GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN HỒ QUANG TAY CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: MECW56164)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn hồ quang tay cơ bản (mã số mô đun: MECW56164) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, được ban hành theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa – Vũng Tàu). Giáo trình do tập thể tác giả thuộc Khoa Giáo dục nghề nghiệp biên soạn, gồm Chủ biên Trần Thanh Ngọc cùng các tác giả Trần Nam An và An Đình Quân.

Trong khung chương trình đào tạo gồm 100 tín chỉ (2.505 giờ), mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành khối kiến thức chung, các môn học cơ sở khối ngành cơ khí và hai mô đun chuyên môn tiền đề là Chế tạo phôi hàn (MECW52162) và Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163). Thời lượng mô đun được thiết kế với 6 tín chỉ, tương đương 165 giờ đào tạo (bao gồm 14 giờ lý thuyết, 145 giờ thực hành/thảo luận và 6 giờ kiểm tra).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1): Người học giải thích được các khái niệm cơ bản về công nghệ hàn hồ quang tay; nhận biết tính chất các loại kim loại và vật liệu hàn; đọc - hiểu các ký hiệu mối hàn trên bản vẽ kỹ thuật; phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành của thiết bị hàn; tính toán các thông số chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và dạng liên kết.
  • Về kỹ năng (B1): Người học thực hiện thành thạo các đường hàn góc (1F, 2F, 3F) và mối hàn giáp mối thép tấm (1G, 2G, 3G) trên các kết cấu thông dụng, bảo đảm đúng kích thước hình học và tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp tại phân xưởng; rèn luyện tác phong cẩn thận, chính xác và có trách nhiệm với sản phẩm gia công.

Cách tiếp cận của giáo trình đi từ việc trang bị cơ sở lý thuyết điện - hồ quang, quy ước ký hiệu và vật liệu, sau đó chuyển dịch trực tiếp sang chuỗi bài tập thực hành theo từng tư thế không gian từ dễ đến khó (bằng, ngang, đứng).

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 7 bài học với sự phân bổ thời lượng và khối lượng kiến thức chuyên biệt:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn điện hồ quang tay (8 giờ: 7 lý thuyết, 1 thực hành): Trang bị hệ thống ký hiệu, quy ước mối hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 264-67) và quốc tế (AWS, ISO); phân loại, nguyên lý cấu tạo của máy hàn xoay chiều (AC), máy hàn một chiều (DC, chỉnh lưu đi-ốt 1 pha và 3 pha, nghịch lưu Inverter); đặc tính que hàn thép cacbon thấp, thép hợp kim thấp; nguyên lý vật lý của hồ quang điện; các dạng liên kết hàn và nhận diện khuyết tật mối hàn.
  • Bài 2: Hàn góc ở vị trí 1F (13 giờ: 1 lý thuyết, 12 thực hành): Trình bày kỹ thuật chuẩn bị phôi góc chữ T, thiết lập chế độ dòng điện, thao tác gây hồ quang, góc nghiêng que hàn và thứ tự hàn góc ở vị trí bằng (1F), phương pháp đo kiểm kích thước chân mối hàn và kiểm soát khuyết tật ngậm xỉ, cháy chân.
  • Bài 3: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 1G (24 giờ: 1 lý thuyết, 22 thực hành, 1 kiểm tra): Cung cấp quy trình vát mép chữ V, kỹ thuật hàn đính, thao tác duy trì lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole) khi hàn lớp lót (root pass), kỹ thuật mài nối que hàn, hàn lớp đầy (fill pass) và hàn lớp phủ (cap pass) ở vị trí bằng phẳng (1G).
  • Bài 4: Hàn góc ở vị trí 2F (16 giờ: 1 lý thuyết, 14 thực hành, 1 kiểm tra): Hướng dẫn kỹ thuật điều khiển que hàn khi hàn góc vị trí ngang (2F), phương pháp dao động que hàn, phân bổ các đường hàn trong mối hàn góc nhiều lớp (1-2-3-4-5-6) nhằm chống chảy xệ kim loại lỏng.
  • Bài 5: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G (40 giờ: 1 lý thuyết, 38 thực hành, 1 kiểm tra): Tập trung vào kỹ thuật hàn giáp mối tấm có vát mép ở vị trí ngang (2G). Đây là vị trí có độ khó cao do trọng lực tác động làm kim loại lỏng dễ chảy xuống mép dưới, đòi hỏi kiểm soát góc độ que hàn và kỹ thuật dao động chính xác.
  • Bài 6: Hàn góc ở vị trí 3F (24 giờ: 1 lý thuyết, 22 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở tư thế đứng (3F) theo hướng hàn leo (hàn từ dưới lên), cách tính toán cường độ dòng điện giảm từ 10–15% so với vị trí bằng và phương pháp dao động răng cưa, tam giác để định hình bể hàn.
  • Bài 7: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 3G (40 giờ: 2 lý thuyết, 37 thực hành, 1 kiểm tra): Trình bày kỹ thuật hàn giáp mối thép tấm vát mép chữ V ở vị trí đứng (3G), kiểm soát kích thước lớp lót, lớp đầy và lớp phủ, xử lý hiện tượng quá nhiệt và ngăn ngừa biến dạng kết cấu.

Progression logic (logic tiến trình) của giáo trình tuân thủ quy tắc sư phạm kỹ thuật: đi từ trang bị lý thuyết nền tảng (Bài 1) đến thực hành thao tác trên các liên kết phẳng/bằng (1F, 1G), nâng dần độ phức tạp sang vị trí ngang (2F, 2G) và vị trí đứng (3F, 3G). Mỗi bài học thực hành đều tuân theo chu trình chuẩn: Chuẩn bị thiết bị/phôi -> Tính toán chế độ hàn -> Thao tác kỹ thuật hàn -> Nhận diện/khắc phục khuyết tật -> Kiểm tra chất lượng -> An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Bài 1: Cơ sở lý thuyết & Thiết bị
  │
  ├──► Vị trí Bằng:  Bài 2 (Hàn góc 1F)  ──►  Bài 3 (Hàn giáp mối 1G)
  │
  ├──► Vị trí Ngang: Bài 4 (Hàn góc 2F)  ──►  Bài 5 (Hàn giáp mối 2G)
  │
  └──► Vị trí Đứng:  Bài 6 (Hàn góc 3F)  ──►  Bài 7 (Hàn giáp mối 3G)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Vật lý hồ quang và nhiệt luyện hàn: Phân tích bản chất nhiệt động học của hồ quang theo định luật Joule-Lenz ($Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$), cơ chế phát xạ điện tử và ion hóa chất khí; cấu trúc 3 vùng hồ quang gồm vùng catot (nguồn phát điện tử chính), vùng anot (vùng tập trung nhiệt lượng do dòng điện tử va đập) và vùng cột hồ quang (khối khí ion hóa trung hòa). Giáo trình mô tả chi tiết 3 giai đoạn hình thành hồ quang: ngắn mạch, ion hóa và cháy ổn định.
  • Nguyên lý thiết bị điện hàn: Đặc tính ngoài dốc của nguồn điện hàn; mối quan hệ dòng ngắn mạch $I_{\text{nm}} = (1{,}3 \div 1{,}4) I_{\text{h}}$; hệ số chu kỳ tải định mức (ED%, Duty Cycle) trong chu kỳ 10 phút; công thức tính dòng điện an toàn theo chu kỳ tải; nguyên lý cảm ứng điện từ trên máy biến áp hàn có lõi từ di động, cuộn dây di động và mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha dùng cầu đi-ốt.
  • Tiêu chuẩn hóa và vật liệu: Cơ sở phân loại kim loại theo ASME Boiler & Pressure Vessel Code (Section II Part A, B) và ASTM; hệ thống tiêu chuẩn que hàn bọc thuốc theo TCVN 3223-89, TCVN 3734-89, AWS A5.1 (phân tích các nhóm que E60xx, E70xx) và ISO 2560; cơ chế bảo vệ của các hệ thuốc bọc (Rutile, Bazơ, Cellulose, Axit).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cài đặt thông số dòng điện, điện áp phù hợp với đường kính que hàn ($d = 2{,}6 \div 4{,}0\text{ mm}$) và chiều dày phôi ($s = 6 \div 12\text{ mm}$); kỹ năng gây hồ quang bằng phương pháp ma sát (quẹt) hoặc mổ thẳng; điều khiển 6 phương pháp dao động que hàn cơ bản (đường thẳng, đường thẳng đi lại, răng cưa, bán nguyệt, tam giác, hình tròn/tròn lệch).
  • Kỹ năng phân tích và đo kiểm (Analytical skills): Đọc bản vẽ chi tiết và ký hiệu mối hàn quy ước (chu tuyến, kích thước mối hàn góc, chiều sâu vát mép, khe hở đáy); nhận diện nguyên nhân phát sinh khuyết tật (nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, cháy chân, không thấu, chồng mép, thổi lệch từ) để điều chỉnh góc nghiêng điện cực hoặc chiều dài cột hồ quang.
  • Năng lực tay nghề thực tiễn (Practical competencies): Chuẩn bị phôi, vát mép cơ khí, gá đính chính xác bằng đồ gá chuyên dụng; kỹ thuật mài nối tiếp mối hàn; sử dụng dưỡng kiểm tra mối hàn (welding gauge) để đo chiều cao đắp, độ lồi/lõm và kích thước cạnh mối hàn góc.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp đào tạo tích hợp (kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết chuyên môn và rèn luyện kỹ năng thực hành):

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   PHƯƠNG PHÁP ĐÀO TẠO TÍCH HỢP                         │
├──────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────┤
│      Hoạt động Người dạy         │        Hoạt động Người học          │
├──────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤
│ • Thuyết trình ngắn, nêu vấn đề  │ • Nghiên cứu giáo trình trước bài học│
│ • Thị phạm thao tác mẫu          │ • Quan sát, ghi chép thông số kỹ thuật│
│ • Giám sát, uốn nắn thường xuyên │ • Luyện tập theo cặp (2 học viên/máy)│
│ • Đánh giá sản phẩm theo barem   │ • Kiểm tra chéo, tự đánh giá khuyết tật│
└──────────────────────────────────┴─────────────────────────────────────┘
  • Phương pháp giảng dạy của giáo viên: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực; sử dụng bài giảng đa phương tiện (Projector) kết hợp trực tiếp thao tác mẫu tại xưởng. Giáo viên thực hiện hướng dẫn mở đầu (phổ biến quy trình kỹ thuật, quy tắc an toàn), hướng dẫn thường xuyên (quan sát góc độ que hàn, tư thế đứng, khoảng cách hồ quang của từng học viên) và hướng dẫn kết thúc (đánh giá sản phẩm mẫu, chỉ rõ sai lỗi và biện pháp khắc phục).
  • Tổ chức thực hành và thảo luận: Học viên được bố trí làm việc theo nhóm nhỏ (2 người học/1 máy hàn). Cơ chế này tạo điều kiện để một người thực hiện thao tác hàn, người còn lại hỗ trợ theo dõi thông số dòng điện, quan sát góc nghiêng que hàn, hỗ trợ làm sạch xỉ và thực hiện kiểm tra chéo kích thước mối hàn trước khi đổi ca.
  • Hệ thống đánh giá kết quả: Tuân thủ Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Cấu trúc điểm học phần gồm hai cấu phần chính:
    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (sau 35 giờ) và 01 bài kiểm tra định kỳ (sau 145 giờ), hình thức kiểm tra thao tác thực hành và bài tập trắc nghiệm/tự luận lý thuyết.
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Thực hiện bài thi thực hành tổng hợp các vị trí hàn (sau 165 giờ) trên phôi tiêu chuẩn, đánh giá ngoại dạng và kích thước hình học theo thang điểm 10, sau đó quy đổi sang thang điểm 4.
  • Quy định tự học và chuyên cần: Người học bắt buộc nghiên cứu tài liệu trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại) và bắt buộc tham dự 100% thời lượng thực hành (vắng quá 1% số tiết thực hành không được tham gia thi kết thúc mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn quốc gia: Giáo trình đối chiếu trực tiếp giữa Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 264-67, TCVN 3223-89) với các hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp phổ biến trên thế giới như AWS (Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ - AWS A5.1), ISO (ISO 2560, ISO 6947) và ASME Section IX. Điều này giúp sinh viên hiểu rõ sự tương đồng và khác biệt về mặt ký hiệu quy ước, phân loại que hàn và vị trí hàn không gian.
  • Cập nhật cấu trúc thiết bị hàn hiện đại: Bên cạnh việc giảng dạy cấu tạo máy biến áp hàn xoay chiều truyền thống (loại lõi từ di động, cuộn dây di động), giáo trình cập nhật kiến thức về máy hàn chỉnh lưu Diode, máy hàn điều khiển pha Thyristor (SCR), máy hàn bán dẫn Transistor chopped và công nghệ biến tần Inverter giúp người học thích ứng với các trang thiết bị mới tại doanh nghiệp.
  • Định hướng ứng dụng vào ngành Dầu khí và Cơ khí chế tạo: Các yêu cầu kỹ thuật về bảo quản que hàn (kiểm soát độ ẩm, nhiệt độ sấy que hàn bazơ E7016, E7018 theo bảng thông số cụ thể), kỹ thuật xử lý chân mối hàn, mài nối lớp lót đều được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn gia công kết cấu giàn khoan, bồn bể áp lực và đường ống công nghệ.
  • Nội dung an toàn lao động chi tiết: Tài liệu cung cấp các hình vẽ, sơ đồ phân tích tác động của bức xạ hồ quang (tia tử ngoại, tia hồng ngoại), độc hại của khói hàn, nguy cơ cháy nổ do phóng điện và hướng dẫn biện pháp thông gió hút khói cục bộ trong không gian hẹp.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo chính quy: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Hàn tại các trường cao đẳng kỹ thuật, cơ sở giáo dục nghề nghiệp khối kỹ thuật công nghiệp và dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung (An toàn vệ sinh lao động - SAEN52001) và các môn học/mô đun kỹ thuật cơ sở:
    • Dung sai (MECM53001)
    • Vật liệu cơ khí (MECM53002)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055)
    • Chế tạo phôi hàn (MECW52162)
    • Gá lắp kết cấu hàn (MECW52163)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn, làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành và xây dựng ngân hàng đề thi đánh giá tay nghề bậc cao đẳng.
  • Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ thuật viên, thợ hàn tại các nhà máy chế tạo cơ khí, công trình đóng tàu, dịch vụ dầu khí có nhu cầu ôn tập kiến thức lý thuyết và quy chuẩn mối hàn để thi nâng bậc thợ hoặc lấy chứng chỉ hàn theo chuẩn quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Hàn (theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK của Trường Cao đẳng Dầu khí), đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho học viên hệ Trung cấp và kỹ thuật viên cơ khí muốn chuẩn hóa tay nghề hàn hồ quang tay.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm: Vật liệu cơ khí (hiểu về thành phần cacbon, tính hàn của thép), Vẽ kỹ thuật (đọc hiểu bản vẽ kết cấu), Điện kỹ thuật cơ bản (nắm vững nguyên lý dòng điện, điện thế, hiện tượng cảm ứng từ), đồng thời đã hoàn thành hai mô đun thực hành Chế tạo phôi hàn và Gá lắp kết cấu hàn.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu hàn thông thường?

Giáo trình trình bày song song cả hai hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn Mỹ/Quốc tế (AWS, ASME, ISO). Đồng thời, thời lượng thực hành chiếm tỷ trọng lớn (145/165 giờ), tập trung phân tích chi tiết quy trình kiểm soát khuyết tật và thao tác chuẩn xác ở 6 vị trí hàn cơ bản (1F, 1G, 2F, 2G, 3F, 3G).

4. Làm sao để học tập và rèn luyện kỹ năng hiệu quả với giáo trình này?

Người học cần đọc trước nội dung lý thuyết từng bài; ghi nhớ các thông số góc độ que hàn, phương pháp dao động và dải dòng điện hàn; tận dụng tối đa thời gian thực hành theo nhóm 2 người để luân phiên thao tác - quan sát; tuân thủ nghiêm ngặt kỹ thuật mài nối que và kiểm tra khuyết tật bằng dưỡng đo chuyên dụng sau mỗi đường hàn.

5. Giáo trình sử dụng những tài liệu tham khảo nào?

Tài liệu kế thừa và trích dẫn từ các giáo trình chuyên ngành trong nước (Kỹ thuật hàn của Trương Công Đạt, Lưu Văn Huy - Đỗ Tấn Dân; Công nghệ hàn nóng chảy của Ngô Lê Thông; Sổ tay định mức tiêu hao vật liệu và năng lượng điện trong hàn của Hoàng Tùng) và tài liệu quốc tế uy tín (Welding Science & Technology của AWS, ASME Section IX, cẩm nang của Lincoln Electric Company và The Welding Institute - TWI).

Kết luận

Giáo trình Hàn hồ quang tay cơ bản (mã số: MECW56164) của Trường Cao đẳng Dầu khí đóng vai trò thiết lập nền tảng kỹ năng cốt lõi cho nghề Hàn trình độ cao đẳng. Thông qua việc phân bổ 165 giờ đào tạo với trọng tâm là thực hành các tư thế 1F, 1G, 2F, 2G, 3F và 3G, giáo trình bảo đảm người học nắm vững bản chất vật lý của hồ quang, vận hành an toàn thiết bị và kiểm soát chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO TIẾP NỐI                   │
│                                                             │
│   Hàn hồ quang tay cơ bản (MECW56164)                       │
│        │                                                    │
│        ├──► Hàn hồ quang tay nâng cao (MECW55165)           │
│        │                                                    │
│        ├──► Hàn MIG/MAG cơ bản & nâng cao (MECW54166/63171) │
│        │                                                    │
│        ├──► Hàn TIG cơ bản & nâng cao (MECW53168/63173)     │
│        │                                                    │
│        ├──► Hàn dây lõi thuốc FCAW (MECW53167/63172)        │
│        │                                                    │
│        ├──► Hàn ống (MECW66174)                             │
│        │                                                    │
│        └──► Kiểm tra & Đánh giá chất lượng mối hàn (MECW65076)
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Đây là tiền đề bắt buộc để sinh viên tiếp tục học tập các mô đun công nghệ chuyên sâu trong chương trình như: Hàn hồ quang tay nâng cao (MECW55165), Hàn MIG/MAG (MECW54166), Hàn TIG (MECW53168), Hàn ống (MECW66174) và Kiểm tra, đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MECW65076). Người học có thể mở rộng tra cứu thêm từ các nguồn tài liệu tiêu chuẩn AWS D1.1, ASME Section IX và tài liệu của Viện Hàn Quốc tế (IIW/TWI).