MÔ TẢ THƯ MỤC VÀ TỔNG QUAN NỘI DUNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: HCB19MĐ01)


Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Hàn cơ bản (mã số: HCB19MĐ01) là tài liệu giảng dạy và học tập chuyên môn nghề thuộc Khoa Cơ khí Động lực, Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Giáo trình được ban hành chính thức kèm theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí, do nhóm tác giả gồm Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân và Nguyễn Công Khai trực tiếp biên soạn.

                                  CHƯƠNG TRÌNH KHUNG ĐÀO TẠO NGHỀ

Trong cấu trúc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp các nghề Cắt gọt kim loại và Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, mô đun Hàn cơ bản được xếp trong nhóm Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề (Nhóm II.2, tổng khối lượng 42 tín chỉ/1110 giờ). Mô đun này có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ, được bố trí giảng dạy ở giai đoạn giữa khóa học: sau các môn học cơ sở kỹ thuật (Hình học họa hình, Hóa đại cương, Vẽ kỹ thuật 1, Vật liệu cơ khí, Dung sai, An toàn vệ sinh lao động, Gia công nguội cơ bản) và trước mô đun Thực tập sản xuất (CG19MĐ11).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1 – A5): Cung cấp các nguyên lý cơ bản về hồ quang hàn điện; cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy hàn điện hồ quang tay; quy trình công nghệ hàn giáp mối tấm ở vị trí hàn bằng (1G); quy tắc kỹ thuật an toàn và phòng chống cháy nổ trong hàn và cắt kim loại; phương pháp tính toán chế độ hàn điện hồ quang tay theo chiều dày phôi, tính chất vật liệu và kiểu liên kết.
  • Về kỹ năng (B1 – B3): Rèn luyện năng lực vận hành thành thạo thiết bị hàn điện hồ quang tay; kỹ năng cắt vật liệu kim loại bằng ngọn lửa oxy – khí cháy; kỹ thuật thực hiện các mối hàn giáp mối tấm ở vị trí bằng đảm bảo kích thước hình học và độ ngấu.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 – C2): Hình thành tác phong làm việc khoa học, tính cẩn thận, tỉ mỉ, trung thực; chấp hành nghiêm ngặt nội quy phân xưởng và các quy định về an toàn, vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình được cấu trúc thành 6 bài học, tiếp cận theo phương pháp tích hợp lý thuyết chuyên môn gắn liền với rèn luyện kỹ năng thực hành phân xưởng. Điểm đặc trưng của tài liệu là định lượng thời gian rõ rệt với 77,3% tổng khối lượng dành cho thực hành và thảo luận (58 giờ thực hành trên tổng số 75 giờ toàn khóa), đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong công nghiệp chế tạo cơ khí và bảo dưỡng dầu khí.


Nội dung kiến thức cốt lõi

                                      TIẾN TRÌNH 6 BÀI HỌC

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai tuần tự qua 6 bài học với logic nâng dần độ phức tạp của thao tác kỹ thuật:

  • Bài 1: Nội quy và an toàn thực tập xưởng hàn (1 giờ - 1 LT): Phổ biến 13 điều nội quy xưởng; kỹ thuật an toàn phòng tránh bức xạ quang phổ (tia tử ngoại, tia hồng ngoại), chống kim loại nóng chảy bắn tóe, phòng ngừa tai nạn điện giật; an toàn vận hành máy sinh khí axêtylen, bình ngăn lửa tạt lại, đất đèn, bình oxy và van giảm áp.
  • Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (7 giờ - 2 LT, 5 TH): Cung cấp cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy hàn điện xoay chiều (AC) gồm máy có bộ tự cảm kết hợp (sáng chế của Nikitin năm 1925), máy có cuộn dây di động, máy có lõi từ di động; máy hàn điện một chiều (DC) gồm máy hàn chỉnh lưu 1 pha (4 điốt), chỉnh lưu 3 pha (6 điốt), máy phát điện DC kiểu cực từ lắp rời; kỹ thuật đấu dây cực tính DC+ (đấu nghịch) và DC- (đấu thuận); tiêu chuẩn kìm hàn, kẹp mát, cáp dẫn, mặt nạ hàn và kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - khí cháy.
  • Bài 3: Kỹ thuật gây và duy trì hồ quang hàn (8 giờ - 2 LT, 6 TH): Bản chất vật lý hồ quang hàn; sơ đồ nguyên lý hàn điện hồ quang tay; công thức tính toán chế độ hàn; kỹ thuật gây hồ quang theo 2 phương pháp (ma sát và mổ thẳng); thao tác duy trì chiều dài hồ quang $2 \div 4\text{ mm}$; kỹ thuật ngắt hồ quang điền đầy bể hàn; cách khắc phục khuyết tật dính que và lệch hồ quang.
  • Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (16 giờ - 2 LT, 13 TH, 1 KT): Kỹ thuật chuẩn bị và vạch dấu phôi; lựa chọn góc độ que hàn hợp với trục đường hàn góc $70^\circ \div 80^\circ$; các phương pháp dao động que hàn; kỹ thuật nối mối hàn và kết thúc đường hàn; nhận diện khuyết tật đường hàn thẳng.
  • Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (17 giờ - 4 LT, 12 TH, 1 KT): Chuẩn bị phôi tấm, làm sạch dầu mỡ rỉ sét; kỹ thuật hàn đính định vị; thao tác dao động que hàn tạo độ ngấu liên kết giáp mối; nhận diện và xử lý khuyết tật đặc thù: ngậm xỉ, không ngấu, rỗ khí, cháy chân, chồng mép.
  • Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh V (24 giờ - 3 LT, 20 TH, 1 KT): Kỹ thuật chuẩn bị mép hàn và kiểm soát khe hở đáy; thao tác hàn đính phôi; kỹ thuật hàn nhiều lớp ở vị trí bằng (1G) gồm lớp hàn lót (kiểm soát lỗ thâm nhập hồ quang), lớp hàn đầy và lớp hàn phủ; phương pháp mài nối mối hàn; phòng ngừa hiện tượng cháy thủng và phương pháp kiểm tra chất lượng liên kết hàn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình trang bị hệ thống lý thuyết vật lý và kỹ thuật điện ứng dụng trong công nghệ hàn:

  • Lý thuyết nhiệt hồ quang: Ứng dụng định luật Joule - Lenz ($Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$) giải thích sự giải phóng năng lượng tại tiếp điểm ngắn mạch. Phân tích ba giai đoạn hình thành hồ quang: ngắn mạch, ion hóa chất khí và hồ quang cháy ổn định. Phân bố nhiệt lượng ở tâm hồ quang ($6000^\circ\text{C}$), khu vực catốt ($3400^\circ\text{C}$) và anốt ($2600^\circ\text{C}$).
  • Đặc tính tĩnh hồ quang hàn: Phân tích quan hệ V-A với 3 vùng đặc trưng (vùng điện áp giảm I, vùng không đổi II, vùng tăng III) và công thức điện áp cột hồ quang: $$U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$$ (trong đó $a = 15 \div 20\text{V}$ với que hàn nóng chảy, $b = 15{,}7\text{ V/cm}$, $L_{hq}$ là chiều dài cột hồ quang).
  • Nguyên lý máy hàn và hồ quang học: Phân tích hiện tượng phản ứng rôto làm giảm từ thông trong máy phát hàn DC tạo ra đường đặc tính ngoài dốc; nguyên lý tạo từ thông tán rẽ bằng lõi từ di động hoặc thay đổi khoảng cách cuộn dây sơ cấp - thứ cấp trên máy biến áp hàn AC.
  • Hệ thống công thức tính toán chế độ công nghệ:
    • Công thức chọn đường kính que hàn ($d$) theo bề dày phôi ($S$): $$d = \frac{S}{2} + 1$$
    • Công thức thực nghiệm xác định cường độ dòng điện hàn hồ quang tay ($I_h$): $$I_h = (\beta + \alpha \cdot d) \cdot d$$ (với các hệ số thực nghiệm $\beta = 20$, $\alpha = 6$).
                 QUAN HỆ TIẾT DIỆN CÁP ĐỒNG VÀ DÒNG HÀN THEO CHIỀU DÀI

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kiểm tra cách điện, đấu nối nguồn cấp và mạch tiếp đất máy hàn; đấu nối cực tính DC+ (tạo độ ngấu sâu cho phôi dày) và DC- (tạo độ ngấu nông cho phôi mỏng); vận hành ampe kìm và vô lăng điều chỉnh dòng điện tải; thao tác cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy - axetylen.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc bản vẽ chi tiết liên kết hàn; tính toán tiết diện dây cáp dẫn điện theo cự ly và dòng điện hàn (từ $38\text{ mm}^2$ đến $150\text{ mm}^2$); lựa chọn số hiệu kính lọc sáng của mặt nạ hàn (từ kính số 6 đến số 14 theo dải cường độ dòng điện từ dưới 30A đến trên 300A); phân tích nguyên nhân hình thành các dạng khuyết tật mối hàn (rỗ khí, ngậm xỉ, cháy chân, chồng mép, cháy thủng, không ngấu).
  • Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Thành thục kỹ thuật gây hồ quang bằng phương pháp quẹt ma sát và mổ thẳng; kiểm soát bể hàn bằng các kiểu dao động que hàn; duy trì góc nghiêng que hàn $70^\circ \div 80^\circ$; thi công hoàn chỉnh liên kết giáp mối 1G vát mép chữ V gồm 3 lớp hàn đạt tiêu chuẩn kích thước và ngoại dạng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng áp dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm kết nối trực tiếp lý thuyết vào thực nghiệm xưởng:

  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng các bài giảng diễn giảng ngắn, phương pháp vấn đáp và dạy học theo vấn đề (Problem-based learning). Trong các buổi thực hành xưởng, giảng viên thực hiện thao tác mẫu (thị phạm), hướng dẫn học viên thực hiện bài tập cá nhân và tổ chức phân tích lỗi kỹ thuật trực tiếp trên mẫu phôi hàn.
  • Bài tập và tình huống thực hành: Mỗi bài học đều có bảng chỉ dẫn thực hành và câu hỏi thảo luận chuyên biệt:
    • Bài 1: Xử lý tình huống mất an toàn bình axêtylen, quy trình kiểm tra mực nước bình ngăn lửa tạt lại và kiểm tra rò rỉ khớp nối bằng nước xà phòng.
    • Bài 2: Tính toán và so sánh hiệu suất giữa máy hàn AC và DC; phân tích đặc điểm hồ quang khi đổi cực tính đấu dây.
    • Bài 3: Tính toán dòng điện hàn cho que hàn $d = 4\text{ mm}$ ($I_h = [20 + (6 \cdot 4)] \cdot 4 = 176\text{A}$); thực hành thao tác gây hồ quang đúng vị trí trong rãnh hàn (cách đầu rãnh 10 mm).
    • Bài 4: Thực hành kỹ thuật nối mối hàn và ngắt hồ quang (xoắn ốc hoặc giữ ngắn hồ quang $4 \div 6\text{ giây}$).
    • Bài 5 & 6: Lắp ráp phôi, hàn đính, mài vát mép chữ V, thi công các lớp hàn lót - điền đầy - phủ bề mặt và xử lý hiện tượng que dính, cháy thủng.
                          CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP
  • Phương thức kiểm tra và đánh giá: Căn cứ theo Quy chế đào tạo ban hành theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội:
    • Điểm kiểm tra quá trình (trọng số 40%): Gồm 01 cột điểm thường xuyên (hệ số 1, kiểm tra viết/vấn đáp/thực hành sau 27 giờ đào tạo) và 01 cột điểm định kỳ (hệ số 2, kiểm tra thực hành sau 46 giờ đào tạo).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Bài thi thực hành tổng hợp và bảo vệ sản phẩm sau khi hoàn thành 75 giờ đào tạo.
    • Điểm học phần được tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.
  • Hướng dẫn tự học: Người học phải chuẩn bị bài trước khi đến lớp; tham gia thảo luận theo nhóm học tập ($8 \div 10$ sinh viên); duy trì tỷ lệ chuyên cần tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết (người học vắng trên 30% số tiết lý thuyết buộc phải học lại mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cơ sở pháp lý và tính chuẩn hóa: Giáo trình được biên soạn và chuẩn hóa theo khung chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí, ban hành chính thức theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25/03/2020.
  • Tích hợp tài liệu chuyên ngành và tiêu chuẩn quốc tế: Nội dung giáo trình được tổng hợp từ các giáo trình chuyên ngành trong nước:
    • Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt).
    • Công nghệ hàn điện nóng chảy (Ngô Lê Thông).
    • Thực hành hàn từ căn bản đến nâng cao (Trần Văn Niên).
    • Kết hợp các nguyên lý từ Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn Quốc tế (International Welding Specialist/Engineer - 2010) và các quy chuẩn kỹ thuật của Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép AWS D1.1 (Structural Welding Code - Steel của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ).
  • Gắn kết với thực tế sản xuất công nghiệp: Tài liệu đưa ra các bảng thông số vận hành sát với thực tế sản xuất tại các nhà máy chế biến dầu khí và kết cấu cơ khí:
    • Bảng tương quan cụ thể giữa chiều dài cáp hàn ($25\text{m}, 50\text{m}, 75\text{m}$), dải cường độ dòng điện ($100\text{A} \div 450\text{A}$) và tiết diện dây đồng ($38\text{ mm}^2 \div 150\text{ mm}^2$).
    • Bảng quy chuẩn lựa chọn số hiệu kính lọc sáng của mặt nạ hàn (từ số 6 đến số 14) tương ứng với từng dải dòng điện hàn và phương pháp cắt gọt kim loại.
                      TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN KÍNH HÀN THEO DÒNG ĐIỆN

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và các ngành đào tạo: Giáo trình được thiết kế trực tiếp cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp thuộc 2 chuyên ngành chính:
    • Nghề Cắt gọt kim loại.
    • Nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
    • Đồng thời có thể áp dụng làm tài liệu đào tạo cho các khối ngành cơ khí, chế tạo, bảo dưỡng công nghiệp.
  • Kiến thức và môn học điều kiện (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung và cơ sở ngành trước khi tiếp cận mô đun, bao gồm:
    • An toàn, vệ sinh lao động (Mã môn học: ATMT19MH01).
    • Vẽ kỹ thuật 1 (Mã môn học: CK19MH01).
    • Vật liệu cơ khí (Mã môn học: CK19MH04).
    • Dung sai (Mã môn học: CK19MH05).
    • Gia công nguội cơ bản (Mã môn học: CG19MĐ01).
    • Cơ sở công nghệ gia công kim loại (Mã môn học: CG19MH03).
  • Giảng viên chuyên ngành: Làm tài liệu chuẩn để thiết kế giáo án lý thuyết tích hợp, xây dựng phiếu học tập, phiếu quy trình thực hành phân xưởng và thiết lập barem chấm điểm kiểm tra tay nghề định kỳ.
  • Kỹ thuật viên và công nhân tự học: Dùng làm cẩm nang tra cứu quy chuẩn an toàn lao động, cách tính toán chọn que hàn, điều chỉnh dòng điện máy hàn AC/DC và các bước xử lý khuyết tật mối hàn trong gia công kết cấu cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ đối tượng học sinh, sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành Cắt gọt kim loại, Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, kỹ thuật viên bảo trì cơ khí tại các phân xưởng và các cơ sở đào tạo nghề kỹ thuật.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng: An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05) và Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình phân bổ thời lượng thực hành vượt trội (58/75 giờ, tương đương 77,3%), cung cấp trực tiếp các công thức tính toán chế độ công nghệ thực nghiệm ($d = S/2 + 1$; $I_h = (\beta + \alpha d)d$), đồng thời tích hợp tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm soát an toàn phân xưởng theo đặc thù ngành Dầu khí và tiêu chuẩn kiểm tra kết cấu thép AWS D1.1.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần giải đầy đủ các bài tập tính toán thông số chế độ hàn tại nhà, đọc trước quy trình công nghệ từng bài; tuân thủ đúng 13 điều nội quy xưởng; kiểm soát đúng các thông số kỹ thuật then chốt khi thao tác: góc nghiêng que hàn $70^\circ \div 80^\circ$, cự ly hồ quang $2 \div 4\text{ mm}$, thời gian ngắt hồ quang $4 \div 6\text{ giây}$ để tránh khuyết tật nứt và ngậm xỉ.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình đi kèm hệ thống tài liệu tham khảo chính thống gồm: các giáo trình hàn chuyên sâu của Trương Công Đạt, Ngô Lê Thông, Trần Văn Niên, tài liệu Chuyên gia hàn Quốc tế (2010) và Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép AWS D1.1.


Kết luận

Giáo trình Hàn cơ bản (HCB19MĐ01) của Trường Cao đẳng Dầu khí đóng vai trò thiết lập nền tảng kỹ thuật hàn nóng chảy cho học viên khối kỹ thuật cơ khí. Giáo trình trang bị hoàn chỉnh từ lý thuyết vật lý hồ quang, cấu tạo và điều khiển máy hàn AC/DC đến kỹ năng thực hành các liên kết hàn giáp mối tấm 1G vát mép chữ V theo chuẩn kỹ thuật.

Theo tiến trình đào tạo, sau khi hoàn thành mô đun này, người học đủ điều kiện tiếp cận các mô đun chuyên sâu như Thực tập sản xuất (CG19MĐ11), Gia công tiện/phay CNC và các mô đun sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Học viên có thể sử dụng thêm các tài nguyên học thuật bổ trợ gồm hệ thống tiêu chuẩn AWS D1.1 và các tài liệu chuyên khảo về công nghệ hàn điện nóng chảy tại thư viện nhà trường để hoàn thiện năng lực nghề nghiệp.