Trả lời trực tiếp: kết cấu hàn xong lệch kích thước tổng thể không phải lỗi thợ đo sai — hàn làm kim loại co lại, nên kích thước cần cắt phôi phải lớn hơn kích thước bản vẽ. Lượng dư đó không có trên bản vẽ nào, vì nó phụ thuộc quy trình hàn của chính xưởng. Xử bằng trình tự hàn và lượng dư, không bằng nắn sau.
Nội dung thuộc chuyên trang Hàn & kết cấu thép của cokhi.net — góc trình tự chế tạo và dấu hiệu quan sát được, không tư vấn thiết bị hay vật tư của hãng cụ thể.
Chỗ thông tin không tồn tại: bản vẽ ghi kích thước sau khi hàn, không ghi kích thước phải cắt
Đây là con số duy nhất trong nghề chế tạo kết cấu mà nhà thiết kế không cấp được và nhà chế tạo bắt buộc phải tự có.
Bản vẽ ghi kích thước của sản phẩm hoàn thành — tức là kích thước sau khi hàn xong, sau khi nguội, sau khi mọi co ngót đã xảy ra. Nhưng thợ cắt phôi cần một con số khác: kích thước trước khi hàn. Và hai con số đó không bằng nhau, vì hàn làm kết cấu co lại.
Chênh lệch giữa chúng — lượng dư co ngót — không có trên bản vẽ, không có trong tiêu chuẩn, không tra được ở đâu. Lý do không phải ai đó quên ghi: nó phụ thuộc chiều dày, số lớp hàn, quá trình hàn dùng, mức kẹp giữ và thứ tự hàn — tức là phụ thuộc cách làm của chính xưởng đó, thứ mà nhà thiết kế không biết và không nên giả định.
Vì vậy khi kết cấu ra ngắn hơn bản vẽ, người ta đi tìm lỗi ở chỗ không có lỗi: đo lại thước, kiểm lại máy cắt, nghi thợ đọc nhầm. Trong khi cái thiếu là một con số mà lẽ ra xưởng phải tự đo và tự giữ, và phần lớn xưởng không giữ.
Giới hạn của chính bài này
Bài này không cho được lượng dư co ngót cho kết cấu của bạn, và không có bài nào cho được. Ai đưa ra một con số chung cho mọi kết cấu là đang đoán.
Cách duy nhất có được nó: đo trên chính sản phẩm của mình rồi ghi lại thành bảng của xưởng — với từng loại kết cấu quen làm, từng chiều dày, từng quy trình hàn. Đo lần đầu thì mất một sản phẩm; không đo thì mất một sản phẩm mỗi lô, mãi mãi.
Ba thứ cần ghi cho mỗi lần đo: kích thước trước hàn, kích thước sau hàn khi đã nguội hẳn, và trình tự hàn đã dùng. Thiếu mục thứ ba thì bảng vô dụng, vì đổi trình tự là đổi luôn lượng co.
Bài cũng không thay được tính toán kết cấu và không đụng tới phần chịu lực của liên kết — đó là việc của tiêu chuẩn kết cấu thép và của người thiết kế.
Vì sao hàn làm kết cấu biến dạng
Kim loại quanh mối hàn bị nung cục bộ và bị chính phần kim loại nguội xung quanh giữ lại, không cho giãn nở tự do. Ứng suất sinh ra vượt quá giới hạn chảy của vật liệu, nên phần bị nung biến dạng dẻo — biến dạng vĩnh viễn, không hồi lại khi nguội.
Nguồn: TWI, "Distortion — Types and Causes" — vật liệu bị nung cục bộ và bị kim loại nguội xung quanh cản trở, ứng suất sinh ra vượt giới hạn chảy nên gây biến dạng vĩnh viễn; sáu dạng biến dạng: co dọc, co ngang, biến dạng góc, võng và lõm, mất ổn định, xoắn: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-types-and-causes-033. Tra cứu 04/09/2026.
Điểm quan trọng nhất trong câu trên: biến dạng dẻo là biến dạng vĩnh viễn. Nó không phải chuyện kim loại giãn ra rồi co lại về chỗ cũ. Đó là lý do việc kẹp thật chặt không giải quyết được vấn đề, và là lý do phải chừa lượng dư chứ không thể "hàn cẩn thận cho khỏi co".
Ba mẹo đang lưu truyền mà nên bỏ
"Kẹp thật chặt vào thì nó không cong." Kẹp chặt không triệt tiêu co ngót — nó đổi biến dạng thành ứng suất dư. Kết cấu giữ đúng hình lúc còn trên đồ gá, rồi biến dạng khi tháo kẹp; hoặc giữ được hình nhưng mang theo ứng suất dư lớn, dẫn tới nứt về sau hoặc biến dạng khi gia công cắt gọt tiếp. Kẹp giữ là một trong các biện pháp và có chỗ dùng đúng của nó, nhưng dùng nó làm biện pháp duy nhất thì chỉ dời thời điểm hỏng chứ không tránh được hỏng.
"Hàn xong nắn lại là được." Nắn được với dầm nhỏ và tấm phẳng, nhưng nắn nguội đưa thêm biến dạng dẻo và ứng suất vào kết cấu, còn nắn nóng làm đổi tổ chức vùng bị nung — với thép đã qua nhiệt luyện hoặc thép có yêu cầu về dai va đập thì đó là chuyện không nhỏ. Với kết cấu hộp và khung nhiều mặt thì nắn gần như không làm được, vì nắn chỗ này bung chỗ khác. Nắn là biện pháp cứu, không phải biện pháp phòng.
"Hàn nhanh cho ít nhiệt vào." Đúng chiều nhưng không phải nút chính, và tin vào nó thì bỏ qua thứ ăn thua hơn nhiều. Lượng nhiệt có ảnh hưởng, nhưng thứ tự và vị trí các đường hàn quyết định biến dạng mạnh hơn tốc độ hàn — hai đường hàn cùng tổng nhiệt, đặt cân đối hai bên trục trung hòa thì gần như không cong, đặt lệch một bên thì cong rõ.
Bảng đọc dạng biến dạng
Sáu dạng biến dạng, mỗi dạng có một dấu hiệu nhìn hoặc đo được và một nhóm biện pháp riêng. Đọc đúng dạng trước khi chọn biện pháp — chọn nhầm dạng thì biện pháp không những vô ích mà có khi làm nặng thêm.
| Nhìn thấy gì trên kết cấu sau khi hàn | Dạng biến dạng | Nhóm biện pháp |
|---|---|---|
| Tổng chiều dài ngắn hơn bản vẽ, mọi thứ khác đúng hình | Co dọc | Chừa lượng dư theo bảng của xưởng — không có cách nào khác |
| Khoảng cách ngang giữa hai bản khép lại | Co ngang | Đặt sẵn khe hở trước khi hàn; hàn cách quãng |
| Hai cánh của mối hàn góc khép vào nhau như cánh cửa | Biến dạng góc | Uốn ngược trước khi hàn; hàn cân đối cả hai phía |
| Dầm cong lên hoặc xuống theo suốt chiều dài | Võng | Hàn cân đối quanh trục trung hòa; gia cường dọc tạm thời |
| Tấm mỏng gợn sóng; ấn phẳng chỗ này thì bật lên chỗ khác | Mất ổn định | Giảm nhiệt cấp; gia cường dọc; hàn ngắt quãng |
| Kết cấu hộp bị vặn; đặt xuống nền thì kênh một chân | Xoắn | Trình tự hàn đối xứng; gá cứng trong lúc hàn |
Hàng cuối là dạng khó chữa nhất và cũng là dạng phát hiện muộn nhất — thường chỉ lộ ra khi đặt sản phẩm hoàn thiện xuống nền phẳng. Với kết cấu hộp, trình tự hàn phải được quyết trước khi gá, không phải quyết trong lúc hàn.
Tám biện pháp trong chế tạo
TWI liệt kê tám nhóm biện pháp kiểm soát biến dạng thuộc về khâu chế tạo:
Nguồn: TWI, "Distortion Control — Prevention by fabrication techniques": hàn đính, gá lưng-đối-lưng, gia cường, chọn quá trình hàn, hàn cân đối quanh trục trung hòa, hàn lùi, hàn cách quãng, và hướng hàn về phía đầu tự do: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-control-prevention-by-fabrication-techniques-036. Tra cứu 04/09/2026.
| Biện pháp | Ý chính | Dùng khi |
|---|---|---|
| Hàn đính | Đặt và giữ khe hở mối ghép, đồng thời cản co ngang | Gần như mọi kết cấu; là bước quyết định hình dạng ban đầu |
| Gá lưng-đối-lưng | Ghép hai chi tiết giống nhau đối lưng để hàn cân đối quanh trục trung hòa | Khi làm số chẵn chi tiết giống nhau |
| Gia cường dọc | Hàn thanh dẹt hoặc thép góc dọc hai bên đường hàn | Tấm mỏng, chống võng và mất ổn định |
| Chọn quá trình hàn | Ưu tiên đắp kim loại nhanh và ít lớp nhất | Khi được chọn quá trình |
| Hàn cân đối quanh trục trung hòa | Chia đều đường hàn hai phía trục trung hòa | Mối hàn góc hai bên; dầm chữ I và chữ T |
| Hàn lùi | Đắp từng đoạn ngắn ngược chiều tiến chung | Đường hàn dài trên tấm |
| Hàn cách quãng | Đắp từng đoạn ngắn theo thứ tự đã định trước, cách đều | Đường hàn dài; kết cấu mỏng |
| Hướng hàn về phía đầu tự do | Hàn hướng về đầu không bị cản | Khi một đầu kết cấu còn tự do |
Ba biện pháp cuối đều là biện pháp thứ tự — chúng không đổi thiết bị, không đổi vật tư, không đổi thợ, và không tốn thêm gì ngoài việc quyết định trước sẽ hàn theo thứ tự nào. Đó là lý do chúng nên được thử trước mọi biện pháp tốn tiền.
Riêng biện pháp uốn ngược trước khi hàn — cố ý đặt chi tiết lệch về phía đối diện một lượng bằng biến dạng dự kiến, để sau khi hàn nó co về đúng vị trí — thuộc nhóm đặt trước và ràng buộc; nhóm này chỉ dùng được khi đã có bảng lượng dư của xưởng, vì phải biết uốn ngược bao nhiêu.
Thứ tự làm việc
- Đọc dạng biến dạng đang gặp theo bảng trên. Một kết cấu có thể mắc nhiều dạng cùng lúc; xử dạng lớn nhất trước.
- Thử nhóm biện pháp thứ tự trước — hàn cân đối, hàn lùi, hàn cách quãng, hướng hàn. Nhóm này không tốn gì.
- Rồi tới nhóm gia cường và gá — gia cường dọc tạm thời, gá lưng-đối-lưng, hàn đính đúng chỗ.
- Chừa lượng dư cho phần co dọc còn lại — phần này gần như không tránh được bằng trình tự, chỉ bù được bằng lượng dư.
- Đo và ghi lại kích thước trước và sau, kèm trình tự đã dùng. Bước này là bước tạo ra tài sản; bốn bước trên chỉ giải quyết lô hiện tại.
Phân biệt với bài toán khuyết tật mối hàn
Biến dạng không phải khuyết tật mối hàn. Nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu và cháy chân là lỗi bên trong hoặc trên bề mặt mối hàn, phát hiện bằng soi ngoại quan hoặc kiểm tra không phá hủy — xem khuyết tật mối hàn và checklist kiểm tra chất lượng mối hàn.
Biến dạng là sai lệch hình dạng và kích thước của cả kết cấu, phát hiện bằng thước và bằng cách đặt lên mặt phẳng chuẩn. Một kết cấu có thể có mọi mối hàn đạt mà vẫn không lắp được, và ngược lại. Hai nhóm này đi qua hai quy trình kiểm khác nhau và không thay thế nhau.
FAQ
Vì sao kết cấu hàn xong lại ngắn hơn bản vẽ? Vì hàn làm kim loại co lại vĩnh viễn: vùng quanh mối hàn bị nung cục bộ và bị kim loại nguội xung quanh cản trở, ứng suất vượt giới hạn chảy nên biến dạng dẻo. Bản vẽ ghi kích thước sau khi hàn, còn thợ cắt phôi cần kích thước trước khi hàn — chênh lệch giữa hai con số phải do xưởng tự đo và tự giữ.
Chừa lượng dư co ngót bao nhiêu là đúng? Không có con số chung. Nó phụ thuộc chiều dày, số lớp hàn, quá trình hàn, mức kẹp giữ và trình tự hàn. Cách duy nhất là đo trên chính sản phẩm của xưởng mình và lập bảng riêng, có ghi kèm trình tự hàn đã dùng.
Kẹp thật chặt có chống được biến dạng không? Không triệt tiêu được. Kẹp chặt chuyển biến dạng thành ứng suất dư — kết cấu giữ hình khi còn trên gá rồi biến dạng khi tháo, hoặc giữ hình nhưng mang ứng suất dư dẫn tới nứt hoặc biến dạng ở công đoạn sau.
Nên xử biến dạng bằng cách nào trước tiên? Bằng nhóm biện pháp thứ tự — hàn cân đối quanh trục trung hòa, hàn lùi, hàn cách quãng, hướng hàn về đầu tự do. Nhóm này không đổi thiết bị, không đổi vật tư, chỉ đổi quyết định về thứ tự, nên nên thử trước mọi biện pháp tốn tiền.
Nắn sau khi hàn có được không? Được với dầm nhỏ và tấm phẳng, nhưng nắn nguội thêm ứng suất còn nắn nóng làm đổi tổ chức vùng bị nung. Với kết cấu hộp thì nắn chỗ này bung chỗ khác. Nắn là biện pháp cứu chứ không phải biện pháp phòng.
Kết cấu hộp đặt xuống nền bị kênh một chân là lỗi gì? Là biến dạng xoắn — dạng khó chữa nhất và phát hiện muộn nhất. Xử bằng trình tự hàn đối xứng và gá cứng trong lúc hàn, và trình tự phải được quyết trước khi gá chứ không phải trong lúc hàn.
Thuật ngữ
- Co dọc, co ngang: kết cấu ngắn lại theo phương dọc đường hàn hoặc theo phương vuông góc với nó.
- Biến dạng góc: hai phần của mối ghép khép lại với nhau do co không đều theo chiều dày.
- Trục trung hòa: trục mà quanh nó nên chia đều lượng hàn hai phía để hai bên co bù nhau.
- Hàn lùi: đắp từng đoạn ngắn theo chiều ngược với chiều tiến chung của đường hàn.
- Uốn ngược trước khi hàn: cố ý đặt chi tiết lệch về phía đối diện một lượng bằng biến dạng dự kiến, để sau khi hàn co về đúng vị trí.
Tài liệu tham khảo
- TWI, Distortion — Types and Causes — cơ chế biến dạng dẻo do nung cục bộ bị cản trở, và sáu dạng biến dạng: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-types-and-causes-033
- TWI, Distortion Control — Prevention by fabrication techniques — tám nhóm biện pháp thuộc khâu chế tạo: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-control-prevention-by-fabrication-techniques-036
- TWI, Distortion — Prevention by Design: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-prevention-by-design-034
- TWI, Distortion Prevention by Pre-setting, Pre-bending or use of Restraint: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-prevention-by-pre-setting-pre-bending-or-use-of-restraint-035