Hàn que, hàn MIG và hàn TIG đều dùng hồ quang điện để nung chảy kim loại, nhưng khác nhau ở điện cực và cách che vũng hàn. Hàn que dùng que có thuốc bọc, rẻ và bền bỉ ngoài trời; hàn MIG đẩy dây hàn liên tục qua súng có khí bảo vệ, nhanh và năng suất cao; hàn TIG dùng điện cực vonfram không chảy, chậm nhất nhưng mối hàn sạch và đẹp nhất, hợp với inox mỏng và nhôm.
Ba phương pháp này giống nhau ở đâu?
Cả ba đều là hàn hồ quang: một dòng điện lớn phóng qua khe khí hẹp giữa điện cực và vật hàn, biến khe khí thành cột plasma sáng chói nóng hàng nghìn độ. Nhiệt ấy làm chảy mép kim loại thành vũng hàn. Cả ba đều phải giải quyết cùng một chuyện: che vũng hàn khỏi ôxy, nitơ và hơi ẩm trong không khí. Điểm khác nằm ở hai câu hỏi: điện cực có tan vào mối hàn không, và cái gì che vũng hàn.
| Tiêu chí | Hàn que (SMAW) | Hàn MIG/MAG (GMAW) | Hàn TIG (GTAW) |
|---|---|---|---|
| Điện cực | Que thép có thuốc bọc, chảy dần | Dây hàn cuộn, chảy liên tục | Vonfram, không chảy |
| Kim loại bù | Chính lõi que | Chính dây hàn | Que phụ cầm tay riêng (hoặc không cần) |
| Che vũng hàn | Khí và xỉ từ thuốc bọc | Khí thổi qua súng: argon, CO₂ hoặc hỗn hợp | Khí trơ, thường là argon |
| Tốc độ đắp kim loại | Trung bình, phải dừng thay que | Nhanh nhất trong ba cách | Chậm nhất |
| Độ đẹp, độ sạch | Có xỉ phải gõ, bắn toé nhiều | Khá, ít xỉ, có bắn toé | Đẹp nhất, gần như không bắn toé |
| Làm ngoài trời có gió | Tốt | Kém, khí bị thổi bay | Kém |
| Độ khó học | Trung bình | Dễ nhất để có mối hàn tạm được | Khó nhất, cần hai tay và chân phối hợp |
| Hợp nhất với | Thép kết cấu, sửa chữa, công trường | Thép tấm, khung, sản xuất hàng loạt | Inox mỏng, nhôm, titan, đường hàn lót ống |
Hàn que hoạt động thế nào và vì sao vẫn phổ biến?
Hàn que, tên đầy đủ là hàn hồ quang tay bằng que hàn có thuốc bọc, là phương pháp quen thuộc nhất ở các xưởng cơ khí nhỏ Việt Nam. Que hàn gồm một lõi thép dài vài chục centimét, bên ngoài bọc lớp thuốc gồm khoáng chất, chất khử ôxy và chất tạo khí. Khi hồ quang cháy, lõi chảy thành giọt rơi vào vũng hàn, thuốc bọc cháy thành khí che phủ và tạo lớp xỉ nổi lên trên, phủ kín mối hàn khi nguội. Gõ lớp xỉ đi mới thấy vảy hàn bên dưới.
Ưu điểm lớn của hàn que là đơn giản: một máy hàn, một kìm kẹp que, một dây mát. Không cần bình khí, không cần bộ cấp dây. Gió không thổi bay được lớp xỉ, nên hàn que vẫn là lựa chọn số một ngoài công trường, trên giàn giáo, khi sửa chữa ở nơi xa xưởng. Nhược điểm là mỗi que chỉ hàn được một đoạn ngắn, phải dừng thay que, gõ xỉ giữa các lớp, và mối hàn dễ lẫn xỉ nếu tay nghề chưa vững.
Que hàn được đặt mã theo tiêu chuẩn. Ví dụ theo hệ của Hội Hàn Hoa Kỳ (AWS), E6013 là loại que dễ mồi hồ quang, hay dùng cho tấm mỏng và kết cấu nhẹ; E7018 là que hydro thấp, cho mối hàn dẻo dai, dùng cho kết cấu chịu lực. Que hydro thấp hút ẩm từ không khí, nên phải bảo quản trong tủ sấy; que ẩm đưa hydro vào mối hàn và có thể gây nứt sau khi hàn. Đây là một lỗi rất đời thường: để que hàn qua đêm ngoài trời nồm rồi sáng hôm sau đem hàn kết cấu chịu lực.
Hàn MIG khác hàn MAG ra sao?
Hàn MIG/MAG dùng một súng hàn có dây hàn cuộn được máy đẩy ra liên tục. Dây hàn vừa là điện cực vừa là kim loại bù. Khí bảo vệ đi kèm, thổi qua chụp khí ở đầu súng. Người thợ chỉ việc bóp cò và dắt súng đi; không phải dừng thay que, không có xỉ, nên tốc độ đắp kim loại cao hơn hàn que nhiều lần.
Tên gọi phụ thuộc vào khí:
- MIG (Metal Inert Gas, khí trơ): dùng argon hoặc heli, không phản ứng với kim loại. Dùng cho nhôm, đồng và các kim loại màu.
- MAG (Metal Active Gas, khí hoạt tính): dùng CO₂ hoặc hỗn hợp argon pha CO₂ hay ôxy. CO₂ tham gia vào hồ quang, giúp ngấu sâu và rẻ hơn argon. Dùng cho thép cacbon. Ở Việt Nam, thợ hay gọi chung là "hàn CO₂".
Trong xưởng, người ta thường gọi chung cả hai là hàn MIG. Có một biến thể là hàn dây lõi thuốc: dây hàn rỗng chứa thuốc bên trong, tự tạo xỉ và khí như que hàn, nên có thể hàn ngoài trời mà không cần bình khí hoặc chỉ cần ít khí.
Hàn MIG hợp với sản xuất hàng loạt: khung xe, cửa sắt, kết cấu thép tấm, và đặc biệt là robot hàn, vì dây cấp liên tục rất dễ tự động hoá. Điểm yếu: súng hàn cồng kềnh hơn kìm hàn que, khí bị gió thổi mất, và nếu chỉnh sai thông số, mối hàn trông đẹp bên ngoài nhưng có thể chưa ngấu vào kim loại gốc. Lỗi "dính mà không ngấu" này khó thấy bằng mắt và là lý do mối hàn chịu lực phải được kiểm tra.
Vì sao inox mỏng và nhôm hay hàn TIG?
Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) dùng điện cực vonfram nhọn. Vonfram chảy ở khoảng 3.422 °C, cao nhất trong các kim loại, nên điện cực chịu được hồ quang mà gần như không tan. Kim loại bù là que phụ tách riêng, thợ cầm tay trái đưa vào mép vũng hàn khi cần. Khí trơ argon thổi quanh điện cực che vũng hàn. Nhiều máy có bàn đạp chân để tăng giảm dòng điện trong lúc hàn.
Vì nhiệt và kim loại bù được điều khiển riêng, thợ TIG làm chủ vũng hàn rất tinh. Đó là lý do TIG thống trị ở những chỗ cần mối hàn sạch:
- Inox mỏng: tấm inox dưới 1–2 mm dễ bị thủng hoặc cong vênh nếu nhiệt quá mạnh. TIG cho phép dòng điện nhỏ, ổn định, mối hàn không bắn toé, không xỉ, dễ giữ được bề mặt sáng. Bồn inox thực phẩm, ống dẫn sữa, bia, thiết bị y tế thường được hàn TIG vì mối hàn trơn không có kẽ đọng bẩn.
- Nhôm: nhôm có lớp ôxít mỏng chảy ở khoảng 2.072 °C trong khi nhôm chảy ở khoảng 660 °C. Hàn TIG bằng dòng xoay chiều có nửa chu kỳ "bóc" lớp ôxít, nửa chu kỳ còn lại nung chảy kim loại.
- Đường hàn lót ống: lớp hàn đầu tiên ở đáy rãnh ống áp lực thường hàn TIG để mặt trong ống ngấu đều, sau đó các lớp phủ mới hàn que hoặc MIG cho nhanh.
- Titan và kim loại hoạt tính: cần che khí trơ cả mặt trước lẫn mặt sau mối hàn.
Cái giá phải trả là tốc độ: hàn TIG chậm hơn MIG nhiều lần, đòi hỏi hai tay một chân phối hợp, nên thợ TIG giỏi mất thời gian đào tạo lâu nhất.
Chọn phương pháp nào cho công việc nào?
Không có phương pháp "tốt nhất", chỉ có phương pháp hợp nhất với vật liệu, độ dày, vị trí và số lượng. Vài quy tắc mà kỹ sư hàn thường dùng:
- Ngoài trời, có gió, vị trí khó, sửa chữa lẻ: hàn que hoặc dây lõi thuốc.
- Thép tấm từ vài milimét trở lên, sản xuất nhiều: MAG, càng nhiều càng nên dùng robot.
- Inox dưới khoảng 3 mm, yêu cầu vệ sinh, thẩm mỹ: TIG.
- Nhôm: TIG xoay chiều cho tấm mỏng, chi tiết đẹp; MIG xung cho tấm dày, sản xuất nhanh.
- Ống áp lực: thường phối hợp, TIG lớp lót, que hoặc MIG các lớp sau, theo quy trình hàn đã được duyệt.
Trong công nghiệp, lựa chọn này không do thợ tuỳ hứng: mỗi mối hàn quan trọng có một quy trình hàn viết sẵn ghi rõ phương pháp, loại que hay dây, khí, dòng điện, số lớp, nhiệt độ nung sơ bộ. Quy trình được thử nghiệm và phê duyệt trước khi áp dụng.
Ba phương pháp nguy hiểm khác nhau thế nào?
Cả ba đều phát tia cực tím mạnh, phải đeo mặt nạ hàn với kính lọc đủ tối và che kín da. Hàn TIG ít khói, ít bắn toé nhất nhưng hồ quang trên nhôm và inox phát tia cực tím rất mạnh; thợ để hở cổ tay, cổ áo có thể bị rám bỏng như cháy nắng. Hàn que và hàn dây lõi thuốc nhiều khói nhất do thuốc bọc cháy; hàn MAG trên thép mạ kẽm sinh khói ôxít kẽm gây sốt khói kim loại. Khói hàn inox chứa hợp chất crom cần được hút tại nguồn. Ở mọi phương pháp, vật vừa hàn xong vẫn rất nóng dù không còn đỏ, và xỉ nóng văng vào giày, cổ áo là kiểu bỏng phổ biến nhất trong xưởng.
Người muốn thử sức nên học ở trường nghề: thường học viên được làm quen với hàn que trước để hiểu hồ quang, sau đó chuyển sang MIG và TIG.
Câu hỏi thường gặp
Hàn MIG và hàn TIG khác nhau thế nào?
Hàn MIG dùng dây hàn cuộn vừa làm điện cực vừa làm kim loại bù, đắp nhanh, hợp sản xuất nhiều. Hàn TIG dùng điện cực vonfram không chảy và que phụ cầm tay riêng, chậm hơn nhiều nhưng mối hàn sạch, đẹp, kiểm soát tốt trên tấm mỏng.
Hàn que có còn được dùng không?
Còn rất phổ biến, nhất là ngoài công trường, sửa chữa và kết cấu thép. Hàn que không cần bình khí, không sợ gió và thiết bị đơn giản, nên vẫn là phương pháp nền tảng trong đào tạo thợ hàn.
Hàn CO₂ là hàn gì?
Hàn CO₂ là cách gọi phổ biến ở Việt Nam cho hàn MAG, tức hàn dây dùng khí bảo vệ CO₂ hoặc hỗn hợp argon – CO₂. Phương pháp này dùng chủ yếu cho thép cacbon.
Vì sao hàn nhôm khó?
Nhôm có lớp ôxít bề mặt chảy ở khoảng 2.072 °C, cao hơn nhiều so với nhôm (khoảng 660 °C), lại dẫn nhiệt rất nhanh. Phải dùng TIG xoay chiều hoặc MIG với khí trơ và làm sạch bề mặt kỹ mới có mối hàn tốt.
Học hàn nên bắt đầu từ phương pháp nào?
Nhiều trường nghề cho học viên bắt đầu với hàn que để nắm cách mồi và giữ hồ quang, đọc vũng hàn, sau đó mới học MIG và TIG. Học ở cơ sở có trang bị bảo hộ và người hướng dẫn là điều kiện bắt buộc.
