1. Hàn là gì?
Hàn là gì? Hàn là kỹ thuật gia công dùng để nối liền hai hay nhiều chi tiết kim loại (sau đây gọi là vật liệu cơ bản) bằng cách làm nóng chảy tại mối nối.
Hàn phải làm nóng chảy kim loại, do đó có thể làm suy giảm độ bền vốn có của kim loại. Nếu kim loại không được nung chảy đủ hoặc ngược lại bị tác động nhiệt quá mức gây biến dạng thì chất lượng mối hàn sẽ bị ảnh hưởng. Vì vậy, hàn đòi hỏi phải có kinh nghiệm và kỹ thuật.
Hàn được chia thành ba nhóm chính:
- Hàn nóng chảy : làm nóng chảy mối nối của vật liệu cơ bản để gắn kết.
- Hàn áp lực : dùng áp lực để gắn kết mối nối.
- Hàn bằng vật liệu hàn phụ : không làm nóng chảy vật liệu cơ bản, mà sử dụng kim loại phụ (như hợp kim hàn hoặc thiếc) để liên kết.
Ngoài ra, trong từng nhóm còn có các phương pháp hàn cụ thể như sau:
- Hàn nóng chảy
・Hàn hồ quang
・Hàn khí gas
・Hàn laser - Hàn áp lực
・Hàn khí áp lực
・Hàn ma sát
・Hàn điện trở: gồm hàn điểm và hàn đường - Hàn bằng vật liệu hàn phụ
・Hàn bằng hợp kim hàn cứng
・Hàn bằng hợp kim hàn mềm, hay còn gọi là hàn thiếc)
※ Khi biểu diễn mối hàn trên bản vẽ kỹ thuật, cần sử dụng các ký hiệu hàn đặt trên bản vẽ.
2. Hàn nóng chảy
Hàn nóng chảy là phương pháp nung chảy vật liệu cơ bản hoặc nung chảy cả vật liệu cơ bản và que hàn để tạo mối nối. Phương pháp nổi tiếng nhất thuộc nhóm này là hàn hồ quang.
Hàn hồ quang
Hàn hồ quang là phương pháp tạo ra hiện tượng phóng điện hồ quang giữa que hàn được phủ lớp thuốc và vật liệu cơ bản, sau đó làm nóng chảy que hàn để nó hòa quyện vào vật liệu cơ bản, tạo thành mối hàn.
Hồ quang là hiện tượng phóng điện giống như tia lửa phát ra khi cắm phích điện vào ổ cắm hoặc như sấm sét. Đây là hiện tượng khi lớp cách điện của không khí giữa hai điện cực có hiệu điện thế bị phá vỡ, làm cho dòng điện phóng qua.
Hàn khí
Hàn khí là phương pháp sử dụng máy hàn khí, nhờ nhiệt lượng sinh ra từ khí cháy để nung chảy vật liệu cơ bản và que hàn, từ đó tạo mối nối.
Đặc điểm của hàn khí là thời gian hàn lâu hơn và vùng ảnh hưởng nhiệt rộng, vì vậy so với hàn hồ quang thì độ bền mối hàn kém hơn.
Hàn laser
Laser là từ viết tắt của cụm:
- Light： → Ánh sáng
- Amplification：Khuếch đại
- Stimulated： Kích thích
- Emission： Phát xạ
- Radiation： Bức xạ
Ghép lại, nó có nghĩa là “Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích”. Laser là loại ánh sáng nhân tạo, được tạo ra bằng cách cung cấp năng lượng mạnh (như ánh sáng hoặc điện) vào một vật chất để kích thích phát ra bức xạ.
Trong hàn laser, chùm tia laser có mật độ năng lượng cao được tập trung chiếu vào bề mặt vật liệu cơ bản, làm nóng chảy cục bộ rồi đông đặc lại, từ đó tạo thành mối nối.
3. Hàn áp lực
Hàn áp lực là phương pháp dùng áp lực cơ học tác động lên vật liệu cơ bản để tạo mối nối. Các phương pháp hàn áp lực phổ biến gồm:
Hàn khí áp lực
Hàn khí áp lực là phương pháp ép chặt hai bề mặt đầu mút của vật liệu cần nối, đồng thời gia nhiệt mối nối bằng ngọn lửa axetylen dư .
Quá trình gia nhiệt bằng ngọn lửa axetylen dư giúp loại bỏ lớp màng oxi hóa cản trở sự liên kết, từ đó cho phép kim loại hòa nhập ở cấp độ nguyên tử và hình thành mối hàn chắc chắn.
Hàn ma sát
Hàn ma sát là phương pháp hàn áp lực, trong đó một vật liệu cơ bản được cố định, còn vật liệu kia được quay xoay tròn và ép chặt vào nhau.
Nhiệt ma sát sinh ra tại bề mặt tiếp xúc sẽ làm cho kim loại mềm ra và gắn kết lại, từ đó tạo thành mối nối.
Hàn điện trở
Hàn điện trở là phương pháp hàn áp lực, trong đó vật liệu cơ bản được kẹp giữa hai điện cực, vừa được ép chặt vừa cho dòng điện đi qua.
Nhiệt lượng sinh ra từ điện trở của kim loại tại vùng tiếp xúc sẽ làm nóng chảy kim loại, nhờ đó tạo thành mối hàn.
Phương pháp tiêu biểu của hàn điện trở là hàn điểm, thường được sử dụng trong việc ghép nối thân xe ô tô.
4. Hàn bằng vật liệu hàn phụ
Hàn bằng vật liệu hàn phụ là phương pháp không làm nóng chảy vật liệu cơ bản, mà nung chảy kim loại hàn có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn và cho chảy vào mối nối để liên kết các chi tiết.
- Nếu nhiệt độ nóng chảy của kim loại hàn trên 450°C → gọi là hàn cứng
- Nếu nhiệt độ nóng chảy dưới 450°C → gọi là hàn mềm (hàn thiếc)
Đặc điểm của phương pháp này là mối hàn không đạt độ bền cao như các phương pháp hàn khác, nhưng phù hợp để ghép nối các chi tiết chính xác và tinh xảo.
5. Lời kết
Hàn là một trong những kỹ thuật gia công cơ khí quan trọng, giúp kết nối các chi tiết kim loại lại với nhau thành sản phẩm hoàn chỉnh. Mỗi phương pháp hàn – từ hàn nóng chảy, hàn áp lực đến hàn bằng vật liệu hàn phụ – đều có những đặc điểm, ưu nhược điểm riêng và phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.
Việc lựa chọn phương pháp hàn phù hợp không chỉ đảm bảo độ bền và chất lượng mối hàn, mà còn giúp tối ưu hóa hiệu quả sản xuất. Vì vậy, nắm vững nguyên lý, cách thực hiện và đặc trưng của từng loại hàn là điều cần thiết đối với mọi kỹ sư và kỹ thuật viên trong ngành cơ khí.
