Forged Wheels | Quy trình rèn mâm hiệu năng cao

​​

​

​

Forged là gì? Khác biệt giữa mâm rèn và mâm đúc

Trong ngành mâm xe hiệu năng cao, hai công nghệ phổ biến là đúc (casting) và rèn (forging). Mâm đúc được tạo bằng cách nung chảy hợp kim nhôm và rót vào khuôn. Ưu điểm là dễ sản xuất, giá thành thấp, nhưng vật liệu thường có rỗ khí, co ngót, dẫn đến độ bền mỏi kém hơn.

Ngược lại, mâm rèn (forged wheels) bắt đầu từ phôi nhôm nguyên khối (billet), được ép dưới áp lực 6.000–10.000 tấn, làm cho cấu trúc kim loại đặc khít, bền chắc và nhẹ hơn đáng kể. Vì vậy, loại mâm này thường được dùng cho siêu xe và xe đua như Porsche GT3 hay Ferrari.

Bên cạnh hai phương pháp truyền thống, thì các công nghệ lai (hybrid) ngày càng được chú ý trong công nghệ gia công mâm xe. Tiêu biểu là liquid forging (rèn bán lỏng), đây là quá trình nung phôi đến trạng thái bán lỏng rồi ép trong khuôn kín, giúp giảm rỗ khí nhưng vẫn duy trì độ bền cơ học cao. 

Cùng xu hướng đó, các nhà sản xuất cũng phát triển mâm rèn lai (forged hybrid wheel) – dạng mâm kết hợp lõi nhôm rèn với vòng ngoài bằng thép, mang lại sự cân bằng giữa hiệu suất, độ bền và chi phí sản xuất, mở ra hướng đi mới giữa kỹ thuật chế tạo và tối ưu kinh tế.

Nguyên liệu & phôi rèn (billet) - Yếu tố cốt lõi quyết định chất lượng mâm

Chất lượng mâm rèn phụ thuộc lớn vào loại hợp kim và cách xử lý phôi. Trong các nghiên cứu quốc tế, nhôm 6061-T6 và 7075-T6 vẫn là tiêu chuẩn vàng nhờ độ bền kéo, khả năng chịu lực và tính ổn định cơ học cao.

Trong quá trình rèn, các kỹ sư phải tính toán chính xác giữa nhiệt độ và lực ép (gọi là thermo-mechanical coupling) để kim loại biến dạng đều, không bị nứt hay cong. Ở châu Âu, một số hãng chọn loại hợp kim khác như 6082 hoặc 6080, với ưu điểm là dễ gia công, nhẹ mà vẫn đủ cứng, giúp bánh xe bền hơn mà không tăng khối lượng.

Các công nghệ tiên tiến như liquid forging (rèn bán lỏng) cho phép bổ sung các thành phần đất hiếm như Gadolinium (Gd) và Samarium (Sm) vào hợp kim A357, giúp ổn định cấu trúc, giảm khuyết điểm và tăng độ bền mỏi (fatigue strength), đây là yếu tố quan trọng với xe hiệu năng cao. Ngoài ra, hợp kim magiê (Mg) cũng đã được nghiên cứu do nhẹ hơn nhôm 35%, nhưng còn hạn chế về độ dẻo và khả năng chống oxy hóa, nên chưa phổ biến trong sản xuất thương mại.

Quy trình kỹ thuật chi tiết chuyên sâu 

Bước 1: Gia nhiệt (Heating)

• Phôi billet được gia nhiệt trong khoảng 400–500°C, đủ để làm mềm cấu trúc mà không làm chảy kim loại.
• Nhiệt độ này giúp các hạt kim loại sắp xếp lại, chuẩn bị cho quá trình biến dạng dẻo.

​

Bước 2: Rèn (Forging Process)

Có nhiều phương pháp rèn khác nhau, tùy theo thiết kế mâm:

• Open-die forging: Rèn tự do, tạo hình sơ bộ.
• Closed-die forging: Dùng khuôn ép kín, cho hình dạng gần hoàn chỉnh.
• Rotary forging (flow forming): Kéo giãn phần viền mâm dưới áp lực quay cao, giúp giảm khối lượng nhưng vẫn duy trì độ bền vùng mép.

Áp lực rèn có thể lên tới 8.000–10.000 tấn, làm thay đổi hướng sắp xếp của tinh thể kim loại (grain flow) theo hình dạng mâm – đây chính là bí quyết tạo nên sức mạnh đặc trưng của mâm rèn.

​

Bước 3: Gia công CNC (Precision Machining)

• Phôi sau khi rèn được đưa vào máy CNC 5 trục, nơi từng đường nét, mặt cong, và khe thoát khí được cắt gọt với độ chính xác tới 0.01mm.
• Đây cũng là công đoạn thể hiện “chất nghệ nhân” – mỗi thiết kế được cân đối giữa tối ưu khối lượng - phân bổ tải trọng - thẩm mỹ.

​

Bước 4: Xử lý nhiệt (Heat Treatment)

• Sau gia công, mâm được tôi xử lý nhiệt T6 để khôi phục lại độ cứng và tăng giới hạn chảy (yield strength) của vật liệu.
• Công đoạn này giúp đạt chuẩn cớ lý 6061-T6 hoặc 7075-T6, tương đương tiêu chuẩn hàng không.

Bước 5: Hoàn thiện bề mặt (Finishing)

• Mâm có thể được đánh bóng, anodized, powder-coated hoặc brushed. 
• Các hãng cao cấp thường khắc laser logo, cân bằng động từng bánh, và kiểm soát sai số khối lượng dưới 1 gram.

Các dạng mâm rèn 

1. Monoblock forged: Mâm nguyên khối, rèn từ một billet duy nhất. Ưu điểm là nhẹ, bền, chính xác tuyệt đối.

2. Multi-piece forged (2 hoặc 3 mảnh): Tách riêng mặt mâm, viền và lòng mâm – liên kết bằng bu-lông titanium. Loại này cho phép tùy biến kích thước, offset và thiết kế độc bản, thường được dùng trong xe độ cao cấp.

​

Kiểm tra chất lượng: Không chỉ mạnh mà còn hoàn hảo

Trước khi rời nhà máy, mâm rèn trải qua hàng loạt kiểm tra nghiêm ngặt:

• Tensile Test (Kiểm tra kéo đứt): Đo giới hạn bền và biến dạng.
• Fatigue Test (Mỏi vật liệu): Mô phỏng hàng triệu vòng quay ở tốc độ cao.
• NDT – Non-Destructive Testing: Gồm X-ray, dye penetrant, ultrasonic test để phát hiện khuyết tật vi mô mà mắt thường không thấy.

Những bước này giúp mâm rèn đạt hoặc vượt tiêu chuẩn SAE J2530, VIA và JWL – tiêu chuẩn an toàn hàng đầu cho mâm xe.

Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng

Nhờ đặc tính tỷ lệ bền/nặng vượt trội, mâm rèn là lựa chọn tiêu chuẩn cho các dòng xe racing, track use, drift, time attack và hypercar - khi mà mỗi gram trọng lượng đều ảnh hưởng đến hiệu năng.

Chi phí và lý do giá cao

Giá của một bộ mâm rèn thường cao hơn gấp 3–5 lần so với mâm đúc.
Nguyên nhân nằm ở:

• Quy trình rèn áp suất cao cần máy ép công suất hàng nghìn tấn.
• Thời gian gia công CNC lâu hơn, yêu cầu máy móc chính xác cao.
• Tỷ lệ loại bỏ phôi (material waste) lớn, có thể lên đến 80% khối billet ban đầu.
• Quy trình kiểm định và xử lý bề mặt theo tiêu chuẩn hàng không.

Nhưng bù lại, mâm rèn có thể nhẹ hơn 2–4 kg mỗi bánh, giúp giảm unsprung mass – yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tăng tốc, phanh và phản hồi vô-lăng.

Kết luận

Quy trình sản xuất mâm rèn (forged wheels) là sự kết hợp giữa công nghệ luyện kim hiện đại, cơ khí chính xác và nghệ thuật hoàn thiện bề mặt - nơi từng chi tiết được chế tác để đạt độ bền, độ nhẹ và tính thẩm mỹ tối ưu. Từ phôi nhôm billet được chọn lọc kỹ càng, qua rèn áp lực hàng nghìn tấn, xử lý nhiệt chuẩn T6, đến từng đường cắt CNC tinh xảo, tất cả tạo nên một sản phẩm không chỉ mạnh mẽ mà còn thể hiện đẳng cấp kỹ thuật.

Mâm rèn là biểu tượng của sự tinh tế và hiệu suất – lựa chọn của những người đam mê tốc độ, các đội đua chuyên nghiệp và giới chơi xe cao cấp. Tuy chi phí sản xuất cao, nhưng giá trị về độ an toàn, độ bền mỏi (fatigue resistance) và trọng lượng nhẹ giúp mâm rèn trở thành chuẩn mực trong ngành công nghiệp bánh xe hiện đại.

👉Sự khác biệt giữa mâm rèn (forged wheels) và mâm đúc (cast wheels), mời xem thêm bài viết: Khám phá quy trình sản xuất mâm đúc – Rimtech Vietnam

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

​