GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN TIG CƠ BẢN (NGHỀ HÀN – TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình mô đun Hàn TIG cơ bản (Mã số: MĐ 26) do Trường Cao đẳng Cơ giới (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) biên soạn, với sự chủ biên của tác giả Nguyễn Văn Chung. Tài liệu được thiết kế giảng dạy cho sinh viên trình độ cao đẳng nghề Hàn, đồng thời phục vụ công tác giảng dạy của giảng viên chuyên ngành. Trong khung chương trình đào tạo gồm 128 tín chỉ (2835 giờ), mô đun MĐ 26 có thời lượng 90 giờ (4 tín chỉ), bao gồm 18 giờ lý thuyết, 64 giờ thực hành/thảo luận và 8 giờ kiểm tra. Môn học được bố trí giảng dạy từ giai đoạn giữa khóa học, sau hoặc song song với các môn học kỹ thuật cơ sở (MH 07 – MH 16) và các mô đun MĐ 17 (Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế), MĐ 18 (Chế tạo phôi hàn).

Mục tiêu học tập của mô đun được xác định trên ba phương diện chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1, A2): Giải thích đầy đủ bản chất, nguyên lý và công dụng của phương pháp hàn TIG (GTAW); nhận biết các loại vật liệu (khí bảo vệ, điện cực không nóng chảy, que hàn phụ); trình bày cấu tạo và nguyên lý thiết bị; tính toán chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất vật liệu.
  • Về kỹ năng (B1): Vận hành thiết bị dụng cụ hàn TIG; thực hiện mối hàn góc ở các vị trí 1F, 2F, 3F và mối hàn giáp mối ở vị trí 1G trên vật liệu thép carbon thấp đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ và giới hạn khuyết tật cho phép; kiểm tra, đánh giá chất lượng mối hàn và kết cấu hàn.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp; rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và trung thực.

Điểm đặc trưng của giáo trình là việc kết hợp lý thuyết luyện kim hàn với thực hành xưởng theo các tiêu chuẩn quốc tế như ASME, AWS, ABS, API, EN 439 và tài liệu công nghệ từ các nhà sản xuất thiết bị hàn như Lincoln Electric, Miller, ESAB.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 bài học chuyên đề được cấu trúc theo tiến trình từ nguyên lý cơ sở đến kỹ năng thao tác trên từng dạng liên kết:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn TIG (Mã bài: MĐ 26.01 - 12 giờ: 11h LT, 1h TH): Trình bày nguyên lý hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ; đặc tính khí bảo vệ (Argon, Heli); phân loại điện cực Wolfram theo AWS A5.12; đặc tính các nguồn dòng hàn (DCEN, DCEP, AC); phân loại que hàn phụ theo AWS; các dạng khuyết tật mối hàn và công tác an toàn lao động.
  • Bài 2: Vận hành thiết bị hàn TIG (Mã bài: MĐ 26.02 - 4 giờ: 1h LT, 3h TH): Cấu tạo và nguyên lý làm việc của trạm hàn TIG (nguồn điện AC/DC, mỏ hàn làm mát bằng khí/nước, van giảm áp và ống đo lưu lượng khí); quy trình chuẩn bị máy hàn; kỹ thuật mài sửa điện cực Wolfram; phương pháp mồi hồ quang cao tần (HF) và mồi hồ quang tiếp xúc.
  • Bài 3: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F (Mã bài: MĐ 26.03 - 12 giờ: 1h LT, 11h TH): Kỹ thuật chuẩn bị phôi, gá đính; lựa chọn thông số chế độ hàn ($I_h, U_h, V_h$); góc nghiêng mỏ hàn ($100^\circ$) và kỹ thuật dao động mỏ hàn, cấp dây phụ trên liên kết góc bằng (1F).
  • Bài 4: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F (16 giờ: 1h LT, 14h TH, 1h KT): Kỹ thuật thao tác hàn góc ở vị trí đứng ngang (2F); kiểm soát bể hàn chống chảy xệ kim loại lỏng.
  • Bài 5: Hàn góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F (18 giờ: 2h LT, 15h TH, 1h KT): Kỹ thuật hàn góc ở vị trí đứng (3F); phương pháp chuyển động mỏ hàn và cấp que bù theo hướng hàn đứng.
  • Bài 6: Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn 1G (24 giờ: 2h LT, 21h TH, 1h KT): Chuẩn bị cạnh vát, khe hở đáy; kỹ thuật hàn lót (root pass) có khí bảo vệ và kỹ thuật hàn phủ bề mặt liên kết giáp mối vị trí bằng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp cơ sở lý thuyết về quá trình hàn nóng chảy GTAW, nơi hồ quang sinh nhiệt độ cao (đạt $6000^\circ\text{C} - 6100^\circ\text{C}$) giữa điện cực Wolfram không nóng chảy ($T_{nc} \approx 3410^\circ\text{C} - 3650^\circ\text{C}$) và vật hàn:

  • Khí bảo vệ: Phân tích tính chất khí Argon ($99{,}99%$, tỷ trọng $1{,}783\text{ g/l}$, nặng gấp $1{,}5$ lần không khí, phân loại A, B, C) và Heli (tỷ trọng $0{,}178\text{ g/l}$, cho điện áp và nguồn nhiệt hồ quang lớn gấp $1{,}7$ lần Argon); quy chuẩn khí bảo vệ theo tiêu chuẩn EN 439 cho thép Austenit, hợp kim nhôm, niken, đồng.
  • Điện cực Wolfram (AWS A5.12): Phân loại điện cực Wolfram nguyên chất (EWP - xanh lá), pha $1%$ Thori (EWTh1 - vàng), pha $2%$ Thori (EWTh2 - đỏ), pha $0{,}4%$ Zirconium (EWZr - nâu); cơ chế giảm công thoát điện tử khi bổ sung oxide kim loại hiếm.
  • Cực tính dòng hàn: Sử dụng dòng DCEN (điện cực nối cực âm) cho thép carbon, hợp kim, inox để tập trung nhiệt lên vật hàn; sử dụng dòng xoay chiều AC cho nhôm và hợp kim magie để làm sạch lớp màng oxide nhôm ($\text{Al}_2\text{O}_3$, nhiệt độ nóng chảy trên $2000^\circ\text{C}$).
  • Kim loại điền đầy (AWS): Tiêu chuẩn que hàn phụ (ER XX S, chiều dài $1\text{m}$, đường kính $0{,}5 - 5\text{mm}$) và bảng tra cứu đường kính que bù theo chiều dày vật liệu ($0{,}5 - 12\text{mm}$) cùng cường độ dòng điện ($10 - 180\text{A}$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Căn chỉnh trạm hàn; điều chỉnh lưu lượng khí trên van giảm áp ($7 - 10\text{ lít/phút}$); mài điện cực góc nhọn $30^\circ - 40^\circ$ (cho dòng DC) và mài tù/bi tròn (cho dòng AC); thiết lập phần nhô điện cực khỏi miệng chụp khí ($5 - 6\text{mm}$ khi hàn giáp mối, $8 - 10\text{mm}$ khi hàn góc).
  • Kỹ năng vận hành hồ quang: Khởi động hồ quang bằng bộ phóng cao tần HF (khoảng cách $3\text{mm}$, góc $75^\circ$) hoặc tiếp xúc (trên tấm đồng phụ); duy trì dòng khí bảo vệ trễ $5 - 10$ giây sau khi tắt hồ quang để bảo vệ bể hàn và điện cực.
  • Kỹ năng kiểm soát và xử lý khuyết tật: Khắc phục khuyết tật rỗ khí do thiếu/thừa khí (vận tốc gió $>1\text{ m/s}$ gây tạt khí, mỏ hàn nghiêng, rò rỉ nước làm mát ở dòng $>150\text{A}$); xử lý hiện tượng que hàn bị oxy hóa; xử lý hiện tượng nhiễm Wolfram; ngăn ngừa biến dạng lệch mép, lệch góc trong khâu gá lắp phôi.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Mô đun áp dụng phương pháp dạy học tích cực, tích hợp giữa lý thuyết chuyên ngành và thực hành kỹ năng trực tiếp tại xưởng hàn.

  • Phương pháp giảng dạy của giáo viên:

    • Giờ lý thuyết: Sử dụng trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật và hướng dẫn đọc tài liệu chuyên ngành.
    • Giờ thực hành: Chia sinh viên thành các nhóm nhỏ ($2 - 3$ người). Giáo viên thực hiện thao tác mẫu, hướng dẫn quy trình, quan sát trực tiếp và sửa sai tại chỗ cho người học về góc nghiêng mỏ hàn, tốc độ đẩy que phụ và cách điều chỉnh dòng hàn trên máy.

  • Phương pháp học tập của sinh viên:

    • Nghiên cứu tài liệu và bài học trước khi đến lớp; hoàn thành phiếu học tập.
    • Thực hiện làm việc nhóm theo sự phân công của nhóm trưởng: thảo luận chuyên đề kỹ thuật, ghi chép nhật ký thực hành và lập báo cáo kết quả mối hàn.
    • Đảm bảo tham dự tối thiểu $70%$ tổng số giờ giảng tích hợp (người học vắng $>30%$ thời lượng bắt buộc phải học lại mô đun).

  • Phương pháp đánh giá kết quả: Căn cứ Quy chế đào tạo ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Đánh giá tính trên thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân) với cơ cấu trọng số:

    • Điểm đánh giá quá trình ($40%$): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (sau 10 giờ học, hình thức vấn đáp/trắc nghiệm/báo cáo theo chuẩn A1, A2, B1, C1) và 03 bài kiểm tra định kỳ (sau 30 giờ học, hình thức thực hành/trắc nghiệm).
    • Điểm thi kết thúc mô đun ($60%$): Thực hiện sau 90 giờ học; hình thức kết hợp vấn đáp và bài thi hàn thực hành tổng hợp (chuẩn A3, A4, B1, B2, B3, C1, C2).

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các quy chuẩn kỹ thuật quốc tế và thiết bị công nghiệp thực tế:

  • Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: Giáo trình đối chiếu trực tiếp với các tiêu chuẩn đánh giá chứng chỉ thợ hàn quốc tế như ASME, AWS (Mỹ), ABS (Mỹ), API (Dầu khí Mỹ), IIW (Viện Hàn Quốc tế), LR (Anh), DNV (Na Uy), BV (Pháp). Tiêu chuẩn thành phần khí bảo vệ được chuẩn hóa theo EN 439; phân loại que hàn và điện cực theo hệ thống AWS A5.12.
  • Tích hợp công nghệ thiết bị hiện đại: Tài liệu cập nhật thông số từ các dòng máy hàn công nghiệp như Lincoln TIG 275 AC/DC (nguồn điện 1/3 pha 220/380V, dải dòng DC/AC $2 - 275\text{A}$, chu kỳ làm việc $60%/275\text{A}$), ESAB, Miller và Metrode.
  • Dữ liệu thông số kỹ thuật chi tiết:
    • Bảng 1 (Tiêu chuẩn EN 439): Quy định khí bảo vệ cho từng nhóm vật liệu (Ar $100%$ cho thép hợp kim; hỗn hợp $\text{Ar} + \text{H}_2$ cho thép Austenit; $\text{Ar} + \text{He}$ cho nhôm, đồng, niken).
    • Bảng 3: Phân loại độ tinh khiết Argon công nghiệp thành 3 nhóm (Loại A: $99{,}03%$ dùng cho Titan, Zircon; Loại B dùng cho Nhôm, Magie; Loại C dùng cho thép không gỉ).
    • Bảng chế độ que đắp: Tương quan giữa chiều dày vật liệu ($0{,}5 - 12\text{mm}$), dòng điện ($10 - 180\text{A}$) và đường kính que hàn ($\varnothing 1{,}0 - \varnothing 3{,}2\text{mm}$).
  • Quy chuẩn an toàn nghề nghiệp đặc thù: Phân tích chuyên sâu các nguy cơ vật lý và hóa học: hồ quang hàn đạt nhiệt độ $>6100^\circ\text{C}$ sinh tia tử ngoại/hồng ngoại; nguy cơ ngạt thở do khí Argon chiếm chỗ không khí trong không gian kín; nguy cơ bỏng lạnh khi tiếp xúc Argon lỏng (nhiệt độ $-185^\circ\text{C}$).

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

  • Sinh viên trình độ cao đẳng nghề Hàn: Giáo trình là tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên nghề Hàn tại các trường cao đẳng cơ giới, kỹ thuật công nghệ. Sinh viên tiếp cận mô đun từ giai đoạn giữa khóa học trong chương trình khung đào tạo 128 tín chỉ.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành hoặc học song song các môn học cơ sở kỹ thuật và mô đun chuyên môn liên quan:
    • Vẽ kỹ thuật cơ khí (MH 07)
    • Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật (MH 08)
    • Vật liệu cơ khí (MH 09)
    • Cơ kỹ thuật (MH 10)
    • Kỹ thuật điện – Điện tử công nghiệp (MH 11)
    • Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động (MH 12)
    • Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MĐ 17)
    • Chế tạo phôi hàn (MĐ 18)
  • Giảng viên chuyên ngành hàn: Dùng làm khung giáo trình chuẩn để xây dựng kế hoạch bài giảng tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng và lập tiêu chí đánh giá kiểm tra thường xuyên, định kỳ theo thang điểm chuẩn.
  • Kỹ thuật viên xưởng và thợ hàn: Tài liệu phục vụ tra cứu thông số kỹ thuật, ký hiệu que hàn AWS, phương pháp mài điện cực Wolfram và biện pháp xử lý sự cố khuyết tật mối hàn TIG.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn cho sinh viên trình độ cao đẳng nghề ngành Hàn, giảng viên giảng dạy lý thuyết/thực hành nghề hàn, và công nhân kỹ thuật cần nắm vững quy trình hàn GTAW cơ bản theo tiêu chuẩn quốc tế.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở gồm: Vẽ kỹ thuật cơ khí (MH 07), Dung sai đo lường (MH 08), Vật liệu cơ khí (MH 09), Kỹ thuật an toàn (MH 12), cùng các mô đun thực hành cơ bản như Chế tạo phôi hàn (MĐ 18) và Gá lắp kết cấu hàn (MĐ 19).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình kết cấu theo mô đun tích hợp với $71%$ thời lượng là thực hành ($64/90$ giờ), chuẩn hóa các bảng thông số theo tiêu chuẩn AWS A5.12, EN 439, và phân tích chi tiết nguyên nhân kỹ thuật gây khuyết tật (lưu lượng khí, tác động của gió $>1\text{ m/s}$, góc mỏ hàn, cực tính dòng điện DCEN/AC).

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần đọc trước nội dung từng bài trong giáo trình, chuẩn bị câu hỏi thảo luận theo nhóm $2 - 3$ người, lập bảng đối chiếu chế độ dòng hàn với chiều dày phôi thép, và tuân thủ các quy tắc an toàn khi thực hành tại xưởng.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu kèm theo gồm chương trình chi tiết mô đun, giáo án bài giảng tích hợp, phiếu học tập thực hành, sơ đồ cấu tạo thiết bị trạm hàn TIG và danh mục tiêu chuẩn tham khảo (ASME, AWS, ABS, API).

Kết luận (150 từ)

Giáo trình mô đun Hàn TIG cơ bản (MĐ 26) cung cấp đầy đủ hệ thống kiến thức lý thuyết và quy trình công nghệ hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GTAW). Cấu trúc 6 bài học hướng dẫn sinh viên từ khâu nhận biết vật liệu, vận hành thiết bị đến thành thạo kỹ năng hàn liên kết góc (1F, 2F, 3F) và liên kết giáp mối (1G) trên thép carbon thấp.

Sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đủ điều kiện tiên quyết để chuyển tiếp sang các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo nghề Hàn, bao gồm:

  • MĐ 27: Hàn TIG nâng cao
  • MĐ 28: Hàn ống
  • MH 33: Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp cơ khí chế tạo.