THÔNG TIN THƯ MỤC VÀ MÔ TẢ GIÁO TRÌNH HỌC THUẬT

  • Tên giáo trình: Giáo trình mô đun: Hàn hồ quang tay cơ bản
  • Mã số mô đun: HAN19MĐ03
  • Cơ quan ban hành: Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam), theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020
  • Đơn vị biên soạn: Khoa Cơ khí Động lực (Trường Cao đẳng Dầu khí, Thành phố Bà Rịa - Vũng Tàu)
  • Ban biên soạn: Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Trần Nam An, An Đình Quân
  • Trình độ đào tạo: Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun: Hàn hồ quang tay cơ bản (mã số HAN19MĐ03) là tài liệu học tập và giảng dạy chuyên môn bắt buộc thuộc khối kiến thức chuyên ngành trong chương trình đào tạo nghề Hàn tại Trường Cao đẳng Dầu khí. Về mặt phân phối chương trình, mô đun này được bố trí thực hiện sau khi người học đã hoàn thành các môn học chung (Chính trị, Pháp luật, Tin học, Tiếng Anh) cùng các môn học/mô đun cơ sở và chuyên môn tiên quyết, bao gồm: Điện kỹ thuật cơ bản (ĐKT19MH01), An toàn – Vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Vẽ kỹ thuật (CK19MH01), Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) và Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc hoàn thiện các chuẩn đầu ra cụ thể:

  • Kiến thức (A1): Trình bày được các khái niệm cơ bản về hàn hồ quang tay (SMAW); nhận biết và phân loại vật liệu, que hàn, thiết bị nguồn hàn; giải mã các ký hiệu quy ước mối hàn trên bản vẽ kỹ thuật; tính toán và thiết lập các thông số chế độ hàn phù hợp với chiều dày phôi, tính chất kim loại và liên kết hàn.
  • Kỹ năng (B1): Vận hành thành thạo thiết bị; thực hiện chuẩn xác các mối hàn góc (1F, 2F, 3F) và mối hàn giáp mối thép tấm (1G, 2G, 3G) trên các kết cấu thông dụng, bảo đảm kích thước hình học và độ ngấu theo quy chuẩn kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Thực hiện nghiêm ngặt quy định an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phân xưởng; rèn luyện tác phong công nghiệp, tính kỷ luật và tính chính xác trong công việc.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 7 bài với tổng thời lượng 165 giờ đào tạo, trong đó lý thuyết chiếm 14 giờ, thực hành và bài tập chiếm 145 giờ, thời lượng kiểm tra là 6 giờ. Điểm đặc trưng trong cách tiếp cận của giáo trình là sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết luyện kim, điện tử học với quy trình thực hành thao tác tay nghề, được quy chuẩn hóa theo các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp như TCVN, tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ (AWS), tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) và tiêu chuẩn ASME.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được thiết kế theo 7 bài học với tiến trình từ lý thuyết nền tảng đến thực hành các tư thế hàn không gian:

  1. Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn điện hồ quang tay (8 giờ: 7 LT, 1 KT): Hệ thống hóa ký hiệu, quy ước mối hàn trên bản vẽ; phân loại và cấu tạo máy hàn AC, DC, dụng cụ cầm tay; đặc tính que hàn; nguyên lý vật lý hồ quang; phân loại liên kết và vị trí hàn không gian; các khuyết tật mối hàn và ảnh hưởng của hồ quang đến sức khỏe thợ hàn.
  2. Bài 2: Hàn góc ở vị trí 1F (13 giờ: 1 LT, 12 TH): Kỹ thuật chuẩn bị phôi, gá đính, tính chế độ hàn, thực hiện đường hàn góc chữ T ở vị trí bằng (1F), kiểm tra kích thước mối hàn và xử lý khuyết tật cháy chân, ngậm xỉ, không ngấu.
  3. Bài 3: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 1G (24 giờ: 1 LT, 22 TH, 1 KT): Kỹ thuật vát mép, hàn đính, thiết lập chế độ hàn; kiểm soát kỹ thuật hàn lớp lót tạo lỗ thâm nhập (keyhole), mài nối que, hàn lớp điền đầy, hàn lớp phủ ở vị trí giáp mối bằng (1G); xử lý rỗ khí, cháy thủng.
  4. Bài 4: Hàn góc ở vị trí 2F (16 giờ: 1 LT, 14 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở vị trí ngang (2F); phương pháp dao động que hàn, thứ tự phân bổ các đường hàn trong mối hàn nhiều lớp (1-2-3-4-5-6), phòng tránh hiện tượng chảy sệ và chồng mép.
  5. Bài 5: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G (40 giờ: 1 LT, 38 TH, 1 KT): Kỹ thuật vát mép bất đối xứng hoặc đối xứng hàn giáp mối ở vị trí ngang (2G); kiểm soát vũng hàn tránh trọng lực làm sệ kim loại lỏng; kỹ thuật tạo chân lớp lót, hàn đầy và phủ bề mặt.
  6. Bài 6: Hàn góc ở vị trí 3F (24 giờ: 1 LT, 22 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn góc chữ T ở vị trí đứng (3F); góc nghiêng que hàn, kỹ thuật dao động que hàn tam giác hoặc bán nguyệt hàn leo từ dưới lên, duy trì bể hàn đông đặc đều.
  7. Bài 7: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 3G (40 giờ: 2 LT, 37 TH, 1 KT): Kỹ thuật hàn giáp mối thép tấm có vát mép ở vị trí đứng leo (3G); kiểm soát kích thước lớp lót, thao tác dừng mỏ tại hai bên mép vát để chống cháy chân ở lớp phủ.

Progression logic của giáo trình phát triển tuyến tính từ lý thuyết tổng quát sang thao tác cơ bản ở vị trí thuận lợi (vị trí bằng 1F, 1G), sau đó nâng dần độ phức tạp sang vị trí ngang (2F, 2G) và vị trí đứng (3F, 3G) nhằm giúp người học làm chủ kỹ năng khống chế dòng kim loại lỏng trước tác động của trọng lực.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết kỹ thuật vững chắc:

  • Bản chất vật lý của hồ quang hàn: Hồ quang là dòng dịch chuyển của các ion và điện tử trong môi trường khí bị ion hóa giữa hai điện cực dưới tác dụng của điện trường. Năng lượng tỏa ra tuân theo định luật Joule – Lenz: $$Q = 0{,}24 \cdot R \cdot I^2 \cdot t$$ Cấu trúc hồ quang gồm 3 vùng: Vùng catot (phát xạ điện tử, giảm điện áp $U_k$), vùng anot (nơi tập trung điện tử bắn phá, giảm điện áp $U_a$, nhiệt độ đạt mức bốc hơi kim loại), và vùng cột hồ quang trung hòa. Quá trình hình thành hồ quang trải qua 3 giai đoạn: ngắn mạch, ion hóa và cháy ổn định.
  • Đặc tính nguồn điện hàn và máy hàn: Phân tích đường đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn tay để duy trì cường độ dòng điện ổn định khi chiều dài hồ quang thay đổi. Chu kỳ tải làm việc danh định ($ED%$) trong khoảng thời gian cơ sở 10 phút được xác định theo công thức quy đổi dòng an toàn: $$I_c = I_d \cdot \sqrt{\frac{ED_d}{ED_c}}$$ Hệ thống thiết bị gồm: Máy biến áp AC (loại lõi từ di động điều chỉnh vô cấp từ thông rẽ $\Phi_r$, loại cuộn dây di động), máy hàn chỉnh lưu DC một pha (cầu 4 diode) và ba pha (cầu 6 diode), máy phát điện hàn và máy hàn biến tần Inverter.
  • Quy chuẩn ký hiệu và vật liệu hàn:
    • Ký hiệu mối hàn theo TCVN 264-67 và AWS (đường tham chiếu đơn/kép, mũi tên, ký hiệu chu tuyến phẳng/lồi/lõm, ký hiệu mối hàn chu vi kín, thấu hoàn toàn CP, đệm lót Backing, tẩy chân Backgouging).
    • Phân loại que hàn theo thành phần vỏ bọc: Rutine ($TiO_2$), Bazơ ($CaCO_3, CaF_2$ khử lưu huỳnh, kiểm soát hydro chống nứt nguội), Cellulose (áp lực hồ quang mạnh, ngấu sâu), Axit ($Fe_2O_3$).
    • Tiêu chuẩn ký hiệu que hàn theo TCVN 3734-89 (ví dụ $N50-6B$), AWS A5.1 (nhóm $E6010, E6013, E7016, E7018$) và ISO 2560 (ví dụ $E,51,5B,120,2,6,H$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng công nghệ & kỹ thuật: Khả năng tính toán và lựa chọn chế độ hàn ($I_h, U_h, v_h$), đường kính que hàn dựa vào chiều dày phôi; thực hiện chuẩn bị mép hàn (vát chữ V, U, mép vuông), hàn đính phôi có gá kẹp định vị.
  • Kỹ năng thao tác cơ học: Làm chủ các phương pháp dao động que hàn (đường thẳng, đường thẳng đi lại, răng cưa, bán nguyệt, tam giác, hình tròn); duy trì góc nghiêng que hàn hợp lý ($60^\circ - 80^\circ$ theo hướng di chuyển); kỹ thuật mài nối que và kiểm soát lỗ thâm nhập hồ quang ở lớp đáy (root pass).
  • Năng lực phân tích và kiểm soát chất lượng: Nhận diện nguyên nhân và đưa ra biện pháp phòng ngừa các khuyết tật mối hàn (nứt nóng/nứt nguội, rỗ bọt khí, ngậm xỉ, cháy chân mép, không ngấu, chồng mép, thủng mép, thổi lệch từ); sử dụng thước đo dưỡng kiểm tra kích thước mối hàn góc và giáp mối.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Mô đun áp dụng phương pháp dạy học tích cực kết hợp giữa giảng dạy lý thuyết chuyên môn và hướng dẫn trực quan tại xưởng:

  • Đối với giảng viên: Trình bày ngắn gọn các khái niệm, nguyên lý vận hành; làm mẫu trực tiếp từng thao tác (gây hồ quang, duy trì khoảng cách, góc độ que hàn, dao động mỏ hàn); hướng dẫn thường xuyên, quan sát, uốn nắn sai sót và tổ chức đánh giá rút kinh nghiệm cho từng nhóm học viên.
  • Đối với học viên: Đọc trước tài liệu và quy trình công nghệ trước buổi học; quan sát thao tác mẫu của giảng viên; thực hành trực tiếp theo cặp hoặc cá nhân; ghi chép nhật ký thực hành và tự kiểm tra đánh giá sản phẩm mối hàn.

Bài tập và thực hành xưởng (Practical exercises)

  • Toàn bộ 145 giờ thực hành được tổ chức tại Xưởng Hàn. Phòng xưởng được trang bị hệ thống máy hàn DC/AC, máy mài góc cầm tay, máy cắt phôi, tủ sấy que hàn, bàn hàn gá phôi, hệ thống quạt hút thông gió.
  • Học viên được tổ chức thực hành theo định mức: Mỗi nhóm gồm 02 học viên sử dụng chung 01 trạm máy hàn thực hành, thay phiên nhau chuẩn bị phôi, hàn đính, thực hiện đường hàn, gõ xỉ và kiểm tra.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

Quy trình đánh giá tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

  • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1, chiếm 40% trọng số quá trình): 01 bài kiểm tra thực hành sau 35 giờ học (đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, C1, C2).
  • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2, nằm trong 40% trọng số quá trình): 01 bài kiểm tra thực hành sau 145 giờ học (đánh giá chuẩn đầu ra A4, B1, C3).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Chiếm 60% tổng điểm): 01 bài thi thực hành tập trung sau 165 giờ đào tạo, đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra A1-A5, B1, C1-C3.
  • Thang điểm đánh giá là thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang thang điểm chữ (A, B, C, D, F) và thang điểm 4 theo quy định đào tạo tín chỉ.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

  • Học viên bắt buộc tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại mô đun).
  • Học viên phải tham gia 100% thời lượng các buổi thực hành (vắng quá 1% số tiết thực hành không được dự thi kết thúc mô đun và phải đăng ký học lại).
  • Chủ động tự học, tra cứu các tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật (AWS, TCVN) và bảng thông số vật liệu tại thư viện hoặc nguồn tài liệu số do giảng viên cung cấp.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Quy chuẩn hóa theo các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Giáo trình tích hợp đồng bộ các tiêu chuẩn kỹ thuật về mối hàn và vật liệu:
    • Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 264-67 (ký hiệu quy ước), TCVN 3223-89 (cơ tính và thành phần hóa học kim loại đắp), TCVN 3734-89 (ký hiệu que hàn thép cacbon thấp).
    • Tiêu chuẩn quốc tế: AWS A5.1, AWS D1.1 (Hoa Kỳ); ISO 2560, ISO 6947 (phân loại vị trí hàn); ASME Section II (Part A kim loại đen, Part B kim loại màu) và ASME Section IX (tiêu chuẩn quy trình và thợ hàn).
  • Mô tả chi tiết cấu trúc thiết bị và mạch điện hàn: Trình bày rõ ràng sơ đồ nguyên lý của các dòng máy hàn biến áp xoay chiều có lõi từ di động, cuộn dây di động; hệ thống chỉnh lưu cầu diode một pha, ba pha; các dòng máy bán dẫn công nghệ Thyristor, Transistor ngắt dòng và biến tần Inverter.
  • Gắn kết trực tiếp với yêu cầu kỹ thuật ngành Dầu khí: Thiết kế nội dung giảng dạy bám sát các yêu cầu thực tế trong gia công cơ khí dầu khí và kết cấu công trình biển: từ quy trình bảo quản, sấy que hàn hệ bazơ ít hydro ($E7016, E7018$) ở nhiệt độ $350^\circ\text{C} - 400^\circ\text{C}$ nhằm chống nứt nguội, cho đến kỹ thuật hàn lót đáy tạo ngấu và các biện pháp an toàn trong không gian hạn chế (Confined space).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học viên, sinh viên: Sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn, sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo thiết bị giàn khoan, Cơ khí Động lực tại các trường cao đẳng kỹ thuật, trường nghề.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức các môn học: Vẽ kỹ thuật (đọc hiểu bản vẽ kết cấu cơ khí), An toàn – Vệ sinh lao động, Điện kỹ thuật cơ bản, Vật liệu cơ khí và đã hoàn thành 02 mô đun thực hành xưởng: Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01) và Gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).
  • Giảng viên và chuyên gia đào tạo: Sử dụng làm giáo trình khung, tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án lý thuyết tích hợp, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và thang bảng điểm chấm thi tay nghề.
  • Thợ hàn và kỹ thuật viên công nghiệp: Tài liệu tham khảo tra cứu ký hiệu que hàn, xác định chế độ dòng điện an toàn theo chu kỳ tải và quy trình xử lý khuyết tật mối hàn theo chuẩn kiểm định AWS/ASME/TWI.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn thuộc hệ thống giáo dục nghề nghiệp, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên cơ khí, thợ hàn cần chuẩn hóa kỹ thuật hàn hồ quang tay theo tiêu chuẩn công nghiệp.

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

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật (CK19MH01), Điện kỹ thuật cơ bản (ĐKT19MH01), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), An toàn lao động (ATMT19MH01) và hai mô đun thực hành tiên quyết về chế tạo phôi (HAN19MĐ01), gá lắp kết cấu hàn (HAN19MĐ02).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn thông thường là gì?

Giáo trình thiết kế theo kết cấu mô đun tích hợp với tỷ lệ thực hành chiếm 87,8% thời lượng; chuẩn hóa hệ thống ký hiệu, phân loại que hàn và vị trí hàn song song theo tiêu chuẩn TCVN, AWS A5.1, ISO 6947 và ASME; đồng thời có hướng dẫn chi tiết quy trình kiểm soát từng lớp hàn (lót, đầy, phủ).

4. Làm sao để học tập và rèn luyện kỹ năng đạt kết quả tốt nhất?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết bài học trước khi vào xưởng; nắm rõ thông số chế độ hàn và loại que hàn sử dụng; tuân thủ nghiêm ngặt 100% thời lượng thực hành; luyện tập thành thạo kỹ thuật dao động que hàn và chủ động đo kiểm, phân tích khuyết tật sau mỗi đường hàn.

5. Có những tài liệu và tiêu chuẩn kỹ thuật nào được trích dẫn kèm theo giáo trình?

Giáo trình dẫn chiếu trực tiếp các tài liệu chuyên ngành:

  • Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt, NXB KHKT 1977; Lưu Văn Huy, Đỗ Tấn Dân, NXB KHKT 2006).
  • Công nghệ hàn nóng chảy - Tập 1: Cơ sở lý thuyết (Ngô Lê Thông, NXB KHKT 2004).
  • The Procedure Handbook of Arc Welding (The Lincoln Electric Company).
  • Welding Science & Technology - Volume 1 và AWS D1.1 Welding Structure Steel (American Welding Society).
  • ASME Boiler & Pressure Vessel Code - Section II & Section IX.
  • Tài liệu Welding Inspection của Viện Hàn Quốc tế TWI.

Kết luận

Giáo trình mô đun: Hàn hồ quang tay cơ bản (HAN19MĐ03) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn mang tính chuẩn mực và hệ thống, cung cấp đầy đủ cơ sở khoa học về hồ quang điện, thiết bị nguồn hàn, vật liệu hàn và quy trình thao tác các tư thế hàn từ 1F/1G đến 3F/3G.

Sau khi hoàn thành mô đun này, học viên có đủ năng lực học tập tiếp cận các mô đun chuyên sâu trong chương trình đào tạo nghề Hàn, bao gồm: Hàn hồ quang tay nâng cao (HAN19MĐ04), Hàn MIG/MAG cơ bản (HAN19MĐ05), Hàn FCAW cơ bản (HAN19MĐ06), Hàn TIG cơ bản (HAN19MĐ07), Hàn tự động dưới lớp thuốc (HAN19MĐ08), Hàn điện trở (HAN19MĐ09) và tham gia Thực tập sản xuất (HAN19MĐ16) tại các doanh nghiệp cơ khí chế tạo.