Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Hàn đắp (Mã mô đun: MĐ 21) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình khung quốc gia nghề Hàn trình độ cao đẳng, do Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định (Bộ Công Thương) ban hành năm 2018. Giáo trình được biên soạn bởi nhóm tác giả gồm Bùi Huy Tưởng (chủ biên) và Trần Xuân Dũng, trên cơ sở phân tích nghề, tích hợp giữa cơ sở lý thuyết công nghệ hàn và kinh nghiệm thực tế sản xuất cơ khí.

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn, MĐ 21 là mô-đun chuyên ngành bắt buộc. Về mặt phân phối chương trình, mô-đun được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật từ MH07 đến MH10 (vật liệu, cơ học, bản vẽ kỹ thuật) và các mô-đun kỹ thuật hàn cơ bản từ MĐ13 đến MĐ20.

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng tới việc cung cấp năng lực toàn diện cho người học:

  • Nắm vững nguyên lý và thông số công nghệ của các phương pháp hàn đắp.
  • Thực hiện thành thạo kỹ thuật phục hồi các chi tiết máy dạng trục, bánh răng, bạc lót bị mài mòn theo đúng kích thước bản vẽ kỹ thuật và bảo đảm lượng dư gia công cơ (3 ÷ 5 mm).
  • Sửa chữa các khuyết tật của vật đúc làm từ thép cacbon, thép hợp kim, gang và hợp kim đồng.
  • Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp tại phân xưởng.

Cấu trúc giáo trình gồm 5 bài học tích hợp, tiếp cận từ kỹ thuật hàn hồ quang tay (SMAW) đến các công nghệ hàn trong môi trường khí bảo vệ (MIG/MAG, TIG). Tài liệu cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm chuẩn xác về chế độ hàn, bảng phân tích khuyết tật và hệ thống tiêu chí đánh giá định lượng cho từng bài thực hành.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ theo 5 bài học và 1 phần kiểm tra kết thúc mô-đun:

  • Bài 1: Hàn đắp trục bằng máy hàn hồ quang tay (Mã bài 21.1) Tập trung vào kỹ thuật phục hồi chi tiết trục (phôi thép tròn CT3 đường kính $\Phi30 \times 200\text{ mm}$ hoặc $\Phi20 \times 200\text{ mm}$) bằng phương pháp hồ quang tay (SMAW). Nội dung bao gồm công tác chuẩn bị thiết bị (máy hàn AC/DC 500A, tủ sấy que hàn 50 kg $350^\circ\text{C}$, ống sấy xách tay $240^\circ\text{C}$), lựa chọn que hàn chuyên dụng và thao tác đắp theo đường sinh hoặc đường xoắn ốc theo chu vi.
  • Bài 2: Hàn đắp mặt phẳng bằng máy hàn hồ quang tay (Mã bài 21.2) Trang bị kỹ thuật đắp phủ bề mặt phẳng trên phôi thép tấm CT3 kích thước $(200 \times 100 \times 10)\text{ mm}$ hoặc $(200 \times 100 \times 8)\text{ mm}$. Trọng tâm gồm kỹ thuật hàn bao xung quanh cạnh để tránh sệ kim loại, hàn đường sau đè lên $1/3$ chiều rộng đường trước, và kỹ thuật xếp lớp thứ hai vuông góc với lớp thứ nhất nhằm giảm biến dạng.
  • Bài 3: Hàn đắp trục bằng máy hàn MIG, MAG (Mã bài 21.3) Phân tích quy trình phục hồi chi tiết trục tròn bằng thiết bị hàn bán tự động GMAW kết hợp khí bảo vệ, sử dụng dây hàn ER70S-3 ($\Phi1.8\text{ mm}$) hoặc dây hàn bột. Thiết lập mối quan hệ giữa đường kính dây ($0.8 \div 2.4\text{ mm}$), cường độ dòng điện ($60 \div 600\text{ A}$), tầm với điện cực ($6 \div 30\text{ mm}$) và lưu lượng khí bảo vệ.
  • Bài 4: Hàn đắp mặt phẳng bằng máy hàn MIG, MAG (Mã bài 21.4) Thiết lập quy trình công nghệ đắp phủ bề mặt phẳng bằng máy hàn bán tự động. Quy định kỹ thuật hàn đắp so le, khống chế hiện tượng quá nhiệt trên chi tiết nhỏ (nhiệt độ trên $500 \div 600^\circ\text{C}$) và các giải pháp chống cong vênh kết cấu phẳng.
  • Bài 5: Hàn đắp bằng phương pháp hàn TIG (Mã bài 21.5) Hướng dẫn công nghệ hàn đắp GTAW phục hồi chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao. Cung cấp thông số vận hành nguồn DC-, cường độ dòng điện 55A, điện áp 15V, lưu lượng khí Argon 9 lít/phút, góc mài kim hàn và kỹ thuật duy trì khí bảo vệ 5 giây sau khi tắt hồ quang.
  • Kiểm tra kết thúc mô-đun (Đề số 01) Đánh giá tổng hợp thời lượng 4 giờ, bao gồm 2 câu hỏi lý thuyết (công nghệ SMAW, MIG/MAG) và 1 bài thực hành đắp mặt phẳng bằng GMAW trên thép tấm CT3.
Mô-đun Hàn đắp (MĐ 21)

Logic phân bổ của giáo trình đi từ phương pháp cơ bản (SMAW) đến bán tự động (MIG/MAG) và chuyên sâu (TIG), đồng thời phát triển từ kết cấu tròn xoay (chi tiết trục) đến kết cấu không gian phẳng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết mài mòn và lựa chọn vật liệu hàn đắp: Phân tích nguyên nhân hao mòn bề mặt do ma sát, va đập, nhiệt độ làm việc và môi trường ăn mòn hóa học (axit, bazơ). Xác định các nhóm que hàn chịu mài mòn đặc thù như hệ que T-143, T-216, T-293, T-500, T-535, T-268, T-540 (tiêu chuẩn Nga); que Thượng hàn 62A, 64A (Trung Quốc); que chịu lực E80 và que hàn kết cấu E7016 (LB-52 Kobelco).
  2. Cơ học nhiệt và cơ chế biến dạng hàn: Quy luật phân bố nhiệt khi nung nóng diện tích lớn và số chu kỳ nhiệt lặp lại. Cơ chế gõ búa nhẹ khi lớp hàn còn nóng để giải tỏa ứng suất dư; phương pháp nung sơ bộ chi tiết bằng thép cacbon và thép hợp kim; kỹ thuật kết thúc hồ quang tránh hình thành rãnh lõm sâu.
  3. Khí động học và thông số hồ quang trong môi trường khí bảo vệ: Ảnh hưởng của điện áp hồ quang đến độ rộng mạch hàn, tỷ lệ bắn tóe và quá trình oxy hóa kim loại lỏng. Yêu cầu vận tốc gió tại khu vực hàn không vượt quá $5\text{ m/s}$ đối với hàn TIG để tránh rỗ khí.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thiết lập, vận hành và hiệu chỉnh các nguồn hàn AC/DC 500A, máy hàn MIG/MAG, máy hàn TIG; thao tác thiết bị sấy que hàn; cài đặt chế độ dòng điện, điện thế, tốc độ cấp dây, lưu lượng khí, chế độ kích hoạt 2T và dòng khởi động (Hot start $3 \div 4\text{ s} / 20%$).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc và bóc tách yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ gia công phục hồi chi tiết; tính toán lượng bù đắp kim loại bảo đảm chiều cao lớp đắp lớn hơn kích thước hoàn thiện $3 \div 5\text{ mm}$; phân tích nguyên nhân sinh ra các khuyết tật (rỗ khí, lẫn xỉ, nứt, cháy cạnh, thiếu ngấu, biến dạng).
  • Kỹ năng thực hành chuyên môn (Practical competencies): Thao tác chuyển động mỏ hàn theo dạng răng cưa, đường sinh, đường tròn xoắn ốc; kỹ thuật gá đính mối hàn ($\le 15\text{ mm}$); duy trì độ ngấu đồng đều; thực hiện kiểm tra ngoại dạng mối hàn và đo kiểm kích thước bằng thước đo chuyên dụng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo tích hợp (Integrated Vocational Pedagogy) kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành thao tác:

  • Tổ chức bài học: Mỗi bài học được cấu trúc thống nhất thành các phần: Mục tiêu bài học $\rightarrow$ Công tác chuẩn bị (bản vẽ, thiết bị, dụng cụ, phôi hàn) $\rightarrow$ Kỹ thuật hàn chuyên ngành $\rightarrow$ Bảng quy trình thực hiện $\rightarrow$ Bảng nhận diện sai hỏng thường gặp $\rightarrow$ An toàn lao động $\rightarrow$ Bài tập ứng dụng và phiếu đánh giá kết quả.
  • Bài tập và thực hành định chuẩn: Sinh viên thực hiện các bài tập gia công phôi chuẩn (thép tròn CT3 $\Phi20 \times 200\text{ mm}$, $\Phi30 \times 200\text{ mm}$; thép tấm CT3 $200 \times 100 \times 8\text{ mm}$, $200 \times 100 \times 10\text{ mm}$). Mỗi bài tập thực hành được khống chế thời lượng 01 giờ (bao gồm công tác chuẩn bị và gá đính), trong đó có 10 phút hiệu chỉnh máy và thử hồ quang.
  • Phương pháp đánh giá và thang điểm: Kết quả học tập được đánh giá định lượng bằng hệ thống tiêu chí chi tiết:
    • Điểm bài tập ứng dụng (Thang điểm 100): Điểm ngoại dạng khách quan (70 điểm) và Điểm tuân thủ quy định xưởng (30 điểm). Thời gian vượt quá 25% định mức sẽ không được đánh giá; vi phạm an toàn lao động bị đình chỉ thực tập.
    • Điểm tổng kết mô-đun: Đánh giá dựa trên 3 tiêu chí tích hợp: $$\text{Điểm tổng kết} = (\text{Kiến thức} \times 0.3) + (\text{Kỹ năng} \times 0.5) + (\text{Thái độ} \times 0.2)$$
  • Hướng dẫn tự học: Người học sử dụng hệ thống câu hỏi lý thuyết cuối mỗi bài để tự kiểm tra kiến thức về thông số công nghệ; đối chiếu sản phẩm thực hành với bảng nguyên nhân sai hỏng để tự điều chỉnh kỹ thuật thao tác tay hàn.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Hệ thống hóa thông số công nghệ thực nghiệm: Giáo trình cung cấp các bảng thông số chuẩn xác về mối quan hệ giữa đường kính dây hàn, cường độ dòng hàn, tầm với điện cực và lưu lượng tiêu hao khí bảo vệ cho phương pháp MIG/MAG:
Đường kính dây hàn ($\text{mm}$) Cường độ dòng hàn đắp ($\text{A}$) Tầm với điện cực ($\text{mm}$) Lưu lượng khí tiêu hao ($\text{m}^3/\text{h}$)
0.8 60 - 150 6 - 12 0.4 - 0.6
1.0 80 - 180 7 - 13 0.4 - 0.6
1.2 90 - 270 8 - 15 0.4 - 0.6
1.6 120 - 350 13 - 20 0.75 - 1.5
2.0 200 - 500 15 - 25 0.75 - 1.5
2.4 250 - 600 15 - 30 0.75 - 1.5
  • So sánh công nghệ chuyên sâu: Phân tích rõ ưu thế kỹ thuật của phương pháp hàn đắp MIG/MAG so với phương pháp hàn đắp dưới lớp thuốc khi xử lý các chi tiết nhỏ: MIG/MAG cho phép phục hồi các chi tiết trục có đường kính nhỏ từ $10 \div 20\text{ mm}$, trong khi hàn dưới lớp thuốc chỉ có thể áp dụng cho các chi tiết có đường kính từ $40 \div 50\text{ mm}$.
  • Khả năng ứng dụng thực tế: Giáo trình liên kết chặt chẽ với quy trình sản xuất cơ khí khi quy định lượng dư gia công sau khi hàn đắp ($3 \div 5\text{ mm}$), hướng dẫn sử dụng dây hàn bột để tăng độ cứng bề mặt, đồng thời đưa ra danh mục các mác que hàn chuyên dụng phục vụ sửa chữa trong môi trường chịu va đập, ma sát và ăn mòn hóa học.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy tại các trường đào tạo nghề kỹ thuật.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở (MH07 - MH10) và các kỹ năng hàn nối cơ bản (MĐ13 - MĐ20), bao gồm khả năng đọc bản vẽ cơ khí, vận hành an toàn nguồn điện hàn và nắm vững các chuyển động hồ quang cơ bản.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy lý thuyết chuyên ngành và hướng dẫn thực hành xưởng; áp dụng các bảng tiêu chí đánh giá có sẵn (tỷ trọng 0.3 - 0.5 - 0.2) để chấm điểm kiểm tra thường xuyên và kết thúc mô-đun.
  • Tài liệu tham khảo sản xuất: Kỹ thuật viên bảo trì, thợ hàn tại các phân xưởng cơ khí sử dụng để tra cứu quy trình phục hồi các chi tiết dạng trục, bánh răng, bạc lót mòn và xử lý các khuyết tật của vật đúc bằng thép, gang, hợp kim đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ cao đẳng nghề Hàn, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho kỹ thuật viên cơ khí làm công tác bảo dưỡng, phục hồi chi tiết máy.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô-đun này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học cơ sở từ MH07 đến MH10 và các mô-đun hàn cơ bản từ MĐ13 đến MĐ20 để có nền tảng về vật liệu, đọc bản vẽ và kỹ thuật hàn giáp mối cơ bản.

3. Điểm khác biệt giữa hàn đắp trong giáo trình này và hàn liên kết thông thường là gì?

Hàn liên kết nhằm ghép nối các chi tiết rời rạc thành một kết cấu, trong khi hàn đắp tập trung vào việc bù kim loại lên bề mặt chi tiết bị mài mòn để phục hồi kích thước hình học, thay đổi cơ tính bề mặt (chống mòn, chịu nhiệt) và bảo đảm lượng dư gia công cơ khí ($3 \div 5\text{ mm}$).

4. Làm sao để kiểm soát biến dạng khi hàn đắp nhiều lớp?

Giáo trình hướng dẫn áp dụng kỹ thuật gõ nhẹ búa tay vào lớp hàn khi còn nóng, bố trí các đường hàn so le đảo chiều, thực hiện chiều của lớp hàn thứ hai thẳng góc với lớp thứ nhất và nung nóng sơ bộ đối với vật liệu thép cacbon hoặc thép hợp kim.

5. Giáo trình cung cấp những phương pháp hàn đắp nào?

Tài liệu bao gồm 3 nhóm phương pháp chính: Hàn hồ quang tay (SMAW), Hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ (MIG/MAG), và Hàn trong môi trường khí trơ bằng điện cực không nóng chảy (TIG).

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Hàn đắp (MĐ 21) của Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định cung cấp hệ thống kiến thức công nghệ và quy trình thao tác phục hồi chi tiết cơ khí bị mài mòn và sửa chữa khuyết tật vật đúc. Lộ trình học tập được thiết lập tuần tự qua 3 nhóm phương pháp SMAW, GMAW và GTAW kết hợp giữa kiểm soát chế độ công nghệ và xử lý biến dạng nhiệt. Đi kèm giáo trình là hệ thống bản vẽ chi tiết gia công, phiếu kiểm tra định lượng và các bảng tra cứu thông số chế độ hàn phục vụ trực tiếp cho công tác đào tạo nghề và ứng dụng sửa chữa cơ khí thực tế.