Hàn MIG là gì? Tìm hiểu chi tiết về phương pháp hàn MIG

Hàn MIG là phương pháp hàn phổ biến trong thời gian gần đây, sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội và được nhiều thợ hàn lựa chọn sử dụng. Vậy hàn MIG là gì? Để hiểu rõ hơn, chi tiết hơn về phương pháp hàn đặc biệt này, hãy cùng thiết bị cơ khí Đức Phong tìm hiểu chi tiết về hàn MIG qua bài viết dưới đây nhé.

Hàn MIG là gì?

Hàn MIG (Metal Inert Gas) là một phương pháp hàn hồ quang phổ biến trong công nghiệp cơ khí. Theo định nghĩa của TWI (The Welding Institute), hàn MIG sử dụng một que hàn dạng dây liên tục được nung nóng và cấp liên tục từ súng hàn vào vũng hàn​. Đồng thời, khí bảo vệ (như argon, heli hoặc hỗn hợp khí) được cấp qua vòi sát dây hàn nhằm bảo vệ hồ quang và vũng hàn khỏi tác động của không khí bên ngoài​. Nhờ thiết kế này, que hàn vừa làm điện cực vừa làm vật liệu bù vào khe hàn, giúp tạo mối nối giữa hai chi tiết kim loại một cách liên tục và hiệu quả

Theo lịch sử, phương pháp hàn MIG được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1949 để hàn nhôm. Ban đầu, khí heli được dùng để bảo vệ hồ quang. Từ đầu những năm 1950, argon trở thành khí bảo vệ phổ biến cho nhôm và argon/CO₂ cho thép cacbon. Quy trình hàn MIG còn được gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding), với tên gọi MAG (Metal Active Gas) dành cho trường hợp dùng khí CO₂ hoặc hỗn hợp có khí hoạt. So với hàn que (MMA/SMAW), hàn MIG/MAG có tốc độ nạp kim loại cao hơn và năng suất lao động lớn hơn.

Nguyên lý hoạt động của máy hàn MIG

Khi sử dụng máy hàn MIG, nguồn điện một chiều (DC) được kết nối sao cho dây điện cực mang điện tích dương. Khi cò súng hàn MIG được bóp, dây hàn liên tục chuyển động về phía mối nối và hồ quang điện được hình thành giữa đầu dây và chi tiết hàn. Nhiệt độ cao của hồ quang làm dây hàn và mép vật liệu nóng chảy, tạo thành một vũng hàn. Dây hàn vừa truyền nhiệt vừa cung cấp thêm vật liệu để lấp đầy mối nối​. Đồng thời, khí bảo vệ (argon, CO₂ hoặc hỗn hợp) được cấp từ bình chứa qua mỏ hàn bao quanh dây hàn, tạo ra một lớp khí xung quanh hồ quang, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của không khí (oxygen, nitrogen) gây lỗi cho mối hàn​.

• Các chế độ chuyển kim loại: Hàn MIG có ba chế độ chuyển nhiệt chính, phụ thuộc vào cài đặt điện áp và cường độ dòng:

  • Hàn ngắn mạch (Short-circuiting transfer): Dây hàn tiếp xúc ngắn với vũng hàn, tạo các chu kỳ hồ quang ngắt quãng. Thích hợp cho mối hàn mỏng, công suất thấp.

  • Hàn giọt phun (Spray transfer): Ở điện áp và cường độ cao hơn, các giọt kim loại nhỏ đập phun li ti vào vũng hàn với hồ quang liên tục. Phù hợp với vật liệu dày, tốc độ hàn cao.

  • Hàn xung (Pulsed transfer): Nguồn hàn cung cấp các xung điện có cường độ cao xen kẽ với cường độ thấp để phun kim loại theo từng giọt, giúp kiểm soát mối hàn tốt hơn.

Máy hàn sử dụng phương pháp hàn MIG/MAG cung cấp tính linh hoạt cao, thích hợp cho cả tấm mỏng và chi tiết dày lớn​. Điện áp hồ quang thường được duy trì ở mức không đổi trong khi tốc độ cấp dây quyết định cường độ dòng hàn, giúp đơn giản hóa quá trình cài đặt và ổn định hồ quang.

Thiết bị và dụng cụ của hệ thống hàn MIG

Một hệ thống hàn MIG gồm các thành phần chính sau:

• Nguồn hàn MIG: Cung cấp điện áp và điều khiển tốc độ cấp dây. Phổ biến là nguồn hàn một chiều có chức năng ổn định điện áp (DC, điện áp không đổi). Dây hàn thường nối với cực dương của nguồn​

• Bộ cấp dây (Wire feeder): Động cơ điều khiển tốc độ cấp dây hàn từ cuộn đến mỏ hàn. Tốc độ cấp dây xác định cường độ hàn và lượng kim loại bù.

• Cuộn dây hàn (Filler wire): Là điện cực đồng thời là vật liệu bù vào mối nối. Có hai loại chính:

  • Dây lõi đặc (solid wire): Làm từ kim loại phù hợp vật liệu cần hàn.

  • Dây lõi rỗng (flux-cored wire): Bên trong có bột flux, thường được dùng khi không có khí bảo vệ (hàn FCAW) hoặc khi hàn ngoài trời.

• Bình khí bảo vệ: Thường dùng khí argon (hoặc khí argon pha trộn CO₂, O₂) cho thép và thép không gỉ; khí argon tinh khiết cho nhôm và hợp kim nhôm. Khí được dẫn qua mỏ hàn để tạo lớp khí bảo vệ quanh hồ quang​

• Mỏ hàn MIG: Gồm tay cầm có cò bóp, ống dẫn khí (vòi khí) xung quanh đầu tiếp xúc, và đầu tiếp xúc (contact tip) bằng đồng. Dây hàn chảy qua đầu tiếp xúc này, nơi dòng điện được truyền vào dây​

Các linh kiện thay thế như ống dẫn dây, đầu tiếp xúc, lỗ phun khí cần được lựa chọn phù hợp với kích thước dây và loại khí dùng để đảm bảo hiệu suất hàn.

>> Tham khảo một vài sản phẩm máy hàn MIG tại Đức Phong:

Máy hàn MIG Hồng Ký MIG350ROBOT

Máy hàn MIG, máy hàn hồ quang chìm Hồng Ký SUB500PRO

Máy hàn MIG Hồng Ký MIG500PRO

Ưu điểm của công nghệ hàn MIG và máy hàn MIG

Máy hàn MIG được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng cơ khí do các ưu điểm sau đây:

• Tốc độ hàn cao, năng suất lớn: Dây hàn cấp liên tục và hệ thống cấp dây tự động giúp tăng tốc độ hàn so với các phương pháp thủ công khác​. Trong môi trường sản xuất, điều này giúp rút ngắn thời gian hoàn thiện mối hàn và giảm chi phí lao động.

• Dễ học và dễ thực hiện: Kỹ thuật hàn đơn giản, người thợ chỉ cần giữ súng và bóp cò, máy tự động cấp dây và duy trì hồ quang. Điều này giúp thợ hàn nhanh chóng thuần thục kỹ năng, ngay cả người chưa có nhiều kinh nghiệm cũng có thể tạo mối hàn đạt yêu cầu cơ bản​

• Mối hàn sạch, ít xỉ: Do hàn MIG sử dụng dây lõi đặc và khí bảo vệ, nên hầu như không tạo ra xỉ bám trên bề mặt mối hàn như hàn que. Độ bắn tóe (spatter) cũng ít hơn, do đó mối hàn thường khá mịn và sạch, giảm công việc đánh bóng hoặc làm sạch sau hàn​

• Tính linh hoạt cao: Hàn MIG có thể áp dụng cho nhiều loại kim loại và độ dày khác nhau. Dây hàn và khí bảo vệ có thể thay đổi phù hợp với vật liệu như thép cacbon, thép không gỉ, nhôm hoặc hợp kim nhôm. Kỹ thuật hàn cho phép điều chỉnh để hàn tấm mỏng cũng như chi tiết dày

• Dễ tự động hóa và cơ giới hóa: Quy trình bán tự động của hàn MIG thích ứng tốt với các hệ thống cơ giới hóa và robot công nghiệp. Kỹ thuật này thường được ứng dụng trên dây chuyền sản xuất ô tô, cơ khí chế tạo chính xác, nơi yêu cầu mối hàn lặp lại với chất lượng cao​

• Hiệu suất vật tư cao: Dây hàn và khí bảo vệ thường có giá thành thấp so với vật liệu phụ của các phương pháp khác, đồng thời lượng mối hàn tạo ra trên mỗi đơn vị dây hàn là lớn do quá trình liên tục.

Nhược điểm của hàn MIG

Bên cạnh những lợi ích, máy hàn MIG cũng có một số hạn chế cần lưu ý:

• Không thích hợp ngoài trời: Vì sử dụng khí bảo vệ, hàn MIG chỉ hiệu quả khi làm việc trong không gian trong nhà hoặc khu vực không có gió mạnh. Gió hoặc luồng không khí có thể thổi tung khí bảo vệ, gây lỗi và làm xấu mối hàn. Trong khi đó, hàn que (MMA) có thể sử dụng ngoài trời do không phụ thuộc vào khí ngoại vi.

• Chi phí thiết bị cao: Máy hàn MIG và phụ kiện (bình khí, bộ cấp dây) thường đắt hơn so với hàn que cơ bản. Ngoài ra, cần đầu tư thêm bình khí argon hoặc hỗn hợp, khiến chi phí ban đầu và chi phí bảo trì cao hơn. Tuy nhiên, trong sản xuất quy mô lớn, chi phí trên mối hàn của MIG có thể thấp hơn nhờ năng suất cao

• Đòi hỏi điều kiện bề mặt sạch: Để đạt được mối hàn chất lượng, bề mặt vật liệu cần được vệ sinh kỹ (loại bỏ gỉ, dầu mỡ, sơn). Bất cứ tạp chất nào cũng có thể làm khí bảo vệ không phát huy tác dụng, dẫn đến khiếm khuyết như rỗ khí (porosity) hoặc kém liên kết. Trong hàn que, vì dây hàn có lớp thuốc, ta có thể hàn ngay cả khi vật liệu chưa sạch hoàn toàn.

• Giới hạn độ dày vật liệu: Hàn MIG hiệu quả với vật liệu mỏng và trung bình. Khi muốn hàn chi tiết quá dày, mối hàn MIG có thể không thâm nhập đủ, đòi hỏi hàn từng lớp phức tạp hoặc chọn hàn que. Ngược lại, hàn que (stick) lại dễ dàng hàn mối dày do dòng điện lớn và khả năng thâm nhập sâu. Hàn MIG không lý tưởng cho các tấm kim loại quá dày, trong khi đó hàn que có thể nối những chi tiết dày hơn​

• Yêu cầu an toàn khí: Cần chú ý an toàn khi sử dụng bình khí nén (khí argon, CO₂), tránh rò rỉ và cháy nổ (đặc biệt nếu dùng khí dễ cháy như khí hỗn hợp có hydro). Việc bảo dưỡng hệ thống cấp khí cũng là yếu tố cần thiết để tránh tai nạn.

So sánh hàn MIG với các phương pháp hàn khác

• Hàn MIG vs hàn TIG: Cả hai đều là hàn hồ quang sử dụng khí bảo vệ, nhưng hàn TIG dùng điện cực wolfram (không tan chảy) và que hàn gắn ngoài, trong khi MIG dùng dây điện cực tiêu hao​. Nhờ dây hàn tự động cấp, hàn MIG thường nhanh hơn, dễ học hơn và ít yêu cầu tay nghề cao hơn so với TIG​. Tuy nhiên, hàn TIG cho mối hàn sắc sảo, đẹp và có độ chính xác cao hơn. Mối hàn MIG không thể tỉ mỉ và thẩm mỹ như mối hàn TIG được thực hiện bởi thợ lành nghề​. Do đó, hàn MIG phù hợp với các công việc cần tốc độ và diện tích mối hàn lớn, còn hàn TIG thường dùng cho chi tiết mỏng, yêu cầu chất lượng mối hàn cao (như sản xuất vỏ máy bay, thiết bị y tế, kim loại màu)

• Hàn MIG vs hàn que (MMA/SMAW): Hàn que tạo ra hồ quang với điện cực có thuốc bao phủ, không cần khí ngoài, nên có thể hoạt động tốt ngoài trời và trên các vật liệu gỉ sét. Mặt khác, hàn MIG tạo mối hàn sạch hơn, đỡ xỉ và ít bắn tóe, nhưng cần môi trường không gió vì khí bảo vệ. MIG thích hợp hàn các vật liệu mỏng hơn (nhôm, inox, thép nhẹ) còn hàn que tốt cho vật liệu dày, chỗ hàn ngoài trời hoặc trên vật liệu kém sạch​. Thực tế chỉ ra rằng mối hàn MIG thường ít tạp chất hơn so với hàn que, nhưng hàn que có độ thâm nhập tốt hơn cho kim loại dày​. Ngoài ra, thiết bị hàn que đơn giản và di động hơn vì không cần bình khí.

• Hàn MIG vs hàn dây lõi thuốc (FCAW): Kỹ thuật FCAW tương tự MIG nhưng dây hàn có lõi flux, nên thường không cần khí ngoài. Do đó, FCAW có thể áp dụng hàn ngoài trời hoặc trong gió tốt hơn MIG. Ngược lại, hàn MIG (khí bảo vệ) cho mối hàn sạch hơn và ít khói hơn. Chọn lựa giữa hai phụ thuộc vào điều kiện làm việc và yêu cầu sản phẩm. Khi hàn ngoài trời, dây lõi thuốc (flux-cored) thường được ưu tiên hơn MIG vì không lo khí bảo vệ bị cuốn bay​

>> Xem thêm các phương pháp hàn phổ biến hiện nay

Ứng dụng của hàn MIG

Hàn MIG được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Công nghiệp chế tạo cơ khí: Hàn khung sườn, kết cấu thép, dầm, vỏ máy, khung máy móc nhờ tốc độ và hiệu suất cao.

• Ngành ô tô và xe máy: Hàn vỏ xe, khung gầm, ống xả, thùng nhiên liệu với kim loại nhẹ và thép mỏng. Ưu điểm là hàn nhanh, mối hàn sạch, phù hợp sản xuất hàng loạt. Lưu ý MIG được dùng nhiều trong công nghiệp ô tô, thay thế một số mối hàn chấm (spot welding) hoặc đinh tán truyền thống​

• Công nghiệp đóng tàu và năng lượng: Hàn vỏ tàu, kết cấu bồn chứa, đường ống dầu khí (trong điều kiện trong nhà hoặc tình huống có che chắn gió). Với vật liệu thép cacbon và thép không gỉ, hàn MIG cho năng suất cao và mối hàn bền vững.

• Chế tạo vỏ bồn, bình áp lực, bồn hóa chất: Các sản phẩm tôn tấm và ống thép có độ dày trung bình thường được hàn MIG vì tính hiệu quả và độ kín mối tốt.

• Công nghiệp gia công kim loại, điện tử: Hàn các chi tiết mỏng, gia công tinh yêu cầu mối hàn đẹp (như khung vỏ điện tử, thiết bị y tế…): nếu yêu cầu thẩm mỹ cao, có thể kết hợp hàn MIG và xử lý mối hàn sau hàn.

• Hàn tự động và robot: Như đã đề cập, khả năng tự động hóa cao khiến hàn MIG được tích hợp trong các dây chuyền sản xuất tự động, robot hóa trong ô tô, nội thất kim loại, điện lạnh, đóng gói, chế biến thực phẩm… GMAW/MIG là phương pháp phổ biến nhất trong công nghiệp do tính thích ứng linh hoạt và tốc độ nhanh

Kết luận

Hàn MIG (Metal Inert Gas) là một giải pháp hàn hồ quang linh hoạt và hiệu quả dành cho đa số công việc trong cơ khí ngày nay. Phương pháp này ưu việt ở tốc độ cao, sản lượng mối hàn lớn và tính dễ học, nhờ đó rất phù hợp với sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Hy vọng những thông tin trên mà thiết bị cơ khí Đức Phong chia sẻ sẽ hữu ích để bạn hiểu rõ hơn về phương pháp hàn này.