Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Hàn TIG cơ bản (Mã mô đun: MĐ 21) là tài liệu đào tạo chuyên môn do Trường Cao đẳng Nghề Xây dựng (Bộ Xây dựng) ban hành năm 2021, được biên soạn bởi tập thể giảng viên Khoa Cơ khí Xây dựng. Trong chương trình đào tạo nghề Hàn ở trình độ Trung cấp và Cao đẳng, đây là mô đun chuyên ngành mang tính chất tự chọn, đóng vai trò nền tảng trong việc hình thành kỹ năng gia công liên kết kim loại bằng phương pháp hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW).

Mô đun MĐ 21: Hàn TIG cơ bản (Tổng thời lượng: 120 giờ)

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học năng lực nhận biết các chủng loại vật liệu, phụ kiện, khí bảo vệ; giải thích quy trình chuẩn bị phôi và tính toán chế độ công nghệ hàn (cường độ dòng điện $I_h$, điện áp $U_h$, tốc độ hàn $V_h$, đường kính que hàn $d_q$, lưu lượng khí bảo vệ). Về kỹ năng, tài liệu chuẩn hóa các thao tác đấu lắp thiết bị, điều chỉnh thông số máy, thực hiện các mối hàn giáp mối, hàn góc và hàn gấp mép ở các vị trí không gian (bằng, ngang, đứng) đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước hình học bản vẽ và hạn chế tối đa các khuyết tật. Đồng thời, giáo trình rèn luyện tính chính xác, cẩn trọng và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn điện, an toàn bình khí nén và vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình được cấu trúc thành 11 bài học theo hướng tích hợp lý thuyết và thực hành, trong đó thời lượng thực hành chiếm 91/120 giờ. Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận trực quan, bám sát các thông số kỹ thuật thực nghiệm trên vật liệu thép carbon thấp (CT3) và quy trình vận hành thiết bị điều khiển điện tử hiện đại.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được thiết kế xuyên suốt 11 bài học với logic phát triển từ cơ bản đến phức tạp, đi từ kỹ thuật cài đặt thiết bị đến thực hiện liên kết trên các dạng hình học và vị trí không gian khác nhau:

  • Bài 1: Vận hành máy hàn TIG (4 giờ: 1 LT - 3 TH): Trang bị quy trình đấu nối nguồn điện (220V/380V), nối dây tiếp đất, lắp ráp súng hàn, hệ thống làm mát bằng nước và bộ điều khiển từ xa. Trình bày thao tác lắp đặt van giảm áp khí Argon, ống dẫn khí, kiểm tra rò rỉ và điều chỉnh lưu lượng khí. Hướng dẫn thiết lập các chế độ hàn 2T (bật/tắt cò thủ công), 4T (tự động duy trì hồ quang), hiệu chỉnh độ dốc dòng trượt lên (upslope), dòng trượt xuống (downslope), thời gian khí ra trước (2–4 giây) và khí ra sau (0–10 giây).
  • Bài 2 & Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép và có vát mép ở vị trí hàn bằng (20 giờ: 4 LT - 14 TH - 2 KT): Kỹ thuật đọc bản vẽ liên kết giáp mối thép tấm CT3 ($200 \times 60 \times 6\text{ mm}$ và $200 \times 50 \times 5\text{ mm}$). Hướng dẫn vát mép chữ V ($P = 2 \pm 1\text{ mm}$, $a = 2 \pm 1\text{ mm}$, góc vát $\alpha = 60 \pm 5^\circ$), gá tạo góc biến dạng ngược ($1^\circ - 2^\circ$), hàn lót đáy (root pass) và hàn các lớp phủ bề mặt.
  • Bài 4: Hàn gấp mép vật liệu mỏng ở vị trí bằng (12 giờ: 2 LT - 8 TH - 2 KT): Xử lý phôi thép mỏng chiều dày $\delta = 2\text{ mm}$, kỹ thuật vạch dấu uốn mép ($2–3\text{ mm}$, bán kính $R = 2$, góc uốn $95 \pm 5^\circ$), gá đính tạo góc biến dạng ngược ($\gamma = 3^\circ - 5^\circ$), kỹ thuật hàn nóng chảy mép gấp không dùng que phụ hoặc dùng que phụ đường kính nhỏ ($\phi 1.0 - 1.6\text{ mm}$).
  • Bài 5 & Bài 6: Hàn góc không vát mép và có vát mép ở vị trí bằng (24 giờ: 4 LT - 20 TH): Thực hiện liên kết hàn góc chữ T ở vị trí 1F trên thép CT3, kỹ thuật điều khiển góc nghiêng mỏ hàn, góc nghiêng que hàn phụ và phương pháp dao động phủ đầy rãnh hàn.
  • Bài 7, Bài 8 & Bài 9: Kỹ thuật hàn gấp mép, giáp mối và hàn góc ở vị trí hàn ngang (40 giờ: 7 LT - 31 TH - 2 KT): Kỹ thuật khống chế vũng hàn kim loại lỏng chống chảy xệ do tác dụng của trọng lực ở vị trí hàn ngang (2G, 2F).
  • Bài 10 & Bài 11: Kỹ thuật hàn giáp mối và hàn góc ở vị trí hàn đứng (28 giờ: 5 LT - 21 TH - 2 KT): Kỹ thuật điều khiển hồ quang và bón que phụ từ dưới lên trên (vị trí 3G, 3F), kiểm soát nhiệt độ vũng hàn nhằm đạt độ ngấu chân mối hàn.
Tiến trình phát triển kỹ năng qua 11 bài học:
[Bài 1: Cài đặt & Vận hành thiết bị]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết và quy chuẩn kỹ thuật bao gồm:

  • Nguyên lý hàn hồ quang TIG: Đặc tính hồ quang điện tạo ra giữa điện cực không nóng chảy Vonfram (100% W) và kim loại cơ bản trong môi trường khí Argon trơ bảo vệ.
  • Thông số nguồn hàn: Nguyên lý đường đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn, điện áp không tải ($70–80\text{V}$), phân loại dòng điện hàn (DC, AC, dòng xung) và điện áp định mức (220V/380V).
  • Cơ chế bảo vệ vũng hàn: Tác dụng bảo vệ điện cực và vùng kết tinh mối hàn của dòng khí trơ cấp trước (pre-gas) và sau khi tắt hồ quang (post-gas).
  • Quy chuẩn liên kết và chế độ công nghệ: Bảng tra cứu tương quan giữa chiều dày phôi ($\delta = 1.0 - 6.0\text{ mm}$), đường kính điện cực $D_d$ ($1.0 - 3.2\text{ mm}$), đường kính que hàn phụ $d_q$ ($1.0 - 3.2\text{ mm}$), cường độ dòng điện $I_h$ ($30 - 150\text{A}$) và lưu lượng khí Argon ($5 - 12\text{ lít/phút}$).
BẢNG TƯƠNG QUAN THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ HÀN TIG THEO ĐỘ DÀY VẬT LIỆU

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác tháo lắp súng hàn, van giảm áp, điều chỉnh lưu lượng kế; kỹ thuật mài đầu điện cực Vonfram; tư thế cầm mỏ hàn nghiêng $75^\circ - 85^\circ$ so với trục đường hàn; thao tác bón que hàn phụ liên tục với góc nghiêng $10^\circ - 20^\circ$; phương pháp mồi hồ quang bằng cách tỳ sứ chụp khí và duy trì khoảng cách điện cực cách bề mặt vật hàn $0.5\text{ mm}$.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng đọc bản vẽ cơ khí, phân tích các thông số khe hở đáy $a$, mép cùn $P$, góc vát $\alpha$; xác định nguyên nhân và đưa ra giải pháp khắc phục các khuyết tật hàn như cháy cạnh (do $I_h$ quá lớn, đưa que chậm), rỗ khí (do thiếu khí bảo vệ, môi trường có gió), không ngấu lớp lót (do dòng hàn nhỏ, hồ quang quá dài, dao động nhanh).
  • Năng lực thực tiễn (Practical competencies): Sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng để kiểm tra độ lệch mép, đo độ sâu cháy chân ($0–5\text{ mm}$), đo chiều cao phần nhô mối hàn (đến $25\text{ mm}$) và đo góc bằng dưỡng kiểm tra.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun áp dụng phương pháp đào tạo kỹ năng tích hợp theo quy trình 4 bước chuẩn mực trong dạy nghề kỹ thuật:

Quy trình thực hiện bài học tích hợp:
[Bước 1] Chuẩn bị vật tư, thiết bị, đồ bảo hộ (máy TIG, phôi CT3, điện cực W, khí Ar)
[Bước 2] Đọc bản vẽ, cắt phôi, vạch dấu, làm sạch mép và gá đính ngược
[Bước 3] Cài đặt tham số (Ih, lưu lượng khí, 2T/4T, upslope/downslope) & Thực hiện hàn
[Bước 4] Làm sạch xỉ/bắn tóe, đo kiểm ngoại dạng (thước lá, dưỡng đo) & Đánh giá
  • Tổ chức bài tập và phôi hàn: Tất cả các bài học đều quy định bài tập thực hành trên phôi thép kết cấu CT3 với kích thước định lượng cụ thể: thép tấm giáp mối $(200 \times 50 \times 5)\text{ mm}$, $(200 \times 50 \times 6)\text{ mm}$; thép mỏng gấp mép $(150 \times 50 \times 2)\text{ mm}$; liên kết góc chữ T dài $200\text{ mm}$. Phôi hàn yêu cầu gia công sạch rỉ sét, dầu mỡ, ba-via bằng máy mài, giũa và bàn chải sắt.
  • Phương pháp xử lý biến dạng: Áp dụng phương pháp gá đính biến dạng ngược: tạo góc nghiêng ngược $\alpha = 1^\circ - 2^\circ$ đối với liên kết giáp mối vát mép, hoặc $\gamma = 3^\circ - 5^\circ$ đối với liên kết gấp mép, đồng thời tăng dòng điện đính lên $10% - 15%$ so với dòng hàn chính để mối đính chắc chắn.
  • Phương pháp đánh giá: Kết hợp đánh giá thường xuyên trong từng ca thực hành và 4 bài kiểm tra định kỳ (tổng cộng 8 giờ kiểm tra ở các Bài 2, 4, 8, 11). Tiêu chuẩn đánh giá dựa trên:
    1. Kiểm tra ngoại dạng bằng mắt thường (độ đồng đều bề mặt, độ thẳng đường hàn, điểm bắt đầu/kết thúc).
    2. Kiểm tra kích thước hình học bằng thước đo mối hàn và dưỡng góc.
    3. Kiểm tra cơ tính thông qua thử nghiệm phá hủy (bẻ gãy) hoặc phương pháp kiểm tra không phá hủy.
  • Hướng dẫn tự học: Học viên dựa vào bảng thông số quy chuẩn để tự tính toán chế độ dòng hàn theo chiều dày phôi; đối chiếu sản phẩm với bảng phân loại khuyết tật để tự điều chỉnh tốc độ dịch chuyển mỏ hàn và lưu lượng khí.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp đầy đủ các chế độ điều khiển hồ quang hiện đại: Giáo trình hướng dẫn chi tiết quy trình thiết lập chu trình hàn 2T và 4T trên bảng điều khiển điện tử:
    • Chế độ 2T: Thích hợp cho hàn đính, hàn tấm dày, cho phép tận dụng chu kỳ tăng/giảm dòng để thay que hàn liên tục mà không ngắt hồ quang hoàn toàn.
    • Chế độ 4T: Tự động duy trì dòng hàn mà không cần giữ công tắc súng, phù hợp cho các đường hàn dài liên tục và ứng dụng tự động hóa.
  • Kiểm soát khuyết tật bằng tham số dốc và trễ khí: Tài liệu chuẩn hóa việc cài đặt thời gian trượt lên (upslope) từ $1–10$ giây nhằm ổn định điểm bắt đầu mối hàn, thời gian trượt xuống (downslope) từ $0–10$ giây nhằm lấp đầy miệng hàn (tránh khuyết tật lõm cuối đường hàn), cùng với thời gian cấp khí trước ($2–4$ giây) và cấp khí sau ($0–10$ giây) để ngăn ngừa oxy hóa điện cực Vonfram và vũng hàn.
CHU TRÌNH ĐIỀU KHIỂN DÒNG HÀN VÀ KHÍ BẢO VỆ
Dòng hàn (A)
Khí: [Pre-gas: 2-4s]                              [Post-gas: 0-10s]
  • Quy chuẩn hóa dụng cụ đo lường và kiểm tra: Hướng dẫn trực quan việc sử dụng thước đo cơ khí chuyên dụng để định lượng sai số: đo độ lệch mép tấm, đo chiều sâu rãnh cháy chân ($0–5\text{ mm}$), kiểm tra chiều cao gờ mối hàn (tối đa $25\text{ mm}$, phần lồi lớp lót $\le 2\text{ mm}$).
  • Mối liên kết chặt chẽ với thực tế sản xuất cơ khí: Toàn bộ quy trình từ khâu chuẩn bị phôi thép carbon thấp (CT3), lựa chọn dây hàn phụ, điện cực Vonfram đến lưu lượng khí Argon đều tương thích với tiêu chuẩn gia công kết cấu cơ khí và xây dựng hiện hành.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên:
    • Học sinh, sinh viên theo học trình độ Trung cấp và Cao đẳng ngành/nghề Hàn (Khoa Cơ khí Xây dựng hoặc Cơ khí Chế tạo).
    • Học viên các khóa đào tạo nghề ngắn hạn, bồi dưỡng kỹ thuật hàn công nghệ cao.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học/mô đun cơ sở bao gồm:
    • Đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí.
    • Vật liệu học và xử lý nhiệt kim loại.
    • An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong phân xưởng gia công áp lực/hàn.
    • Kỹ thuật nguội cơ bản và gá lắp cơ khí.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho mô đun MĐ 21 (thời lượng 120 giờ); làm căn cứ xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng và phiếu đánh giá tiêu chí kỹ năng.
  • Kỹ thuật viên và cán bộ quản lý sản xuất: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật trong công tác đào tạo thợ hàn tại chỗ, xây dựng quy trình hàn (WPS) cơ bản cho doanh nghiệp cơ khí và kiểm tra tay nghề tuyển dụng lao động.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo trình này được thiết kế cho đối tượng nào?
  2. Điều kiện tiên quyết trước khi học mô đun này là gì?
  3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu hàn hồ quang khác?
  4. Phương pháp tự học và rèn luyện kỹ năng thực hành hiệu quả?
  5. Tài liệu bổ trợ và công cụ kiểm tra đi kèm giáo trình gồm những gì?

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn làm giáo trình giảng dạy chuyên ngành cho học sinh, sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Hàn thuộc Trường Cao đẳng Nghề Xây dựng và hệ thống các trường giáo dục nghề nghiệp; đồng thời phục vụ đào tạo ngắn hạn nâng cao bậc thợ cho công nhân kỹ thuật cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần có kiến thức cơ bản về an toàn điện, an toàn bình khí chịu áp lực, kỹ thuật đọc bản vẽ cơ khí, nhận biết các mác thép kết cấu (như thép CT3) và các thao tác nguội cơ bản (cắt phôi, mài phẳng, vạch dấu).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Tài liệu phân bổ thời lượng thực hành áp đảo ($91/120$ giờ, chiếm hơn $75%$), mô tả chi tiết thông số thực nghiệm (dòng hàn, lưu lượng khí, đường kính que/điện cực, góc độ mỏ hàn) cho từng dạng liên kết cụ thể và tích hợp hướng dẫn vận hành các chức năng điện tử của máy hàn TIG như chu trình 2T, 4T, độ dốc dòng trượt và thời gian trễ khí.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu kỹ Bài 1 để nắm chắc quy trình an toàn đấu nối điện và khí nén; tuân thủ đúng trình tự luyện tập từ vị trí hàn bằng (1G, 1F) trước khi chuyển sang các vị trí khó hơn như hàn ngang (2G, 2F) và hàn đứng (3G, 3F); liên tục sử dụng thước đo và dưỡng đo để kiểm tra sai lệch ngoại dạng sau mỗi bài thực hành.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Đi kèm giáo trình là hệ thống bảng tra cứu thông số chế độ hàn theo chiều dày vật liệu, bản vẽ kỹ thuật chi tiết của các bài tập gia công phôi, cùng bảng đối chiếu dạng hình học khuyết tật (cháy cạnh, rỗ khí, không ngấu) và biện pháp xử lý.

Kết luận

Giáo trình Mô đun Hàn TIG cơ bản (MĐ 21) cung cấp hệ thống kiến thức chuyên ngành và hướng dẫn thao tác thực hành hoàn chỉnh về công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí Argon trơ bảo vệ. Nội dung tài liệu chuẩn hóa toàn bộ các bước từ chuẩn bị phôi, lựa chọn điện cực Vonfram, que hàn phụ, thiết lập tham số máy đến kỹ thuật hàn các liên kết giáp mối, gấp mép và hàn góc ở các vị trí không gian (bằng, ngang, đứng).

Lộ trình học tập đề xuất được phân định rõ ràng theo tiến trình 3 giai đoạn:

  1. Giai đoạn 1 (Bài 1): Vận hành an toàn máy hàn, hệ thống khí Argon và cài đặt các tham số chu trình 2T/4T, upslope/downslope, pre/post gas.
  2. Giai đoạn 2 (Bài 2 đến Bài 6): Rèn luyện kỹ năng gá đính ngược và thực hiện các mối hàn giáp mối, hàn góc, hàn gấp mép ở vị trí bằng (1G, 1F).
  3. Giai đoạn 3 (Bài 7 đến Bài 11): Hoàn thiện kỹ thuật khống chế vũng hàn lỏng ở các vị trí không gian phức tạp gồm vị trí ngang (2G, 2F) và vị trí đứng (3G, 3F).

Tài nguyên học tập bổ trợ bao gồm hệ thống tiêu chuẩn kiểm tra ngoại dạng bằng dụng cụ đo cơ khí chuyên dụng, phương pháp kiểm tra phá hủy/không phá hủy và các quy chuẩn kỹ thuật an toàn phân xưởng cơ khí hiện hành.