Top 5+ Phương Pháp Hàn Phổ Biến Hiện Nay Leave a comment

Hàn là một trong những kỹ thuật gia công kim loại quan trọng nhất trong công nghiệp hiện đại, cho phép liên kết các chi tiết kim loại lại với nhau một cách bền chặt và hiệu quả.

Theo thống kê Hàn Mỹ (AWS), ngành hàn cắt toàn cầu đạt giá trị 96,62 tỷ USD năm 2021 và dự kiến tăng trưởng với CAGR 4,4% giai đoạn 2022-2030.

Ngành công nghiệp chế tạo ngày nay đòi hỏi các kỹ thuật hàn nối kim loại đa dạng để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, năng suất và tính kinh tế. 5 phương pháp hàn phổ biến nhất gồm hàn khí, hàn que, hàn MIG, hàn TIG, hàn MAG.

Ngoài ra, các phương pháp hàn plasma, hàn laser, hàn tia điện tử, hàn nổ… cũng được ứng dụng khá nhiều trong đời sống.

Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu về từng phương pháp hàn, đừng bỏ qua bài viết sau nhé!

Hàn Khí

Hàn khí là phương pháp hàn sử dụng nhiệt của ngọn lửa cháy để nung nóng và nóng chảy kim loại. Ngọn lửa được tạo ra bởi sự đốt cháy của hỗn hợp khí cháy (thường là axetylen) và khí oxy. Hàn khí thường được sử dụng để hàn các chi tiết nhỏ, mỏng, các vật liệu có độ dày vừa phải và một số hợp kim màu.

Nguyên lý hoạt động:

Hỗn hợp khí được đưa vào mỏ hàn và đốt cháy tạo thành một ngọn lửa có nhiệt độ rất cao. Ngọn lửa này tập trung vào vị trí cần hàn, làm nóng chảy kim loại tại đó và phần đầu của que hàn. Kim loại lỏng từ vật liệu và que hàn hòa trộn vào nhau, khi nguội đi sẽ tạo thành một mối hàn liên kết chặt chẽ các chi tiết lại.

Ưu điểm:

• Dễ sử dụng, không cần kỹ năng chuyên sâu.
• Chi phí thấp nhất trong các phương pháp hàn.
• An toàn, không sinh ra tia UV/tia X.
• Không làm biến dạng vật liệu.

Nhược điểm:

• Tốc độ hàn chậm, năng suất thấp.
• Nguy cơ cháy nổ cao do sử dụng khí dễ cháy.
• Khó hàn các vật liệu dày trên 5mm.
• Yêu cầu kỹ năng thợ hàn cao.

Hàn Que

Hàn que (hàn hồ quang điện) là một trong những phương pháp hàn lâu đời và phổ biến nhất. Hàn que sử dụng que hàn nóng chảy làm vật liệu hàn bổ sung và tạo ra lớp xỉ bảo vệ. Hàn que được áp dụng được cho nhiều loại và độ dày kim loại.

Nguyên lý hoạt động:

Trong hàn điện cực, hồ quang được tạo ra giữa que hàn và vật liệu hàn. Nhiệt của hồ quang làm nóng chảy kim loại cơ bản và que hàn, tạo thành vũng hàn lỏng. Lớp thuốc bọc bên ngoài que hàn cũng nóng chảy, tạo thành khí bảo vệ xung quanh hồ quang và vũng hàn, đồng thời tạo ra lớp xỉ phủ lên bề mặt mối hàn.

Ưu điểm:

• Có thể hàn được hầu hết các loại thép thông dụng.
• Ít bị ảnh hưởng bởi gió do không dùng khí bảo vệ.
• Thiết bị đơn giản, linh hoạt, dễ di chuyển.
• Dễ thao tác, dễ học nghề.

Nhược điểm:

• Năng suất hàn thấp do phải thay que hàn liên tục.
• Mối hàn thô, không đẹp bằng hàn TIG, MIG.
• Tốn thời gian vệ sinh, gõ bỏ xỉ hàn.
• Khó cơ giới hóa, tự động hóa.

Hàn MIG

Hàn MIG (Metal Inert Gas) là một phương pháp hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí trơ như Argon hoặc hỗn hợp Argon/Helium.

Nguyên tắc hoạt động:

Một dòng điện một chiều được thiết lập giữa dây hàn (điện cực) và vật liệu cần hàn. Khi dây hàn tiếp xúc và tách rời với vật liệu, hồ quang điện được hình thành. Vùng hồ quang và mối hàn được bao phủ bởi một dòng khí trơ (thường là Argon hoặc hỗn hợp Argon/Helium). Khí trơ này có tác dụng ngăn không khí xung quanh xâm nhập vào vùng hồ quang, bảo vệ mối hàn khỏi bị ô nhiễm và oxy hóa.

Dây hàn được cung cấp liên tục và tự động vào vùng hồ quang. Khi dây hàn nóng chảy, kim loại nóng chảy sẽ hòa trộn với kim loại cơ bản, tạo thành mối hàn.

Ưu điểm:

• Tốc độ hàn nhanh, năng suất cao.
• Mối hàn đẹp, độ ngấu tốt, ít bị rỗ khí và tạp chất.
• Có thể hàn được nhiều loại vật liệu và dải chiều dày rộng.
• Dễ cơ giới hóa và tự động hóa.

Nhược điểm:

• Thiết bị đắt tiền, tốn khí bảo vệ.
• Không hàn được ở những vị trí hẹp, khuất.
• Nhạy cảm với gió, khó hàn ngoài trời.
• Yêu cầu kỹ thuật cao, cần thợ hàn lành nghề.

Hàn MIG thích hợp cho các vật liệu dễ bị oxy hóa như nhôm, thép không gỉ, khi cần mối hàn đẹp, sạch.

Hàn TIG (Hàn hồ quang Vonfram khí trơ)

Hàn TIG dùng hồ quang giữa điện cực vonfram không nóng chảy và vật hàn, dưới sự bảo vệ của khí trơ như Argon, Heli, hoặc hỗn hợp của chúng.

Nguyên lý hoạt động:

Một dòng điện một chiều được thiết lập giữa điện cực vonfram và vật liệu cần hàn. Khi tiếp xúc và tách rời điện cực vonfram với vật liệu, hồ quang điện được hình thành. Nhiệt lượng từ hồ quang làm nóng chảy vật liệu tại vị trí hàn.

Ưu điểm:

• Mối hàn chất lượng cao, có tính thẩm mỹ đẹp.
• Ít bị biến dạng, phù hợp hàn vật liệu mỏng.
• Không có xỉ hàn, không phải làm vệ sinh sau hàn.
• Có thể hàn mọi tư thế, kể cả hàn ống.

Nhược điểm:

• Tốc độ hàn chậm hơn so với hàn hồ quang, MIG/MAG.
• Đòi hỏi kỹ thuật và tay nghề cao của thợ hàn.
• Thiết bị và vật tư đắt tiền hơn các phương pháp khác.
• Độ nhạy cao với tạp chất, yêu cầu vệ sinh bề mặt kỹ lưỡng.

Hàn TIG được ứng dụng rộng rãi trong:

• Chế tạo các thiết bị, đường ống trong ngành thực phẩm, hóa chất, dược phẩm yêu cầu vệ sinh cao.
• Hàn các chi tiết trong ngành hàng không vũ trụ đòi hỏi độ chính xác và tin cậy cao.
• Chế tạo các thiết bị áp lực, bình chịu nhiệt.
• Hàn các vật liệu mỏng, dễ biến dạng như nhôm, inox, titan trong ngành ô tô, tàu thuyền.
• Phục hồi, sửa chữa khuôn mẫu.

Hàn MAG (Hàn khí hoạt tính kim loại)

Hàn MAG (Metal Active Gas) là một phương pháp hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ, sử dụng khí hoạt tính để tạo ra hồ quang và bảo vệ mối hàn. Khí hoạt tính thường được sử dụng là CO2 hoặc hỗn hợp CO2 và khí trơ như Argon.

Nguyên lý hoạt động:

Giống như hàn MIG, hàn MAG cũng sử dụng hồ quang điện để làm nóng chảy dây hàn và vật liệu cần hàn. Khí hoạt tính (CO2 hoặc CO2/Argon) được thổi vào vùng hồ quang để bảo vệ mối hàn khỏi sự ô nhiễm của không khí.

Khí CO2 khi phân hủy sẽ tạo ra một lớp xỉ bảo vệ mối hàn, giúp mối hàn ổn định hơn. Dây hàn được cung cấp liên tục và tự động vào vùng hồ quang, tương tự như quá trình hàn MIG.

Ưu điểm:

• Tốc độ và năng suất hàn cao.
• Mối hàn dài liên tục, ít văng tóe.
• Phù hợp cho kim loại màu, thép carbon thấp.
• Kỹ thuật hàn đơn giản.
• Mối hàn bền, chịu lực tốt.

Nhược điểm:

• Mối hàn MAG thường có nhiều xỉ hơn, bề mặt không được mịn màng bằng.
• Thường có hiện tượng bắn tóe nhiều hơn so với hàn MIG.
• Hàn MAG thích hợp cho thép thường, thép hợp kim thấp, khi cần mối hàn bền, chịu lực tốt, tốc độ hàn nhanh.

Bảng so sánh các phương pháp hàn:

Đặc điểm	Hàn Khí (Oxy-fuel Welding)	Hàn Que (SMAW)	Hàn MIG (GMAW – Inert Gas)	Hàn MAG (GMAW – Active Gas)	Hàn TIG (GTAW)
Nguyên lý	Đốt cháy khí (Oxy-Acetylene, Oxy-Propane)	Hồ quang điện từ que hàn	Hồ quang điện từ dây hàn, khí trơ bảo vệ	Hồ quang điện từ dây hàn, khí hoạt tính bảo vệ	Hồ quang điện từ điện cực Tungsten, khí trơ bảo vệ
Nguồn nhiệt	Ngọn lửa khí	Hồ quang điện	Hồ quang điện	Hồ quang điện	Hồ quang điện
Kim loại điền đầy	Có (que hàn)	Có (que hàn)	Có (dây hàn)	Có (dây hàn)	Có/Không (que hàn)
Khí bảo vệ	Không	Có (thuốc bọc)	Có (khí trơ: Argon, Helium)	Có (khí hoạt tính: CO2, hỗn hợp)	Có (khí trơ: Argon)
Ưu điểm	Đơn giản, rẻ, di động	Đơn giản, rẻ, linh hoạt	Năng suất cao, dễ tự động	Năng suất cao, kinh tế hơn MIG với thép cacbon	Chất lượng cao, thẩm mỹ, đa vật liệu
Nhược điểm	Nhiệt độ thấp, biến dạng nhiệt lớn	Chất lượng phụ thuộc tay nghề, tốc độ chậm	Thiết bị phức tạp hơn, khó hàn ngoài trời	Khó hàn ngoài trời hơn MIG	Tốc độ chậm, đòi hỏi kỹ năng cao
Ứng dụng	Hàn ống, sửa chữa	Xây dựng, sửa chữa, kết cấu thép	Sản xuất ô tô, đóng tàu, chế tạo máy	Sản xuất ô tô, kết cấu thép	Hàng không, khuôn mẫu, vật liệu đặc biệt
Chi phí thiết bị	Rất thấp	Rất thấp	Trung bình	Trung bình	Cao
Chất lượng mối hàn	Trung bình	Trung bình	Tốt	Tốt	Rất tốt
Tốc độ hàn	Chậm	Chậm	Nhanh	Nhanh	Chậm

Các Công Nghệ Hàn Khác

Ngoài những công nghệ hàn phổ biến trên, còn có các công nghệ hàn khác như: Hàn plasma, hàn laser, hàn tia điện tử, hàn nổ…

1. Hàn Plasma

Hàn plasma tương tự như hàn TIG, nhưng sử dụng một dòng khí ion hóa (plasma) được tạo ra bằng cách cho khí đi qua một lỗ phun nhỏ và hồ quang điện. Dòng plasma tập trung năng lượng nhiệt cao vào một vùng nhỏ. Phương pháp này tạo ra nhiệt độ cao hơn và hồ quang ổn định hơn so với hàn TIG, cho phép hàn nhanh hơn và mối hàn sâu hơn.

• Nguyên lý hoạt động: Khí (thường là Argon) được thổi qua một lỗ phun (Predicate) và hồ quang điện tạo ra plasma. Plasma được phun ra với tốc độ cao và tập trung nhiệt lượng vào vật liệu.
• Ưu điểm: Nhiệt độ cao, hồ quang ổn định, tốc độ hàn nhanh hơn TIG, mối hàn sâu và hẹp.
• Nhược điểm: Thiết bị phức tạp và đắt tiền hơn TIG, yêu cầu kỹ năng vận hành cao.
• Ứng dụng: Hàn thép không gỉ, nhôm, titan, và các vật liệu đặc biệt khác, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và biến dạng nhiệt thấp. Ví dụ: Hàn ống trong ngành hàng không vũ trụ và công nghiệp hạt nhân.

2. Hàn Laser

Hàn laser sử dụng chùm tia laser hội tụ để tạo nhiệt và hàn vật liệu. Đây là công nghệ hàn tiên tiến, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao.

• Nguyên lý hoạt động: Nguồn laser tạo ra chùm tia laser với mật độ năng lượng cực cao. Chùm tia laser làm nóng chảy vật liệu cục bộ, tạo thành mối hàn với độ chính xác micromet.
• Ưu điểm: Độ chính xác cực kỳ cao, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) hẹp, ít biến dạng, tốc độ hàn nhanh, có thể hàn các vật liệu khó hàn như titan, hợp kim nhôm.
• Nhược điểm: Chi phí đầu tư rất cao, yêu cầu kỹ thuật vận hành phức tạp, khó hàn các mối hàn dày.
• Ứng dụng: Công nghiệp ô tô (hàn bánh răng, hộp số, chi tiết động cơ), điện tử (hàn vi mạch, kết nối linh kiện), y tế (hàn dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép y tế).

3. Hàn tia điện tử

Hàn tia điện tử sử dụng một chùm tia điện tử tốc độ cao trong môi trường chân không để tạo nhiệt và hàn vật liệu. Chùm tia điện tử va chạm với vật liệu và chuyển động năng thành nhiệt năng. Phương pháp này tạo ra mối hàn rất hẹp và sâu, với vùng ảnh hưởng nhiệt rất nhỏ.

• Nguyên lý hoạt động: Súng điện tử phát ra chùm tia điện tử được gia tốc trong môi trường chân không. Chùm tia điện tử tập trung năng lượng cực cao vào vật liệu tạo ra nhiệt.
• Ưu điểm: Mối hàn hẹp và sâu, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, độ chính xác cao, có thể hàn các vật liệu khó hàn và vật liệu dày.
• Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị rất đắt tiền và phức tạp, cần môi trường chân không, hạn chế về kích thước vật hàn.
• Ứng dụng: Công nghiệp hàng không vũ trụ (hàn các chi tiết động cơ, cấu trúc máy bay), công nghiệp hạt nhân, chế tạo máy móc chính xác. Ví dụ: Hàn các bánh răng và trục trong hộp số máy bay.

4. Hàn nổ

Hàn nổ sử dụng năng lượng từ vụ nổ để tạo áp lực cực lớn, kết nối hai hoặc nhiều vật liệu lại với nhau. Vụ nổ tạo ra áp lực cực lớn ép các vật liệu lại với nhau. Phương pháp này không tạo ra vùng nóng chảy, mà kết nối vật liệu bằng liên kết kim loại.

• Nguyên lý hoạt động: Thuốc nổ được kích nổ tạo ra sóng xung kích. Sóng xung kích ép hai vật liệu lại với nhau tạo thành liên kết kim loại.
• Ưu điểm: Có thể hàn các vật liệu khác nhau (ví dụ: thép với nhôm, titan với thép), không tạo ra vùng nóng chảy, liên kết bền vững.
• Nhược điểm: Khó kiểm soát, nguy hiểm, hạn chế về hình dạng và kích thước vật hàn.
• Ứng dụng: Chế tạo các tấm kim loại phức hợp (bimetallic), hàn ống trao đổi nhiệt, chế tạo vật liệu chống ăn mòn. Ví dụ: Chế tạo các tấm thép bọc nhôm cho ngành công nghiệp hóa chất.

Những Câu Hỏi Liên Quan Tới Phương Pháp Hàn

1. Làm thế nào để lựa chọn phương pháp hàn phù hợp?

Để chọn phương pháp hàn tối ưu, cần xem xét các yếu tố như loại vật liệu, chiều dày, hình dạng liên kết, yêu cầu chất lượng, tốc độ sản xuất, điều kiện làm việc và giới hạn chi phí. Tham khảo ý kiến chuyên gia và tiến hành thử nghiệm là cần thiết.

2. Các khuyết tật hàn thường gặp là gì và làm sao để phòng tránh?

Một số khuyết tật hàn phổ biến gồm nứt, rỗ khí, xỉ cuốn, liên kết không ngấu, biến dạng. Để phòng tránh, cần kiểm soát chặt chẽ các thông số hàn, chuẩn bị bề mặt sạch sẽ, sử dụng vật liệu hàn và khí bảo vệ chất lượng cao, có kỹ thuật hàn đúng.

3. Các phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn phổ biến hiện nay gồm những gì?

Chất lượng mối hàn thường được đánh giá qua quan sát bằng mắt, kiểm tra bằng chất thẩm thấu, kiểm tra bằng từ tính, kiểm tra bằng siêu âm, kiểm tra bằng tia X. Tùy theo yêu cầu và tiêu chuẩn áp dụng mà lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp.

Xem thêm tiêu chuẩn đánh giá mối hàn qua bài viết: Tiêu chuẩn mối hàn là gì? Cách kiểm tra & các yếu tố ảnh hưởng.

4. Hàn khác gì so với các phương pháp nối kim loại khác như tán đinh, hàn thiếc, dán kết?

Hàn tạo ra sự liên kết vĩnh viễn giữa các chi tiết bằng cách làm nóng chảy cục bộ vật liệu, trong khi tán đinh, hàn thiếc, dán kết không làm thay đổi cấu trúc của kim loại. Mối nối hàn thường bền và chắc hơn, nhưng cũng đòi hỏi nhiều kỹ thuật và công cụ chuyên dụng hơn.

Để biết thêm về ngành hàn, tham khảo bài viết Lịch sử ngành hàn: Hình thành & phát triển như thế nào?

5. Hàn tiềm ẩn những mối nguy hiểm nào?

Quá trình hàn tiềm ẩn nhiều rủi ro như bỏng, điện giật, hít phải khói độc, tia sáng có hại, cháy nổ. Để đảm bảo an toàn, người hàn cần được trang bị bảo hộ lao động đầy đủ, làm việc trong môi trường thông thoáng, tuân thủ nội quy an toàn, và được khám sức khỏe định kỳ.

Đặc biệt, đừng bỏ qua 5 Nguyên tắc an toàn khi sử dụng máy hàn trước trình bày chi tiết nhất.

6. Có thể hàn được những vật liệu phi kim như nhựa, gốm, composite không?

Hàn thường chỉ áp dụng cho kim loại (như thép cơ khí, sắt, nhôm,…) và hợp kim tuy nhiên, một số kỹ thuật đặc biệt như hàn nhiệt, hàn siêu âm, hàn laser có thể được sử dụng để liên kết một số loại nhựa nhiệt dẻo và composite. Gốm sứ thường rất khó hàn do đặc tính giòn và chịu nhiệt kém.

7. Mua máy hàn ở đâu chất lượng, giá tốt?

Vegatec (Công ty TNHH Thiết bị Công nghiệp và Công nghệ Vega) là nhà cung cấp thiết bị công nghiệp hàng đầu tại Việt Nam, chuyên về các loại máy hàn, máy cắt và phụ kiện vật tư máy móc công nghiệp. Với nhiều năm kinh nghiệm, chúng tôi là nhà phân phối ủy quyền cấp 1 của nhiều thương hiệu máy hàn nổi tiếng trên thế giới.

Tại Vegatec, quý khách có thể tự do lựa chọn từ nhiều loại máy hàn đa dạng bao gồm:

• Máy hàn TIG.
• Máy hàn CO2/MIG/MAG.
• Máy hàn que.
• Robot hàn.

Vegatec cung cấp các loại máy hàn có thể hàn được nhiều chất liệu kim loại như thép, inox, nhôm, niken, magie, phù hợp cho ngành cơ khí chế tạo.

Mọi thắc mắc về máy hàn, máy cắt plasma, quý khách vui lòng liên hệ hotline của Vegatec để được tư vấn và báo giá tốt nhất