Sự khác biệt giữa hàn TIG và hàn MIG khi sử dụng trong môi trường gia công nhôm: những lưu ý thực tế

Trong môi trường gia công nhôm, việc lựa chọn phương pháp hàn phù hợp không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn mà còn quyết định tốc độ sản xuất, chi phí bảo trì và độ bền của sản phẩm cuối cùng. Hai công nghệ hàn phổ biến nhất hiện nay là hàn TIG (Tungsten Inert Gas) và hàn MIG (Metal Inert Gas). Dù cả hai đều sử dụng khí bảo vệ để ngăn oxy hoá, nhưng cách thức tạo lửa, điều khiển nhiệt độ và tính linh hoạt trong các vị trí hàn lại khác nhau đáng kể. Bài viết sẽ đi sâu vào những điểm khác biệt cơ bản, đồng thời đưa ra những lưu ý thực tế giúp người dùng đưa ra quyết định đúng đắn khi làm việc với nhôm.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của hàn TIG và hàn MIG

Hàn TIG sử dụng que tungsten không tan làm điện cực, dòng điện được truyền qua điện cực và tạo ra một hồ quang ổn định. Khí bảo vệ (thường là argon) được bơm liên tục quanh hồ quang để ngăn chặn oxy hoá. Khi người hàn đưa que tungsten gần bề mặt kim loại, hồ quang sẽ sinh ra nhiệt độ cao, làm chảy lớp nhôm và cho phép người hàn đổ filler (nếu cần) bằng tay.

Ngược lại, hàn MIG dùng dây hàn đồng thời là điện cực và vật liệu hàn. Dây này được cấp liên tục từ cuộn, qua cuộn dây, đến mũi đùn và tạo ra hồ quang khi tiếp xúc với bề mặt công việc. Khí bảo vệ (argon hoặc hỗn hợp argon‑helium) được bơm qua mũi đùn để bảo vệ khu vực hàn. Khi dây hàn chảy, nó đồng thời cung cấp vật liệu hàn, giúp quá trình hàn nhanh hơn và ít phụ thuộc vào kỹ năng đổ filler thủ công.

Đặc điểm kỹ thuật khi hàn nhôm

Độ dẫn nhiệt và nhiệt độ nóng chảy

Nhôm có độ dẫn nhiệt cao gấp bốn đến năm lần so với thép, đồng thời nhiệt độ nóng chảy khoảng 660 °C. Điều này khiến nhôm nhanh chóng truyền nhiệt ra môi trường xung quanh, làm cho vùng hàn nguội nhanh hơn. Vì vậy, việc duy trì nhiệt độ ổn định trong khu vực hàn là yếu tố then chốt.

Hàn TIG cho phép kiểm soát nhiệt độ chi tiết hơn nhờ khả năng điều chỉnh dòng điện một cách mượt mà và không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ dày dây hàn như MIG. Khi cần hàn các chi tiết mỏng hoặc có yêu cầu độ chính xác cao, TIG thường mang lại kết quả mượt mà hơn và ít bị rỗng hay nứt.

Độ bám dính và khả năng tạo lớp filler

Với MIG, dây hàn được cung cấp liên tục, vì vậy việc tạo lớp filler đồng đều và nhanh chóng trở nên dễ dàng, đặc biệt trong các mối hàn dài hoặc khi cần hàn dày. Tuy nhiên, do tốc độ cao, MIG có xu hướng tạo ra bọt khí hoặc các khuyết tật nếu không điều chỉnh đúng lưu lượng khí và tốc độ dây.

Trong khi đó, TIG cho phép người hàn tự do quyết định có hay không dùng filler, và nếu có thì có thể điều chỉnh lượng filler một cách tinh tế bằng tay. Điều này rất hữu ích khi hàn các chi tiết có độ dày thay đổi, hoặc khi cần hàn mà không muốn thêm filler (ví dụ hàn mỏng để tránh làm biến dạng).

Ưu và nhược điểm thực tiễn trong môi trường gia công nhôm

Sản phẩm bạn nên cân nhắc mua

Sách - Combo Rich Habits Thói quen người thành và Rich Habits - Poor Habits Sự khác biệt giữa người giàu và người nghèo

Giá gốc: 379.824 đ - Giá bán: 316.520 đ (Tiết kiệm: 63.304 đ)

Sách Khám Phá Tình Cảm Nam Nữ - Hiểu Khác Nhau Giữa Tình Yêu & Mối Quan Hệ

Giá gốc: 30.135 đ - Giá bán: 24.500 đ (Tiết kiệm: 5.635 đ)

Ổ Chuyển Đổi 3 Chân Sang 2 Chân, Phích Cắm chuyển 3 Chân

Giá gốc: 12.799 đ - Giá bán: 9.999 đ (Tiết kiệm: 2.800 đ)

Sách Thấu Hiểu Tâm Lý Đừng Bán Sản Phẩm Bán Sự Khác Biệt - Giá 126.750 VND

Giá gốc: 157.170 đ - Giá bán: 126.750 đ (Tiết kiệm: 30.420 đ)

Hàn TIG: Độ chính xác và bề mặt mịn

• Ưu điểm: Khả năng kiểm soát nhiệt độ và tốc độ hàn tốt, ít sinh ra bọt khí, bề mặt mối hàn mịn, phù hợp cho các chi tiết có yêu cầu thẩm mỹ cao.
• Nhược điểm: Tốc độ hàn chậm hơn, yêu cầu kỹ năng cao hơn, chi phí tiêu thụ điện năng và khí bảo vệ thường lớn hơn.

Trong một nhà máy gia công nhôm chuyên sản xuất các bộ phận máy bay hoặc các chi tiết cơ khí tinh vi, việc lựa chọn TIG thường được ưu tiên vì độ bền và độ chính xác của mối hàn là yếu tố quyết định. Khi hàn các khung nhôm mỏng, việc giảm thiểu hiện tượng "burn-through" (đi qua lớp nhôm) trở nên dễ dàng hơn nhờ khả năng điều chỉnh dòng điện mịn màng của TIG.

Hàn MIG: Tốc độ và hiệu quả kinh tế

• Ưu điểm: Tốc độ hàn nhanh, phù hợp với sản xuất hàng loạt, dễ học hơn cho người mới, thích hợp cho các mối hàn dày hoặc các cấu trúc khung lớn.
• Nhược điểm: Dễ sinh ra bọt khí nếu không kiểm soát khí bảo vệ, bề mặt mối hàn thường thô hơn, yêu cầu xử lý sau hàn (mài, đánh bóng) để đạt độ hoàn thiện cao.

Trong các dây chuyền sản xuất khung xe tải hoặc khung máy móc nặng bằng nhôm, MIG thường được lựa chọn vì thời gian hàn ngắn giúp tăng năng suất. Khi các chi tiết có độ dày từ 3 mm trở lên, việc dùng MIG giúp giảm thiểu hiện tượng rỗng trong mối hàn, đồng thời giảm chi phí nhân công do tốc độ làm việc cao.

Những lưu ý thực tế khi lựa chọn và vận hành máy hàn

Chuẩn bị bề mặt và làm sạch

Nhôm dễ bị oxi hoá nhanh chóng khi tiếp xúc với không khí. Lớp oxit nhôm (Al₂O₃) có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhôm nguyên chất, do đó nếu không loại bỏ lớp oxit sẽ gây ra các khuyết tật như “porosity” (lỗ rỗng) và “cracking”. Trước khi hàn, nên dùng giấy nhám mịn hoặc bàn chải thép không gỉ để loại bỏ lớp oxit, sau đó dùng dung dịch kiềm nhẹ để rửa sạch bề mặt và để khô hoàn toàn.

Với TIG, việc làm sạch càng quan trọng vì hồ quang nhỏ và nhiệt độ tập trung có thể làm lớp oxit bám chặt hơn. MIG cũng không ngoại lệ; tuy nhiên, do tốc độ hàn nhanh, một số người hàn có xu hướng bỏ qua bước này, dẫn đến giảm chất lượng mối hàn.

Lựa chọn khí bảo vệ và tỉ lệ pha trộn

Argon là khí bảo vệ phổ biến nhất cho hàn nhôm, vì nó cung cấp môi trường không phản ứng và giảm hiện tượng “spatter” (đốm). Đối với MIG, một số kỹ thuật viên thích pha trộn argon và helium (tỷ lệ thường 75% argon – 25% helium) để tăng nhiệt độ hồ quang, giúp chảy nhanh hơn khi hàn nhôm dày.

Trong hàn TIG, việc thêm một phần nhỏ hydrogen (khoảng 2‑5%) vào argon có thể cải thiện độ ẩm của hồ quang, giúp giảm hiện tượng “wetting” (bám dính) trên bề mặt nhôm. Tuy nhiên, quá nhiều hydrogen có thể gây nứt trong mối hàn, vì vậy cần tuân thủ tỉ lệ khuyến cáo của nhà sản xuất thiết bị.

Điều chỉnh dòng điện và tốc độ di chuyển

Đối với nhôm mỏng (< 2 mm), dòng điện TIG thường dao động từ 30‑80 A, tốc độ di chuyển chậm để tránh quá nhiệt. Khi hàn dày hơn (3‑6 mm), dòng điện có thể tăng lên 120‑180 A, kèm theo việc sử dụng filler rod phù hợp. MIG thường bắt đầu từ 80 A cho các mối hàn dày 3 mm trở lên, và tốc độ dây hàn cần được điều chỉnh sao cho lượng filler cung cấp đồng đều.

Trong thực tế, các nhà máy thường thực hiện thử nghiệm “weld bead” (đoạn hàn mẫu) để xác định thông số tối ưu cho từng loại nhôm và độ dày cụ thể. Kết quả thử nghiệm sẽ giúp giảm thiểu lỗi như “undercut” (cắt sâu) hoặc “overlap” (chép chồng) trong quá trình sản xuất thực tế.

Kiểm soát nhiệt độ môi trường và giãn nở

Nhôm có hệ số giãn nở nhiệt cao, vì vậy khi hàn các bộ phận lớn, việc giãn nở không đồng đều có thể dẫn đến biến dạng hoặc nứt. Đối với TIG, do nhiệt độ tập trung và thời gian hàn ngắn, biến dạng thường ít hơn. MIG, với thời gian hàn kéo dài và nhiệt độ tổng cộng cao hơn, đòi hỏi phải có các biện pháp kiểm soát như sử dụng kẹp cố định hoặc làm mát bằng nước.

Trong các dự án lớn như hàn khung nhà máy hoặc các cấu trúc kiến trúc bằng nhôm, kỹ thuật viên thường sử dụng “pre‑heat” (đun nóng trước) ở mức độ thấp (khoảng 50‑100 °C) để giảm độ chênh lệch nhiệt độ giữa vùng hàn và khu vực xung quanh, tránh hiện tượng “thermal shock”.

Ứng dụng thực tiễn và lựa chọn công nghệ dựa trên tiêu chí công việc

Hàn các chi tiết mỏng, có yêu cầu thẩm mỹ

Ví dụ: khung ghế xe hơi, vỏ máy tính, ống dẫn khí mỏng. Ở những trường hợp này, độ mịn của bề mặt và khả năng kiểm soát nhiệt độ là ưu tiên hàng đầu. TIG thường là lựa chọn phù hợp vì nó cho phép người hàn “điều chỉnh” lượng nhiệt và filler một cách chi tiết, giảm thiểu hiện tượng cháy chỗ và tạo ra mối hàn không bám dính.

Hàn khối lượng lớn, độ dày trung bình đến cao

Ví dụ: khung máy móc, tấm nhôm dày 5‑10 mm, cấu trúc chịu tải. Ở đây, tốc độ và hiệu suất sản xuất quan trọng hơn so với độ hoàn thiện bề mặt. MIG đáp ứng tốt nhu cầu này nhờ khả năng hàn nhanh, đồng thời giảm thời gian và công sức cho công đoạn xử lý sau hàn.

Kết hợp cả hai công nghệ trong một dây chuyền

Nhiều nhà máy hiện nay không giới hạn mình chỉ dùng một loại hàn duy nhất. Họ thường thiết lập các trạm hàn riêng biệt: một trạm TIG cho các chi tiết tinh vi, một trạm MIG cho các bộ phận chịu tải. Việc này giúp tối ưu hoá chi phí và thời gian, đồng thời đảm bảo chất lượng ở mọi khâu của quy trình sản xuất.

Những câu hỏi thường gặp khi làm việc với nhôm

Tại sao cần dùng khí argon thay cho oxy?

Oxy sẽ nhanh chóng tạo ra oxit nhôm, làm giảm độ bám dính của mối hàn và tạo ra các lỗ rỗng. Argon là khí trơ, không phản ứng với nhôm, bảo vệ khu vực hàn khỏi không khí và giúp hồ quang ổn định.

Hàn MIG có gây ra “spatter” nhiều hơn TIG không?

Đúng, vì MIG sử dụng dây hàn nóng chảy liên tục, nếu không điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ hoặc tốc độ dây hàn hợp lý, các giọt kim loại có thể bị bắn ra ngoài (spatter). TIG, với điện cực không tan và việc đổ filler thủ công, thường ít sinh ra spatter hơn.

Làm sao giảm hiện tượng “porosity” trong mối hàn nhôm?

Đầu tiên, luôn làm sạch bề mặt và loại bỏ oxit. Thứ hai, duy trì lưu lượng khí bảo vệ ổn định, tránh gián đoạn. Thứ ba, điều chỉnh dòng điện và tốc độ di chuyển sao cho khu vực hàn không bị quá nóng hoặc quá lạnh, tránh tạo ra bọt khí trong hồ quang.

Liệu có thể hàn nhôm mà không dùng filler?

Có, trong các trường hợp hàn mỏng (< 2 mm) và khi yêu cầu độ mỏng tối đa, kỹ thuật “butt weld” (hàn đầu mối) bằng TIG có thể thực hiện mà không cần filler. Tuy nhiên, đối với nhôm dày hoặc khi cần tăng độ bền, việc sử dụng filler rod vẫn là cách an toàn nhất.

Những yếu tố trên không chỉ giúp người hàn lựa chọn công nghệ phù hợp mà còn tạo nền tảng cho việc tối ưu hoá quy trình sản xuất, giảm thiểu lỗi và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng. Khi hiểu rõ ưu, nhược điểm cũng như các lưu ý thực tế, việc quyết định giữa TIG và MIG sẽ trở nên dễ dàng và dựa trên nhu cầu thực tế của từng dự án.