Giáo trình Mô đun Thực tập hàn – Nghề Kỹ thuật Máy lạnh và Điều hòa không khí
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình Mô đun: Thực tập hàn (Mã số mô đun: MĐĐL 14) là tài liệu đào tạo chuyên môn cơ sở thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề cho nghề Kỹ thuật Máy lạnh và Điều hòa không khí. Giáo trình do Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ ban hành năm 2021 tại Hà Nội, với sự tham gia biên soạn của nhóm tác giả gồm Phạm Văn Được (Chủ biên) và Trần Thị Hà (Thành viên). Giáo trình được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề và bám sát khung chương trình quốc gia của Tổng cục Giáo dục nghề nghiệp (Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội).
Về vị trí trong chương trình, MĐĐL 14 giữ vai trò là mô đun bổ trợ trực tiếp cho năng lực thực hành sửa chữa, lắp đặt hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí. Trong thực tế thi công, người kỹ thuật viên cơ điện lạnh bắt buộc phải sử dụng các phương pháp hàn để nối các đường ống dẫn gas (môi chất lạnh), sửa chữa vỏ máy, xử lý dàn trao đổi nhiệt và gá lắp cố định kết cấu thiết bị.
Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:
- Về kiến thức: Người học trình bày được trình tự các bước công việc khi thực hiện các nguyên công hàn điện hồ quang tay và hàn khí.
- Về kỹ năng: Người học thực hiện được các mối hàn thiếc linh kiện điện tử thông dụng; hàn kết nối ống đồng với ống đồng, ống đồng với ống sắt bằng phương pháp hàn khí; hàn kết cấu kim loại ở các vị trí góc (1F), giáp mối bằng (1G) và giáp mối đứng (3G) bảo đảm yêu cầu kỹ thuật và độ phẳng mỹ thuật.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện thái độ làm việc nghiêm túc, cẩn thận, kiên trì và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ.
Giáo trình được thiết kế theo hình thức mô đun tích hợp lý thuyết và thực hành với tổng thời lượng 60 giờ, bao gồm 15 giờ lý thuyết, 40 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 5 giờ kiểm tra. Điểm đặc thù của tài liệu là việc kết hợp chặt chẽ giữa các kiến thức lý thuyết về nguồn điện hàn, đặc tính hồ quang, tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn lao động quốc gia với hệ thống thông số kỹ thuật của các dòng máy hàn thực tế trong sản xuất.
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương và chủ đề chính
Nội dung giáo trình được phân bổ thành 7 bài học logic, chuyển dịch từ an toàn xưởng, nguyên lý thiết bị đến các thao tác thực hành chuyên biệt:
- Bài 1: Nội quy xưởng hàn và kỹ thuật an toàn hàn điện hồ quang tay (Tổng số: 1 giờ; LT: 1h, TH: 0h, KT: 1h): Phổ biến nội quy xưởng; phân tích tác hại của hồ quang (khí độc, bức xạ quang tuyến, nhiệt độ, tiếng ồn); phòng ngừa điện giật và cháy nổ; quy định nối đất vỏ máy theo TCVN 7447 (IEC 60364); Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với công việc hàn điện (QCVN 3:2011/BLĐTBXH).
- Bài 2: Sử dụng dụng cụ, thiết bị hàn điện hồ quang tay (Tổng số: 4 giờ; LT: 3h, TH: 1h): Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp điều chỉnh dòng điện của máy hàn xoay chiều (kiểu CTЄ có bộ tự cảm riêng, kiểu CTH có bộ tự cảm kết hợp, máy hàn lõi di động), máy hàn một chiều (phát điện chổi than phản ứng rôto) và máy hàn chỉnh lưu (Diode, Thyristor, Inverter); cấu tạo kìm hàn (300A, 500A), mặt nạ và bảng tra số hiệu kính lọc sắc (số 9, 10, 11); kỹ thuật gây hồ quang bằng phương pháp mổ thẳng và ma sát.
- Bài 3: Hàn góc ở vị trí 1F (Tổng số: 13 giờ; LT: 3h, TH: 10h): Đọc bản vẽ liên kết góc; tính toán và chọn chế độ dòng hàn theo chiều dày tấm phôi; kỹ thuật gá phôi, nghiêng que hàn và duy trì vũng hàn ở vị trí bằng 1F.
- Bài 4: Hàn giáp mối ở vị trí 1G (Tổng số: 10 giờ; LT: 2h, TH: 7h, KT: 1h): Chuẩn bị mép phôi giáp mối; phương pháp duy trì chiều dài hồ quang từ 2–4 mm; kỹ thuật dịch chuyển que hàn thẳng và dích dắc để đảm bảo độ ngấu kim loại.
- Bài 5: Vận hành, sử dụng thiết bị hàn hơi (Tổng số: 10 giờ; LT: 2h, TH: 8h): Nguyên lý hoạt động của thiết bị hàn khí; các loại bình chứa khí oxy, chai khí axetylen/gas, van giảm áp, dây dẫn khí và mỏ hàn hơi; kỹ thuật điều chỉnh các loại ngọn lửa hàn (ngọn lửa oxy hóa, ngọn lửa chuẩn, ngọn lửa thừa carbon).
- Bài 6: Hàn bằng giáp mối ở vị trí 1G bằng phương pháp hàn hơi (Tổng số: 10 giờ; LT: 2h, TH: 7h, KT: 1h): Quy trình nung chảy mép hàn; kỹ thuật đưa que hàn phụ và dịch chuyển mỏ hàn theo phương pháp hàn tiến hoặc hàn lùi trên phôi tấm.
- Bài 7: Hàn giáp thép tấm mối ở vị trí 3G / Hàn lấp góc 1F bằng phương pháp hàn hơi (Tổng số: 10 giờ; LT: 2h, TH: 7h, KT: 1h): Kỹ thuật hàn đứng (vị trí 3G) khống chế độ chảy xệ của kim loại lỏng; kỹ thuật hàn lấp góc ống đồng - ống đồng và ống đồng - ống sắt phục vụ hệ thống đường ống ga lạnh.
Kiến thức nền tảng được xây dựng
- Lý thuyết hồ quang điện: Khái niệm hồ quang là hiện tượng phóng điện mạnh và liên tục qua môi trường khí bị ion hóa giữa các điện cực; các thông số điện áp không tải ($U_0 < 80\text{V}$, nguồn AC: $55\div80\text{V}$, nguồn DC: $30\div55\text{V}$), điện thế làm việc khi hàn ($U_h = 25\div45\text{V}$ đối với AC, $U_h = 16\div35\text{V}$ đối với DC) và dòng điện ngắn mạch $I_đ = (1,3\div1,4)I_h$.
- Đường đặc tính ngoài của nguồn hàn: Mối quan hệ giữa điện thế và dòng điện hàn; yêu cầu bắt buộc của đường đặc tính ngoài cho hàn hồ quang tay là đường cong dốc liên tục, xác định điểm gây hồ quang (B) và điểm cháy ổn định (A).
- Nguyên lý máy điện và mạch từ:
- Máy biến áp hàn xoay chiều: Phương chế tạo từ thông tán cao và phương pháp điều chỉnh dòng điện ngắn mạch thông qua thay đổi số vòng quấn $W_{tc}$ hoặc thay đổi khe hở không khí $a$ (thay đổi từ trở $R_t$).
- Máy hàn một chiều máy phát: Nguyên lý phản ứng rôto làm suy giảm từ thông khi có tải, kỹ thuật dịch chuyển chổi than (A, B, C) để điều chỉnh sơ và dùng biến trở cuộn kích từ để điều chỉnh kỹ.
- Máy hàn chỉnh lưu: Sơ đồ chỉnh lưu 1 pha và 3 pha bán dẫn Silic/Selen; nguyên lý ổn định dòng siêu mịn của công nghệ biến tần kỹ thuật số (Inverter) và Thyristor.
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đấu nối mạng điện nguồn và cáp hàn đúng tiêu chuẩn; căn chỉnh dòng điện trên máy biến áp sun từ, máy hàn một chiều nhiều mỏ (VDM-1001) và máy Inverter; thao tác gây hồ quang chuẩn xác theo hai phương pháp (mổ thẳng vuông góc nhấc lên $3\div5\text{mm}$, hoặc quẹt ma sát nghiêng que); chọn số kính lọc sắc tương ứng với cường độ dòng điện (Số 9 cho $I < 100\text{A}$; Số 10 cho $100\div350\text{A}$; Số 11 cho $I > 350\text{A}$).
- Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc bản vẽ kết cấu hàn; phân tích chế độ hàn (đường kính que hàn, cường độ dòng điện, điện áp) phù hợp với chiều dày vật liệu; nhận diện và phân tích nguyên nhân các khuyết tật mối hàn (lệch mép, cháy chân, ngậm xỉ, rỗ khí, không ngấu).
- Kỹ năng nghề nghiệp ứng dụng (Practical competencies): Vận hành an toàn thiết bị hàn hồ quang tay và hàn khí; liên kết ống đồng với ống đồng, ống đồng với ống sắt đạt độ kín áp suất; cạo xỉ hàn bằng búa gõ đầu nhọn và làm sạch bề mặt bằng bàn chải thép; xử lý sự cố dính que hàn (ngắn mạch) đúng kỹ thuật an toàn.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình áp dụng mô hình sư phạm tích hợp đặc thù của giáo dục nghề nghiệp. Tiến trình đào tạo phân bổ 25% thời lượng cho lý thuyết chuyên môn và 75% cho thực hành kỹ năng xưởng cùng đánh giá.
Cấu trúc bài tập và thực hành xưởng
Học phần thực hành được tổ chức theo quy trình 5 bước nghiêm ngặt:
- Kiểm tra mạch điện: Kiểm tra công tắc OFF, dây nối đất vỏ máy, siết chặt bu lông đầu vào; kiểm tra cáp hàn, kẹp mát và lắp que hàn vào kìm cách điện.
- Chuẩn bị dụng cụ bảo hộ: Tháo lắp kính lọc sắc vào mặt nạ hàn, kiểm tra kính trắng bảo vệ.
- Cài đặt thông số: Đóng cầu dao, bật ON, xoay tay quay hoặc biến trở theo vạch chỉ thị trên máy; đo dòng bằng ampe kế.
- Thực hiện thao tác: Tiếp xúc đầu que hàn mồi hồ quang, duy trì khoảng cách $2\div4\text{mm}$, chuyển động đều tay tạo vũng hàn ngấu bám đều hai mép.
- Vệ sinh công nghiệp: Tắt máy, ngắt cầu dao, cạo xỉ, thu gom mẩu que hàn thừa và bàn giao dụng cụ.
Phương pháp kiểm tra và đánh giá
Hệ thống đánh giá được thực hiện định kỳ qua 5 giờ kiểm tra phân bổ trong mô đun:
- Đánh giá kiến thức: Kiểm tra qua 6 câu hỏi tự luận cuối Bài 1 (phân tích quy chuẩn QCVN, nguy cơ điện giật, cháy nổ, ảnh hưởng bức xạ nhiệt) và các câu hỏi cuối Bài 2 (nguyên lý hồ quang, sơ đồ máy hàn).
- Đánh giá kỹ năng: Kiểm tra trực tiếp trên sản phẩm phôi hàn thực tế. Tiêu chí đánh giá gồm: độ đồng đều của vảy hàn, kích thước đường hàn theo bản vẽ kỹ thuật, mức độ ngấu sâu kim loại cơ bản, độ sạch xỉ và sự cố cháy thủng hoặc ngậm xỉ.
- Đánh giá tác phong: Chấp hành nội quy xưởng (có mặt đúng giờ, trang bị bảo hộ vải bạt, giày da cách điện, thẻ sinh viên, vệ sinh xưởng sau buổi học).
Điểm nổi bật và cập nhật kỹ thuật
Giáo trình tích hợp hệ thống dữ liệu kỹ thuật thực tế từ các nhà sản xuất thiết bị hàn quốc tế và trong nước, đi kèm hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn hiện hành:
| Dòng máy hàn | Công nghệ chỉnh lưu / Điều khiển | Dải dòng hàn ($I_h$) | Điện áp hở mạch ($U_0$) | Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng |
|---|---|---|---|---|
| TURBO 270 | Sun từ xoay chiều 1 pha | $40 \div 195\text{A}$ | $52\text{V}$ | IP 21, Class H |
| HUTONG BX1-300 | Biến áp xoay chiều | $60 \div 300\text{A}$ | $70\text{V}$ | Chu kỳ làm việc 60% |
| ARCTRONIC 426/626 | Một chiều, Arc Force, Hot Start | $5 \div 600\text{A}$ | $64\text{V}$ | IEC 60974-1, IEC 60974-10 |
| PROJECT 1400 | Inverter, Hot Start, que Rutil | $5 \div 140\text{A}$ | $91\text{V}$ | IEC 60974-1, IEC 60974-10 |
| RAINBOW 180 CELL | Inverter, chế độ VRD chống giật | $5 \div 180\text{A}$ | $88\text{V}$ (VRD $12\text{V}$) | EN 60974-1, IEC 60974-10 |
| Pi 200E / Pi 250E (Migatronic) | Inverter kỹ thuật số, phím mềm | $7 \div 250\text{A}$ | $95\text{V}$ | Màn hình LCD, 10 chương trình lưu |
| VDM-1001 (Nga / VN) | Máy phát DC nhiều mỏ (6 mỏ) | Định mức $1000\text{A}$ | $75\text{V}$ | Đăng kiểm VN, Huy chương Vàng Hàng hải |
| DYNAMIC 400 / 500 | Chỉnh lưu Thyristor, điều khiển từ xa | $60 \div 500\text{A}$ | $75\text{V}$ | IP 21S, Chu kỳ $100%$ |
| VNS - DC 1000 | Chỉnh lưu Diode 6 kìm, biến trở BT 320 | $20 \div 320\text{A}$/mỏ | $75\text{V}$ | IP 21S, $100\text{kVA}$ |
Tài liệu thể hiện rõ tính cập nhật thông qua việc viện dẫn các quy chuẩn pháp lý bắt buộc:
- QCVN 3:2011/BLĐTBXH: Quy định khoảng cách an toàn với vật liệu dễ cháy (tối thiểu 5m), quy trình thông gió cưỡng bức khi hàn trong khoang bể kín ($0,3\div1,5\text{m/s}$), quy chuẩn kiểm tra an toàn sau khi hàn 30 phút.
- TCVN 7447 (IEC 60364): Tiêu chuẩn nối đất bảo vệ và nối không cho toàn bộ vỏ kim loại của thiết bị hàn.
Đối tượng sử dụng giáo trình
Người học
- Hệ đào tạo: Sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai trình độ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Máy lạnh và Điều hòa không khí.
- Ngành đào tạo mở rộng: Học viên theo học các ngành Công nghệ Hàn, Cơ khí chế tạo, Điện lạnh công nghiệp và Bảo trì hệ thống cơ điện (M&E).
- Kiến thức tiên quyết: Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng gồm: An toàn lao động cơ bản, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật cơ khí và Kỹ thuật điện đại cương.
Giảng viên và cán bộ đào tạo
- Sử dụng giáo trình làm khung chuẩn để xây dựng kế hoạch bài dạy tích hợp (bài giảng kết hợp giữa phòng học chuyên môn và xưởng thực tập hàn).
- Căn cứ vào các bảng thông số kỹ thuật của các dòng máy hàn (Hutong, Arctronic, Pi Migatronic, DYNAMIC) để hướng dẫn sinh viên thao tác vận hành sát với thiết bị thực tế của nhà xưởng.
Mục đích tự học và tra cứu kỹ thuật
- Kỹ thuật viên bảo trì hệ thống điều hòa không khí, thợ sửa chữa bồn bể kim loại sử dụng tài liệu để tra cứu quy chuẩn an toàn khi làm việc trên cao, trong hầm kín hoặc quy trình đấu nối các cọc cực máy hàn một chiều nhiều mỏ.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?
Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề ngành Kỹ thuật Máy lạnh và Điều hòa không khí. Ngoài ra, giáo trình là tài liệu tham khảo kỹ thuật phù hợp cho học viên ngành Công nghệ Hàn, Cơ khí chế tạo và thợ sửa chữa điện lạnh dân dụng - công nghiệp.
2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?
Người học cần nắm vững kiến thức về an toàn điện, tính chất cơ lý của vật liệu kim loại (thép cacbon, ống đồng, que hàn phụ) và khả năng đọc hiểu các ký hiệu trên bản vẽ gia công cơ khí.
3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn cơ khí thông thường là gì?
Giáo trình tập trung chuyên biệt vào các ứng dụng hàn trong ngành máy lạnh và điều hòa không khí, đặc biệt là kỹ thuật hàn hơi kết nối ống đồng - ống đồng, ống đồng - ống sắt, hàn kín mối dàn trao đổi nhiệt và sửa chữa khung vỏ máy; đồng thời cung cấp chi tiết bảng thông số của hàng chục dòng máy hàn công nghiệp từ xoay chiều, một chiều đến Inverter kỹ thuật số.
4. Làm thế nào để tự học và thực hành đạt hiệu quả cao?
Người học cần nắm chắc nguyên lý đường đặc tính ngoài của máy hàn, đối chiếu bảng chọn số hiệu kính bảo hộ (số 9, 10, 11) tương ứng với dải dòng hàn, thực hiện đúng trình tự mồi hồ quang (mổ thẳng hoặc ma sát) và luôn tuân thủ quy trình kiểm tra thiết bị 5 bước trước khi đóng nguồn điện.
5. Có những tài liệu quy chuẩn nào được trích dẫn trực tiếp trong giáo trình?
Giáo trình trích dẫn trực tiếp Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với công việc hàn điện (QCVN 3:2011/BLĐTBXH), Tiêu chuẩn hệ thống lắp đặt điện hạ thế TCVN 7447 (IEC 60364) và các tiêu chuẩn an toàn thiết bị hàn quốc tế IEC 60974-1, IEC 60974-10, EN 60974-1.
Kết luận
Giáo trình Mô đun: Thực tập hàn (MĐĐL 14) của Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ là tài liệu đào tạo nghề bám sát chương trình khung quốc gia, có cấu trúc chặt chẽ từ lý thuyết nguyên lý hồ quang điện, cấu tạo thiết bị đến kỹ năng thực hành xưởng. Nội dung tài liệu cung cấp đầy đủ các cơ sở kỹ thuật về nguồn điện hàn AC/DC/Chỉnh lưu, phương pháp hàn hồ quang tay và hàn khí oxy - axetylen ứng dụng trực tiếp cho hệ thống đường ống và kết cấu máy lạnh.
Lộ trình học tập đề xuất:
- Nắm vững nội quy xưởng, an toàn điện và phòng chống cháy nổ theo tiêu chuẩn QCVN 3:2011/BLĐTBXH (Bài 1).
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý và quy trình vận hành máy hàn xoay chiều, một chiều, chỉnh lưu, kìm hàn, kính hàn (Bài 2).
- Thực hành các kỹ thuật hàn hồ quang tay ở vị trí góc 1F và giáp mối bằng 1G (Bài 3, Bài 4).
- Vận hành thiết bị hàn hơi, thực hành hàn giáp mối 1G, hàn đứng 3G và kỹ thuật nối ống đồng hệ thống lạnh (Bài 5, Bài 6, Bài 7).
Nguồn tài liệu bổ trợ tham khảo bao gồm: các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN 7447, quy chuẩn QCVN 3:2011/BLĐTBXH, tiêu chuẩn thiết bị hàn IEC 60974 cùng tài liệu hướng dẫn vận hành của các nhà sản xuất máy hàn Migatronic, Hutong, Arctronic.