THÔNG TIN THƯ MỤC VÀ TỔNG QUAN GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT HÀN CƠ BẢN

  • Tên giáo trình/mô đun: Kỹ thuật hàn cơ bản
  • Mã môn học/mô đun: MECW53161
  • Trình độ đào tạo: Cao đẳng / Trung cấp
  • Ngành/Nghề đào tạo: Cắt gọt kim loại, Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí
  • Cơ quan ban hành: Trường Cao đẳng Dầu khí – Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (Ban hành theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022)
  • Ban biên soạn: Trần Thanh Ngọc, An Đình Quân, Nguyễn Công Khai (Khoa GDNN)
  • Thời lượng đào tạo: 75 giờ (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 58 giờ; Kiểm tra: 3 giờ)
  • Số tín chỉ: 3 tín chỉ

Tổng quan về giáo trình

Mô đun "Kỹ thuật hàn cơ bản" (mã số MECW53161) là mô đun chuyên môn nghề thuộc khối kiến thức cơ sở ngành và chuyên ngành, được bố trí giảng dạy ở giai đoạn giữa khóa học trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại cũng như Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí. Mô đun này được xếp sau các môn học cơ sở như Vật liệu cơ khí, Điện kỹ thuật cơ bản, Vẽ kỹ thuật, Gia công nguội cơ bản và đóng vai trò trang bị năng lực thao tác kim loại nóng chảy trước khi sinh viên bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất (MECM54210) và Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).

Mục tiêu đào tạo (Learning Outcomes) của giáo trình được xác lập trên ba phương diện cụ thể:

  • Về kiến thức: Trang bị các nguyên lý cơ bản về hiện tượng phóng điện hồ quang hàn; cấu tạo và kỹ thuật vận hành máy hàn điện hồ quang tay xoay chiều (AC) và một chiều (DC); quy trình công nghệ hàn liên kết giáp mối ở vị trí hàn bằng; phương pháp tính toán chế độ hàn phù hợp với chiều dày phôi ($S$), đường kính que hàn ($d$) và kiểu liên kết; kiến thức an toàn lao động và phòng chống cháy nổ trong hàn và cắt kim loại.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo thiết bị hàn hồ quang tay (SMAW); thực hiện kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa oxy – khí cháy; thực hiện liên kết hàn giáp mối tấm ở vị trí hàn bằng (1G) không vát cạnh và có vát cạnh chữ V đúng tiêu chuẩn kích thước và yêu cầu kỹ thuật.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật xưởng, tuân thủ quy chuẩn bảo hộ lao động, bảo quản trang thiết bị máy móc, phát triển tác phong làm việc tỉ mỉ, trung thực và khoa học.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn (14 giờ) và thực hành thao tác (58 giờ), chia làm 6 bài học có tính hệ thống cao. Điểm đặc sắc của tài liệu nằm ở việc chuẩn hóa quy trình thực hành từ khâu kiểm tra an toàn điện, chuẩn bị phôi, gá đính, thiết lập chế độ thông số dòng điện hàn, kỹ thuật dao động que hàn đến các bước xử lý và kiểm tra khuyết tật mối hàn theo các quy chuẩn cơ khí công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân chia kiến thức thành 6 bài học theo tiến trình phát triển năng lực thao tác từ cơ bản đến nâng cao:

  • Bài 1: Nội quy và an toàn thực tập xưởng hàn (Thời lượng: 1 giờ lý thuyết) Tập trung phổ biến 13 điều nội quy xưởng thực tập; nguyên tắc an toàn quang học phòng tránh tác hại bức xạ tia tử ngoại, tia hồng ngoại; biện pháp an toàn chống điện giật; các biện pháp phòng chống cháy nổ, thông gió chống nhiễm độc khí độc; quy trình an toàn đối với thiết bị bình khí oxy, van giảm áp, đất đèn ($CaC_2$) và máy sinh khí Acetylen ($C_2H_2$) có bình ngăn lửa tạt lại.

  • Bài 2: Khái niệm thiết bị, dụng cụ hàn và kỹ thuật sử dụng (Thời lượng: 7 giờ – 2 LT, 5 TH) Cung cấp kiến thức về sơ đồ nguyên lý và đặc tính ngoài dốc của nguồn điện hàn; phân loại các dòng máy hàn xoay chiều AC (máy hàn có bộ tự cảm kết hợp theo sáng chế năm 1925 của viện sĩ Nikitin, máy hàn có cuộn dây chuyển động, máy hàn có lõi từ di động); máy hàn một chiều DC (máy hàn chỉnh lưu 1 pha 4 Đi-ốt, máy hàn chỉnh lưu 3 pha 6 Đi-ốt, máy phát điện hàn DC cực từ lắp rời có chổi than); phân tích cấu tạo cáp hàn, kẹp mát, các loại kìm hàn (kiểu ren, kiểu kẹp, kiểu cút); kỹ thuật đấu cực tính thuận (DCEN/DC-) và cực tính nghịch (DCEP/DC+); quy chuẩn kính lọc ánh sáng từ số 6 đến số 14; kỹ thuật sử dụng búa gõ xỉ và bàn chải sắt.

  • Bài 3: Kỹ thuật gây hồ quang và duy trì hồ quang hàn (Thời lượng: 8 giờ – 2 LT, 6 TH) Trình bày bản chất vật lý của hồ quang điện theo định luật Joule-Lenz ($Q = 0.24 R I^2 t$); ba giai đoạn hình thành hồ quang (ngắn mạch, ion hóa môi trường khí, hồ quang cháy ổn định); công thức xác định điện thế cột hồ quang ($U_{ab} = a + b \cdot L_{hq}$); phương pháp tính toán chế độ hàn ($d = S/2 + 1$ và $I_h = (\beta + \alpha d)d$); hai kỹ thuật mồi hồ quang cơ bản: gây hồ quang ma sát (quẹt diêm) và gây hồ quang mổ thẳng; cách xử lý hiện tượng dính que hàn, hồ quang bị thổi lệch, kỹ thuật ngắt hồ quang điền đầy bể hàn.

  • Bài 4: Kỹ thuật hàn đường thẳng (Thời lượng: 16 giờ – 2 LT, 13 TH, 1 KT) Hướng dẫn đọc bản vẽ chi tiết; quy trình vạch dấu trên phôi thép phẳng; thiết lập góc nghiêng que hàn (70°–80° so với trục đường hàn); các quỹ đạo dao động que hàn (dao động thẳng, dao động răng cưa, dao động bán nguyệt, dao động số 8, dao động tam giác); kỹ thuật bắt đầu đường hàn, nối tiếp mối hàn và ngắt hồ quang kết thúc; nhận diện khuyết tật đường hàn cơ bản.

  • Bài 5: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối không vát cạnh (Thời lượng: 17 giờ – 4 LT, 12 TH, 1 KT) Quy trình gia công chuẩn bị phôi tấm mỏng; kỹ thuật hàn đính định vị liên kết; lựa chọn cường độ dòng điện hàn và đường kính que hàn tương ứng; thao tác dao động que hàn nhằm đảm bảo độ ngấu đồng đều; nguyên nhân và biện pháp khắc phục các khuyết tật: ngậm xỉ hàn, không ngấu, rỗ khí, cháy chân mép hàn và hiện tượng chồng mép.

  • Bài 6: Kỹ thuật hàn bằng giáp mối vát cạnh chữ V (Thời lượng: 24 giờ – 3 LT, 20 TH, 1 KT) Quy trình vát mép góc V theo bản vẽ kỹ thuật; kỹ thuật hàn liên kết giáp mối vị trí bằng (1G); quy trình hàn nhiều lớp bao gồm: lớp hàn lót (root pass) gắn với kỹ thuật duy trì lỗ thâm nhập hồ quang (keyhole) và mài nối mối hàn, lớp hàn điền đầy (fill pass), lớp hàn phủ bề mặt (cap pass); phương pháp kiểm tra chất lượng liên kết bằng quan sát ngoại dạng và khắc phục khuyết tật cháy thủng, không thấu đáy.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng khối kiến thức nền móng vững chắc thông qua các định luật và mô hình vật lý ứng dụng:

  • Lý thuyết nhiệt và phóng điện: Ứng dụng định luật Joule-Lenz để giải thích cơ chế sinh nhiệt cực đại tại điểm tiếp xúc ngắn mạch; cơ chế phát xạ điện tử catốt nhiệt và quá trình ion hóa chất khí sinh hồ quang với nhiệt độ tâm cột hồ quang đạt tới 6000°C, nhiệt độ ở catốt khoảng 3400°C và anốt khoảng 2600°C.
  • Lý thuyết điện từ trong máy hàn: Phân tích đặc tính ngoài dốc của máy hàn điện hồ quang tay (cường độ dòng ngắn mạch $I_{đm} = (1.3 \div 1.4) I_h$); công thức tính toán điện kháng rò của biến thế biến đổi theo khoảng cách cuộn dây ($X = \frac{\omega^2 \mu_0 g}{\delta} + X_0$); hiện tượng phản ứng Rô-to làm suy giảm từ trường trong máy phát điện hàn DC.
  • Mô hình tính toán chế độ công nghệ: Thiết lập hệ thống công thức thực nghiệm xác định thông số dòng điện hàn $I_h = (\beta + \alpha d)d$ (với các hệ số $\beta = 20, \alpha = 6$) và tương quan kích thước dây cáp điện với mật độ dòng điện cho phép theo tiêu chuẩn an toàn.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Lắp đặt hoàn chỉnh sơ đồ hệ thống máy hàn AC/DC; điều chỉnh dòng điện trên máy và qua Ampe kế mỏ kẹp; cầm giữ kìm hàn đúng góc độ; điều khiển phối hợp đồng thời hai chuyển động: tịnh tiến dọc theo hướng hàn và hạ que hàn liên tục để bù hao mòn chiều dài que nhằm duy trì khoảng cách hồ quang từ $2 \div 4$ mm.
  • Kỹ năng phân tích và tính toán: Khả năng đọc hiểu bản vẽ liên kết hàn; tính toán các thông số công nghệ tương thích với chiều dày vật liệu; phân tích các dạng đồ thị dòng điện chỉnh lưu 1 pha và 3 pha; định danh nguyên nhân hình thành các khuyết tật cấu trúc (rỗ khí, ngậm xỉ, cháy chân, không ngấu, cháy thủng).
  • Kỹ năng nghề nghiệp ứng dụng: Cắt phôi kim loại bằng ngọn lửa khí oxy – nhiên liệu; gá đính phôi và làm sạch mối hàn cơ học; mài xử lý liên kết trước khi hàn lớp tiếp theo; kiểm tra ngoại dạng kích thước mối hàn theo các chỉ tiêu bản vẽ kỹ thuật.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp tiếp cận sư phạm tích cực, chuyển trọng tâm từ truyền thụ thụ động sang phát triển kỹ năng thực hành nghề nghiệp:

  • Phương pháp sư phạm của giảng viên: Kết hợp linh hoạt giữa thuyết trình ngắn, diễn giảng giải thích nguyên lý kết cấu, nêu vấn đề, hướng dẫn bài tập tình huống kỹ thuật và làm mẫu thao tác thực hành tại xưởng (mồi hồ quang, dao động que, nối đường hàn).
  • Hoạt động thực hành và bài tập tình huống: Thời lượng thực hành chiếm tới 77.3% (58/75 giờ). Người học thực hiện bài tập trực tiếp tại các cabin hàn cá nhân dưới sự giám sát an toàn; làm sạch phôi, thực hiện gá đính, thao tác hàn đường thẳng và hàn liên kết tấm vát cạnh nhiều lớp; giải quyết các tình huống lỗi phát sinh thực tế như que hàn dính chặt vào vật hàn, hồ quang bị thổi lệch, mối hàn bị ngậm xỉ hoặc thủng chân liên kết.
  • Quy trình kiểm tra và đánh giá: Thực hiện nghiêm ngặt theo quy chế đào tạo hệ Cao đẳng chính quy ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm quá trình (Trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (hình thức hỏi miệng/viết sau 27 giờ học, đánh giá chuẩn đầu ra A1-A5, B1-B3, C1-C2) và 01 bài kiểm tra định kỳ (hình thức thực hành thao tác sau 46 giờ học, đánh giá chuẩn đầu ra A3-A5, B2, C2).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Thực hiện bài thi kỹ năng thực hành tổng hợp sau 75 giờ học, chấm điểm theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4.
  • Hướng dẫn tự học và làm việc nhóm: Người học được phân chia thành các nhóm nhỏ từ 8–10 thành viên. Mỗi nhóm nhận chủ đề thảo luận kỹ thuật trước khi vào xưởng, phân công thành viên tìm hiểu tài liệu, lập phiếu tiến trình gia công và viết báo cáo nhóm. Yêu cầu sinh viên phải nghiên cứu giáo trình trước giờ lên lớp và tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng quá 30% thời lượng lý thuyết sẽ không đủ điều kiện dự thi và phải học lại mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng: Giáo trình được ban hành chính thức theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01/03/2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí, đảm bảo sự phù hợp với khung chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng và Trung cấp theo chuẩn giáo dục nghề nghiệp hiện hành.
  • Tham chiếu tiêu chuẩn quốc tế và giáo trình chuyên sâu: Nội dung tài liệu kế thừa và chuẩn hóa dựa trên các nguồn tài liệu kỹ thuật có uy tín:
    • Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ: AWS D1.1 (Structural Welding Code - Steel).
    • Chương trình đào tạo chuẩn hóa: "Chuyên gia hàn Quốc tế" (International Welding Specialist - 2010).
    • Các tài liệu chuyên ngành trong nước: Kỹ thuật hàn (Trương Công Đạt), Công nghệ hàn điện nóng chảy (Ngô Lê Thông), Thực hành hàn từ căn bản đến nâng cao (Trần Văn Niên).
  • Tích hợp sâu rộng thực tiễn ngành Dầu khí và cơ khí chế tạo: Giáo trình chú trọng xây dựng kỹ năng hàn kết cấu kim loại tấm – một kỹ năng then chốt phục vụ các hoạt động sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị chế biến dầu khí và kết cấu giàn khoan.
  • Chi tiết hóa quy chuẩn an toàn công nghiệp nặng: Giáo trình cập nhật đầy đủ các quy định về an toàn bình sinh khí axêtylen, bình chứa áp lực khí oxy, cách sử dụng các màng chống cháy nổ và phương pháp chọn kính lọc ánh sáng theo dải dòng điện hàn, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn lao động nghiêm ngặt tại các phân xưởng cơ khí hiện đại.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên:
    • Sinh viên trình độ Cao đẳng và học sinh trình độ Trung cấp thuộc nhóm ngành Cơ khí, cụ thể là nghề Cắt gọt kim loại và nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
    • Được áp dụng trong giai đoạn giữa của chương trình đào tạo, đóng vai trò bản lề kết nối kiến thức cơ sở với năng lực gia công thực tế.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức đại cương và các mô đun cơ sở nghề bắt buộc trong chương trình khung, bao gồm:
    • An toàn vệ sinh lao động (Mã SAEN52001)
    • Vật liệu cơ khí (Mã MECM53002)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (Mã ELEI53055)
    • Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (Mã MECM52003, MECM62012)
    • Gia công nguội cơ bản (Mã MECM53104)
    • Cơ sở công nghệ gia công kim loại (Mã MECC53030)
  • Giảng viên và kỹ thuật viên hướng dẫn: Sử dụng giáo trình làm tài liệu giảng dạy chuẩn mực, làm căn cứ xây dựng kế hoạch bài giảng (giáo án lý thuyết và tích hợp), biên soạn phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, phiếu học tập và bảng tiêu chí đánh giá chuẩn đầu ra cho từng bài học.
  • Tài liệu tham khảo chuyên môn: Cung cấp tài liệu tra cứu kỹ thuật cho công nhân cơ khí, thợ hàn kết cấu muốn hệ thống hóa kiến thức về hồ quang tay, phương pháp chọn chế độ hàn và quy trình xử lý khuyết tật mối hàn giáp mối 1G.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, cùng các kỹ thuật viên cơ khí muốn nắm vững kỹ thuật hàn hồ quang tay cơ bản và cắt kim loại bằng khí cháy.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Học viên cần hoàn thành các môn học tiên quyết bao gồm: An toàn vệ sinh lao động, Vẽ kỹ thuật (đọc hiểu ký hiệu và kích thước mối hàn), Vật liệu cơ khí (hiểu tính chất nhiệt và độ chảy loãng của kim loại), Điện kỹ thuật cơ bản (hiểu mạch điện, dòng điện AC/DC và an toàn điện) và Gia công nguội cơ bản.

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

Giáo trình tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết phóng điện hồ quang và các bài thực hành định lượng cao với tỷ lệ thời gian thao tác chiếm hơn 77%. Nội dung mô tả chi tiết từng thông số công nghệ cụ thể (công thức tính dòng điện $I_h$, đường kính que $d$, bảng kích cỡ cáp hàn, số kính lọc hàn) và tham chiếu chuẩn kỹ thuật quốc tế AWS D1.1.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần nghiên cứu kỹ lý thuyết từng bài học trước khi vào xưởng; nắm chắc công thức tính toán chế độ hàn; tham gia đầy đủ các buổi thảo luận nhóm từ 8–10 người; tuân thủ nghiêm ngặt 13 điều nội quy xưởng và quy tắc an toàn bảo hộ lao động; sau mỗi bài thực hành, chủ động tự kiểm tra, đối chiếu kích thước mối hàn và tìm nguyên nhân khắc phục các khuyết tật ngoại dạng.

5. Có những tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Giáo trình đi kèm hệ thống bản vẽ chi tiết các bài thực hành (hàn đường thẳng, hàn giáp mối không vát cạnh, hàn vát cạnh chữ V), hệ thống câu hỏi tình huống thảo luận cuối mỗi bài, cùng danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành như giáo trình Công nghệ hàn điện nóng chảy của Ngô Lê Thông, Kỹ thuật hàn của Trương Công Đạt và tiêu chuẩn AWS D1.1.

Kết luận

Giáo trình mô đun "Kỹ thuật hàn cơ bản" (MECW53161) do Trường Cao đẳng Dầu khí ban hành là tài liệu học thuật cơ sở, chuẩn hóa toàn diện từ nguyên lý thiết bị đến kỹ năng thao tác hàn hồ quang tay và cắt kim loại bằng khí. Tài liệu đóng vai trò định hình tư duy kỹ thuật, phương pháp tính toán chế độ công nghệ và kỹ năng xử lý liên kết hàn tấm ở vị trí hàn bằng (1G) theo đúng các tiêu chuẩn cơ khí kỹ thuật.

Theo lộ trình đào tạo ngành Cắt gọt kim loại, sau khi hoàn thành mô đun này, sinh viên có đủ nền tảng năng lực để tiếp tục học tập các mô đun chuyên sâu về gia công máy công cụ (Tiện, Phay, Mài, Tiện/Phay CNC) và bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất thực tế tại doanh nghiệp. Người học có thể mở rộng kiến thức thông qua các tài liệu tham khảo được chỉ định trong giáo trình như tiêu chuẩn kết cấu thép AWS D1.1 và các tài liệu chuyên ngành hàn nóng chảy liên quan.