Tổng quan về giáo trình

Giáo trình "Mô đun 29: Hàn đắp" (Mã số: MĐ 29) do nhóm tác giả Nguyễn Nhật Minh và Hồ Anh Sĩ biên soạn (năm 2021 tại Cần Thơ), nằm trong Chương trình khung quốc gia nghề Hàn ở trình độ đào tạo lành nghề và kỹ thuật cơ khí chế tạo. Tài liệu có tổng thời lượng giảng dạy 45 giờ, phân bổ thành 15 giờ lý thuyết, 28 giờ thực hành/thảo luận và 2 giờ kiểm tra đánh giá.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình là trang bị cho người học năng lực phục hồi kích thước hình học và cơ tính làm việc cho các chi tiết máy bị mòn (trục máy, bạc lót, bánh răng) hoặc khắc phục các khuyết tật đúc (nứt, rỗ khí, ngậm xỉ). Phạm vi vật liệu xử lý bao gồm thép cacbon (thấp, trung bình, cao), thép hợp kim thấp, gang và các hợp kim màu trên nhiều hệ thống thiết bị hàn công nghiệp.

Giáo trình được biên soạn theo cấu trúc tích hợp giữa lý thuyết công nghệ và thực hành kỹ năng qua 5 bài học chuyên đề. Cách tiếp cận nội dung đi từ việc nhận biết tính chất vật liệu, tính toán thông số chế độ hàn, thiết lập quy trình an toàn đến kỹ thuật thực hành đắp mặt phẳng và đắp trục tròn trên các thiết bị từ thủ công đến tự động.

Điểm đặc thù của tài liệu là hệ thống hóa đầy đủ các bảng tra cứu kỹ thuật chuẩn mực, tích hợp hệ thống mác que hàn, dây hàn, thuốc hàn và điện cực theo các tiêu chuẩn quốc tế như Viện Hàn Quốc tế (IIW), tiêu chuẩn Liên Xô (GOCT 9087-69), Ba Lan (PN73/M-69355), Tiệp Khắc (CSN) và tiêu chuẩn Mỹ (AWS A5.3).


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 5 bài học chuyên sâu với tiến trình logic từ phương pháp cơ bản đến tự động hóa:

  • Bài 1: Hàn đắp trục bằng máy hàn hồ quang tay (MĐ 29-01, 12 giờ): Trình bày hệ thống phân loại que hàn theo IIW và Liên Xô gồm 8 nhóm (như que hàn thép hợp kim thấp 'H-15G3-40, que hàn gang crôm cao 'HY30X28C4H4-50 đạt độ cứng 59–60 HRC, que chịu nhiệt 'H30X3B8-40 chịu nhiệt đến 600°C). Quy định tương quan giữa chiều dày lớp đắp, đường kính que hàn (3–6 mm), số lớp đắp và cường độ dòng điện hàn (80–240 A). Giới thiệu kỹ thuật đắp bột hợp kim cứng (Vôka, Stalinit, BиCXOM-9) bằng điện cực than/graphit đường kính 8–25 mm và sơ đồ bố trí thứ tự đường hàn đối xứng nhằm khử ứng suất dư, kiểm soát biến dạng với lượng dư gia công 3–5 mm.
  • Bài 2: Hàn đắp mặt phẳng bằng máy hàn hồ quang tay và ngọn lửa hàn khí (MĐ 29-02, 8 giờ): Hướng dẫn góc nghiêng que hàn 15–20°, phương pháp chuyển động que hàn đường thẳng (chiều rộng 1,5d) và hình răng cưa (chiều rộng 2,5d), nguyên tắc đường hàn sau phủ 1/3–1/2 đường hàn trước. Kỹ thuật hàn đắp hợp kim cứng bằng ngọn lửa khí oxy–axêtylen dùng bột hợp kim ПГ-XH80CP-2, thanh đúc Stelit B2K, B3K (độ cứng 47–62 HRC), Xocmai số 1, số 2 (độ cứng 45–54 HRC), que ống cacbua vonfram (độ cứng 85 HRC) kết hợp thuốc hàn chứa borax, axít boric và fluorit.
  • Bài 3: Hàn đắp trục bằng phương pháp hàn MIG, MAG (MĐ 29-03, 8 giờ): Nguyên lý hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2, Ar hoặc hỗn hợp Ar + (5–20%) CO2; sử dụng dây hàn Cb-08Г2C, X13, dây hàn lõi bột chứa 1–2% Titan (PP-P18T, PP-X12BFT). Bảng thông số chế độ hàn dòng một chiều cực nghịch (DCEP) với dây hàn đường kính 0,5–2,4 mm, dòng điện 30–600 A, điện áp hồ quang 17–37 V, lưu lượng khí 8–20 lít/phút, kiểm soát tầm với điện cực 6–30 mm và góc nghiêng mỏ hàn 70–80°.
  • Bài 4: Hàn đắp mặt phẳng bằng máy hàn tự động dưới lớp thuốc (MĐ 29-04, 9 giờ): Nguyên lý hồ quang cháy kín dưới lớp thuốc nóng chảy; chuyển động tịnh tiến đắp mặt phẳng và chuyển động xoắn ốc đắp trục tròn. Phân loại và thành phần hóa học của 10 mác thuốc hàn GOCT (AH-8, AH-15M, AH-20, AH-22, AH-26, AH-60, AH-348-A, OF-6, OF-10, OCЦ-45), thuốc Ba Lan TNA.11CrNi, thuốc Việt Nam TH-36-42 kết hợp dây hàn HP-25, HP-65Г. Khảo sát ảnh hưởng của dòng điện, điện áp, tốc độ hàn và góc nghiêng điện cực (nghiêng ngược 40–50° làm giảm 50% chiều sâu ngấu h).
  • Bài 5: Hàn đắp chi tiết bằng phương pháp hàn TIG (MĐ 29-05, 8 giờ): Kỹ thuật GTAW với điện cực Vonfram không nóng chảy (EWP, EWTh-2 bọc đỏ, EWZr-1 bọc nâu, EWCe-2 bọc cam theo AWS A5.3). So sánh đặc tính nhiệt và bảo vệ của khí Argon và Heli; kỹ thuật mài côn điện cực 1,5–3d góc 90° cho dòng DCEN hoặc mài bán cầu cho dòng AC khi hàn nhôm; nguồn điện hàn đặc tính dòng không đổi (CC) tích hợp bộ mồi hồ quang cao tần HF.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống lý thuyết nền tảng về luyện kim hàn và nhiệt luyện cơ khí. Người học hiểu rõ cơ chế pha loãng kim loại cơ bản, hiện tượng cháy hao các nguyên tố hợp kim (Cr, W, V, Co), phản ứng khử oxy bằng Silic (0,8–1,2%) và Mangan (1,0–1,5%), cũng như tác dụng của Titan trong việc ổn định hồ quang và hạn chế bắn tóe. Bên cạnh đó, tài liệu cung cấp nguyên lý truyền nhiệt và biến dạng nhiệt: sự hình thành ứng suất dư, phương pháp gia nhiệt trước ở nhiệt độ 500–700°C và quy trình ủ làm nguội chậm trong cát nóng, tro hoặc amiăng nhằm ngăn ngừa nứt tế vi.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Tra cứu và cài đặt chính xác các thông số công nghệ (Ih, Uh, Vh, lưu lượng khí, tầm với điện cực); vận hành các thiết bị hàn hồ quang tay, hàn khí, bán tự động MIG/MAG, hàn TIG và máy hàn tự động dưới lớp thuốc.
  • Kỹ năng phân tích: Đọc bản vẽ chi tiết phục hồi; xác định đại lượng mòn; tính toán lượng dư gia công cơ khí (1,5–5 mm); lựa chọn cặp vật liệu hàn (dây/que/thuốc) tương thích với thành phần kim loại cơ bản.
  • Kỹ năng thực hành và đánh giá: Thực hiện thuần thục các chuyển động dao động que/mỏ hàn (đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt); xử lý điểm bắt đầu và kết thúc mối hàn; kiểm tra và xử lý các khuyết tật mối hàn (cong vênh, lẫn xỉ, rỗ khí) thông qua các giải pháp công nghệ như nắn nóng, sấy khô vật liệu hàn và làm sạch bề mặt phôi.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được xây dựng theo mô hình đào tạo theo mô-đun kết hợp lý thuyết và thực hành (Module-based learning), phân chia thành 4 hình thức tổ chức dạy học:

(15 giờ: Tính toán, quy trình) (Khảo sát mòn, khuyết tật) (28 giờ: Luyện thao tác phôi mẫu) (Quy trình sản xuất công nghiệp)
  1. Học lý thuyết trên lớp: Tiếp thu các kiến thức về phương pháp làm sạch bề mặt chi tiết (hóa chất xút 5%, nung nhiệt, phun cát, chổi thép), phân loại vật liệu que/dây/thuốc hàn, tính toán chế độ công nghệ và quy chuẩn an toàn lao động.
  2. Học tại phòng học chuyên môn hóa: Phân tích trực quan các đặc trưng mòn hình học của chi tiết máy, khảo sát các dạng vết nứt và nhận dạng các khuyết tật cơ bản của mối hàn đắp.
  3. Thực hành tại xưởng trường: Giảng viên thực hiện thao tác mẫu; người học tiến hành luyện tập kỹ năng hàn đắp trên phôi phẳng kích thước $250 \times 80 \times 10\text{ mm}$ và phôi trục tròn kích thước $\varnothing 20 \times 250\text{ mm}$ hoặc $\varnothing 30 \times 155\text{ mm}$.
  4. Tham quan thực tế tại cơ sở sản xuất: Quan sát quy trình tổ chức mặt bằng xưởng hàn, công tác an toàn vệ sinh môi trường công nghiệp và các công đoạn phục hồi chi tiết máy thực tế.

Phương pháp đánh giá hoàn thành mô-đun:

  • Đánh giá kiến thức: Thực hiện qua bài thi viết, vấn đáp hoặc bài kiểm tra trắc nghiệm tự luận; yêu cầu giải thích đúng quy trình làm sạch, tra cứu chính xác mác vật liệu và tính toán chế độ hàn phù hợp.
  • Đánh giá kỹ năng: Đánh giá trực tiếp sản phẩm thực hành tại xưởng thông qua bảng kiểm định lượng (tiêu chí: độ sâu ngấu, độ đồng đều chiều cao/chiều rộng mối hàn, mức độ biến dạng, kiểm soát khuyết tật rỗ khí/lẫn xỉ và đảm bảo lượng dư gia công).
  • Đánh giá năng lực tự chủ và trách nhiệm: Theo dõi quá trình học tập về tính kỷ luật, ý thức an toàn lao động, tính cẩn thận, tỉ mỉ và khả năng tiết kiệm nguyên vật liệu.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Hệ thống số liệu kỹ thuật định lượng chi tiết: Giáo trình cung cấp các bảng tra cứu thông số công nghệ rõ ràng, từ thành phần hóa học phần trăm (%) của 10 loại thuốc hàn GOCT Liên Xô (AH-8, AH-15M, AH-20, AH-22, AH-26, AH-60, AH-348-A, OF-6, OF-10, OCЦ-45), thuốc hàn Ba Lan TNA.11CrNi đến các loại dây hàn chuyên dụng (HP-25, HP-65Г, Cb-10X17Г, Sp 40G-2S1H1).
  • Bao quát toàn diện các phương pháp công nghệ hàn đắp: Tài liệu tích hợp từ kỹ thuật đắp hợp kim cứng bằng ngọn lửa hàn khí (sử dụng bột hợp kim Stelit, Xocmai, cacbua vonfram) đến các công nghệ hiện đại như hàn MIG/MAG xung, hàn tự động dưới lớp thuốc với cơ cấu giữ thuốc hàn chuyên dụng cho chi tiết hình trụ dài, và kỹ thuật hàn TIG dòng CC với mỏ hàn giải nhiệt bằng nước cho dải dòng điện 150–500 A.
  • Gắn liền yêu cầu phục hồi chi tiết công nghiệp: Mọi bài học đều gắn trực tiếp với các ứng dụng thực tế: phục hồi trục cán thép, bánh cần cẩu, gờ bánh tàu hỏa, khuôn dập nóng, dao cắt gọt kim loại, cánh tuabin nước và các chi tiết van chịu áp lực, nhiệt độ cao.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Dành cho sinh viên hệ cao đẳng, đại học và học viên các trường đào tạo nghề chuyên ngành Kỹ thuật Hàn, Công nghệ Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử trong học phần Công nghệ hàn đắp và Phục hồi chi tiết máy.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở gồm: Vật liệu học cơ khí, Công nghệ kim loại, An toàn lao động cơ khí, và học phần kỹ thuật hàn hồ quang cơ bản trước khi tham gia mô-đun này.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn để biên soạn giáo án lý thuyết, thiết kế bài tập thực hành xưởng theo kích thước phôi chuẩn và xây dựng phiếu đánh giá kỹ năng (rubric) theo bảng kiểm.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ lành nghề: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật tại các phân xưởng cơ điện, bảo trì sửa chữa máy móc công nghiệp để tra cứu chế độ công nghệ và mác vật liệu hàn đắp phục hồi.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?
Tài liệu được thiết kế cho học viên, sinh viên các hệ đào tạo nghề, cao đẳng, đại học kỹ thuật thuộc khối ngành Cơ khí - Công nghệ Hàn và cán bộ kỹ thuật làm công tác phục hồi chi tiết máy.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô-đun này?
Người học cần nắm vững kiến thức về vật liệu kim loại (thép cacbon, thép hợp kim, gang, kim loại màu), phương pháp đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, quy định an toàn điện - khí công nghiệp và thao tác hàn hồ quang tay cơ bản.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn thông thường là gì?
Giáo trình tập trung chuyên biệt vào công nghệ hàn đắp phục hồi kích thước và cải thiện cơ tính bề mặt chi tiết máy, cung cấp đầy đủ bảng tra cứu mác que/dây/thuốc hàn theo chuẩn quốc tế và quy trình kiểm soát khuyết tật biến dạng nhiệt.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?
Người học cần nghiên cứu lý thuyết nhiệt luyện và bảng thông số công nghệ của từng bài, đối chiếu với các nguyên nhân gây sai hỏng (rỗ khí, lẫn xỉ, nứt, cong vênh) và rèn luyện kỹ năng phân bố đường hàn trên các bài tập phôi mô phỏng.

5. Giáo trình có tích hợp các tài liệu bổ trợ nào kèm theo không?
Giáo trình bao gồm hệ thống sơ đồ nguyên lý (sơ đồ hàn hồ quang khí bảo vệ hình 6, sơ đồ hàn dưới lớp thuốc hình 12, cơ cấu giữ thuốc hàn hình 23), bảng thông số tra cứu chế độ hàn, hệ thống câu hỏi ôn tập và hướng dẫn bài tập thực hành cụ thể ở cuối mỗi bài.


Kết luận

Giáo trình "Mô đun 29: Hàn đắp" là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và quy chuẩn công nghệ chuẩn xác về lĩnh vực hàn phục hồi chi tiết máy. Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc từ làm chủ kỹ thuật hàn đắp hồ quang tay và hàn khí (Bài 1, Bài 2), tiến đến các phương pháp bán tự động MIG/MAG và TIG (Bài 3, Bài 5), và hoàn thiện ở quy trình tự động hóa dưới lớp thuốc (Bài 4). Để tối ưu hóa hiệu quả tiếp thu, người học nên kết hợp nghiên cứu các bảng tiêu chuẩn vật liệu đính kèm (GOCT, AWS, CSN) và thực hiện đầy đủ các bài tập thực hành trên phôi chuẩn tại xưởng cơ khí.