Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun "Thực tập cơ khí cơ bản" (Mã mô đun: MĐ29) được ban hành theo Quyết định số 234/QĐ–CĐN ngày 05 tháng 8 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Hà Nam, do tác giả Bùi Việt Thắng tham gia biên soạn. Tài liệu được thiết kế riêng cho chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Điện Công nghiệp, thuộc nhóm mô đun chuyên môn nghề bắt buộc. Trong tiến trình đào tạo, mô đun MĐ29 được bố trí giảng dạy sau các môn học chung và có thể tổ chức song song với các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở nhằm trang bị kỹ năng gia công cơ khí nền tảng phục vụ trực tiếp cho việc lắp đặt tủ điện, gia công giá đỡ và kết cấu cơ khí trong ngành điện.

Về chuẩn đầu ra (learning outcomes), giáo trình hướng đến ba nhóm mục tiêu:

  • Kiến thức: Người học phân tích được nguyên lý cấu tạo, nguyên lý vận hành của các chủng loại máy khoan (máy khoan cầm tay, máy khoan bàn, máy khoan đứng, máy khoan cần) và thiết bị hàn hồ quang tay (máy hàn điện một chiều và xoay chiều); xác định chính xác các thông số công nghệ của chế độ cắt gọt và chế độ hàn.
  • Kỹ năng: Tính toán và thiết lập được thông số chế độ khoan ($n, s, v$) trên các loại vật liệu kim loại; tính toán và hiệu chỉnh thông số chế độ hàn hồ quang tay ($I_h, U_h, d_q$); vận hành thiết bị để thực hiện hoàn chỉnh liên kết hàn giáp mối không vát mép (1G) và liên kết hàn lấp góc không vát mép (1F) trên thép tấm đạt yêu cầu kỹ thuật và bản vẽ.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Khả năng tổ chức vị trí làm việc độc lập hoặc phối hợp nhóm; kiểm soát an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp phân xưởng; tiếp nhận, xử lý lỗi chuyên môn và tự đánh giá chất lượng sản phẩm gia công.

Cấu trúc giáo trình được xây dựng theo cách tiếp cận tích hợp (tích hợp lý thuyết kỹ thuật và thực hành thao tác xưởng), gắn liền các thông số tính toán cơ học với quy trình thao tác máy và bảng định mức kỹ thuật tiêu chuẩn.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                       +-------------------------------------------------------+
                       |   GIÁO TRÌNH THỰC TẬP CƠ KHÍ CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: MĐ29)  |
                       +-------------------------------------------------------+
                                                   |
                     +-----------------------------+-----------------------------+
                     |                                                           |
  [ PHẦN 1: GIA CÔNG KHOAN CƠ KHÍ ]                           [ PHẦN 2: CÔNG NGHỆ HÀN HỒ QUANG TAY ]
                     |                                                           |
   +-----------------+-----------------+                       +-----------------+-----------------+
   |                                   |                       |                                   |
[Bài 1: Vận hành các loại máy khoan]   |           [Bài 2: Vận hành máy hàn điện hồ quang tay thông dụng]
- Cấu tạo: Cầm tay, Bàn, Đứng, Cần    |           - Nguồn DC: Phản ứng rôto, cực từ rời, ARCTRONIC, TRIARC, ARC
- Chế độ cắt: n = 1000v / (pi * D)     |           - Nguồn AC: CTЄ (tự cảm riêng), CTH, lõi di động, TURBO 270, TM
- Gá đặt: Bầu kẹp vấu nghiêng, áo côn |           - Chế độ hàn: dq = S/2 + 1; Ih = (alpha + beta * dq) * dq
- An toàn & vệ sinh phân xưởng        |           - Quy chuẩn an toàn: Điện giật, hồ quang, cháy nổ, thông gió
                                       |                                   |
                                       |                 +-----------------+-----------------+
                                       |                 |                                   |
                                       |   [Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép (1G)]  [Bài 4: Hàn lấp góc không vát mép (1F)]
                                       |   - Vật liệu: Thép CT3 dày 5mm              - Liên kết hàn chữ T (gờ K = 5mm)
                                       |   - Que hàn: E7016 (LB-52 Kobelco)          - Que hàn E7016, Ih = 137A, góc 70-85 độ
                                       |   - Góc lệch biến dạng ngược 2 độ           - Phân tích & phòng ngừa khuyết tật: nứt,
                                       |   - Khuyết tật: Khuyết cạnh, cháy thủng...    rỗ khí, chảy loang, không ngấu, lẫn xỉ

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 4 bài học trọng tâm được sắp xếp theo trình tự logic từ vận hành thiết bị cơ bản đến thao tác liên kết chuyên sâu:

  1. Bài 1: Vận hành các loại máy khoan (Mã bài: MĐ29-01): Khái quát đặc điểm cắt gọt của phương pháp khoan (cấp chính xác 4-5, độ nhám $R_z 80 \div 40$); cấu tạo và nguyên lý của máy khoan cầm tay (bộ truyền trục vít - bánh răng), máy khoan bàn (truyền động đai bậc, nới đòn bẩy căng đai để đổi cấp tốc độ), máy khoan đứng (chứa chi tiết dưới 100 kg, thay đổi tốc độ bằng hộp bánh răng) và máy khoan cần (gia công chi tiết đúc lớn đến 1000 kg); phương pháp gá kẹp bằng bầu kẹp vấu nghiêng, áo côn tiêu chuẩn; kỹ thuật khoan lỗ thông, lỗ tịt, lỗ sâu và quy chuẩn an toàn.
  2. Bài 2: Vận hành máy hàn điện hồ quang tay thông dụng (Mã bài: MĐ29-02): Phân tích thiết bị hàn điện một chiều (DC) gồm 4 loại chính (máy phát điện cực từ rời CM, C có cuộn kích từ điều chỉnh bằng biến trở, ứng dụng nguyên lý phản ứng rôto) và máy hàn một chiều thương mại (ARCTRONIC 426/626, TRIARC 306/406/506, ARC 253/303/403/503 đạt chuẩn IEC 60974-1); máy hàn điện xoay chiều (AC) kiểu tự cảm riêng CTЄ, tự cảm kết hợp CTH, máy hàn lõi di động điều chỉnh khe hở không khí; thiết bị xoay chiều TURBO 270, TM 250, TM 401, MEGA 161/A; quy tắc an toàn bức xạ hồ quang, chống giật điện và phòng chống cháy nổ.
  3. Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng (Mã bài: MĐ29-03): Kỹ thuật hàn 1G trên thép tấm CT3 dày 5 mm sử dụng que hàn E7016 (LB-52 KOBELCO) đường kính $3{,}2\text{ mm}$; kỹ thuật gá đính tạo góc biến dạng ngược $2^\circ$; chuyển động dao động que hàn kiểu răng cưa hoặc bán nguyệt với góc nghiêng $\alpha = 60^\circ \div 80^\circ$, $\beta = 90^\circ$; nhận diện nguyên nhân và biện pháp khắc phục 6 dạng khuyết tật: khuyết cạnh, cháy thủng, thiếu hụt kim loại cuối đường hàn, lẫn xỉ, lệch đường hàn, bề rộng mối hàn không đều.
  4. Bài 4: Hàn lấp góc không vát mép ở vị trí bằng (Mã bài: MĐ29-04): Kỹ thuật hàn góc chữ T 1F; điều chỉnh góc que hàn $\alpha = 70^\circ \div 85^\circ, \beta = 45^\circ$ (hướng hồ quang lệch về tấm dày hơn khi chiều dày khác nhau); kiểm soát hồ quang ngắn ($L_{hq} = 2 \div 3\text{ mm}$); phân tích chuyên sâu các khuyết tật: hàn không ngấu, vón cục, chảy loang bề mặt, nứt (nứt nóng, nứt nguội, nứt do mỏi gắn với hệ số hình dạng mối hàn bên trong $b/h \le 0{,}7$), rỗ hơi ($H_2, N_2$), mối hàn bị lồi cao.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Nguyên lý cắt gọt cơ học: Quá trình tạo phoi của lưỡi cắt mũi khoan, góc trước âm ($\gamma < 0$), góc sau ($\alpha$), lực cắt dọc trục, hiện tượng mòn lưỡi cắt và sinh nhiệt trong không gian thoát phoi hạn chế.
  • Công thức tính toán chế độ cắt trên máy khoan: $$n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D}$$ (Trong đó: $n$ là số vòng quay trục chính (vòng/phút), $v$ là vận tốc cắt tra theo vật liệu (m/phút), $D$ là đường kính mũi khoan (mm)).
  • Nguyên lý biến đổi điện từ và phản ứng rôto trong nguồn hàn: Sự sụt giảm từ thông do phản ứng rôto tạo đặc tính ngoài dốc của máy phát hàn DC; sự biến thiên từ trở $R_t$ thông qua thay đổi khe hở không khí ($a$) của bộ tự cảm để điều chỉnh dòng ngắn mạch $I_đ$ và dòng hàn $I_h$ trong máy hàn AC: $$I_đ = \frac{U_2 \cdot R_t \cdot 10^8}{f \cdot W_{tc}^2}$$
  • Hệ thống công thức xác định chế độ hàn hồ quang:
    • Đường kính que hàn giáp mối: $d_q = \frac{S}{2} + 1\text{ (mm)}$
    • Đường kính que hàn lấp góc chữ T: $d_q = \frac{K}{2} + 2\text{ (mm)}$
    • Cường độ dòng điện hàn phẳng: $I_h = (\alpha + \beta \cdot d_q) \cdot d_q$ (với $\alpha = 20, \beta = 6$)
    • Điện áp hàn: $U_h = a + b \cdot l_{hq}$ (với $a = 12 \div 18\text{V}, b = 2 \div 2{,}5\text{V/mm}, l_{hq} = 1{,}1 \cdot d_q$)
    • Chiều dài mối hàn đính: $L_đ = (3 \div 4) \cdot S \le 30\text{ mm}$; cường độ dòng hàn đính $I_{hđ} = I_h + 15% \cdot I_h$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng thao tác kỹ thuật: Căng chỉnh dây đai máy khoan bàn, gá lắp chuôi côn vào áo côn trục chính; đấu nối sơ đồ cáp hàn thuận/nghịch cho nguồn DC; chuyển đổi cầu đấu dây điện áp nguồn $230\text{V}/400\text{V}$; kỹ thuật mồi hồ quang bằng tiếp xúc, duy trì hồ quang ngắn ($2 \div 3\text{ mm}$), dập tắt và điền đầy miệng rãnh cuối đường hàn.
  • Kỹ năng đo kiểm và đánh giá khuyết tật: Đọc bản vẽ chi tiết tấm thép CT3; sử dụng thước lá, búa gõ xỉ, bàn chải sắt, dưỡng đo kích thước mối hàn để kiểm tra chiều cao đắp, bề rộng đường hàn, phát hiện biến dạng cong vênh và nhận diện các vết nứt tế vi, rỗ xỉ bề mặt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp đào tạo module tích hợp (Modular Vocational Training). Mỗi bài học phân định rõ ràng thành 3 phần: Kiến thức lý thuyết bổ trợ - Trình tự thực hiện kỹ năng - Quy chuẩn an toàn và câu hỏi luyện tập.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               TIẾN TRÌNH ĐÀO TẠO MÔ ĐUN TÍCH HỢP (BÀI HỌC THỰC HÀNH)               |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  Bước 1: Lý thuyết công nghệ     | - Phân tích thông số, tra cứu bảng tốc độ cắt/  |
|                                   |   bảng dòng hàn, tính toán dq, Ih, n, s         |
+-----------------------------------+-----------------------------------------------+
|  Bước 2: Chuẩn bị thiết bị & phôi| - Cắt phôi thép CT3 (5mm), vát bavia, làm sạch  |
|                                   |   bề mặt, kiểm tra cách điện vỏ máy hàn/khoan   |
+-----------------------------------+-----------------------------------------------+
|  Bước 3: Gá đính & căn chỉnh     | - Định vị vuông góc/phẳng, gá đính Ld <= 30mm,  |
|                                   |   tạo góc biến dạng ngược 2 độ                  |
+-----------------------------------+-----------------------------------------------+
|  Bước 4: Thao tác gia công        | - Thực hiện đường hàn 1G/1F hoặc chế độ khoan   |
|                                   |   với dao động răng cưa/bán nguyệt              |
+-----------------------------------+-----------------------------------------------+
|  Bước 5: Kiểm chuẩn & Đánh giá    | - Gõ xỉ, làm sạch, dùng thước đo mối hàn        |
|                                   |   đối chiếu bản vẽ, nhận diện khuyết tật        |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
  • Hệ thống bài tập thực hành: Tập trung vào các quy trình công nghệ cụ thể:
    • Bài tập vận hành máy khoan bàn: Thay đổi vị trí đai puli, khoan lỗ đường kính $\Phi 6 \div \Phi 18\text{ mm}$ trên phôi thép và gang theo bảng tốc độ cắt quy chuẩn.
    • Bài tập hàn tấm 1G: Thép tấm CT3 dày $5\text{ mm}$, que hàn E7016 $\Phi 3{,}2\text{ mm}$, dòng hàn $125{,}4\text{ A}$, góc nghiêng que $\alpha = 60^\circ \div 80^\circ$, căn chỉnh biến dạng ngược $2^\circ$.
    • Bài tập hàn góc chữ T 1F: Thép tấm CT3 dày $5\text{ mm}$, que hàn E7016 $\Phi 4{,}0\text{ mm}$, dòng hàn $137\text{ A}$, góc que $\alpha = 70^\circ \div 85^\circ, \beta = 45^\circ$.
  • Phương pháp đánh giá kết quả:
    • Đánh giá kiến thức: Trả lời hệ thống 3-5 câu hỏi lý thuyết cuối mỗi bài về cấu tạo máy, công thức tính toán và phân loại khuyết tật.
    • Đánh giá kỹ năng: Kiểm tra ngoại dạng mối hàn bằng mắt thường và kính lúp (độ đồng đều bề rộng, chiều cao đắp, mức độ ngấu chân), sử dụng thước chuyên dụng kiểm tra kích thước hình học theo dung sai bản vẽ, kiểm tra không phá hủy các lỗi chảy loang, cháy thủng, lẫn xỉ.
  • Hướng dẫn tự học và an toàn: Yêu cầu người học tuân thủ quy chuẩn bảo hộ: trang bị mặt nạ hàn, kính trắng gõ xỉ, găng tay da khô, giày bảo hộ; bắt buộc nối tiếp địa (nối mass) cho vỏ máy khoan và vỏ máy hàn trước khi đóng điện nguồn; quy trình kiểm tra không tải 3-5 phút trước khi gia công.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tích hợp bảng thông số máy công nghiệp thực tế: Giáo trình cập nhật chi tiết bảng thông số kỹ thuật của các dòng máy hàn công nghiệp hiện đại thay vì chỉ dừng lại ở sơ đồ nguyên lý lý thuyết, bao gồm:
    • Máy hàn hồ quang một chiều công nghệ điện tử: ARCTRONIC 426/626 (tính năng ARC FORCE, HOT START, bù điện áp lưới 10%), TRIARC 306/406/506/L, ARC 253/303/403/503 (tiêu chuẩn bảo vệ IP23, cấp cách điện H, chu kỳ tải làm việc 35% - 60% - 100%).
    • Máy hàn xoay chiều: TURBO 270, TM 250, TM 401, MEGA 161/A điều khiển dòng liên tục bằng sun từ.
  • Bảng tra thông số chế độ cắt chuẩn xác: Cung cấp bảng tra cứu cụ thể vận tốc cắt ($v$) và bước tiến ($s$) của mũi khoan thép gió tương ứng với từng dải đường kính ($2 \div 5\text{ mm}, 6 \div 11\text{ mm}, 12 \div 18\text{ mm}$) trên các mác vật liệu: Thép độ bền kéo $30 \div 70\text{ kg/mm}^2$, Gang độ cứng $\le 260\text{ HB}$, Hợp kim đồng $\le 220\text{ HB}$.
  • Gắn liền trực tiếp với thực tế sản xuất ngành Điện công nghiệp: Nội dung cơ khí được tinh giản có chọn lọc, tập trung đúng vào hai nhóm thao tác cốt lõi người thợ điện công nghiệp phải thực hiện thường xuyên: khoan tạo lỗ bắt bu-lông/khí cụ điện trên tủ bảng điện và hàn kết cấu khung giá đỡ kim loại định hình.

Đối tượng sử dụng giáo trình

                       +-------------------------------------------------------+
                       |           ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH MĐ29           |
                       +-------------------------------------------------------+
                                                   |
                     +-----------------------------+-----------------------------+
                     |                                                           |
  [ SINH VIÊN CAO ĐẲNG / TRUNG CẤP ]                           [ GIẢNG VIÊN VÀ KỸ THUẬT VIÊN ]
  - Sinh viên ngành Điện Công nghiệp                           - Làm giáo án bài giảng tích hợp (3 cột)
  - Sinh viên nghề Cơ điện, Lắp đặt điện                       - Thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành
  - Yêu cầu tiên quyết: An toàn điện,                         - Xây dựng tiêu chí chấm điểm sản phẩm
    Vẽ kỹ thuật cơ bản                                           khoan, đính, hàn giáp mối/hàn góc
  • Người học: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Điện Công nghiệp, nghề Điện dân dụng, Lắp đặt thiết bị điện và Cơ điện. Sinh viên các ngành kỹ thuật liên quan cần học phần thực tập cơ khí bổ trợ.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung, môn An toàn lao động, nắm được kiến thức cơ bản về Vẽ kỹ thuật điện - cơ khí và Đồ họa kỹ thuật để đọc hiểu dung sai, ký hiệu mối hàn trên bản vẽ.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm tài liệu chuẩn để soạn giáo án tích hợp, thiết kế các bài giảng thực hành tại xưởng, xây dựng bảng tiêu chí kiểm tra (Rubrics) chấm điểm sản phẩm thực hành cơ khí.
  • Kỹ thuật viên tại xưởng sản xuất: Sử dụng làm tài liệu tra cứu nhanh các công thức tính dòng hàn, tốc độ cắt, cách khắc phục lỗi nứt, rỗ khí và quy trình bảo dưỡng máy khoan, máy hàn trong công tác vận hành thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Tài liệu được biên soạn chính thức theo chương trình khung quốc gia cho trình độ Cao đẳng nghề Điện Công nghiệp, đồng thời có thể sử dụng cho hệ đào tạo Trung cấp nghề hoặc các lớp bồi dưỡng kỹ năng gia công kết cấu cơ khí ngắn hạn.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun MĐ29?

Học viên cần hoàn thành các môn học giáo dục đại cương, nắm vững quy chuẩn an toàn điện cơ bản và kỹ năng đọc hiểu bản vẽ cơ khí (kích thước hình học, ký hiệu quy ước mối hàn 1G, 1F).

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với giáo trình gia công cơ khí của ngành Cắt gọt kim loại?

Giáo trình tập trung chuyên biệt vào hai phương pháp gia công thiết yếu nhất cho nghề Điện Công nghiệp là khoan và hàn hồ quang tay (SMAW). Nội dung tinh giản các phần tính toán cơ học lý thuyết phức tạp của ngành chế tạo máy, thay vào đó đi sâu vào kỹ năng thực hành lắp ráp tủ điện, gia công khung giá và an toàn vận hành thiết bị điện xưởng.

4. Làm thế nào để học tập và thực hành mô đun này đạt hiệu quả cao?

Người học cần kết hợp tính toán lý thuyết chế độ cắt ($n, s$) và chế độ hàn ($d_q, I_h$) trước khi vận hành máy; tuân thủ nghiêm ngặt quy trình chạy không tải, kỹ thuật gá đính tạo góc biến dạng ngược $2^\circ$, và thường xuyên tự đối chiếu sản phẩm với bảng phân tích nguyên nhân khuyết tật để hoàn thiện tay nghề.

5. Giáo trình có cung cấp các tài liệu và thông số bổ trợ cụ thể không?

Giáo trình cung cấp đầy đủ bảng vận tốc cắt mũi khoan thép gió, bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các dòng máy hàn một chiều (ARCTRONIC, TRIARC, ARC) và xoay chiều (TURBO 270, TM, MEGA), cùng các bản vẽ gia công mẫu cho phôi thép CT3 dày $5\text{ mm}$.

Kết luận

Giáo trình mô đun "Thực tập cơ khí cơ bản" (Mã mô đun: MĐ29) của Trường Cao đẳng Nghề Hà Nam là tài liệu học tập chuẩn mực, cung cấp đầy đủ dữ liệu kỹ thuật từ cấu tạo máy móc, công thức giải tích đến quy trình thao tác xưởng thực tế. Lộ trình đào tạo được phân định chặt chẽ: bắt đầu từ kỹ năng vận hành máy khoan (Bài 1), làm chủ thiết bị hàn DC/AC (Bài 2), đến hoàn thiện liên kết hàn giáp mối 1G (Bài 3) và hàn lấp góc 1F (Bài 4).

Tài liệu là căn cứ chuyên môn giúp người học nghề Điện Công nghiệp hình thành kỹ năng gia công cơ khí phụ trợ chính xác, bảo đảm an toàn lao động và đáp ứng tốt tiêu chuẩn kỹ thuật tại các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp.