Hàn xong kết cấu ngắn lại và vênh đi so với bản vẽ. Biến dạng hàn có ba dạng hình học tách được: co dọc theo đường hàn, co ngang vuông góc với đường hàn, và vênh góc quanh đường hàn. Mỗi dạng sinh từ một phần khác nhau của mối hàn, nên mỗi dạng có cách chặn riêng.
Kết luận trên đúng khi kết cấu được gá đúng và chi tiết cắt đúng kích thước trước khi hàn. Nếu phôi đã sai kích thước hoặc gá đã lệch từ đầu thì sai số sau hàn là tổng của hai nguồn, và không phép đọc biến dạng nào tách được chúng ra.
Bảng đối chiếu ba dạng biến dạng hàn
| Dấu hiệu đo được | Dạng biến dạng | Chỗ nó sinh ra |
|---|---|---|
| Kích thước tổng thể theo hướng đường hàn ngắn lại | co dọc | kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt co lại khi nguội |
| Khe hàn hẹp dần về phía cuối đường hàn | co ngang | vùng nóng hai bên mép co về phía đường hàn |
| Hai cánh gập lại thành một góc so với mặt phẳng ban đầu | vênh góc | co không đều theo chiều dày, mặt trên co nhiều hơn mặt dưới |
| Tấm mỏng gợn sóng ngoài vùng hàn | mất ổn định do ứng suất nén | ứng suất nén ở vùng xa đường hàn vượt khả năng ổn định của tấm |
| Kết cấu cong như dầm sau khi hàn một bên | uốn do đường hàn đặt lệch trục trung hoà | mô-men sinh từ vị trí đường hàn so với trọng tâm tiết diện |
Vì sao biến dạng hàn sinh ra trước khi nguội hẳn
Vùng kim loại được nung nóng giãn nở, nhưng phần nguội xung quanh cản lại nên nó bị nén dẻo khi nóng. Khi nguội, phần ấy co lại từ trạng thái đã bị nén, và nó kéo cả kết cấu theo. Đây là cơ chế chung của mọi dạng biến dạng hàn [1].
Vì nguyên nhân nằm ở chu trình nhiệt, nên lượng nhiệt đưa vào và cách phân bố nhiệt là hai thứ điều khiển được. Giảm số lớp hàn không cần thiết, giảm tiết diện mối hàn về đúng yêu cầu tính toán, và chia nhiệt đều hai bên đều tác động thẳng vào nguồn [2].
Mẹo sai đang lưu truyền: "hàn xong cong thì nắn nguội lại là xong". Mục trên bác lại — nắn nguội đưa hình dạng về gần bản vẽ nhưng cộng thêm ứng suất dư mới vào kết cấu, và ứng suất ấy hiện ra ở nguyên công sau hoặc khi kết cấu chịu tải [3]. Các dạng khuyết tật trong chính mối hàn nằm ở khuyết tật mối hàn.
Chặn ở thiết kế rẻ hơn chặn ở xưởng
Vị trí đường hàn so với trọng tâm tiết diện quyết định kết cấu có bị uốn sau khi hàn hay không. Đường hàn bố trí đối xứng qua trục trung hoà cho hai phần co triệt tiêu nhau; đường hàn đặt lệch một bên sinh mô-men và kết cấu cong [2].
Cùng lý lẽ ấy, tiết diện mối hàn lớn hơn mức tính toán không làm kết cấu chắc hơn tương ứng nhưng làm biến dạng tăng theo. Đây là chỗ mà một quyết định trên bản vẽ rẻ hơn các biện pháp ở xưởng.
Ở xưởng: gá cứng, trình tự hàn, hàn đối xứng
Khi thiết kế đã cố định, ba công cụ còn lại là gá cứng để hạn chế biến dạng trong lúc hàn, chọn trình tự hàn phân tán nhiệt thay vì hàn liên tục một đường dài, và hàn đối xứng hai bên để hai phần co cân bằng nhau [3].
Cần nói rõ giới hạn: gá cứng đổi biến dạng lấy ứng suất dư. Kết cấu ra thẳng hơn nhưng mang ứng suất cao hơn, và điều đó có thể là vấn đề với kết cấu chịu tải mỏi hoặc phải gia công cơ sau. Ứng suất dư từ hàn là cùng một họ với trường hợp ở chi tiết cong vênh sau nhiệt luyện.
Bảng quyết định: chọn biện pháp theo dạng biến dạng đo được
| Dạng đo được | Biện pháp đặt trước | Vì sao |
|---|---|---|
| Co dọc làm kết cấu ngắn lại | cộng lượng dư co vào kích thước cắt phôi | dạng này ổn định và lặp lại, nên bù trước được |
| Co ngang làm khe hàn hẹp dần | chừa khe hàn mở dần, hoặc hàn đính theo bước | bù bằng hình học khe, không bù bằng lượng dư chiều dài |
| Vênh góc giữa hai cánh | gá kênh trước một góc ngược, hoặc hàn đối xứng hai phía | tận dụng chính lượng vênh đã biết để bù |
| Tấm mỏng gợn sóng | giảm nhiệt đưa vào, chia đoạn hàn ngắt quãng | nguồn là nhiệt tổng, không phải một đường hàn cụ thể |
| Kết cấu cong như dầm | xét lại vị trí đường hàn so với trọng tâm tiết diện | đây là quyết định của bản vẽ, không sửa được ở xưởng |
| Biến dạng lặp lại đúng như nhau qua nhiều sản phẩm | chuẩn hoá trình tự hàn thành quy trình có ghi | dạng lặp lại là dạng bù trước được |
| Yêu cầu dung sai chặt hơn mức gá cứng đạt được | gia công cơ sau hàn thay vì nắn | nắn thêm ứng suất, gia công thì không |
Nguồn và giới hạn
Bài này không đưa trị số lượng co, góc kênh bù hay nhiệt lượng đường. Lý do: chúng phụ thuộc chiều dày, vật liệu, phương pháp hàn và cấu hình mối; chép một con số rời khỏi điều kiện của nó là nguồn sai phổ biến trong nhóm bài toán này.
Không xác định được từ bài này: lượng co cụ thể của một kết cấu cụ thể, và góc kênh bù cần đặt trước — cả hai chỉ có qua hàn thử trên chính cấu hình mối và chiều dày đang dùng.
- [1] TWI, Distortion — types and causes: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-types-and-causes-033 — cơ chế nhiệt và phân loại dạng biến dạng. Tra cứu 24/09/2026.
- [2] TWI, Distortion — prevention by design: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-prevention-by-design-034 — bố trí đường hàn và tiết diện mối. Tra cứu 24/09/2026.
- [3] TWI, Distortion — control and prevention by fabrication techniques: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/distortion-control-prevention-by-fabrication-techniques-036 — gá, trình tự hàn và giới hạn của nắn sau. Tra cứu 24/09/2026.
Câu hỏi thường gặp
Hàn xong bị cong thì nắn lại có được không? Nắn đưa hình dạng về gần bản vẽ nhưng cộng thêm ứng suất dư vào kết cấu. Với kết cấu chịu tải mỏi hoặc còn phải gia công cơ, ứng suất ấy hiện ra sau, nên gia công cơ sau hàn thường là lựa chọn an toàn hơn.
Gá cứng có chặn được biến dạng không? Chặn được phần biến dạng hình học, nhưng nó đổi biến dạng lấy ứng suất dư. Kết cấu ra thẳng hơn và căng hơn; phải biết điều đó trước khi chọn gá cứng cho kết cấu chịu tải mỏi.
Vì sao khe hàn hẹp dần khi hàn tới cuối đường? Đó là co ngang: vùng nóng hai bên mép co về phía đường hàn khi nguội. Cách bù là chừa khe mở dần từ đầu, hoặc hàn đính theo bước để khoá khe trước.
Hàn mối lớn hơn tính toán có chắc hơn không? Không tương ứng. Tiết diện mối vượt yêu cầu làm tăng nhiệt đưa vào và tăng biến dạng, trong khi phần độ bền tăng thêm thường không cần tới.
Vênh góc chặn bằng cách nào rẻ nhất? Gá kênh hai tấm trước một góc ngược với chiều vênh đã biết, hoặc hàn đối xứng hai phía. Cả hai đều dùng chính lượng vênh đo được từ các lần trước để bù.
Biến dạng hàn có dự đoán trước được không? Dạng và chiều thì đoán được từ cấu hình mối và vị trí đường hàn; độ lớn thì phải hàn thử. Vì vậy quy trình hàn được ghi thành văn bản là cách để lần sau bù đúng.
Đọc tiếp
- Khuyết tật mối hàn: nguyên nhân và cách nhận biết — khuyết tật bên trong mối, khác với biến dạng của kết cấu.
- Chi tiết cong vênh sau nhiệt luyện — cùng cơ chế ứng suất nhiệt, ở nguyên công khác.
- Hàn tôn mỏng bị thủng — bài toán nhiệt trên chiều dày nhỏ.