Phần lớn mối hàn không ngấu, rỗ khí hay lệch mép đã được quyết định trước khi hồ quang cháy, ở khâu chuẩn bị mép. Một mép vát đúng góc, khe hở chân đều, mặt kim loại sạch dầu và gỉ, mối đính đủ chắc thì thợ trung bình cũng ra mối hàn tốt; ngược lại, mép xấu thì thợ giỏi cũng chỉ chữa cháy.
Bài này giải thích các kiểu chuẩn bị mép thường gặp ở xưởng kết cấu thép, các thông số hình học cần hiểu, cách cắt và mài mép, làm sạch, gá và đính. Mọi kích thước trong bài chỉ để hình dung; kích thước thật theo bản vẽ và quy trình hàn được duyệt.
Các thông số hình học của mép hàn giáp mối
Với mối hàn giáp mối, tức hai tấm đặt đối đầu trên cùng mặt phẳng, bạn cần nắm bốn thông số. Góc vát là góc mài nghiêng trên mỗi tấm; hai góc vát cộng lại thành góc rãnh. Mặt chân, còn gọi là mép cùn, là phần không vát còn lại ở đáy, giúp chân mối hàn không bị cháy thủng. Khe hở chân là khoảng hở giữa hai mép ở đáy rãnh, cho kim loại lỏng chảy xuống ngấu hết chiều dày. Lệch mép là chênh lệch độ cao giữa hai tấm sau khi gá.
Bốn thông số này tác động qua lại. Góc rãnh quá nhỏ thì que hoặc mỏ hàn không đưa xuống được đáy, dễ không ngấu chân. Góc quá lớn thì tốn kim loại đắp, tốn thời gian, tăng nhiệt và tăng biến dạng. Mặt chân quá dày với khe hở quá hẹp thì không thấu; mặt chân quá mỏng với khe hở quá rộng thì cháy thủng, chảy xệ mặt sau.
Trong tài liệu và quy trình hàn, các kích thước này luôn đi kèm dung sai cho phép. Ví dụ giả định để hình dung: một mối vát chữ V trên tấm thép dày trung bình có thể ghi góc rãnh quanh sáu mươi độ, mặt chân và khe hở vài mi-li-mét, mỗi thông số có dung sai riêng. Con số thật của mối ghép bạn đang làm phải lấy từ bản vẽ, quy trình hàn hoặc tiêu chuẩn mà dự án áp dụng.
Lệch mép thường bị coi nhẹ nhất. Hai tấm lệch nhau thì một bên không ngấu đủ, chân mối hàn bị khuyết, và với kết cấu chịu mỏi đây là chỗ ứng suất tập trung. Kiểm lệch mép bằng thước lá và căn lá ngay sau khi gá, trước khi đính.
Chọn kiểu vát mép theo chiều dày và khả năng tiếp cận
Bảng dưới là hướng dẫn tổng quát để hiểu vì sao người lập quy trình chọn kiểu này hay kiểu kia, không thay cho quy định của tiêu chuẩn hay bản vẽ.
| Kiểu mép | Hình dạng | Thường hợp với | Lưu ý |
|---|---|---|---|
| Không vát, để thẳng | Hai mép vuông, có thể có khe hở | Tấm mỏng, hàn được từ một hoặc hai phía | Quá dày mà không vát sẽ không ngấu hết |
| Vát một phía chữ V | Rãnh hình chữ V | Tấm trung bình, chỉ hàn được từ một phía | Biến dạng góc rõ do kim loại đắp dồn một bên |
| Vát hai phía chữ X | Hai rãnh chữ V đối nhau | Tấm dày, lật hoặc tiếp cận được cả hai phía | Ít kim loại đắp hơn và cân bằng biến dạng |
| Vát chữ U, chữ J | Rãnh đáy cong | Tấm rất dày, cần giảm kim loại đắp | Gia công mép khó hơn, thường bằng máy |
| Vát một tấm cho mối chữ T | Chỉ vát tấm đứng | Mối chữ T cần ngấu hết chiều dày | Cần khả năng tiếp cận và gông giữ góc |
Ở xưởng nhỏ, khả năng tiếp cận thường quyết định nhiều hơn chiều dày. Một chi tiết không lật được thì không làm mép chữ X dù về lý thuyết hợp hơn. Khi phải đổi kiểu mép so với bản vẽ, đó là thay đổi kỹ thuật cần người thiết kế hoặc người duyệt quy trình đồng ý, không phải thợ tự quyết.
Cắt và mài mép: chọn cách theo xưởng
Cắt ô-xy khí đốt có máy rùa. Hợp thép các-bon dày, cho mép vát đều nếu chạy ray. Sau cắt phải mài bỏ lớp ô-xít và vảy, kiểm lại góc. Không áp dụng cho inox và nhôm.
Cắt plasma. Nhanh, cắt được nhiều loại kim loại, mép có độ côn nhẹ tuỳ máy và chiều dày. Nhiều xưởng cắt phôi bằng plasma rồi mài vát bằng tay hoặc máy vát.
Máy vát mép chuyên dụng. Cho góc đều, mặt mép sạch, ít nhiệt, hợp xưởng làm nhiều mối giáp mối dày. Có loại cho tấm và loại cho đầu ống.
Mài tay bằng máy mài góc. Linh hoạt, rẻ, nhưng góc và mặt chân phụ thuộc tay thợ. Cần dưỡng đo góc và thước để kiểm, không làm bằng mắt.
Gia công cắt gọt. Phay, bào, tiện mép cho độ chính xác cao nhất, dùng với chi tiết máy và ống quan trọng. Chi phí và thời gian cao hơn nên chỉ dùng khi yêu cầu đòi hỏi.
Làm sạch, gá và hàn đính: trình tự nên theo
Sau khi có mép đúng hình, các bước dưới đây quyết định mối hàn có sạch và đúng vị trí không. Thứ tự này áp dụng được cho phần lớn mối hàn kết cấu ở xưởng.
- Làm sạch vùng hàn. Mài hoặc chải sạch gỉ, sơn, vảy cán, dầu mỡ trên mép và một dải hai bên mép theo quy định của quy trình. Dầu mỡ lau bằng dung môi phù hợp rồi để khô hẳn.
- Kiểm mép sau làm sạch. Đo góc vát, mặt chân bằng dưỡng; mép bị mẻ, nứt do cắt phải sửa trước.
- Gá và đặt khe hở. Dùng căn đệm hoặc dưỡng khe hở để đặt khe đều suốt chiều dài; kiểm lệch mép.
- Hàn đính. Mối đính dùng cùng loại vật tư và chế độ như mối chính nếu quy trình yêu cầu, đủ dài để không nứt khi co, đặt đối xứng. Mối đính sẽ nằm lại trong mối hàn nên phải sạch và ngấu.
- Kiểm lại sau đính. Đo lại khe hở, lệch mép, góc giữa hai chi tiết; sửa ngay nếu bị kéo lệch.
- Mài đầu mối đính. Vát nhẹ hai đầu mối đính để lớp hàn chính đi qua được trơn, tránh không ngấu ở đầu đính.
- Gia nhiệt sơ bộ nếu quy trình yêu cầu. Thép dày, thép hợp kim hoặc trời lạnh ẩm có thể cần nung nóng trước; nhiệt độ và cách đo theo quy trình, không áng chừng.
Nếu dùng tấm lót mặt sau, bằng thép hay gốm, phải gá áp sát và sạch như mép hàn. Tấm lót thép thường nằm lại vĩnh viễn trong kết cấu nên phải có trong bản vẽ.
Mối hàn góc và mối chữ T cũng cần chuẩn bị
Nhiều thợ nghĩ chỉ mối giáp mối mới cần chuẩn bị mép, còn mối hàn góc thì cứ áp hai tấm vào là hàn. Thực tế mối hàn góc chiếm phần lớn khối lượng hàn ở xưởng kết cấu, và lỗi gá của nó gây hậu quả không kém. Khe hở giữa tấm đứng và tấm nằm là điểm cần kiểm đầu tiên: khe hở lớn làm kích thước mối hàn thực tế nhỏ hơn kích thước nhìn thấy, vì một phần kim loại đắp chui vào khe thay vì nối hai tấm.
Mép tấm đứng cắt nghiêng, cong hay có xỉ cắt bám dưới sẽ không áp sát tấm nằm. Mài thẳng mép và làm sạch xỉ trước khi gá giúp hai tấm tiếp xúc đều. Mặt tấm nằm tại vùng hàn cũng phải sạch sơn lót, dầu, gỉ như với mối giáp mối.
Với mối chữ T yêu cầu ngấu hoàn toàn chiều dày tấm đứng, tấm đứng phải được vát một hoặc hai phía theo bản vẽ, có khe hở chân, đôi khi có tấm lót. Đây không còn là mối hàn góc thông thường mà là mối hàn rãnh nằm trong mối chữ T, và cách kiểm tra cũng khác. Đọc kỹ ký hiệu hàn trên bản vẽ để biết mối nào cần ngấu hoàn toàn; phần đọc ký hiệu có ở danh mục bản vẽ kỹ thuật của trang.
Lỗi chuẩn bị mép hay gặp và hậu quả
Khe hở không đều theo chiều dài. Chỗ hẹp thì không thấu, chỗ rộng thì cháy thủng hoặc phải đắp nhiều, thợ phải liên tục đổi tay. Nguyên nhân thường là cắt phôi không thẳng hoặc đính không đủ để giữ khe.
Góc vát không đều do mài tay. Đoạn góc nhỏ khó đưa que xuống đáy, đoạn góc lớn tốn kim loại và nhiệt. Dưỡng góc rẻ tiền mà ít xưởng dùng thường xuyên.
Làm sạch xong để qua đêm. Khí hậu ẩm làm mép vừa mài gỉ lại sau vài giờ, nhất là mùa nồm. Mài sạch ngay trước khi hàn, hoặc làm sạch lại nhẹ nếu đã để lâu.
Đính quá ngắn, quá thưa. Khi hàn lớp chính, co ngót kéo bật mối đính, khe hở khép lại hoặc mở rộng, hai tấm lệch mép. Mối đính nứt còn để lại vết nứt trong lòng mối hàn.
Dùng que tạp để đính. Que đính khác loại que chính đưa vào mối hàn một kim loại không đúng quy trình. Với kết cấu chịu lực, đây là lỗi bị đơn vị giám sát bắt ngay khi phát hiện.
Dùng AI soạn phiếu chuẩn bị mép và kiểm tra trước hàn
Xưởng nhỏ hay thiếu một tờ phiếu đơn giản để thợ gá và thợ hàn cùng nhìn vào. Chatbot soạn nhanh khung phiếu này nếu bạn mô tả đúng. Câu lệnh mẫu: "Soạn phiếu kiểm tra trước khi hàn cho mối hàn giáp mối thép tấm trong xưởng kết cấu, có các ô: mã mối hàn, kiểu mép, góc rãnh yêu cầu và đo được, mặt chân, khe hở chân, lệch mép, tình trạng làm sạch, gia nhiệt sơ bộ, người kiểm, ngày. Để trống mọi giá trị yêu cầu."
Phiếu do AI soạn chỉ là khung. Giá trị yêu cầu điền từ bản vẽ và quy trình hàn; nếu chưa có quy trình, đó là việc cần làm trước, không phải lý do để AI tự đặt con số. Khi đọc lại, kiểm xem nó có thêm những mục không liên quan hoặc dùng thuật ngữ lạ không khớp với cách gọi trong xưởng.
AI cũng giúp giải thích cho thợ mới vì sao mặt chân dày quá thì không thấu, hay vì sao chữ X ít biến dạng hơn chữ V. Đây là kiến thức nguyên lý, AI trình bày khá tốt; vẫn nên để thợ cả kiểm lời giải thích trước khi đưa vào tài liệu đào tạo.
Có hai việc không nên giao cho AI. Một là quyết định đổi kiểu mép so với bản vẽ. Hai là đọc ảnh chụp mép rồi phán đạt hay không: góc nhìn, ống kính và ánh sáng làm sai hình học, chỉ dưỡng và thước mới cho số thật. Khi gửi bản vẽ hay ảnh chi tiết cho chatbot, cắt bỏ khung tên, tên dự án và thông tin của khách.
Câu hỏi thường gặp
Tấm dày bao nhiêu thì phải vát mép?
Không có một con số chung cho mọi trường hợp. Giới hạn phụ thuộc phương pháp hàn, hàn một hay hai phía, yêu cầu ngấu hoàn toàn hay không, và tiêu chuẩn dự án áp dụng. Xem bản vẽ và quy trình hàn; nếu chưa có, hỏi người lập quy trình thay vì đoán.
Vì sao phải để mặt chân mà không vát nhọn đến đáy?
Mặt chân giữ cho lớp hàn lót không cháy thủng và chảy xệ ở mặt sau, đồng thời giúp kiểm soát độ thấu. Vát nhọn đến đáy với khe hở lớn rất khó hàn lớp lót đều, đặc biệt ở vị trí đứng hoặc trần.
Mối hàn đính có cần đẹp như mối chính không?
Mối đính thường nằm lại trong mối hàn nên phải ngấu, sạch, không nứt, không rỗ. Nhiều quy trình yêu cầu thợ đính có cùng tay nghề và dùng cùng vật tư như mối chính. Mối đính hỏng phải mài bỏ trước khi hàn lớp tiếp theo.
Có cần mài bỏ lớp vảy cán trên thép tấm trước khi hàn không?
Vảy cán và gỉ ở vùng hàn làm hồ quang không ổn định và gây rỗ, ngậm xỉ. Phần lớn quy trình yêu cầu làm sạch mép và một dải hai bên. Độ rộng dải và mức sạch cụ thể theo quy trình hoặc tiêu chuẩn dự án.
Có thể nhờ AI tính góc vát và khe hở cho mối ghép không?
AI có thể giải thích quan hệ giữa các thông số và tính nháp diện tích rãnh để ước lượng kim loại đắp. Nhưng giá trị góc vát, khe hở dùng cho mối hàn thật phải lấy từ bản vẽ, quy trình hoặc tiêu chuẩn, vì đó là kích thước đã được thử và duyệt.
Mép cắt plasma có hàn ngay được không?
Tuỳ chất lượng mép và yêu cầu mối hàn. Mép cắt plasma thường có lớp ô-xít mỏng, xỉ bám dưới và có thể hơi côn. Nhiều xưởng mài nhẹ mép và làm sạch xỉ trước khi gá; với mối chịu lực thì làm theo quy định của quy trình.