Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn TIG cơ bản (mã mô đun: MĐ 21) là tài liệu giảng dạy chuyên ngành thuộc hệ thống môn học/mô đun cơ sở và chuyên ngành tự chọn của chương trình đào tạo nghề Hàn ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp. Tài liệu do nhóm giáo viên Khoa Cơ khí Xây dựng thuộc Trường Cao đẳng Nghề Xây dựng (Bộ Xây dựng) biên soạn và ban hành tại Quảng Ninh năm 2021. Mô đun có tổng thời lượng đào tạo 120 giờ, bao gồm 21 giờ lý thuyết, 91 giờ thực hành/bài tập và 8 giờ kiểm tra.

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học đầy đủ kiến thức và kỹ năng nghề nghiệp:

  • Về kiến thức: Nêu rõ quy trình chuẩn bị phôi, nhận biết các loại vật liệu, khí bảo vệ, que hàn phụ, điện cực và trình bày chi tiết quy trình công nghệ hàn TIG (Tungsten Inert Gas).
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo thiết bị hàn TIG; tính toán, thiết lập các thông số chế độ hàn (cường độ dòng điện, điện áp, lưu lượng khí Ar, tốc độ hàn) tương ứng với chiều dày và tính chất kim loại; thực hiện các mối hàn giáp mối, hàn góc, hàn gấp mép ở các vị trí hàn bằng (1G, 1F), hàn ngang (2G, 2F) và hàn đứng (3G, 3F) bảo đảm độ ngấu, đúng kích thước bản vẽ và kiểm soát khuyết tật; sử dụng dụng cụ đo để đánh giá chất lượng mối hàn.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính chuyên cần, độ tỉ mỉ, độ chính xác và tuân thủ các quy tắc an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp trong môi trường khí bảo vệ.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế theo dạng tích hợp mô đun thực hành kỹ năng. Điểm đặc sắc của tài liệu là định lượng chi tiết các thông số kỹ thuật (đường kính điện cực vonfram, que hàn phụ, lưu lượng khí, góc nghiêng mỏ hàn, thông số vát mép) gắn với bài tập thực hành trên phôi thép carbon CT3 cụ thể.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung thành 11 bài học theo tiến trình phát triển kỹ năng từ vận hành thiết bị đến các liên kết hàn phức tạp ở các vị trí không gian:

  • Bài 1: Vận hành máy hàn TIG (4 giờ - 1 LT, 3 TH): Hướng dẫn phương pháp đấu lắp nguồn điện (220V/380V), cáp nối đất, mỏ hàn, hệ thống làm mát nước; quy trình lắp ráp van giảm áp, bình khí Argon, kiểm tra rò rỉ khí bằng nước xà phòng; cài đặt dòng hàn (DC, AC, xung), điện áp không tải (70–80V); thiết lập chu trình hàn 2T (thủ công) và 4T (tự động); hiệu chỉnh dòng trượt lên (upslope), dòng trượt xuống (downslope 0–10 giây), thời gian cấp khí trước (pre-gas 0–10s, thực tế 2–4s) và khí sau (post-gas 0–10s); kỹ thuật mồi hồ quang thử nghiệm.
  • Bài 2: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí hàn bằng (12 giờ - 2 LT, 8 TH, 2 KT): Kỹ thuật chuẩn bị phôi thép CT3 (chiều dày 5mm, kích thước $200 \times 50 \times 5$ mm); gá đính tăng $10–15%$ dòng điện; kỹ thuật mồi hồ quang cách điểm hàn 10–15mm; duy trì góc nghiêng mỏ hàn $75^\circ–80^\circ$, que phụ $10^\circ–20^\circ$; kiểm tra ngoại dạng và kích thước mối hàn.
  • Bài 3: Hàn giáp mối có vát mép ở vị trí hàn bằng (8 giờ - 2 LT, 6 TH): Gia công rãnh vát chữ V hoặc chữ X trên thép dày 6mm với góc vát $\alpha = 60 \pm 5^\circ$, độ cao đáy $p = 2 \pm 1$ mm, khe hở đáy $a = 2 \pm 1$ mm; gá đính tạo góc biến dạng ngược $1^\circ–2^\circ$; kỹ thuật hàn lót đáy và hàn phủ nhiều lớp bằng phương pháp hàn phải.
  • Bài 4: Hàn gấp mép vật liệu mỏng ở vị trí bằng (12 giờ - 2 LT, 8 TH, 2 KT): Gia công uốn mép thép mỏng ($\delta = 1,2–2$ mm, mép gấp $2–3$ mm, bán kính uốn $R=2$); gá phôi tạo góc biến dạng ngược $\gamma = 3^\circ–5^\circ$; kỹ thuật hàn mép chảy đều có hoặc không sử dụng que hàn phụ.
  • Bài 5: Hàn góc không vát mép ở vị trí bằng (12 giờ - 2 LT, 10 TH): Kỹ thuật liên kết góc chữ T trên thép CT3; gá đính vuông góc; điều chỉnh dòng hàn ($75–90$ A), lưu lượng khí Ar ($6–7$ l/phút); phân phối nhiệt giữa hai bề mặt vuông góc.
  • Bài 6: Hàn góc có vát mép ở vị trí bằng (12 giờ - 2 LT, 10 TH): Kỹ thuật vát mép liên kết góc, thực hiện đường hàn góc nhiều lớp (hàn lớp lót đáy ở vị trí 1F và dao động mở rộng biên độ ở lớp phủ).
  • Bài 7: Hàn gấp mép vật liệu mỏng ở vị trí ngang (12 giờ - 2 LT, 10 TH): Chuyển giao kỹ thuật hàn gấp mép sang vị trí hàn ngang (2G), kiểm soát chảy xệ vũng hàn.
  • Bài 8: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí hàn ngang (16 giờ - 3 LT, 11 TH, 2 KT): Thao tác duy trì hồ quang, góc độ mỏ hàn và bổ sung que phụ khi trọng lực tác động lên vũng hàn lỏng ở vị trí ngang.
  • Bài 9: Hàn góc không vát mép ở vị trí ngang (12 giờ - 2 LT, 10 TH): Kiểm soát độ ngấu chân và hình dáng mối hàn góc khi phân bố nhiệt trên mặt phẳng ngang và mặt phẳng đứng.
  • Bài 10: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí hàn đứng (12 giờ - 2 LT, 10 TH): Kỹ thuật hàn giáp mối đứng (3G), thao tác chuyển động mỏ hàn đi lên/đi xuống, điều chỉnh dòng hàn phù hợp.
  • Bài 11: Hàn góc có vát mép ở vị trí đứng (16 giờ - 3 LT, 11 TH, 2 KT): Hoàn thiện kỹ thuật hàn góc đứng phức tạp nhiều lớp, xử lý ngấu đáy và hạn chế khuyết tật chảy tràn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Nguyên lý hồ quang điện trong môi trường khí trơ: Tác dụng bảo vệ điện cực và vũng hàn nóng chảy của khí Argon nguyên chất; ứng dụng điện cực vonfram không nóng chảy (100% W); đặc tính ngoài dốc của nguồn hàn TIG và vai trò của điện áp không tải ($70–80$ V) trong việc duy trì ổn định cột hồ quang.
  • Cơ chế điều khiển chu trình dòng điện: Nguyên lý chu trình hàn 2 bước (2T - bấm giữ/nhả tắt) và 4 bước (4T - tự duy trì dòng); cơ chế triệt tiêu khuyết tật lõm cuối mối hàn thông qua dòng trượt xuống (downslope) và bảo vệ điện cực/mối hàn khi đông nguội thông qua thời gian khí sau (post-gas).
  • Quy luật biến dạng nhiệt và bù trừ kích thước: Cơ chế sinh biến dạng cong vênh của mối hàn nhiệt và phương pháp bù góc biến dạng ngược ($1^\circ–2^\circ$ với hàn giáp mối, $3^\circ–5^\circ$ với hàn gấp mép) trong khâu gá đính.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Lắp ráp, căn chỉnh đồng hồ lưu lượng khí Ar ($5–12$ l/phút); mài vót điện cực vonfram; mồi hồ quang bằng phương pháp tỳ chụp khí cách bề mặt 0,5mm; giữ khoảng cách đầu mỏ hàn $8–10$ mm; kỹ thuật cấp dây hàn phụ bằng tay trái nhịp nhàng cùng chuyển động của mỏ hàn tay phải; kỹ thuật kết thúc đường hàn chấm ngắt 2–3 lần.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc bản vẽ cơ khí; tính toán và lựa chọn thông số chế độ hàn (cường độ dòng điện $I_h$, đường kính que hàn $d_q$, đường kính điện cực $D_d$, phần nhô điện cực $1,2–4$ mm) dựa trên bảng định lượng cho từng chiều dày phôi ($1,2–6$ mm).
  • Năng lực thực hành kiểm tra (Practical competencies): Sử dụng thước đo kiểm tra mối hàn cơ khí để đo chiều cao phần lồi ($\le 2$ mm), chiều rộng, độ lệch tấm và độ sâu cháy chân ($0–5$ mm); sử dụng dưỡng kiểm tra góc; nhận diện nguyên nhân và khắc phục 3 khuyết tật chính: cháy cạnh, rỗ khí/muội than và mối hàn không ngấu.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp (modular-based training), kết hợp đồng bộ giữa trang bị lý thuyết công nghệ và rèn luyện kỹ năng thực hành phân xưởng. Thời lượng thực hành chiếm tới 75,8% (91/120 giờ), bảo đảm học viên có đủ thời gian rèn luyện thao tác tay nghề.

Quy trình tổ chức bài học gồm 6 bước sư phạm chuẩn mực:

  1. Chuẩn bị và an toàn: Kiểm tra thiết bị hàn, bình khí Ar, mỏ hàn, dụng cụ gá kẹp, trang bị bảo hộ cá nhân (kính hàn đội đầu, găng tay da, quần áo bảo hộ) và làm sạch phôi thép CT3 bằng giũa, bàn chải sắt.
  2. Đọc bản vẽ và gia công phôi: Xác định kích thước, vạch dấu, cắt phôi, gia công góc vát rãnh hoặc tạo mép uốn.
  3. Gá đính và chọn chế độ hàn: Thực hiện gá đặt, tạo góc bù biến dạng và tra cứu bảng thông số công nghệ để cài đặt máy hàn.
  4. Thao tác thực hành hàn: Thực hiện mồi hồ quang, duy trì góc độ mỏ/que phụ, thực hiện hàn lót đáy và hàn phủ.
  5. Làm sạch và kiểm tra sản phẩm: Dùng búa gõ xỉ, bàn chải sắt làm sạch mối hàn; dùng dưỡng và thước đo kiểm tra các chỉ tiêu hình học.
  6. Đánh giá và phân tích khuyết tật: Đánh giá sản phẩm theo tiêu chuẩn kỹ thuật bản vẽ; phân tích nguyên nhân lỗi dựa trên bảng hướng dẫn khuyết tật.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập gồm kiểm tra định kỳ (8 giờ phân bổ tại Bài 2, Bài 4, Bài 8, Bài 11) và đánh giá thường xuyên sau mỗi bài thực hành. Tiêu chí đánh giá gồm: độ ngấu chân, độ phẳng, kích thước phần lồi ($\le 2$ mm), độ sạch bavia và mức độ khuyết tật (cháy cạnh, rỗ khí, không ngấu).

Hướng dẫn tự học tập trung vào việc ghi nhớ bảng tra thông số kỹ thuật hàn, sơ đồ chỉnh thời gian khí trước/khí sau/dòng trượt, và cách điều chỉnh thao tác tay (giảm dòng điện, giảm tốc độ di chuyển, tăng lưu lượng khí Ar) khi phát hiện khuyết tật trên liên kết hàn.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình tích hợp các nội dung công nghệ thực tế đang áp dụng trong sản xuất cơ khí:

  • Khảo sát hệ thống thiết bị hiện đại: Hướng dẫn kết nối và vận hành các tính năng nâng cao của máy hàn TIG, bao gồm việc chuyển đổi điện áp nguồn vào 220V hoặc 380V, tích hợp bộ điều khiển từ xa (foot pedal/remote box) và hệ thống làm mát bằng nước cho mỏ hàn công suất lớn.
  • Kỹ thuật điều khiển dòng và khí chuyên sâu: Mô tả chi tiết sơ đồ cài đặt hai chế độ hàn 2T và 4T. Tài liệu cung cấp giải pháp kỹ thuật: vận dụng khoảng thời gian dòng trượt xuống (downslope) và trượt lên (upslope) trong chế độ 2T để thay que hàn liên tục trên các đường hàn dài mà không làm tắt hồ quang hay sinh khuyết tật lõm cuối đường hàn.
  • Tiêu chuẩn hóa công nghệ cho kim loại mỏng và tấm dày: Đưa vào quy trình hàn gấp mép không cần que phụ cho các tấm kim loại mỏng ($\delta = 1,2–2$ mm) ứng dụng trong chế tạo vỏ tủ điện, bồn chứa mỏng; đồng thời chuẩn hóa quy trình vát mép chữ V ($60^\circ$) phân lớp lót đáy và lớp phủ trên tấm dày 6mm.
  • Tích hợp bảng tra cứu và quy chuẩn đo kiểm: Cung cấp hệ thống bảng định lượng chế độ hàn cho từng dải chiều dày, bảng phân tích khuyết tật kèm hình ảnh nguyên nhân và hướng dẫn cụ thể cách sử dụng thước đo cơ khí chuyên dụng để đo chiều cao, độ lệch và độ cháy chân rãnh hàn.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên:
    • Sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Hàn, ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Xây dựng hoặc Chế tạo máy.
    • Học viên các lớp đào tạo ngắn hạn, bồi dưỡng kỹ thuật viên hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
    • Đã học qua các kiến thức cơ sở về An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong xưởng cơ khí;
    • Đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật cơ khí cơ bản;
    • Nắm vững kiến thức vật liệu học kim loại cơ sở (tính chất thép carbon, thép CT3);
    • Đạt kỹ năng nguội cơ bản (vạch dấu, cưa, đục, giũa, mài phẳng phôi).
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Dùng làm tài liệu giảng dạy chuẩn mực cho mô đun MĐ 21, làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành phân xưởng và xây dựng barem chấm điểm kiểm tra tay nghề.
  • Kỹ thuật viên và cán bộ quản lý: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật cho công nhân kỹ thuật tại các nhà máy kết cấu kim loại, cán bộ giám sát kiểm tra chất lượng (QC) và người quản lý sử dụng nhân lực ngành hàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuẩn hóa cho học sinh, sinh viên theo học nghề Hàn trình độ Trung cấp và Cao đẳng; đồng thời là tài liệu tham khảo cho công nhân kỹ thuật muốn nâng cao tay nghề hàn TIG và giảng viên giảng dạy ngành Cơ khí.

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

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về an toàn lao động, đọc bản vẽ cơ khí, vật liệu cơ khí và kỹ năng gia công cơ khí nguội cơ bản (cắt, vát mép, mài phẳng, gá đính).

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

Giáo trình có tính thực hành cao với 91/120 giờ thực hành, cung cấp bảng tra cứu định lượng chính xác (dòng điện, lưu lượng khí, cỡ que/điện cực, góc độ mỏ hàn) cho từng bài học cụ thể, phân tích chi tiết chu trình khí trước/khí sau, chế độ 2T/4T và bảng nhận diện - khắc phục khuyết tật mối hàn.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Học viên cần tuân thủ bảng thông số hàn tương ứng với từng chiều dày phôi; thực hiện đúng quy trình an toàn điện và an toàn chai khí áp lực; luyện tập giữ khoảng cách điện cực $0,5$ mm khi mồi và $8–10$ mm khi hàn; kết hợp sử dụng thước đo mối hàn và dưỡng góc để tự kiểm tra chất lượng sản phẩm sau mỗi bài tập.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được tích hợp trong giáo trình?

Giáo trình tích hợp sẵn bản vẽ gia công phôi mẫu (kích thước thép CT3, góc vát mép, mép gấp), bảng thông số công nghệ tra cứu nhanh, sơ đồ đấu lắp nguồn điện/bình khí Ar và bảng hướng dẫn nguyên nhân - biện pháp khắc phục 3 khuyết tật hàn thường gặp (cháy cạnh, rỗ khí, không ngấu).

Kết luận

Giáo trình Hàn TIG cơ bản (MĐ 21) của Trường Cao đẳng Nghề Xây dựng là tài liệu đào tạo nghề mang tính thực tiễn cao, chuẩn hóa quy trình công nghệ hàn hồ quang vonfram trong môi trường khí bảo vệ Argon cho thép carbon thấp. Lộ trình đào tạo được xây dựng chặt chẽ từ bài vận hành máy, thiết lập chế độ dòng/khí (Bài 1), đến rèn luyện kỹ năng hàn các mối hàn giáp mối, góc, gấp mép ở vị trí hàn bằng (Bài 2 đến Bài 6) và phát triển lên các vị trí không gian ngang, đứng (Bài 7 đến Bài 11). Tài liệu là căn cứ kỹ thuật phục vụ trực tiếp cho quá trình giảng dạy, học tập và tra cứu thông số công nghệ trong sản xuất cơ khí.