GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH HÀN CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: MĐ14)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Thực hành hàn cơ bản (Mã số mô đun: MĐ14) là tài liệu đào tạo chuyên môn lưu hành nội bộ do Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc Thành phố Hà Nội (thuộc Ủy ban nhân dân Thành phố Hà Nội) tổ chức biên soạn và ban hành năm 2021. Ban biên soạn giáo trình gồm có Nguyễn Văn Khanh (Chủ biên), Lê Trọng Hùng và Phạm Huy Hoàng. Giáo trình được thiết kế nhằm phục vụ đào tạo trình độ Trung cấp cho ngành nghề Vẽ và thiết kế trên máy tính, đồng thời đáp ứng khung chương trình đào tạo của Tổng cục Dạy nghề (nay là Tổng cục Giáo dục Nghề nghiệp).

                 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN MĐ14 (60 GIỜ)
   Chương 1:               Chương 2:               Chương 3:
 An toàn xưởng           Hồ quang tay            Hàn MAG/CO2
  (1h LT / 0h TH)      (4h LT / 27h TH / 1h KT) (3h LT / 20h TH / 1h KT)

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun MĐ14 được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở từ MH07 đến MH17 hoặc giảng dạy song song với các môn học, mô đun đào tạo nghề khác. Tổng thời lượng của mô đun là 60 giờ, bao gồm 8 giờ lý thuyết, 47 giờ thực hành và 5 giờ kiểm tra đánh giá.

Mục tiêu học tập của giáo trình xác định người học sau khi hoàn thành mô đun có khả năng:

  • Sử dụng thành thạo các thiết bị, dụng cụ chuyên dùng trong công việc hàn.
  • Vận hành máy hàn và mỏ hàn đúng trình tự, yêu cầu kỹ thuật và an toàn lao động.
  • Thực hiện kỹ năng gia công hàn hồ quang tay (SMAW) và hàn trong môi trường khí bảo vệ (MAG/CO2).
  • Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong thực hành công nghiệp; rèn luyện tác phong kỷ luật, cẩn thận và tỉ mỉ.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình tích hợp giữa lý thuyết kim loại học, vật lý hồ quang và quy trình thao tác thực hành xưởng, giúp học viên liên kết kiến thức lý thuyết với kỹ năng thao tác trên phôi thép thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

             TỔ CHỨC KIM LOẠI VÙNG ẢNH HƯỞNG NHIỆT (HAZ)
         1. Viền cháy (Hạt kim loại nhỏ, cơ tính tốt)
         2. Quá nhiệt (Hạt Austenit thô to, dẻo/dai kém)
         3. Thường hóa (Ferit mịn + Peclit, cơ tính cao)
         4. Kết tinh lại không hoàn toàn (Ferit + Austenit nhỏ)
         5. Kết tinh lại (Khôi phục mạng tinh thể biến dạng dẻo)
         6. Giòn xanh (Xuất hiện ứng suất dư, thấm oxy/nito)

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình phân bổ qua 3 chương trọng tâm và phần kiểm tra kết thúc mô đun:

  • Chương 1: Nội qui xưởng thực tập – Qui tắc an toàn (1 giờ lý thuyết): Trang bị quy chuẩn ra vào xưởng, ghi sổ giao ca, kiểm tra an toàn điện trước khi vận hành máy, quy định bảo hộ lao động (mặt nạ hàn, kính lọc sáng, găng tay da, giày cao cổ). Chương này cung cấp các khoảng cách an toàn chống cháy nổ (cách ly vật liệu dễ cháy tối thiểu 10 mét), thông gió chống độc hại từ khói và khí hàn.
  • Chương 2: Hàn hồ quang tay – SMAW (32 giờ: 4 giờ lý thuyết, 27 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Trình bày lý thuyết cấu tạo mối hàn, động học bể hàn (phần đầu I nấu chảy, phần đuôi II kết tinh), tổ chức kim loại vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), vật lý hồ quang điện, đường đặc tính tĩnh của hồ quang và đường đặc tính ngoài của máy hàn. Chương 2 phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp hàn (kiểu TD, TD-500, 1HX-230), máy phát điện hàn một chiều (kiểu 2HM-300), máy hàn chỉnh lưu bán dẫn một pha và ba pha; cấu tạo dây lõi thép que hàn (CB-08, CB-08A, CB-18XCA), các loại thuốc bọc que hàn (Ilmenite D4301, Vôi-Titan D4303, Xellulose D4311, Rutin D4313) và tra cứu tiêu chuẩn ISO, AWS (E6013, E7018, E8018-B2).
  • Chương 3: Hàn MAG/CO2 (24 giờ: 3 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Trình bày nguyên lý hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ CO2 hoạt tính; hệ thống cấp dây, đồng hồ điều áp và sấy khí; kỹ thuật gây hồ quang, dao động mỏ hàn, xử lý mối hàn ở các vị trí không gian (hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn trần); nhận diện và khắc phục khuyết tật rỗ khí, cắn cạnh, dính bể hàn.
  • Kiểm tra kết thúc mô đun (3 giờ): Đánh giá tổng hợp kỹ năng thực hành hàn hồ quang tay và hàn MAG theo yêu cầu kỹ thuật bản vẽ.
       QUAN HỆ ĐẶC TÍNH MÁY HÀN VÀ HỒ QUANG (SMAW)
  Điện áp (V)
   U0 ^  Đặc tính ngoài máy hàn (Dốc)
                  Ihq

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết kim loại học và chuyển biến pha: Giáo trình giải thích sự hình thành 3 vùng của mối nối hàn (mối hàn, vùng tiệm cận, kim loại cơ bản) và phân chia 6 phân vùng vi mô của vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn thép cacbon:
    • Viền cháy: Sát mối hàn, trạng thái rắn - lỏng, hạt nhỏ, cơ tính tốt.
    • Vùng quá nhiệt (1100°C – 1500°C): Hạt Austenit phát triển thô to, độ dai va đập và tính dẻo kém.
    • Vùng thường hóa (900°C – 1100°C): Tổ chức gồm Ferit nhỏ mịn và Peclit, cơ tính cao.
    • Vùng kết tinh lại không hoàn toàn (720°C – 920°C): Kim loại chỉ biến đổi một phần tổ chức.
    • Vùng kết tinh lại (500°C – 700°C): Tinh thể biến dạng dẻo khôi phục hình dạng, độ cứng giảm, tính dẻo tăng.
    • Vùng giòn xanh (100°C – 500°C): Tồn tại ứng suất dư, khả năng hấp thụ oxy và nito cao.
  2. Vật lý hồ quang điện và trường điện từ: Phân bố nhiệt độ cột hồ quang gồm cực âm Catot ($2500^\circ\text{C} - 3200^\circ\text{C}$, chiếm 38% nhiệt lượng), cực dương Anot ($2500^\circ\text{C} - 4000^\circ\text{C}$, chiếm 42% nhiệt lượng), cột hồ quang ($6000^\circ\text{C} - 7000^\circ\text{C}$, chiếm 20% nhiệt lượng). Phương trình giải tích đường đặc tính tĩnh hồ quang được xác định: $$U_h = a + b \cdot l_{hq} + \frac{c - d \cdot I_{hq}}{I_h}$$ (trong đó $a = 16 \div 20\text{V}$, $b = 15.7\text{V/cm}$, $c = 9.4$, $d = 2.5$). Hiện tượng thổi lệch hồ quang do ảnh hưởng của từ trường riêng, hiệu ứng sắt từ và góc nghiêng que hàn được phân tích cùng giải pháp xử lý.
  3. Hóa học và luyện kim que hàn: Tác động của các nguyên tố trong que hàn đối với chất lượng cơ tính: Cacbon ($C \le 0.18%$), Mangan ($0.4% - 0.6%$ khử oxy, giảm nứt nóng), Silic ($Si \le 0.03%$ tránh xỉ hàn đặc), Photpho và Lưu huỳnh ($S, P \le 0.04%$ tránh nứt nóng và giòn nguội).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác mồi hồ quang bằng phương pháp ma sát và mổ thẳng (giữ khoảng cách hồ quang $2 - 4\text{mm}$); thiết lập chế độ dòng điện hàn $I_h$, điện áp $U_h$; điều chỉnh phân cấp và vô cấp lõi từ di động máy biến áp hàn; lắp đặt hệ thống dây cấp và súng hàn MAG.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích hình thái mặt cắt mối hàn qua tỷ lệ kích thước bể hàn $b/L_k$; đánh giá ảnh hưởng của tốc độ hàn đến sự phân bố nhiệt; nhận diện và phân tích nguyên nhân các khuyết tật mối hàn (rỗ khí, lẫn xỉ, ngậm xỉ, cắn cạnh, nứt chân mối hàn).
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Thực hiện các liên kết hàn giáp mối có vát mép và không vát mép, liên kết chữ T, liên kết góc ở các vị trí hàn bằng (1G, 1F), hàn đứng (3G), hàn ngang (2G) và hàn trần (4G); quy trình bảo dưỡng định kỳ thiết bị xưởng, chổi than và cổ góp máy phát điện một chiều.

Phương pháp giảng dạy và học tập

                    QUY TRÌNH MÔ HÌNH THỰC TẬP XƯỞNG

Giáo trình triển khai phương pháp sư phạm tích hợp thực hành (Competency-Based Training). Cơ cấu thời lượng được phân bổ tập trung cho rèn luyện kỹ năng với $78.3%$ tổng quỹ thời gian dành cho thực hành tại xưởng ($47/60$ giờ).

Quy trình tổ chức dạy học tại xưởng tuân thủ chu trình 3 giai đoạn:

  1. Giai đoạn chuẩn bị (Trước buổi học $5 - 10$ phút): Giảng viên và học viên tiến hành bàn giao xưởng, kiểm tra cơ sở vật chất, hệ thống tiếp địa máy hàn, cáp nguồn, ghi sổ giao ca và kiểm tra trang bị bảo hộ lao động cá nhân.
  2. Giai đoạn hướng dẫn và thực hành: Giảng viên thị phạm thao tác mẫu (kỹ thuật dao động que hàn, góc nghiêng que hàn $70^\circ - 80^\circ$, điều chỉnh tốc độ dịch chuyển mỏ hàn MAG); học viên thực hiện bài tập thực hành theo phân công, tuân thủ kỷ luật xưởng và khoảng cách làm việc an toàn.
  3. Giai đoạn kết thúc: Ngắt cầu dao điện, lau chùi thiết bị cơ khí, tra dầu mỡ bảo dưỡng các chi tiết truyền động (trục vít máy biến áp TD), quét dọn xưởng và bàn giao thiết bị.

Hệ thống đánh giá được thực hiện qua hình thức kiểm tra định kỳ sau mỗi chương chuyên môn (1 giờ kiểm tra thực hành cho Chương 2 và 1 giờ cho Chương 3) kết hợp với bài kiểm tra kết thúc mô đun thời lượng 3 giờ. Tiêu chí đánh giá căn cứ vào kích thước hình học mối hàn, độ ngấu, độ đồng đều vảy hàn, mức độ khuyết tật bề mặt và ý thức chấp hành an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp. Phần tự học yêu cầu học viên trả lời hệ thống câu hỏi lý thuyết và bài tập tính toán cuối mỗi chương trước khi tham gia thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính định hướng chuyên biệt theo ngành nghề: Mặc dù là giáo trình cơ khí gia công, tài liệu được biên soạn phục vụ cho học sinh ngành Vẽ và thiết kế trên máy tính, giúp học viên hiểu rõ bản chất công nghệ nóng chảy kim loại, từ đó đưa ra các thông số thiết kế kết cấu hàn chính xác, khả thi trong sản xuất cơ khí.
  • Hệ thống hóa thiết bị đa dạng: Tài liệu phân loại chi tiết các dòng máy hàn từ truyền thống đến hiện đại, bao gồm máy biến áp hàn có lõi từ di động (kiểu 1HX-230), máy biến áp hàn có cuộn dây di động (kiểu TD, TD-500), máy phát điện hàn một chiều kiểu cực từ lắp rời (kiểu 2HM-300), cùng mạch chỉnh lưu một pha và ba pha sử dụng đi-ốt bán dẫn Selen và Silic.
  • Quy chuẩn hóa vật liệu theo tiêu chuẩn quốc tế: Cung cấp hệ thống bảng tra cứu que hàn theo tiêu chuẩn ISO (mã hóa ký hiệu như $E513B-160-2-0-H$) và tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ AWS:
    • Que hàn thép cacbon: AWS A5.1 (E6010, E6011, E6012, E6013, E7014, E7016, E7018, E7024).
    • Que hàn thép hợp kim thấp: AWS A5.5 chia thành 6 nhóm (nhóm C-Mo như E70XX-A1; nhóm Cr-Mo như E80XX-B2, E90XX-B3; nhóm Ni như E7015-C1L, E8018-C3; nhóm Ni-Mo như E8018-NM).
  • Liên hệ thực tiễn sản xuất: Hướng dẫn trực tiếp các phương pháp đấu dây (nối thuận DCEN cho chi tiết dày, nối nghịch DCEP cho chi tiết mỏng) và xử lý lỗi thực tế như dính que hàn, lệch hồ quang do lực từ trường, hiện tượng rỗ khí do khí CO2 thiếu sấy nhiệt.
       BẢNG TRA CỨU TIÊU CHUẨN QUE HÀN ĐIỂN HÌNH (AWS & ISO)

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh - sinh viên: Áp dụng cho học viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề chuyên ngành Vẽ và thiết kế trên máy tính, Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Hàn.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở từ MH07 đến MH17, bao gồm Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai và đo lường kỹ thuật, Vật liệu học cơ khí, An toàn điện cơ bản.
  • Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo: Giáo trình là căn cứ xây dựng tiến trình bài giảng tích hợp 60 giờ, lập kế hoạch dự trù vật tư xưởng (que hàn, khí CO2, phôi thép tấm) và thiết lập barem chấm điểm thực hành tay nghề.
  • Kỹ thuật viên xưởng và người tự học: Tài liệu cung cấp các thông số kỹ thuật tra cứu về que hàn, bảng chuyển đổi cường độ chịu kéo ($kG/mm^2$ sang $N/mm^2$), quy trình xử lý khuyết tật mối hàn trong quá trình bảo trì kết cấu kim loại.

Câu hỏi thường gặp

                           CÂU HỎI THƯỜNG GẶP

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào? Giáo trình được biên soạn phục vụ đào tạo trình độ Trung cấp nghề Vẽ và thiết kế trên máy tính tại Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc TP. Hà Nội, đồng thời phù hợp cho học viên các ngành cơ khí, cắt gọt kim loại, chế tạo thiết bị.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này? Học viên cần có kiến thức nền tảng về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, tính chất cơ lý của vật liệu kim loại và an toàn điện công nghiệp (đã tích lũy trong các môn học cơ sở từ MH07 đến MH17).

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu hàn thông thường là gì? Giáo trình kết hợp giữa cơ sở lý thuyết nhiệt luyện, công thức tính toán giải tích đặc tính hồ quang với các bảng tra cứu tiêu chuẩn vật liệu quốc tế (AWS, ISO) và quy trình thao tác máy hàn cụ thể (TD-500, 2HM-300), gắn liền với an toàn công nghiệp.

4. Làm sao để học tập và rèn luyện kỹ năng thực hành hiệu quả theo giáo trình? Người học cần nắm vững lý thuyết vùng ảnh hưởng nhiệt và thông số que hàn trước giờ lên lớp; tuân thủ chu trình an toàn xưởng 3 bước, tập trung rèn luyện các chuyển động dao động que hàn trong 47 giờ thực hành xưởng và đối chiếu kết quả mối hàn với hệ thống khuyết tật đã nêu ở Chương 2 và Chương 3.

5. Giáo trình có cung cấp các bảng dữ liệu tra cứu kỹ thuật không? Có. Giáo trình tích hợp hệ thống bảng tra chi tiết về kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt theo phương pháp hàn, bảng phân loại que hàn thép cacbon AWS A5.1 (E6010 đến E7048), bảng phân nhóm que hàn thép hợp kim thấp AWS A5.5 (C-Mo, Cr-Mo, Ni, Ni-Mo) và bảng quy định ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn ISO.

Kết luận

Giáo trình Thực hành hàn cơ bản (MĐ14) do Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc Thành phố Hà Nội phát hành là tài liệu đào tạo có cấu trúc chặt chẽ, kết hợp giữa lý thuyết luyện kim, vật lý hồ quang và kỹ năng thực hành hàn hồ quang tay (SMAW), hàn trong môi trường khí bảo vệ (MAG/CO2).

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Nắm vững an toàn xưởng và an toàn điện (Chương 1).
  2. Luyện kỹ năng hàn hồ quang tay, mồi hồ quang và hàn các vị trí không gian (Chương 2).
  3. Vận hành công nghệ hàn bán tự động MAG/CO2 và kiểm soát khuyết tật mối hàn (Chương 3).
  4. Thực hiện bài kiểm tra đánh giá tay nghề tổng hợp (3 giờ).

Học viên kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn bổ trợ đính kèm (AWS A5.1, AWS A5.5, tiêu chuẩn ISO) và tài liệu tham khảo chuyên ngành cơ khí để hoàn thiện kỹ năng nghề nghiệp.