Các mẫu xe mô tô hiện nay đã dùng đến những vật liệu nào?

Khi so sánh giữa hai chiếc xe có cùng sức mạnh và độ bền, chiếc có vật liệu nhẹ hơn sẽ có giá thành cao hơn hẳn. Một chiếc xe nhẹ sẽ tăng tốc nhanh và điều khiển dễ dàng hơn. Do đó, ngành chế tạo vật liệu xe máy đã trải qua nhiều thập kỷ cải tiến để đưa đến cho người dùng những cỗ máy nhẹ và khỏe hơn.

Sắt

Ngành công nghiệp luyện kim vào cuối thế kỷ 19 có nguồn vật liệu sắt tương đối dồi dào và cũng là kim loại được lựa chọn trong giai đoạn phát triển thời kỳ đầu của những chiếc xe bánh, đặc biệt là các chi tiết ở động cơ. Nhờ đặc tính mạnh mẽ và dễ đúc, sắt cuối cùng được thay thế bởi các khối động cơ thép nhẹ hơn và chính nó đã thúc đẩy quá trình luyện kim tiến lên.

Thép

Bước vào đầu thế kỷ 20, hợp kim thép đã trở thành vật liệu chủ yếu cho khung sườn của chiếc xe. Vật liệu này có giá thành tương đối rẻ và dễ dàng đúc thành các hình dạng khác nhau như sắt. Cho đến tận ngày nay, thép vẫn được các hãng xe sử dụng, phần lớn sản xuất ra các khung xe gắn máy.

Nhôm

Từ lâu, nhôm đã được biết đến là một kim loại nhẹ, trước khi được hợp kim với các kim loại khác thì nhôm vẫn là một kim loại hiếm. Các vật liệu động cơ cuối cùng đã chuyển từ vật liệu thép sang nhôm, được sử dụng đại chúng ngày nay.

Thay vì dựa vào các ống thép được uốn cong và nối một cách cẩn thận, nhôm có thể được đúc thành nhiều bộ phận phức tạp khác nhau để tạo nên một bộ khung rắn mà nhẹ. Mãi cho đến những năm 1980, nhôm mới trở thành lựa chọn yêu thích cho các khung xe máy hiệu suất cao.

Tuy nhiên quá trình đúc nhôm lại chứa đựng rất nhiều nguy cơ tiềm ẩn. Việc các tạp khí và ôxi bị mắc kẹt khi nhôm lỏng được đổ vào khuôn là rất phổ biến, và chính những bong bong khí này sẽ gây ra sự suy yếu cấu trúc thành phần, đặc biệt là khi có tác dụng của nhiệt.

Bài toán học búa đó đã được giải bằng quá trình đúc chân không mới được áp dụng gần đây. Bằng cách này, các tạp khí sẽ được hút ra bằng các máy bơm áp lực chân không khi đổ khuôn. Giải pháp giúp giảm hiện tượng tạp khí và oxi xuất hiện trong nhôm thành phẩm.

Magiê

Kim loại đặc biệt này lần đầu tiên thu hút sự chú ý đối với ngành công nghiệp xe khi được dùng trong bánh xe đua. Đặc tính nhẹ của magie khiến nó trở thành vật liệu tương đối phổ biến của các bộ phận không cấu trúc như van và vỏ động cơ xe thể thao trong suốt thập kỷ qua. Tuy nhiên, vấn đề gặp phải đối với quá trình đúc magie là dễ mất nhiệt và phải đảm bảo ít tạp chất nhất có thể để chống ăn mòn một cách tối ưu.

Titan

Cứng như thép nhưng lại có trọng lượng nhẹ hơn tới 75%, titan xứng đáng là kim loại có tỉ lệ sức mạnh trên trọng. Titan được ứng dụng đầu tiên trong ngành hàng không quân sự những năm 1950, cấu trục nén của titan đặc hơn 60% so với nhôm giúp nó chắc hơn gấp đôi so với các hợp kim nhôm thông thường.

Tuy nhiên, titan lại là kim loại hiếm, cũng rất khó và tốn kém để tách và xử lý, khiến cho giá thành đắt hơn ít nhất 6 lần so với nhôm. Giá thành của titan là yếu tố hạn chế áp dụng vào sản xuất xe máy bất chấp những lợi ích hữu hình của nó như vật liệu nhẹ hơn giúp nâng cao vòng quay của động cơ xe máy.

Cacbon

Lại một lần nữa, tiến bộ của ngành hàng không quân sự làm lợi cho ngành công nghiệp xe máy. Các đặc tính nhẹ ưu việt của sợi cacbon hỗ trợ tối ưu cho hiệu suất của xe, tạo nên cuộc chiến của những chú “ngựa đua” từ đường đua công thức 1 đến những chiếc thể thao trong những năm 1990.

Công nghệ cacbon lần đầu được giới thiệu trên xe máy ở các bộ phận không kết cấu như giảm thanh ống xả, chắn bùn và thân xe. Việc áp dụng trên xe máy lúc đầu chỉ hạn chế trên những chiếc thể thao đắt tiền nhất những năm 90.