Trong quá trình hình thành sản phẩm, những phần của thiết kế sẽ được ghép nối với nhau bằng cách gia công hàn. Đây là công đoạn quan trọng không thể bỏ qua với nhiều phương thức, phương pháp thực hiện. Các thông tin trong bài viết hôm nay sẽ tổng hợp thông tin tổng quan về phương pháp gia công hàn và ứng dụng của phương pháp này trong quy trình gia công vật liệu kim loại.
Phương pháp gia công hàn là gì?
Gia công hàn là công đoạn tiếp nối sau khi cắt gọt sản phẩm. Những bộ phận trong sản phẩm sẽ dần được kết dính với nhau bởi mối hàn chắc chắn và không thể tách rời. Bằng cách nung chảy kim loại tại nhiệt độ cao, mối hàn sẽ được hình thành ở chỗ ghép nối. Có thể hiểu đơn giản là ta đang bôi một lớp keo kết dính đặc biệt tại vị trí cần nối.
Phương pháp hàn được sử dụng vô cùng phổ biến trong quy trình gia công cơ khí hiện nay, đặc biệt đối với vật liệu kim loại. Khi thực hiện quy trình này, người thợ sẽ cần lựa chọn cách thức hàn có tính chất phù hợp với sản phẩm cần ghép nối. Giống như việc không thể sử dụng keo dán giấy để dán gỗ và ngược lại, lựa chọn cách thức hàn đúng sẽ giúp tăng độ bền và độ liên kết giữa mối hàn và sản phẩm.
Phương pháp gia công hàn có ưu điểm là gắn kết các bộ phận trong sản phẩm nhanh chóng, giúp tạo hình sản phẩm phức tạp mà các phương pháp gia công khác không thể thực hiện. Tuy nhiên, phương pháp này thường để lại phần dư trong thành phần và nếu không có tay nghề cao, thành phẩm có thể bị biến dạng (cong, vênh) tại vị trí mối hàn.
Phương pháp gia công hàn hoạt động như thế nào?
Phương pháp hàn có thể áp dụng với các loại vật liệu là kim loại, phi kim và một vài vật liệu khác có thể đáp ứng về nhiệt độ nóng chảy. Quá trình hàn sản phẩm sẽ gồm 2 bước cơ bản dưới đây:
- Nung nóng vật liệu: Đầu tiên, tại vị trí cần ghép nối, các vật liệu sẽ được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy bằng nhiều cách thức như sử dụng điện, nhiệt trực tiếp. Nhiệt độ có thể được nung nóng đến gần 2000 độ C tuỳ theo chất liệu của sản phẩm, ví dụ với nhôm sẽ chỉ khoảng 600 – 700 độ C trong khi titan là hơn 1650 độ C, đồng là 900 – 1100 độ C.
- Tạo mối hàn: Khi vật liệu được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy, trạng thái chất sẽ chuyển sang dạng lỏng, dẻo và dễ dàng hoà trộn với nhau. Liên kết hoá học được hình thành khi vật liệu đạt cùng trạng thái vật chất và chuyển thành liên kết vật lý sau khi để nguội. Từ đó, mối hàn bền chặt cả về mặt hoá học và vật lý được hình thành.
Đối với 2 vật liệu có cùng chất hay nhiệt độ nóng chảy không quá chênh lệch, phương pháp gia công hàn có thể thực hiện trực tiếp tại vị trí nối. Tuy nhiên, với 2 vật liệu có nhiệt độ nóng chảy khác biệt hay nhiệt độ nóng chảy quá cao, người thợ sẽ cần sử dụng thêm các que hàn để đảm bảo hiệu quả tốt nhất.
Phân loại các phương pháp gia công hàn
Hiện nay có rất nhiều phương pháp hàn khác nhau như hàn điện, hàn CO2, hàn hồ quang hay hàn que,… Tuy nhiên, các phương pháp này có thể chia làm 2 loại là:
- Hàn nóng chảy: Tức các bộ phận sản phẩm tại vị trí hàn và que hàn (có thể được sử dụng thêm) đều được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy và tự động kết dính với nhau.
- Hàn áp lực: Khi vật liệu làm bằng chất có nhiệt độ nóng chảy cao và quy trình nung nóng chỉ khiến vật liệu trở nên dẻo hơn, chưa đạt đến trạng thái nóng chảy thì sẽ cần tác dụng lực để ép lại tạo thành mối hàn.
Ngoái ra, nếu dựa trên tiêu chí nguồn năng lượng truyền vào thì có thể kể đến 3 loại gia công hàn khác nhau là:
- Hàn điện (hàn hồ quang, hàn tiếp xúc,…): Sử dụng điện cực và dòng điện chạy qua mối hàn để chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng từ đó nóng chảy vật liệu.
- Hàn hoá học (hàn CO2, hàn nhiệt nhôm,…): Sử dụng phản ứng hoá học của các chất để sinh ra nhiệt cho quá trình hàn.
- Hàn cơ học (hàn ma sát, hàn nổ,…): Sử dụng tương tác vật lý trực tiếp giúp chuyển hoá cơ năng thành nhiệt năng cung cấp cho quá trình.
Một số ứng dụng của gia công cơ khi hàn
Với tính chất, nguyên lý hoạt động như trên, phương pháp hàn được áp dụng trong gia công cơ khí với ứng dụng như hàn MIG/MAG trong kết cấu ôtô, đóng tàu, hàn TIG cho thiết bị dầu khí, thực phẩm. Ứng dụng hàn cũng được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo như đường ống thuỷ điện, bồn inox, thiết bị xe máy, điều hoà,… và công nghiệp xây dựng như cầu đường, giàn khoan,…
Phương pháp gia công hàn đã được giới thiệu chi tiết từ cách thức hoạt động, phân loại cho đến ứng dụng thông qua bài viết hôm nay. Với các thông tin chi tiết trên, bạn đọc chắc hẳn đã nắm rõ được các đặc điểm, tính chất của phương pháp gia công quan trọng này.