Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Thực tập hàn (Mã mô đun: MĐ 20) được biên soạn và ban hành kèm theo Quyết định số 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp. Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho ngành, nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí ở trình độ Cao đẳng. Trong cấu trúc chương trình đào tạo, đây là mô đun chuyên môn bắt buộc mang tính chất bổ trợ thực hành, được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học tiên quyết bao gồm Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật và Thực tập nguội.

Mục tiêu đào tạo của mô đun tập trung vào việc trang bị cho sinh viên hệ thống kiến thức cơ bản về hai phương pháp gia công nhiệt chính: hàn điện hồ quang tay và hàn khí. Về mặt kỹ năng, giáo trình rèn luyện năng lực thực hiện các mối hàn trên mặt phẳng, hàn giáp mối, hàn góc (hàn lấp góc), hàn gấp mép và hàn đắp mặt trụ ở vị trí bằng. Các kỹ năng này phục vụ trực tiếp cho quá trình thi công, lắp đặt và sửa chữa các hệ thống nhiệt lạnh công nghiệp và dân dụng, cụ thể là việc liên kết đường ống dẫn gas, phục hồi vỏ máy, gia công giá đỡ và sửa chữa dàn trao đổi nhiệt.

Cấu trúc chương trình bao gồm 90 giờ đào tạo (20 giờ lý thuyết, 63 giờ thực hành và 7 giờ kiểm tra), chia thành 10 bài học cụ thể. Giáo trình tiếp cận theo phương pháp mô-đun hóa kỹ năng nghề: đi từ việc nắm vững kỹ thuật an toàn lao động, nhận diện cấu tạo - nguyên lý của nguồn điện hàn, phân loại que hàn cho đến việc luyện tập thao tác từng dạng liên kết hàn điện và hàn khí. Điểm đặc thù của tài liệu là việc gắn kết chặt chẽ giữa nguyên lý vật lý hồ quang, biến đổi điện từ và phản ứng luyện kim trong bể hàn với các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật quốc gia.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Chương trình giáo trình gồm 10 bài học được phân bổ logic theo tiến trình từ nhận thức an toàn, vận hành thiết bị, nghiên cứu vật liệu đến thực hành kỹ năng:

  • Bài 1: Nội quy xưởng hàn và kỹ thuật an toàn hàn điện hồ quang tay (Mã bài: MĐ20 - 01; 6 giờ: 3 lý thuyết, 3 thực hành): Tiếp cận các quy định kỷ luật xưởng thực tập; phân tích 5 yếu tố nguy hiểm bao gồm khí độc/khói hàn, tai nạn điện giật, bức xạ hồ quang gây bỏng da và mắt, nguy cơ cháy nổ áp suất và tác động của tiếng ồn trên 85dB; đối chiếu các điều khoản bắt buộc trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với công việc hàn điện (QCVN 3: 2011/BLĐTBXH) và tiêu chuẩn nối đất an toàn vỏ máy TCVN 7447 (IEC 60364).
  • Bài 2: Sử dụng thiết bị, dụng cụ hàn điện hồ quang tay (Mã bài: MĐ20 - 02; 6 giờ: 2 lý thuyết, 4 thực hành): Khảo sát cấu tạo và nguyên lý của máy hàn xoay chiều (kiểu bộ tự cảm riêng CTЄ, bộ tự cảm kết hợp CTH, máy có lõi di động, máy có cuộn dây di động) và máy hàn một chiều (máy phát điện hàn cực từ lắp rời kiểu CM/C, máy hàn chỉnh lưu 1 pha và 3 pha); thông số kỹ thuật của các dòng máy công nghiệp (Turbo 270, TM 250/401, HUTONG BX1-300, ARC 253/303/403/503, PROJECT 1400, ARCFORCE 403); sử dụng kìm kẹp que hàn (300A, 500A), búa gõ xỉ, bàn chải sắt, mặt nạ và kính hàn bảo hộ theo thang số 6 đến 14.
  • Bài 3: Những kiến thức cơ bản khi hàn điện hồ quang tay (Mã bài: MĐ20 - 03; 6 giờ: 2 lý thuyết, 4 thực hành): Cấu tạo lõi thép và thuốc bọc que hàn theo tiêu chuẩn TCVN 3734 – 89; phân loại theo chiều dày vỏ bọc (tỷ số $D/d$), theo hệ thuốc bọc (axit A, bazơ B, hữu cơ O/C, rutin R/RR), theo độ bền kéo (N38, N46, E60); cơ chế bảo vệ bể hàn của thuốc bọc; thành phần hóa học lõi que hàn (C, Mn, Si, Cr, Ni, S, P) và ảnh hưởng của từng nguyên tố đến cơ tính mối hàn.
  • Bài 4: Hàn góc ở vị trí bằng (18 giờ: 4 lý thuyết, 12 thực hành, 2 kiểm tra): Kỹ thuật chuẩn bị phôi, gá lắp góc, kỹ thuật gây hồ quang, duy trì góc nghiêng que hàn và dao động que hàn để tạo mối hàn góc phẳng, không chảy xệ, không ngậm xỉ.
  • Bài 5: Hàn giáp mối ở vị trí bằng (12 giờ: 2 lý thuyết, 9 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật vát mép, căn chỉnh khe hở đáy, kiểm soát ngấu đáy và thực hiện mối hàn giáp mối tấm kim loại.
  • Bài 6: Sử dụng thiết bị hàn khí (6 giờ: 2 lý thuyết, 4 thực hành): Cấu tạo trạm hàn khí, bình khí oxy, bình axetylen/gas, van giảm áp, dây dẫn khí và mỏ hàn khí.
  • Bài 7: Hàn giáp mối bằng phương pháp hàn khí (12 giờ: 2 lý thuyết, 9 thực hành, 1 kiểm tra): Điều chỉnh ngọn lửa hàn (ngọn lửa trung tính, ngọn lửa oxy hóa, ngọn lửa cacbon hóa), kỹ năng đưa que hàn phụ và điều khiển vũng kim loại lỏng khi hàn giáp mối.
  • Bài 8: Hàn góc bằng phương pháp hàn khí (12 giờ: 2 lý thuyết, 9 thực hành, 1 kiểm tra): Kỹ thuật phân bố nhiệt độ ngọn lửa khí và đắp kim loại phụ liên kết góc.
  • Bài 9: Hàn đắp mặt trụ bằng phương pháp hàn khí (11 giờ: 1 lý thuyết, 9 thực hành, 1 kiểm tra): Phương pháp điều khiển mỏ hàn đắp phục hồi bề mặt chi tiết trục quay và thành ống trụ tròn.
  • Bài 10: Kiểm tra kết thúc mô đun (1 giờ kiểm tra): Đánh giá tổng hợp kỹ năng vận hành an toàn và chất lượng mối hàn theo bản vẽ kỹ thuật.
Tiến trình học tập mô đun MĐ 20:
                      [Bài 10: Đánh giá kết thúc mô đun]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết bao gồm:

  1. Lý thuyết hồ quang điện và đường đặc tính tĩnh: Bản chất sự phóng điện trong chất khí, sự phụ thuộc của điện thế công tác $U_h$ vào chiều dài cột hồ quang. Mối quan hệ giữa điện thế và dòng điện của nguồn hàn được thể hiện qua đường đặc tính ngoài dốc liên tục (khi cường độ dòng điện $I$ tăng thì điện thế $U$ giảm mạnh), đảm bảo hồ quang cháy ổn định tại điểm làm việc tương giao giữa đường đặc tính tĩnh và đặc tính ngoài.
  2. Nguyên lý máy biến áp hàn và máy chỉnh lưu: Cơ chế hạ áp từ điện áp lưới $220\text{V}/380\text{V}$ xuống điện thế không tải an toàn $U_0 < 80\text{V}$ ($55 \div 80\text{V}$ với xoay chiều; $30 \div 55\text{V}$ với một chiều). Phương pháp điều chỉnh dòng hàn thông qua cuộn tự cảm mắc nối tiếp, biến thiên khe hở không khí $a$, thay đổi vị trí lõi từ di động hoặc cơ cấu vít me - đai ốc làm dịch chuyển khoảng cách giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Cấu tạo bộ chỉnh lưu Silic/Selen 1 pha và 3 pha làm biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều ổn định.
  3. Lý thuyết luyện kim và hóa học hàn: Quá trình khử oxy và bảo vệ vũng hàn nóng chảy. Phân tích chức năng các hợp phần trong thuốc bọc que hàn: chất tạo khí ($\text{CaCO}_3$, xenluloza), chất tạo xỉ ($\text{SiO}_2$, $\text{MnO}$, đá hoa), chất ổn định hồ quang (muối kali, natri), chất khử oxy ($\text{Fe-Mn}$, $\text{Fe-Si}$, $\text{Fe-Ti}$, than chì) và chất thấm hợp kim ($\text{Cr}$, $\text{Ni}$, $\text{Mo}$, $\text{V}$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành thành thạo các dòng máy hàn xoay chiều và một chiều; kiểm tra an toàn hệ thống mạch điện đầu vào (công tắc, cầu dao, tiếp địa) và mạch điện đầu ra (cáp hàn, kìm hàn, kẹp mát); điều chỉnh thông số dòng điện hàn $I_h$ theo từng cỡ đường kính que hàn ($\varnothing 1.6\text{mm}$ đến $\varnothing 6\text{mm}$) và chiều dày phôi hàn.
  • Kỹ năng phân tích: Khảo sát, phân tích sơ đồ nguyên lý mạch điện máy hàn xoay chiều (CTЄ, CTH, lõi di động) và máy phát điện một chiều cực từ lắp rời; đánh giá tác động của các tạp chất hóa học trong lõi thép (hạn chế $\text{C} \le 0.18%$, $\text{Si} \le 0.03%$, $\text{Cr} \le 0.03%$, $\text{P, S} < 0.04%$) để ngăn ngừa hiện tượng nứt nóng ($\text{FeS}$) và nứt nguội/giòn phốt pho ($\text{Fe}_2\text{P}$, $\text{Fe}_4\text{P}$).
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp: Thực hiện thao tác mồi hồ quang bằng phương pháp quẹt hoặc gõ tiếp xúc; duy trì chiều dài hồ quang ngắn; thực hiện đường hàn góc, hàn giáp mối và hàn khí đúng quy chuẩn kỹ thuật; thao tác bảo dưỡng thiết bị, vệ sinh xỉ hàn bằng búa gõ và bàn chải sắt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp lấy rèn luyện kỹ năng thực hành làm trọng tâm, với tỷ lệ thời gian phân bổ là 70% thực hành (63 giờ thực hành/90 giờ tổng số, cùng với 7 giờ kiểm tra kỹ năng và 20 giờ lý thuyết chuyên ngành).

Mỗi bài học được tổ chức theo quy trình thao tác chuẩn hóa 5 bước nghiêm ngặt:

  1. Bước 1 - Phân biệt thiết bị: Tháo lắp vỏ bảo vệ để quan sát, vẽ sơ đồ nguyên lý, cấu tạo thực tế và phân tích ưu - nhược điểm của từng chủng loại máy hàn.
  2. Bước 2 - Nhận biết và sử dụng dụng cụ: Sắp xếp, kiểm tra tình trạng làm việc của kìm hàn, búa gõ xỉ, bàn chải thép, kẹp mát, mỏ hàn khí và lựa chọn số kính lọc sáng phù hợp.
  3. Bước 3 - Vận hành an toàn: Thực hiện kiểm tra mạch điện đầu vào (công tắc ở vị trí OFF, kiểm tra cầu dao, siết chặt ốc tiếp đất), kiểm tra mạch điện đầu ra, chuẩn bị ampe kế và tiến hành hiệu chỉnh dòng điện hàn thông qua tay quay sun từ hoặc cơ cấu vít me.
  4. Bước 4 - Thu thập dữ liệu và nộp báo cáo: Ghi chép các thông số vận hành thực nghiệm vào phiếu luyện tập cá nhân và nộp bản vẽ sơ đồ nguyên lý cho giáo viên hướng dẫn.
  5. Bước 5 - Đóng máy và vệ sinh công nghiệp: Hạ cầu dao nguồn, ngắt điện hoàn toàn, đưa thiết bị về trạng thái an toàn, lau chùi máy móc bằng giẻ sạch và quét dọn khu vực xưởng.
Quy trình 5 bước tổ chức bài thực hành xưởng:

Tổ chức lớp học được chia thành các nhóm nhỏ từ 3 đến 4 sinh viên làm việc trên một trạm thực tập có trang bị luân phiên tối thiểu một mô hình máy hàn xoay chiều và một mô hình máy hàn một chiều (định mức tiêu hao 5-10kg que hàn/ca cho 20 sinh viên). Phương pháp đánh giá kết quả học tập được lượng hóa theo thang điểm 10 với 3 tiêu chí:

  • Kiến thức chuyên môn (4 điểm): Trình bày nội quy an toàn, cấu tạo, nguyên lý thiết bị và phân loại que hàn.
  • Kỹ năng nghề nghiệp (4 điểm): Thành thạo quy trình kiểm tra an toàn, điều chỉnh dòng hàn, thao tác que hàn và chất lượng mối hàn.
  • Thái độ nghề nghiệp (2 điểm): Tính cẩn thận, kỷ luật giờ giấc (không trễ quá 15 phút), trang bị bảo hộ đầy đủ và thực hiện nghiêm túc công tác vệ sinh xưởng.

Sinh viên tự học thông qua việc đối chiếu các bảng thông số kỹ thuật, nghiên cứu các lỗi thao tác thường gặp (như chạm chập điện cực phát sinh tia lửa, quên nối đất, gõ xỉ không đeo kính bảo hộ) và hoàn thành hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh sự tích hợp của các quy chuẩn kỹ thuật và hệ thống thông số thiết bị công nghiệp:

  1. Dẫn chiếu các quy chuẩn kỹ thuật và an toàn lao động: Giáo trình tích hợp trực tiếp các yêu cầu pháp lý từ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với công việc hàn điện (QCVN 3: 2011/BLĐTBXH). Các quy định bao gồm: khoảng cách an toàn tối thiểu 5m đối với các chất dễ cháy nổ, kiểm tra hiện trường sau khi hàn 30 phút, quy định thông gió từ $0.3 \div 1.5\text{m/s}$ khi hàn trong buồng kín, nối đất vỏ máy theo tiêu chuẩn TCVN 7447 (IEC 60364), và quy định giới hạn đối với kìm hàn luồn dây trong chuôi khi dòng hàn lớn hơn 600A.
  2. Hệ thống bảng tra cứu vật liệu và kính bảo hộ: Tài liệu cung cấp bảng lựa chọn số kính hàn chính xác theo cường độ dòng điện (Kính số 6~7 cho dòng dưới 30A; Kính 8~9 cho dòng 30~100A; Kính 10~12 cho dòng 100~300A; Kính 13~14 cho dòng trên 300A). Hệ thống phân loại lõi thép que hàn quy định rõ thành phần hóa học theo mác thép (H08, H08A, H08Mn, H15, H15Mn, H10Mn2, H10MnSi) theo tiêu chuẩn TCVN 3734-89.
Cấp kính lọc sáng Phạm vi dòng điện ($I_h$) và phương pháp gia công tương ứng
Số 6 ~ 7 Hàn/cắt khí mức nhiệt trung bình; hàn hồ quang $I_h \le 30\text{A}$
Số 8 ~ 9 Hàn/cắt khí mức nhiệt cao; hàn hồ quang $I_h = 30\text{A} \div 100\text{A}$
Số 10 ~ 12 Hàn và cắt hồ quang $I_h = 100\text{A} \div 300\text{A}$
Số 13 ~ 14 Hàn và cắt hồ quang $I_h > 300\text{A}$
  1. Tích hợp dữ liệu thông số máy hàn công nghiệp thương mại: Giáo trình cung cấp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của nhiều dòng máy hàn:
    • Máy hàn AC sun từ Turbo 270: Nguồn 1 pha 230/400V, công suất 6.2kVA, dòng hàn $40 \div 195\text{A}$, cấp cách điện CL H, cấp bảo vệ IP 21.
    • Máy hàn AC/DC dòng TM 250 và TM 401: Nguồn 1 pha 230/400V, công suất $14 \div 19\text{kVA}$, dòng hàn mở rộng $42 \div 250\text{A}$ và $60 \div 350\text{A}$, cấp bảo vệ IP 23.
    • Máy biến áp hàn HUTONG BX1-300: Nguồn 380V/50Hz, công suất 21kVA, dòng hàn $60 \div 300\text{A}$, chu kỳ làm việc 60%.
    • Máy hàn chỉnh lưu ARC (253, 303, 403, 503): Công suất từ $12.8\text{kVA}$ đến $24\text{kVA}$, dải dòng hàn cực đại đạt $450\text{A}$, hàn được cả hai phương pháp MMA và TIG.
    • Máy hàn điện tử PROJECT 1400: Nguồn 1 pha 230V, dải dòng $5 \div 140\text{A}$, đạt tiêu chuẩn IEC 60974-1, tích hợp mạch điều khiển tính năng HOT START (tạo dòng mồi cao) và ARC FORCE (tự động điều chỉnh đặc tính động của hồ quang).
    • Máy hàn ARCFORCE 403: Nguồn 3 pha 380V, dải dòng $60 \div 370\text{A}$, tương thích que hàn $\varnothing 2 \div 6\text{mm}$.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Dành cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí tại các trường cao đẳng nghề, trường đại học đào tạo khối kỹ thuật công nghệ.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học Vẽ kỹ thuật (đọc hiểu bản vẽ kết cấu cơ khí và ký hiệu quy ước mối hàn), Cơ kỹ thuật (kiến thức về sức bền vật liệu và tải trọng tác dụng lên mối ghép), và Thực tập nguội (kỹ năng cưa, đục, giũa, mài vát mép gia công phôi).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình làm khung tài liệu giảng dạy chuẩn để xây dựng kế hoạch bài giảng tích hợp lý thuyết và thực hành, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành theo nhóm và thiết lập barem chấm điểm kiểm tra kết thúc mô đun 90 giờ.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ kỹ thuật nhiệt lạnh: Dùng làm tài liệu tra cứu các thông số an toàn nối đất, đặc tính kỹ thuật que hàn và quy trình vận hành thiết bị hàn ống gas, phục vụ công tác bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí tại doanh nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho giảng viên giảng dạy nghề hàn cơ bản và kỹ thuật viên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh.

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

Sinh viên bắt buộc phải học xong ba môn học tiên quyết: Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật và Thực tập nguội để có đủ kiến thức đọc bản vẽ, phân tích kết cấu và thao tác chuẩn bị phôi kim loại.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn cơ khí nói chung là gì?

Giáo trình tập trung phục vụ các kỹ năng gia công nhiệt đặc thù của ngành máy lạnh (như hàn kín đường ống gas, gá đặt thiết bị, hàn đắp phục hồi trục chi tiết và hàn khí các tấm kim loại mỏng), đồng thời cung cấp bảng thông số kỹ thuật thực tế của các dòng máy công nghiệp (Turbo, TM, ARC, PROJECT 1400).

4. Làm sao để tự học và thực hành mô đun này hiệu quả?

Người học cần tuân thủ quy trình thực hiện chuẩn 5 bước, nắm vững kỹ thuật kiểm tra an toàn điện (đầu vào, đầu ra, tiếp đất) trước khi bật công tắc máy, thực hiện đầy đủ việc ghi chép nhật ký thực hành và tự đối chiếu kết quả mối hàn với thang điểm 10 trong bảng đánh giá.

5. Có tài liệu và quy chuẩn nào được quy định kèm theo giáo trình?

Giáo trình trích dẫn và yêu cầu tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật: QCVN 3: 2011/BLĐTBXH (an toàn hàn điện), TCVN 7447 / IEC 60364 (quy chuẩn nối đất vỏ máy), TCVN 3734-89 (tiêu chuẩn que hàn thép cacbon), cùng các tài liệu tra cứu thông số máy của các hãng sản xuất thiết bị hàn.

Kết luận

Giáo trình mô đun Thực tập hàn (MĐ 20) của Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp là tài liệu đào tạo nghề nghiệp mang tính chuẩn hóa, kết hợp giữa cơ sở lý thuyết điện học, vật lý hồ quang, hóa luyện kim que hàn với quy trình thực hành 90 giờ. Lộ trình học tập đề xuất bắt đầu từ việc nghiên cứu an toàn lao động theo quy chuẩn QCVN $\rightarrow$ Vận hành và hiệu chỉnh các dòng máy hàn xoay chiều/một chiều $\rightarrow$ Luyện tập kỹ năng hàn điện hồ quang tay (hàn góc, hàn giáp mối) $\rightarrow$ Hoàn thiện kỹ năng hàn khí chuyên ngành (hàn góc, hàn giáp mối, hàn đắp mặt trụ ống gas) $\rightarrow$ Kiểm tra đánh giá tay nghề tổng hợp. Để mở rộng năng lực thực hành, người học cần tiếp tục tham khảo các tiêu chuẩn quốc tế như IEC 60974 và tài liệu hướng dẫn vận hành chuyên sâu của từng dòng thiết bị hàn công nghiệp.