mâm xe là: đúc trọng lực (GDC), đúc áp suất thấp (LPDC) và đúc áp suất cao (HPDC). Mỗi phương pháp đều có ưu điểm, hạn chế và tính ứng dụng phù hợp riêng, việc lựa chọn đúng phương pháp sẽ ảnh hưởng lên chất lượng vật liệu, độ rỗ khí (porosity), chi phí và khả năng sửa chữa sau này. 

Dưới đây là phân tích chi tiết hơn về từng phương pháp, với cách ứng dụng trong sản xuất mâm xe và những điểm mà Rimtech cần lưu ý khi đánh giá hoặc sử dụng mâm đúc.

​

1. Đúc trọng lực (GDC) 

Đúc trọng lực (Gravity Die Casting – GDC) là phương pháp đúc kim loại trong đó nhôm lỏng được rót vào khuôn kim loại bằng chính trọng lực tự nhiên, không dùng áp suất hoặc khí nén hỗ trợ. Phương pháp này thường sử dụng khuôn thép hoặc gang có thể tái sử dụng nhiều lần, giúp sản phẩm đạt độ chính xác cao hơn đúc khuôn cát, nhưng chi phí đầu tư thấp hơn so với đúc áp suất thấp (LPDC) hoặc đúc áp suất cao (HPDC). Trong sản xuất mâm ô tô, GDC được áp dụng chủ yếu cho các dòng mâm aftermarket (hậu mãi) hoặc sản phẩm có sản lượng thấp, thiết kế đặc thù - nơi cần linh hoạt về mẫu khuôn và tiết kiệm chi phí.

1.1. Quy trình đúc trọng lực (GDC)

(1) Hợp kim nhôm được chuẩn bị và tinh luyện và loại bỏ tạp chất kỹ lưỡng trước khi đúc → (2) Khuôn kim loại được gia nhiệt để ổn định nhiệt độ → (3) Sau đó rót nhôm lỏng vào khuôn nhôm trọng lực hoặc phương pháp khuôn nghiêng (tilt casting) nhằm kiểm soát dòng chảy tốt hơn → (4) Khi kim loại đông đặc hoàn toàn, phôi mâm được tách khuôn, làm sạch bề mặt bằng bi thép (shot blasting) → (5) Rồi kiểm tra khuyết điểm bằng X-ray hoặc dung dịch thẩm thấu → (6) Tiếp đến, mâm được xử lý nhiệt T6, nung ~540°C - tôi nước - già hóa 150 - 160°C (6–8h) → (7) Sau đó chuyển qua công đoạn phay CNC, cân bằng và hoàn thiện bề mặt.

​

1.2. Ưu điểm

• Thiết bị và khuôn đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với các kỹ thuật áp lực.
• Trong điều kiện thiết kế hợp lý, cho độ ổn định kích thước tốt - ít biến dạng do tải trọng lớn.
• Dạng sóng xoáy (turbulence) thấp hơn nếu rót cẩn thận, giảm khả năng tạo khí xoáy bị kẹt.

1.3. Hạn chế & rủi ro

• Khó kiểm soát rót nếu chi tiết có hình dạng mỏng hoặc khoảng cách lớn - dễ bị khí kẹt, độ rỗ khí (porosity) cao.
• Thời gian làm nguội dài hơn, dẫn đến cấu trúc vi mô thô hơn, khoảng cách phân nhánh dendrite lớn (SDAS) - khiến cơ tính không cao.
• Porosity trung bình của GDC là 1,72% cao hơn đúc áp lực thấp (LPDC) 0,54%.
• Trong nghiên cứu, GDC thường bị phát hiện lỗ rỗng lớn hơn vùng góc và cạnh (macro-porosity).

2. Đúc áp suất thấp (LPDC)

Đúc áp suất thấp (Low Pressure Die Casting – LPDC) là phương pháp đúc trong đó kim loại lỏng được rót từ nồi nấu kín vào khuôn bằng áp suất thấp (thường trong khoảng 0,3-1,5 bar). Quá trình này giúp kim loại được đổ đầy vào lòng khuôn một cách ổn định, hạn chế hiện tượng xoáy khí và tạo ra sản phẩm có cấu trúc đặc chặt, ít khuyết điểm. Phương pháp được ứng dụng phổ biến trong sản xuất mâm ô tô, linh kiện hàng không, vỏ động cơ và các chi tiết đòi hỏi độ bền cơ học cao.

Nguyên lý của LPDC dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa nồi chứa kim loại và khuôn đúc. Khi khí nén nhẹ được đưa vào nồi, áp suất hình thành sẽ đẩy kim loại lỏng đi lên qua ống dẫn trung tâm và điền đầy khuôn từ dưới lên. Áp suất được giữ ổn định trong suốt quá trình đông đặc, giúp kim loại kết tinh đồng đều, giảm rỗ khí và co ngót. Nhờ quá trình đổ đầy chậm rãi và kiểm soát áp suất chính xác, phương pháp này cho ra chi tiết có độ bền cao, bề mặt mịn và tính đồng nhất vượt trội.

2.1. Quy trình thực hiện 

Trước hết, (1) Hợp kim nhôm như A356 hoặc A357 được nấu chảy ở 720–740°C, khử khí bằng Argon hoặc Nitơ và lọc qua tấm ceramic filter để loại bỏ xỉ, tạp chất và bọt khí → (2) Tiếp theo, khuôn thép được gia nhiệt 250–300°C để tránh sốc nhiệt → (3) Sau đó khí nén được bơm vào lò với áp suất 0,3–1,5 bar, đẩy kim loại lỏng dâng từ dưới lên nhằm giảm xoáy và rỗ khí → (4) Trong giai đoạn đông đặc, áp suất được duy trì ổn định, các vùng vành và chấu mâm được làm mát cục bộ để tinh thể hóa mịn và đều → (5) Phôi được tháo khuôn, cắt bỏ cổng rót và làm sạch bằng bi thép (shot blasting) → (6) Cuối cùng, phôi sau khi đúc được xử lý nhiệt T6, kiểm tra X-ray và phay CNC để đạt độ bền, chính xác và thẩm mỹ cao nhất.

​

2.2. Ưu điểm nổi bật của đúc áp suất thấp

• Hiệu suất vật liệu cao: Tỷ lệ sử dụng hợp kim >90% nhờ không cần dùng ống dẫn (riser), giảm hao phí kim loại.
• Kiểm soát quy trình tốt: Áp suất thấp và tốc độ điền khuôn ổn định giúp dòng kim loại chảy êm, hạn chế xoáy khí và giảm lỗi đúc.
• Chất lượng vật liệu vượt trội: Cấu trúc tinh thể mịn và đồng đều hơn so với đúc trọng lực hoặc áp suất cao, tăng độ bền cơ học.
• Giảm khuyết tật: Rỗ khí và co ngót thấp, bề mặt đúc mịn, giúp phôi dễ xử lý nhiệt và gia công CNC chính xác hơn.
• Độ tin cậy cao: Sản phẩm đạt tiêu chuẩn OEM cho mâm xe cao cấp nhờ độ đặc khít và độ bền mỏi vượt trội.

2.3. Hiệu quả kỹ thuật 

• Chất lượng đúc vượt trội: Tỷ lệ rỗ khí trung bình chỉ khoảng 0,5%, thấp hơn đáng kể so với đúc trọng lực (~1,7%) và đúc áp suất cao (~3%), giúp sản phẩm đặc khít và bền hơn.
• Cấu trúc kim loại đồng nhất: Quá trình nguội nhanh tạo ra hạt tinh thể nhỏ, mịn và phân bố đều, giúp mâm có độ cứng và khả năng chịu tải cao.
• Hiệu quả sản xuất tốt: Phù hợp cho quy mô 2.000 - 2.500 sản phẩm/năm, chi phí đầu tư hợp lý và ổn định hơn so với công nghệ đúc trọng lực.
• Ứng dụng rộng rãi: Là tiêu chuẩn trong sản xuất mâm xe chính hãng (OEM) nhờ khả năng kiểm soát dòng chảy tốt, đảm bảo chất lượng đồng nhất giữa các sản phẩm.

Đúc áp suất thấp (LPDC) hiện được xem là giải pháp tối ưu nhất trong sản xuất mâm hợp kim nhôm hiện đại, nhờ khả năng kết hợp hài hòa giữa chất lượng, độ chính xác và hiệu suất sản xuất. Với ưu thế kiểm soát dòng chảy ổn định, hạn chế tối đa rỗ khí và đạt độ đặc khít cao, LPDC tạo ra những phôi mâm có độ bền mỏi vượt trội, cấu trúc tinh thể mịn và tuổi thọ dài hơn. Đây cũng là công nghệ tiêu chuẩn được các hãng xe lớn trên thế giới lựa chọn cho dòng mâm chính hãng (OEM)

3. Đúc áp suất cao (HPDC)

Đúc áp suất cao (High Pressure Die Casting – HPDC) là phương pháp đúc kim loại trong đó hợp kim nhôm lỏng được ép vào lòng khuôn bằng áp suất rất lớn (từ 50 đến 120 MPa), sau đó giữ áp suất cho đến khi kim loại đông đặc. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong sản xuất hàng loạt linh kiện yêu cầu độ chính xác cao, bề mặt mịn và thành mỏng, như mâm ô tô, vỏ động cơ, vỏ hộp số, hoặc linh kiện điện tử.

Nguyên lý của đúc áp suất cao dựa trên việc ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại kín bằng piston thủy lực. Quá trình diễn ra rất nhanh - chỉ trong vài phần nghìn giây, kim loại lỏng được nén chặt và làm đầy toàn bộ lòng khuôn. Áp suất duy trì trong suốt quá trình đông đặc giúp hạn chế rỗ khí, đảm bảo độ đặc và hình dạng chính xác cho sản phẩm.

3.1. Quy trình thực hiện 

Quy trình đúc áp suất cao gồm 5 giai đoạn chính. Đầu tiên (1) khuôn được làm sạch, gia nhiệt 150–250°C và phun chất bôi trơn, đồng thời kiểm tra lõi, chốt và hệ thống làm mát → (2) Tiếp theo, hợp kim nhôm (A356 hoặc A380) được nấu chảy ở 680–720°C và đưa vào buồng ép → (3) Khi ép, piston thủy lực đẩy kim loại lỏng vào khuôn với tốc độ 30–60 m/s, duy trì áp suất trong quá trình đông đặc để giảm rỗ khí và co ngót → (4) Sau vài giây, khuôn mở tự động, chốt đẩy tách sản phẩm ra, hệ thống làm mát giữ nhiệt độ ổn định → (5) Cuối cùng, phôi được cắt ba via, phay CNC, đánh bóng, xử lý bề mặt và kiểm tra chất lượng bằng X-ray hoặc siêu âm trước khi hoàn thiện.

​

3.2. Ưu điểm và hiệu quả kỹ thuật

• Năng suất cao: chu kỳ sản xuất ngắn (20–60 giây/chi tiết).
• Độ chính xác kích thước cao: sai số chỉ ±0,1 mm, giúp giảm công đoạn gia công sau đúc.
• Bề mặt mịn: Ra đạt 1,6–3,2 µm, thuận lợi cho sơn hoặc mạ.
• Độ bền cơ học tốt: do kim loại kết tinh dưới áp lực, cấu trúc đặc chặt.
• Tạo hình phức tạp dễ dàng: phù hợp với mâm xe có kiểu dáng tinh xảo, nan mảnh.
• Tự động hóa cao: dễ dàng tích hợp robot, giảm nhân công.

3.3. Hạn chế

• Chi phí đầu tư lớn: khuôn thép chịu nhiệt, máy ép và hệ thống điều khiển có giá thành cao.
• Rỗ khí bên trong: do tốc độ ép cao khiến không khí bị cuốn vào kim loại lỏng, ảnh hưởng khi xử lý nhiệt (T6 khó áp dụng).
• Khó sửa lỗi: khuôn phức tạp, khi hư hỏng hoặc sai số khó chỉnh.
• Giới hạn kích thước chi tiết: phù hợp với sản phẩm vừa và nhỏ (vì khuôn chịu áp suất giới hạn).
• Không thích hợp cho mâm xe cao cấp: các loại mâm yêu cầu tính đồng nhất vật liệu cao (như mâm đua) thường ưu tiên đúc áp suất thấp (LPDC) để giảm rỗ khí và tăng độ bền va đập.

Gia công hậu xử lý mâm đúc

Sau khi đúc, mâm trải qua các bước gia công để đạt độ bền, thẩm mỹ và cân bằng: 

• Xử lý nhiệt (Heat Treatment): tăng độ bền và dẻo dai.
• T6 Treatment: xử lý nhiệt đặc biệt cho hợp kim nhôm, chống biến dạng.
• Phay CNC: gia công chính xác bề mặt và kích thước.
• Cân bằng mâm: giảm rung lắc khi vận hành.
• Kiểm tra khuyết điểm: X-ray, Dye Penetrant phát hiện nứt hoặc lỗ rỗng.

​

Bảng so sánh các phương pháp đúc

Từ bảng so sánh, có thể thấy mỗi phương pháp đúc phù hợp với một mục đích khác nhau. Đúc trọng lực có phí đầu tư rẻ nhưng năng suất thấp và khó tạo hình phức tạp. Đúc áp suất cao cho sản lượng lớn, chi tiết tinh vi nhưng dễ bị rỗ khí nếu kiểm soát kém. Trong khi đó, đúc áp suất thấp cho chất lượng và độ bền vượt trội, bề mặt mịn, thích hợp cho mâm cao cấp dù chi phí cao hơn. Nhìn chung, đúc áp suất thấp (LPDC) là lựa chọn tối ưu nhờ cân bằng tốt giữa chất lượng và hiệu quả sản xuất.

Khi nào nên sửa - khi nào phải thay? (Tiêu chí an toàn)

• Sửa (phay, vá bề mặt, cân bằng): trầy xước, curb-rash nhẹ, mẻ nhỏ ở viền không ảnh hưởng cấu trúc, hoặc độ rỗ khí rất nhỏ đã được xác định không nằm vùng chịu lực chính.
• Thay mới (khuyến nghị): phát hiện vết nứt lan rộng, rỗ khí lớn ở vùng chấu hoặc tâm mâm, biến dạng vĩnh viễn ở mép lắp lốp khiến lốp không còn bám khít và giữ kín khí được. Hoặc khi chi phí sửa chữa gần bằng việc thay mới.
• Quy trình ra quyết định an toàn nhất là dựa trên X-ray/CT + dye-penetrant + test tải trọng / fatigue theo tiêu chuẩn kỹ thuật trước khi cho phép tiếp tục sử dụng.

​

Hiểu rõ bản chất và giới hạn kỹ thuật của từng công nghệ không chỉ giúp người dùng lựa chọn dịch vụ phù hợp khi bảo dưỡng, sửa chữa hoặc nâng cấp mâm, mà còn là nền tảng để các đơn vị như Rimtech Việt Nam tiếp tục hoàn thiện quy trình, hướng tới tiêu chuẩn an toàn - chính xác - thẩm mỹ trong từng sản phẩm.

RIMTECH VIỆT NAM
📍Địa chỉ:  Số 8/32B Ấp 19, Xã Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh
📞Hotline: 0974034084 (Mr. Phong)
🔵 Facebook: Rimtech Việt Nam
🎥Theo dõi kênh YouTube để xem quá trình phục hồi thực tế: Rimtech Vietnam