Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Kỹ thuật rèn (Mã mô đun: MĐ17) do Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi (thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) biên soạn và ban hành theo quyết định lưu hành nội bộ, dưới sự chủ biên của tác giả Huỳnh Văn Mà. Giáo trình được thiết kế phục vụ đào tạo nghề Cốt thép hàn và Nghề Hàn ở trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề, đồng thời hỗ trợ liên thông cho 3 cấp trình độ đào tạo nghề (Sơ cấp, Trung cấp, Cao đẳng).

Trong cấu trúc chương trình khung nghề Hàn (tổng thời lượng 1900 giờ, tương đương 69 tín chỉ), MĐ17 là mô đun chuyên ngành bắt buộc thuộc Nhóm II (nhóm các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc gồm 57 tín chỉ / 1645 giờ). Mô đun có tổng thời lượng 55 giờ (2 tín chỉ), phân bổ gồm 15 giờ lý thuyết, 38 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra. MĐ17 được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật (MH7), Cơ kỹ thuật (MH8), Vật liệu xây dựng (MH9), An toàn lao động (MH12), Kỹ thuật hàn hồ quang tay (MĐ15), Kỹ thuật gò (MĐ16) và trước mô đun Thực tập sản xuất (MĐ18).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản về biến dạng dẻo kim loại, phân loại phương pháp gia công rèn - gò, quy trình tính toán phôi liệu, phương pháp khai triển hình học không gian và kỹ thuật ghép nối cơ khí. Về kỹ năng và phẩm chất nghề nghiệp, giáo trình rèn luyện năng lực chế tạo các sản phẩm kim loại tấm đơn giản, tổ chức vị trí làm việc khoa học, tuân thủ an toàn lao động và bảo đảm tính chính xác theo yêu cầu bản vẽ kỹ thuật.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 4 bài học tích hợp, sắp xếp theo tiến trình từ cơ sở lý thuyết dụng cụ, quy trình công nghệ đến phương pháp tính toán khai triển và kỹ thuật gia công chi tiết:

  • Bài 1: Khái niệm về rèn tự do (Mã bài: MĐ17-01, thời lượng 2 giờ lý thuyết): Trình bày bản chất quá trình biến dạng dẻo của kim loại tấm và thanh; phân loại quy mô sản xuất (sửa chữa, đơn chiếc đối với rèn tay; sản xuất hàng loạt đối với dập); phân loại chiều dày vật liệu (mỏng: 0,1 – 1 mm; dày: 1 – 3 mm; nặng: từ 4 mm trở lên). Bài học hệ thống hóa danh mục thiết bị, dụng cụ đo (thước lá 100–1000 mm, thước cặp độ chính xác 1/10–1/50, panme 1/100, compa, thước đo góc $90^\circ$ và $180^\circ$); dụng cụ vạch dấu (mũi vạch, bàn vạch, đài vạch, chấm dấu); dụng cụ gia công (búa thép 0,2–5 kg, búa đồng 0,2–2 kg, búa gỗ, búa cao su; đe thuyền 25–125 kg, đe đầu vuông, đe tròn, đe chữ V, I, đe ống); dụng cụ cắt gọt và kẹp chặt.
  • Bài 2: Dụng cụ, phương tiện (Mã bài: MĐ17-02, thời lượng 4 giờ thực hành): Thiết lập quy trình công nghệ gia công sản phẩm qua các bước: nghiên cứu bản vẽ kỹ thuật; tính toán dự trù phôi liệu vạch dấu (tính cho vật liệu nhập kho hoặc sắp hình tiết kiệm trên vật liệu có sẵn); chuẩn bị nhân công, dụng cụ; các bước thực hiện gia công (khai triển, cắt kim loại, gấp mép, ghép nối tạo hình và tu chỉnh hoàn thiện).
  • Bài 3: Tư thế, thao động tác của người thợ rèn và các nguyên công rèn tự do (Mã bài: MĐ17-03, thời lượng 10 giờ: 2 giờ lý thuyết, 8 giờ thực hành): Hướng dẫn phương pháp khai triển hình học trải từ không gian 3D ra mặt phẳng 2D cho các kết cấu thông dụng:
    • Hình trụ tròn hai đáy phẳng ($d_{tb} = d_t + e = d_n - e$; chiều dài khai triển $L = \pi d_{tb}$).
    • Hình trụ vát (một đáy tròn, một đáy elíp) bằng phương pháp chia 12 phần đường sinh.
    • Hình nón và hình nón cụt (tính bán kính đường sinh $R = \sqrt{r^2 + h^2}$, góc khai triển $\alpha = \frac{180^\circ \times d}{R}$).
    • Hình chóp cụt bằng phương pháp tam giác và xoay đường chéo xác định độ dài thực.
    • Khớp nối ống chữ T (ống cùng đường kính và ống khác đường kính).
    • Khai triển ke thép hình chữ L góc $90^\circ$ ($b' = b - t$, $c' = c - t$) và góc $45^\circ$ ($b' = b - t \times \cot(\alpha/2)$, $c = (a - d) \times \cot(\alpha/2)$).
  • Bài 4: Kỹ thuật rèn / Quy trình công nghệ rèn tự do (Mã bài: MĐ17-04, thời lượng 38 giờ: 7 giờ lý thuyết, 30 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Cung cấp các kỹ thuật gia công chuyên sâu:
    • Các dạng mối ghép mí cho kim loại mỏng $< 1,5$ mm (mối ghép nằm 1 lần và 2 lần; mối ghép đứng 1 lần và 2 lần; mối ghép cạnh cho thùng khối hộp và ghép đáy cho thùng tròn, côn).
    • Kỹ thuật cắt kim loại bằng kéo tay (khe hở lưỡi kéo $0,4$ mm đối với thép cacbon dày $< 1$ mm; góc sau $\alpha = 1 - 3^\circ$, góc sắc $\beta = 70 - 80^\circ$) và máy cắt lưỡi thẳng, lưỡi chéo (góc chéo $5 - 8^\circ$).
    • Kỹ thuật ghép mối và viền mép: Công thức lượng dư mối ghép một lần $3L + 2S$ (bên đơn $L + S$, bên kép $2L + S$ với bề rộng $L = (5 \div 10)S$); bảng tra kích thước cốt viền theo đường kính sản phẩm ($\varnothing 250 - \varnothing 700$ mm) và chiều dày tấm; công thức bề rộng mối viền $B = 2,5d$ và chiều dài cốt viền $L = \pi D$.
    • Kỹ thuật đột lỗ (khe hở cối lớn hơn chày $0,2$ mm); kỹ thuật tán đinh nguội ($d < 8$ mm) và tán đinh nóng bằng máy khí nén; công thức tính chiều dài đinh tán đầu bán cầu ($L = 1,5d + \sum S$) và đầu chìm ($L = 1,3d + \sum S$); xác định đường kính đinh tán ($d = (1,5 \div 2)S$ hoặc $d = 1,5S + 2 \div 3$ mm); nhận diện khuyết tật tán đinh.
    • Kỹ thuật tạo gân tăng cứng bằng bộ chày - cối lồi/lõm (rãnh thường $R=4, h=3, B=10$; rãnh nhỏ $R=3, h=2, B=7$).
    • Kỹ thuật hàn thiếc (hàn mềm làm kín) sử dụng mỏ hàn điện, hơi, xăng; chất trợ dung $\text{HCl}$ và dung dịch $\text{ZnCl}_2$ cho mối hàn thép, nhựa thông cho mối hàn đồng; thao tác hàn tiến, hàn lùi và tu chỉnh hoàn thiện sản phẩm.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại: Bản chất sự trượt và dịch chuyển mạng tinh thể của vật liệu dạng thanh, dạng tấm khi chịu tác dụng lực cơ học từ búa, đe, chày cối mà không bị phá hủy liên kết.
  • Nguyên lý hình học họa hình ứng dụng: Phương pháp chiếu đứng, chiếu bằng, chia phần đường sinh và phương pháp tam giác để chuyển đổi hình học từ vật thể ba chiều sang mặt phẳng khai triển hai chiều.
  • Nguyên lý ghép nối cơ khí và công nghệ hàn mềm: Quy tắc tính toán lượng dư gấp mép, độ dôi lắp ghép cơ khí không tháo được (mối ghép mí, tán đinh), cơ chế làm sạch bề mặt kim loại bằng phản ứng hóa học giữa $\text{HCl}$ với $\text{Zn}$ tạo dung dịch trợ dung $\text{ZnCl}_2$ trong công nghệ hàn thiếc.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đo đạc chính xác bằng thước cặp, panme, eke; vạch dấu trên phôi kim loại tấm; thao tác cắt bằng kéo tay, máy cắt đĩa, máy cắt lưỡi chéo; uốn góc, gấp mép mí, đột lỗ, tán đinh nóng/nguội, tạo gân trợ lực và hàn thiếc kín khít.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc bản vẽ gia công chi tiết, tính toán phân bổ diện tích phôi liệu nhằm giảm phế liệu gia công; lựa chọn kích thước cốt viền, góc lưỡi kéo và công thức tính phôi đinh tán phù hợp với chiều dày vật liệu.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Bố trí mặt bằng xưởng cơ khí, quản lý dụng cụ gò - rèn an toàn; kiểm tra kích thước hình học, phát hiện và khắc phục sai hỏng mối ghép mí, mối tán đinh và vết cắt kim loại.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng tổ chức đào tạo kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành thao tác nghề nghiệp trực tiếp tại xưởng:

Phương pháp giảng dạy (Pedagogical approach)

Giáo viên áp dụng phương pháp dạy học tích cực thông qua trình chiếu projector, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề kỹ thuật và hướng dẫn đọc tài liệu. Trong các buổi thực hành xưởng (chiếm 38/55 giờ tổng thời lượng), giáo viên thực hiện thao tác mẫu, phân chia người học thành các nhóm nhỏ (2–3 người), quan sát tiến trình gia công và sửa sai kỹ thuật trực tiếp tại chỗ. Sử dụng các mô hình học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng.

Bài tập và thực hành xưởng (Practical exercises)

Hệ thống bài tập thực hành được phân cấp theo độ phức tạp:

  1. Thực hành sử dụng dụng cụ đo, vạch dấu và cắt kim loại tấm.
  2. Thực hành khai triển và uốn gò các chi tiết hình trụ tròn, hình nón, nón cụt, hình chóp cụt.
  3. Thực hành gia công chế tạo các kết cấu hoàn chỉnh: khớp nối ống chữ T, ke thép hình chữ L góc $90^\circ$ và $45^\circ$, xô, thùng, chậu, khay hình chữ nhật.
  4. Thực hành các nguyên công phụ trợ: viền mép lồng cốt sắt $\varnothing 4$ mm, đột lỗ chày cối, tán đinh nguội đầu bán cầu/đầu chìm và hàn thiếc làm kín mối ghép đáy.

Quy định và phương pháp đánh giá (Assessment methods)

Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội), áp dụng thang điểm 10 quy đổi sang thang điểm 4 và điểm chữ:

Thành phần đánh giá Trọng số Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu ra đánh giá Thời điểm kiểm tra
Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) \multirow{2}{*}{40%} Viết, tự luận, trắc nghiệm hoặc vấn đáp A1, C1, C2 Sau 10 giờ học
Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) Viết lý thuyết và thao tác thực hành A2, B1, C1, C2 Sau 20 giờ học
Thi kết thúc mô đun 60% Vấn đáp kết hợp thực hành trên mô hình/sản phẩm A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2 Sau khi hoàn thành 55 giờ

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

  • Người học nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước mỗi buổi học lý thuyết và thực hành.
  • Nhóm học tập (2–3 người) nhận chủ đề thảo luận trước giờ học, phân công thành viên tìm hiểu nội dung, ghi chép và nộp báo cáo nhóm.
  • Yêu cầu chuyên cần: Người học bắt buộc tham dự tối thiểu 70% tổng số giờ giảng tích hợp của mô đun; nếu vắng quá 30% thời lượng tích hợp sẽ không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun và phải học lại.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Căn cứ pháp lý và chuẩn hóa chương trình: Giáo trình được xây dựng bám sát chương trình khung Cao đẳng nghề, Trung cấp nghề Hàn do Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội ban hành, bảo đảm tiêu chí chuẩn hóa năng lực nghề nghiệp kỹ thuật và tính liên thông đào tạo cho 3 cấp trình độ (Sơ cấp, Trung cấp, Cao đẳng).
  • Tính đồng bộ về thông số kỹ thuật công nghiệp: Giáo trình tích hợp trực tiếp các bảng thông số chế độ công nghệ chuẩn hóa:
    • Bảng quy định độ hở lưỡi kéo theo chiều dày vật liệu thép cacbon ($S < 1$ mm thì độ hở cho phép là $0,4$ mm).
    • Bảng tính toán kích thước cốt viền tương ứng với đường kính sản phẩm từ $\varnothing 250$ mm đến $\varnothing 700$ mm và chiều dày phôi ($0,5$ mm, $1$ mm, $1,5$ mm).
    • Bảng tiêu chuẩn kích thước rãnh gân tăng cứng (rãnh thường: $R4, h3, B10$; rãnh nhỏ: $R3, h2, B7$).
  • Gắn kết thực tế sản xuất và nhu cầu doanh nghiệp: Nội dung chuyên môn được hoàn thiện thông qua việc lấy ý kiến đóng góp từ các doanh nghiệp cơ khí trong nước và đối chiếu với giáo trình của các trường Đại học, Cao đẳng, Học viện kỹ thuật; nhằm đáp ứng yêu cầu cung ứng nhân lực cho các nhà máy cơ khí, xây dựng và thị trường xuất khẩu lao động.
  • Nguồn tài liệu tham khảo chuyên sâu: Giáo trình kế thừa và hệ thống hóa các phương pháp hình học từ các tài liệu kinh điển trong lĩnh vực công nghệ gò - rèn kim loại tấm:
    • Khai triển hình gò – Phàn Văn Huyên, Hồ Văn Bắc (NXB Hải Phòng, 2004).
    • Khai triển hình gò – Trần Văn Giản (NXB Công nhân Kỹ thuật, 1976).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp và sinh viên Cao đẳng theo học nghề Cốt thép hàn, nghề Hàn và các nghề cơ khí liên quan trong hệ thống các trường đào tạo nghề.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở trong chương trình khung gồm: Vẽ kỹ thuật (MH7 – đọc bản vẽ hình chiếu, mặt cắt), Cơ kỹ thuật (MH8), Vật liệu xây dựng/cơ khí (MH9 – tính chất biến dạng kim loại), An toàn lao động (MH12) và Kỹ thuật gò (MĐ16).
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng giáo trình làm tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng, lập dự trù phôi liệu kim loại tấm, chuẩn bị thiết bị đe, búa, máy cắt, bộ đột dập và xây dựng tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hành.
  • Tự học và tra cứu kỹ thuật: Là tài liệu tham khảo cho thợ cơ khí, công nhân gò - hàn - rèn tại các xưởng sản xuất muốn tra cứu công thức tính toán lượng dư gấp mép, quy trình khai triển giao tuyến ống chữ T hoặc bảng tra kích thước cốt viền và đinh tán.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ học sinh trình độ Trung cấp, sinh viên Cao đẳng nghề Cốt thép hàn, nghề Hàn; đồng thời làm tài liệu học tập liên thông cho học viên sơ cấp nghề và tài liệu tham khảo cho giảng viên, kỹ thuật viên gia công kim loại tấm.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức hình học không gian, kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí từ môn Vẽ kỹ thuật (MH7), kiến thức về cơ tính vật liệu từ môn Cơ kỹ thuật (MH8) và Vật liệu xây dựng (MH9), cùng các quy tắc an toàn xưởng từ môn An toàn lao động (MH12).

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

Giáo trình kết hợp cụ thể giữa lý thuyết khai triển hình học không gian (hình nón cụt, chóp cụt, khớp chữ T, ke góc thép L) với hệ thống công thức công nghệ gia công thực tế (lượng dư gấp mép $3L+2S$, tỷ lệ đường kính đinh tán, kích thước rãnh gân tăng cứng, bảng tra cốt viền theo đường kính sản phẩm) và quy trình kiểm tra, đánh giá theo chuẩn Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH.

4. Làm sao để tự học mô đun này đạt hiệu quả?

Người học cần đọc trước nội dung từng bài trong giáo trình, luyện tập vẽ và khai triển các hình trụ, nón, chóp trên giấy trước khi thao tác vạch dấu trên kim loại, kết hợp làm việc theo nhóm 2–3 người để trao đổi quy trình tính toán phôi liệu và bảo đảm tham dự tối thiểu 70% số giờ thực hành tại xưởng.

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

Giáo trình được bổ trợ bởi các tài liệu tham khảo chuyên ngành như Khai triển hình gò của Phàn Văn Huyên – Hồ Văn Bắc (NXB Hải Phòng, 2004), Khai triển hình gò của Trần Văn Giản (NXB CNKT, 1976), cùng hệ thống bản vẽ chi tiết, mô hình học cụ và bộ dụng cụ chuyên dụng nghề hàn tại xưởng thực hành.

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Kỹ thuật rèn (MĐ17) của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi cung cấp cấu trúc đào tạo toàn diện về kỹ thuật biến dạng dẻo và gia công kim loại tấm, kết nối giữa phương pháp khai triển hình học phẳng và kỹ năng thao tác cơ khí xưởng. Lộ trình học tập được thiết kế tuyến tính từ việc nhận biết thiết bị, quy trình công nghệ, tính toán khai triển hình học phức tạp đến thực hành các nguyên công cắt, gấp mép mí, viền cốt, tán đinh và hàn thiếc. Mô đun đóng vai trò chuẩn bị năng lực kỹ thuật bắt buộc trước khi người học bước vào giai đoạn Thực tập sản xuất (MĐ18) tại doanh nghiệp. Để nâng cao hiệu quả tiếp thu, người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình với các tài liệu tham khảo về khai triển hình gò và thực hành trực tiếp trên hệ thống trang thiết bị xưởng cơ khí.