Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun "Hàn TIG cơ bản" (Mã mô đun: MĐ 19) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, được ban hành kèm theo Quyết định số 979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12 tháng 12 năm 2019 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô (Ninh Bình), do tác giả Nguyễn Trọng Luyện biên soạn. Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở (từ MH07 đến MH13) và các mô đun kỹ thuật nghề tiên quyết (từ MĐ14 đến MĐ18).

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào ba chuẩn đầu ra chính:

  • Kiến thức: Trình bày đầy đủ nguyên lý hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ (Tungsten Inert Gas - TIG); phân tích đặc điểm, công dụng, cấu tạo thiết bị hàn TIG; phân loại vật liệu (khí bảo vệ, điện cực Vonfram, que hàn phụ) và xác định các thông số chế độ hàn thích hợp.
  • Kỹ năng: Vận hành thành thạo hệ thống thiết bị và dụng cụ hàn TIG; thực hiện đúng kỹ thuật mài điện cực, mồi hồ quang; chế tạo hoàn chỉnh các liên kết hàn góc ở các vị trí bằng (1F), ngang (2F), đứng (3F) và liên kết giáp mối ở vị trí bằng (1G không vát mép và có vát mép) trên thép cacbon thấp đạt yêu cầu kỹ thuật; phát hiện và xử lý các dạng khuyết tật mối hàn.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, thao tác cẩn thận, chính xác, tiết kiệm nguyên vật liệu và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình có tổng thời lượng 90 giờ, được thiết kế theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành (13 giờ lý thuyết, 71 giờ thực hành và 6 giờ kiểm tra). Cấu trúc tài liệu đi từ kiến thức công nghệ nền tảng đến quy trình thao tác kỹ năng theo từng tư thế hàn, gắn liền với các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế như AWS (Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ) và ISO/R564.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 7 bài học được sắp xếp theo logic từ cơ bản đến nâng cao:

  • Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn TIG (8 giờ - 7 giờ lý thuyết, 1 giờ kiểm tra): Cung cấp kiến thức tổng quan về bản chất quá trình hàn TIG với nguồn nhiệt hồ quang đạt nhiệt độ 6100°C; phân tích tính chất vật lý của khí trơ bảo vệ (Argon độ tinh khiết 99,9%, tỷ trọng 1,33; Heli tỷ trọng 0,13; các hỗn hợp Ar-He, Ar-H₂, Ar-N₂); hệ thống phân loại điện cực Vonfram theo mã màu và thành phần hóa học tiêu chuẩn AWS (EWP, EWCe-2, EWLa-1/1.5/2, EWTh-1/2, EWZr-1, EWG); quy chuẩn kim loại phụ theo tiêu chuẩn ISO/R564 và AWS (A5.7 đến A5.28); nguyên lý các loại nguồn điện hàn (chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha, xoay chiều hình sin, xoay chiều sóng vuông xung, một chiều DCEN/DCEP); thông số chế độ hàn (chiều dài hồ quang 0,5–3 mm, tốc độ hàn 100–250 mm/phút, cường độ dòng điện theo tỷ lệ ~40A/mm bề dày) và các quy tắc an toàn bảo hộ.
  • Bài 2: Vận hành thiết bị hàn TIG (4 giờ - 1 giờ lý thuyết, 3 giờ thực hành): Hướng dẫn quy trình đấu nối nguồn điện, lắp đặt van giảm áp chai khí, điều chỉnh lưu lượng khí; kỹ thuật mài điện cực Vonfram theo phương dọc trục với chiều cao côn từ 1,5 đến 3 lần đường kính; kỹ thuật mồi hồ quang bằng bộ cao tần (tần số 250–1000 kHz, điện áp 2–3 kV) và phương pháp quẹt tiếp xúc; kỹ thuật ngắt hồ quang duy trì bảo vệ khí 1–2 giây.
  • Bài 3: Hàn góc không vát mép ở vị trí bằng (1F) (16 giờ - 1 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Kỹ thuật định vị liên kết góc chữ T trên mặt phẳng tạo với phương ngang góc 0–60°; giữ mỏ hàn nghiêng 75° và que hàn phụ nghiêng 15° so với trục mối hàn; thực hành trên thép CT3 kích thước 200x100x3 mm với dòng hàn 100A, que hàn phi 2,4 mm, lưu lượng khí 10 lít/phút.
  • Bài 4: Hàn góc không vát mép ở vị trí ngang (2F) (16 giờ - 1 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Kỹ thuật hàn đường hàn song song mặt ngang trên liên kết nghiêng 60–120°; điều chỉnh mỏ hàn nghiêng 70–80° ngược hướng hàn, hợp với hai tấm góc 45°; kỹ thuật dao động mỏ hàn theo kiểu răng cưa hoặc bán nguyệt kết hợp cấp que thẳng.
  • Bài 5: Hàn góc không vát mép ở vị trí đứng (3F) (16 giờ - 1 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Kỹ thuật hàn leo hoặc hàn xuống trên mặt phẳng đứng; kiểm soát góc nghiêng mỏ hàn 70–80° và que hàn 10–20° nhằm ngăn ngừa hiện tượng chảy xệ kim loại lỏng và cháy chân mối hàn.
  • Bài 6: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng (1G) (16 giờ - 1 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Thiết lập thông số khe hở lắp ghép $a = 1–2\text{ mm}$, bề rộng mối hàn $b = 5–7\text{ mm}$, chiều cao đắp $c = 1–1,5\text{ mm}$ trên phôi thép dày dưới 2–3 mm; thao tác dịch chuyển đều tay đảm bảo độ ngấu toàn phần.
  • Bài 7: Hàn giáp mối có vát mép ở vị trí bằng (1G) (14 giờ - 1 giờ lý thuyết, 12 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Kỹ thuật gia công vát mép dạng chữ V hoặc J trên phôi thép dày 6 mm (kích thước 200x100x6 mm); quy trình hàn lót đáy (root pass) bằng TIG đảm bảo độ ngấu đều và kết hợp quy trình hàn phủ tiếp theo.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hình thành nền tảng lý thuyết nhiệt luyện và điện cơ khí chuyên ngành:

  • Nguyên lý hồ quang và điện cực: Khả năng chịu nhiệt độ nóng chảy cao của Vonfram (3410°C), cơ chế phát xạ điện tử và ổn định hồ quang; bản chất nhiệt động học của hồ quang TIG và cơ chế bảo vệ của khí trơ ngăn ngừa Oxi và Nitơ xâm thực.
  • Lý thuyết nguồn điện và điều khiển: Phân tích đặc tính phân bố nhiệt lượng của dòng điện một chiều cực thuận DCEN (2/3 nhiệt tập trung vào vật hàn, 1/3 vào điện cực) và cực nghịch DCEP (2/3 nhiệt tập trung vào điện cực); cơ chế tẩy màng oxit bề mặt của nửa chu kỳ dương dòng điện xoay chiều (AC) khi hàn hợp kim nhẹ; nguyên lý khống chế năng lượng đường và chu trình kết tinh kim loại của nguồn dòng xung (Square Wave/Pulsed TIG).
  • Hệ thống tiêu chuẩn vật liệu: Bảng đối chiếu mác điện cực Vonfram theo mã màu AWS A5.12; tiêu chuẩn kim loại phụ que hàn ISO/R564 (đường kính 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 3,2 mm; chiều dài 500–1000 mm) và phân loại que hàn thép theo AWS A5.18, A5.28 (ví dụ que ER70S-G).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo lắp đặt, đấu nối mỏ hàn làm mát bằng khí hoặc nước; vận hành van giảm áp, chỉnh lưu lưu lượng khí bảo vệ; mài vát đầu điện cực đúng góc côn và tạo đầu bán cầu khi hàn AC; phối hợp nhịp nhàng giữa tay cầm mỏ hàn và tay cấp que phụ.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc và phân tích bản vẽ kỹ thuật cơ khí; tra cứu bảng chế độ hàn định lượng theo chiều dày phôi; phân tích nguyên nhân các khuyết tật (mối hàn rỗ khí do gió >5 m/s hoặc thiếu khí; mối hàn không ngấu do dòng thấp/tốc độ nhanh; mối hàn ngậm Vonfram do chạm điện cực; mối hàn cháy cạnh do dòng cao/dừng hồ quang sai kỹ thuật) và áp dụng biện pháp phòng tránh.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Chuẩn bị phôi, làm sạch cơ học bề mặt kim loại; gá đính chính xác kích thước liên kết; thao tác thuần thục các đường hàn 1F, 2F, 3F, 1G; đánh giá nghiệm thu ngoại dạng và kích thước hình học mối hàn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn phục vụ phương pháp giảng dạy tích hợp (tích hợp giữa giảng giải lý thuyết chuyên môn và hướng dẫn rèn luyện kỹ năng thực hành), trong đó thời lượng thực hành chiếm 78,9% (71/90 giờ).

Cấu trúc mỗi bài thực hành (Bài 3 đến Bài 7) được quy chuẩn hóa theo quy trình 5 bước:

  1. Đọc bản vẽ: Phân tích yêu cầu kỹ thuật, kích thước hình học mối hàn, quy cách liên kết.
  2. Chuẩn bị phôi và chọn thông số: Cắt phôi thép CT3 (kích thước 200x100x3 mm hoặc 200x100x6 mm), tẩy sạch gỉ sét, dầu mỡ bằng bàn chải sắt hoặc máy mài; tra bảng chế độ hàn để chọn đường kính điện cực (2,4 mm), cường độ dòng điện (100A), lưu lượng khí Argon (10 l/phút), đường kính chụp khí (9,5–12,5 mm).
  3. Hàn đính: Định vị các chi tiết, khống chế khe hở lắp ghép và giữ độ đồng phẳng/vuông góc của liên kết.
  4. Tiến hành hàn: Thao tác mồi hồ quang cao tần, giữ góc nghiêng mỏ hàn 70–80°, que hàn 10–20°, dao động mỏ hàn răng cưa/bán nguyệt, kết thúc đường hàn giữ mỏ trễ khí 1–2 giây (hoặc 5 giây) để bảo vệ vũng chảy nguội.
  5. Kiểm tra và đánh giá: Sử dụng thước lá, dưỡng đo mối hàn chuyên dùng để kiểm tra kích thước (chiều cao $c$, bề rộng $b$, độ ngấu $a$), phát hiện khuyết tật bề mặt và khuyết tật hình học.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập bao gồm đánh giá định kỳ sau từng bài học (bố trí 1 giờ kiểm tra cho mỗi bài thực hành) và đánh giá kết thúc mô đun. Tiêu chí đánh giá dựa trên độ ngấu mối hàn, mức độ bám đều kim loại vào hai cạnh, sự điền đầy điểm đầu/điểm kết thúc đường hàn, độ thẳng trục và không tồn tại khuyết tật rỗ khí, cháy cạnh hay ngậm Vonfram.

Về định hướng tự học, người học cần nghiên cứu trước bảng thông số kỹ thuật, bảng mã màu điện cực, lựa chọn số hiệu kính lọc sáng phù hợp (số 9 cho dòng <100A, số 10 cho dòng 100–350A, số 11 cho dòng >350A) nhằm bảo vệ mắt và quan sát rõ vũng hàn trong quá trình thao tác.


Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình tích hợp các nội dung kỹ thuật công nghệ hàn hiện đại và tiêu chuẩn hóa công nghiệp:

  • Chuẩn hóa theo hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: Tài liệu cập nhật bảng phân loại điện cực Vonfram theo chuẩn AWS (American Welding Society) với đầy đủ mã nhận biết màu sắc và thành phần oxit hợp kim (EWP - Xanh lá, EWCe-2 - Da cam, EWLa-1 - Đen, EWLa-1.5 - Vàng, EWLa-2 - Xanh da trời, EWTh-1 - Vàng chanh, EWTh-2 - Đỏ, EWZr-1 - Nâu, EWG - Xám). Hệ thống kim loại phụ được tham chiếu theo tiêu chuẩn kích thước ISO/R564 và các tiêu chuẩn thành phần hóa học AWS (từ A5.7 đến A5.28).
  • Cập nhật công nghệ nguồn hàn tiên tiến: Phân tích chuyên sâu nguyên lý nguồn điện xoay chiều có sóng hình vuông (dòng xung - Square Wave/Pulsed TIG). Tài liệu làm rõ cơ chế điều chỉnh tần số, cường độ dòng và tỷ lệ thời gian giữa pha xung (nóng chảy kim loại) và pha chính (kết tinh vũng hàn), cho phép giảm 30% biên độ dòng cực đại so với sóng sin, hạn chế nguy cơ lẫn Vonfram vào mối hàn, giảm biến dạng nhiệt khi hàn tấm mỏng dưới 1 mm.
  • Kỹ thuật phối trộn khí bảo vệ đa thành phần: Cập nhật chi tiết tác dụng của các hỗn hợp khí công nghiệp: Argon kết hợp Heli nhằm tăng điện áp hồ quang và tăng năng lượng hàn cho chi tiết dày; Argon kết hợp Hydro (5% đến 15% H₂) để tăng tốc độ hàn cơ khí hóa và làm sạch bề mặt thép hợp kim, hợp kim Niken; Argon kết hợp Nitơ (N₂) ứng dụng trong hàn đồng và thép không gỉ.
  • Gắn liền với ứng dụng thực tế sản xuất: Đưa vào quy trình công nghệ xử lý các chi tiết mỏng gấp mép không cần que đắp, hàn bồn thùng chứa kín áp lực, và kỹ thuật hàn lớp lót (root pass) bằng TIG cho đường ống nhiều lớp trước khi hàn phủ bằng phương pháp MIG/MAG hoặc hàn que.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng nghề ngành Hàn (Nghề: Hàn). Đồng thời, tài liệu dùng làm học liệu cho học viên hệ Trung cấp nghề Hàn và sinh viên các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Kỹ thuật Cơ điện có học phần thực tập công nghệ hàn.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức kỹ thuật cơ sở (MH07 đến MH13) bao gồm Vẽ kỹ thuật cơ khí, Cơ kỹ thuật, Vật liệu học kim loại, Dung sai đo lường, An toàn lao động; cùng các mô đun kỹ thuật nghề cơ sở (MĐ14 đến MĐ18) như Nguội cơ bản, Cắt gọt kim loại, Hàn hồ quang tay cơ bản và Hàn khí.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Giảng viên sử dụng giáo trình làm tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập xưởng, lập định mức vật tư tiêu hao (thép tấm CT3, que hàn ER70S, khí Argon, điện cực Vonfram) và xây dựng phiếu kiểm tra kỹ năng thực hành cho từng vị trí hàn (1F, 2F, 3F, 1G).
  • Tự học và tham khảo kỹ thuật: Thợ hàn, kỹ thuật viên kết cấu cơ khí tại các xưởng sản xuất có thể sử dụng giáo trình để tra cứu nhanh bảng chế độ hàn định lượng, góc mài điện cực, lưu lượng khí và quy trình khắc phục khuyết tật mối hàn TIG.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?
Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Hàn, đồng thời phục vụ đào tạo hệ Trung cấp nghề, bồi dưỡng nâng cao tay nghề cho thợ hàn và làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Cơ khí chế tạo.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở từ MH07 đến MH13 (Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Dung sai, Vật liệu học) và các mô đun kỹ thuật nghề từ MĐ14 đến MĐ18 (Hàn hồ quang tay, Hàn khí, Nguội), nắm vững kỹ năng đọc bản vẽ và nguyên tắc an toàn điện - khí nén.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu hàn thông thường?
Tài liệu tích hợp định lượng chi tiết các bảng tra cứu chế độ hàn cho từng bề dày thép (1,6 mm đến 12,7 mm), phân loại điện cực Vonfram theo mã màu chuẩn AWS, phân tích nguyên lý nguồn hàn dòng xung sóng vuông và hệ thống hóa quy trình 5 bước thực hành rõ ràng cho từng tư thế hàn (1F, 2F, 3F, 1G).

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?
Người học cần nắm vững lý thuyết Bài 1 và Bài 2 (vật liệu, mài điện cực, mồi hồ quang), sau đó đối chiếu quy trình chuẩn bị phôi, thông số dòng điện, góc nghiêng mỏ hàn trong các bài tập ứng dụng (Bài 3 đến 7), kết hợp phân tích bảng khuyết tật để tự đánh giá sản phẩm sau khi thực hành.

5. Có những tài liệu và tiêu chuẩn kỹ thuật nào được trích dẫn kèm theo?
Giáo trình tích hợp hệ thống bản vẽ bài tập phôi thép CT3 kích thước 200x100x3 mm và 200x100x6 mm, tiêu chuẩn kích thước que hàn ISO/R564, hệ tiêu chuẩn vật liệu que hàn và điện cực AWS (A5.7, A5.9, A5.10, A5.12, A5.14, A5.16, A5.18, A5.19, A5.24, A5.28).


Kết luận

Giáo trình Mô đun 19: Hàn TIG cơ bản của Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô là tài liệu giảng dạy chuyên môn nghề có cấu trúc chặt chẽ, kết hợp hài hòa giữa lý thuyết công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí trơ và quy trình thực hành kỹ năng chuẩn xác. Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc: xây dựng nền tảng lý thuyết vật liệu và thiết bị $\rightarrow$ vận hành máy và mài điện cực $\rightarrow$ rèn luyện kỹ năng hàn góc ở các tư thế 1F, 2F, 3F $\rightarrow$ làm chủ kỹ năng hàn giáp mối 1G không vát mép và có vát mép trên thép cacbon thấp. Tài liệu cung cấp đầy đủ các thông số kỹ thuật định lượng và hệ thống tiêu chuẩn AWS, ISO phục vụ hiệu quả cho công tác giảng dạy, học tập và tra cứu kỹ thuật cơ khí hàn.