Giáo Trình Chế Tạo Phôi Hàn: Hướng Dẫn Chi Tiết và Thực Hành

Giáo trình về chế tạo phôi hàn, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Nguyễn Xuân Trưởng
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Nam Định
• Chuyên ngành: Hàn
• Đề tài: Chế Tạo Phôi Hàn
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Nam Định

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. Bài 1: Giới thiệu tổng quát về phôi hàn
• 2. Bài 2: Chế tạo phôi hàn bằng mỏ cắt khí cầm tay
• 3. Bài 3: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt khí bán tự động
• 4. Bài 4: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt lưỡi thẳng
• 5. Bài 5: Chế tạo phôi hàn bằng máy cắt plasma
• 6. Bài 6: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt Oxi – khí cháy và Plasma CNC
• 7. Bài 7: Mài phôi hàn
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Chế Tạo Phôi Hàn Hiệu Quả Từ A Đến Z

Chế tạo phôi hàn là một bước quan trọng trong quy trình hàn. Phôi hàn không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn mà còn quyết định đến hiệu quả kinh tế của toàn bộ quá trình sản xuất. Việc nắm vững các phương pháp chế tạo phôi hàn sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Bài viết này sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách chế tạo phôi hàn hiệu quả.

1.1. Tổng Quan Về Phôi Hàn Và Vai Trò Của Nó

Phôi hàn là vật liệu được sử dụng để tạo ra các mối hàn. Chất lượng phôi hàn ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tính ổn định của mối hàn. Việc hiểu rõ về phôi hàn giúp người thợ hàn có thể lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng loại công việc.

1.2. Các Loại Phôi Hàn Phổ Biến Trong Ngành Hàn

Có nhiều loại phôi hàn khác nhau như phôi hàn từ thép tấm, thép hình, và phôi hàn đúc. Mỗi loại phôi có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể trong ngành công nghiệp.

II. Những Thách Thức Trong Chế Tạo Phôi Hàn Hiệu Quả

Chế tạo phôi hàn không phải là một công việc đơn giản. Có nhiều thách thức mà người thợ hàn phải đối mặt, từ việc lựa chọn vật liệu đến quy trình chế tạo. Những thách thức này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của mối hàn.

2.1. Vấn Đề Về Chất Lượng Vật Liệu Hàn

Chất lượng vật liệu hàn là yếu tố quyết định đến độ bền của mối hàn. Việc sử dụng vật liệu kém chất lượng có thể dẫn đến các vấn đề như nứt, gãy hoặc giảm khả năng chịu tải của mối hàn.

2.2. Quy Trình Chế Tạo Phôi Hàn Khó Khăn

Quy trình chế tạo phôi hàn bao gồm nhiều bước phức tạp. Từ việc cắt, gia công đến hàn, mỗi bước đều cần sự chính xác cao để đảm bảo chất lượng cuối cùng của sản phẩm.

III. Phương Pháp Chế Tạo Phôi Hàn Hiệu Quả Nhất

Để chế tạo phôi hàn hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp tiên tiến và phù hợp với từng loại vật liệu. Việc lựa chọn phương pháp chế tạo đúng sẽ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

3.1. Chế Tạo Phôi Hàn Bằng Mỏ Cắt Khí Cầm Tay

Mỏ cắt khí cầm tay là một trong những phương pháp phổ biến để chế tạo phôi hàn. Phương pháp này cho phép cắt kim loại với độ chính xác cao và tiết kiệm thời gian.

3.2. Sử Dụng Máy Cắt Plasma Để Chế Tạo Phôi Hàn

Máy cắt plasma là công nghệ hiện đại giúp cắt kim loại với độ chính xác và tốc độ cao. Phương pháp này rất hiệu quả cho việc chế tạo phôi hàn phức tạp.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phôi Hàn Trong Ngành Công Nghiệp

Phôi hàn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, chế tạo máy móc và sản xuất ô tô. Việc sử dụng phôi hàn đúng cách sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí.

4.1. Phôi Hàn Trong Ngành Xây Dựng

Trong ngành xây dựng, phôi hàn được sử dụng để tạo ra các kết cấu thép vững chắc. Việc sử dụng phôi hàn chất lượng cao giúp đảm bảo an toàn cho công trình.

4.2. Phôi Hàn Trong Ngành Chế Tạo Máy

Ngành chế tạo máy cũng sử dụng phôi hàn để sản xuất các linh kiện và thiết bị. Chất lượng phôi hàn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của máy móc.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Chế Tạo Phôi Hàn

Chế tạo phôi hàn sẽ tiếp tục phát triển với sự tiến bộ của công nghệ. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của phôi hàn trong tương lai.

5.1. Xu Hướng Công Nghệ Trong Chế Tạo Phôi Hàn

Công nghệ chế tạo phôi hàn đang ngày càng hiện đại hóa với sự xuất hiện của các máy móc tự động và công nghệ thông minh. Điều này sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Đào Tạo Nhân Lực Trong Ngành Hàn

Đào tạo nhân lực có vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng chế tạo phôi hàn. Việc trang bị kiến thức và kỹ năng cho người lao động sẽ giúp ngành hàn phát triển bền vững.

Nội dung chính

Giới thiệu và Phân tích Giáo trình Mô đun: Chế tạo Phôi hàn

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Chế tạo phôi hàn là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc Chương trình khung quốc gia nghề Hàn (trình độ Trung cấp), do Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định biên soạn và ban hành năm 2018 theo Quyết định của Hiệu trưởng nhà trường. Giáo trình do kỹ sư Nguyễn Xuân Trưởng làm Chủ biên cùng sự tham gia biên soạn của kỹ sư Trần Xuân Dũng.

Trong tiến trình đào tạo nghề Hàn, mô đun này giữ vị trí cầu nối quan trọng: được bố trí giảng dạy ngay sau khi người học hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở (như Vẽ kỹ thuật cơ khí, Vật liệu học, Dung sai đo lường, An toàn lao động) và xếp trước các mô đun chuyên môn hàn thực hành nâng cao (như Hàn SMAW, GMAW, GTAW).

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học năng lực:

• Xác định phương pháp chế tạo phôi hàn phù hợp với yêu cầu kinh tế và kỹ thuật của từng loại kết cấu;
• Trình bày nguyên lý, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các thiết bị cắt phôi từ thủ công đến điều khiển số;
• Thực hiện tính toán, khai triển hình học và vạch dấu phôi chính xác theo bản vẽ kỹ thuật;
• Vận hành thành thạo các trang thiết bị cắt khí, cắt cơ học, cắt plasma và máy cắt CNC;
• Tiến hành gia công mép vát, làm sạch phôi hàn, kiểm tra kích thước và xử lý khuyết tật theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật;
• Tuân thủ các quy định về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp trong môi trường gia công nhiệt - cơ khí.

Giáo trình được thiết kế theo phương thức tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết công nghệ và quy trình thực hành thao tác. Nội dung chuyển tiếp từ các kỹ thuật chế tạo phôi cơ bản bằng dụng cụ cầm tay đến công nghệ gia công bán tự động và tự động hóa bằng hệ thống CNC, phản ánh thực tế sản xuất tại các nhà máy cơ khí hiện đại.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình gồm 7 bài học chuyên đề, sắp xếp theo trình tự tăng dần về mức độ phức tạp công nghệ:

• Bài 1: Giới thiệu tổng quát về phôi hàn (Trang 5 - 12): Cung cấp các khái niệm cơ bản về phôi hàn; so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của phôi hàn từ thép cán so với phôi đúc (tiết kiệm 30% - 40% khối lượng vật liệu) và phôi gia công áp lực; phân tích các phương pháp đúc (khuôn cát, khuôn kim loại, ly tâm) và gia công áp lực (thép cán, rèn tự do, dập thể tích, dập tấm); các yêu cầu kỹ thuật đối với phôi hàn theo tiêu chuẩn TCVN 6364, ISO 15613 và quy trình hàn sơ bộ (pWPS); quy định bảo quản nguyên vật liệu và bình khí nén.
• Bài 2: Chế tạo phôi hàn bằng mỏ cắt khí cầm tay (Trang 13 - 24): Trình bày bản chất quá trình cắt kim loại bằng ngọn lửa Oxi - khí cháy ($C_2H_2$, Gas); các điều kiện để kim loại cắt được bằng khí; cấu tạo và nguyên lý của trạm cắt khí (bình sinh khí axetylen các loại: đá rơi vào nước, nước rơi vào đá, đá nước tiếp xúc; khóa bảo hiểm kiểu hở và kiểu kín chống hiện tượng lửa quặt; van giảm áp thuận/nghịch; mỏ cắt kiểu hút/đẳng áp; ống dẫn khí); công thức tính khoảng cách mỏ cắt $h = l + 2\text{ (mm)}$ khi chiều dày thép $S < 100\text{ mm}$ và $h = 5 + 0.05S\text{ (mm)}$ khi $S > 100\text{ mm}$; kỹ thuật cắt đường thẳng, đường tròn và thép hình.
• Bài 3: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt khí bán tự động (Trang 25 - 34): Phân tích cấu tạo máy cắt khí con rùa (gồm 14 bộ phận chính: bép cắt, ray dẫn hướng, núm điều chỉnh tầm với, van oxy phản ứng, van oxy thổi, motor dẫn động...); quy trình vận hành và thiết lập bảng thông số chế độ cắt theo chiều dày tấm (áp lực oxy, áp lực gas, tốc độ cắt); kỹ thuật cắt mép thẳng, cắt vát góc và biện pháp khắc phục sai hỏng (mạch cắt gián đoạn, lệch ray, tắc bép).
• Bài 4: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt lưỡi thẳng (Trang 35 - 37): Khảo sát cấu tạo và nguyên lý máy cắt đĩa quay dẫn động bằng động cơ điện một chiều; phương pháp gá kẹp phôi trên ê-tô; kỹ thuật cắt thép tấm mỏng, thép ống, thép thanh và quy tắc an toàn tránh hướng quay của đá cắt.
• Bài 5: Chế tạo phôi hàn bằng máy cắt plasma (Trang 38 - 44): Khái niệm trạng thái plasma ở nhiệt độ xấp xỉ $10.000^\circ\text{C}$; cấu tạo máy cắt plasma (máy nén khí, hộp nguồn, mỏ cắt, hệ thống hồ quang trực tiếp, gián tiếp, hỗn hợp); chu trình tăng điện áp $40.000\text{V}$ trong $1%\text{s}$ để mồi hồ quang và hạ về $70\text{V}$ để duy trì; thông số cường độ dòng điện, áp lực khí nén và kỹ thuật cắt dưỡng định hình.
• Bài 6: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt Oxi – khí cháy và Plasma CNC (Trang 45 - 53): Định nghĩa điều khiển số NC/CNC theo chuẩn EIA; cấu trúc hệ thống CNC gồm 6 khối (Part program, Program input device, MCU, Drive system, Feedback system, Bàn máy); nguyên lý điều khiển kích thước qua động cơ servo phản hồi vòng kín; hệ thống ngôn ngữ lập trình mã lệnh ISO 6983, DIN 66025; phương thức lập trình trực tiếp (MDI) và lập trình CAD/CAM.
• Bài 7: Mài phôi hàn (Trang 54 - 60): Phương pháp làm sạch bavia, vát mép cơ học, chuẩn bị bề mặt liên kết trước khi thực hiện nguyên công hàn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

1. Cơ sở nhiệt học và phản ứng oxy hóa kim loại: Nguyên lý đốt nóng kim loại tới nhiệt độ cháy bằng hỗn hợp khí cháy và oxy kỹ thuật ($98% - 99.7% \text{ O}_2$), sử dụng luồng oxy áp suất cao để oxy hóa và thổi xỉ nóng chảy. Quy luật phản ứng $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$ trong điều chế axetylen.
2. Cơ sở vật lý hồ quang plasma: Nguyên lý ion hóa chất khí dưới áp lực và hiệu điện thế cao, tạo dòng tia plasma năng lượng mật độ cao để nung chảy và cắt đứt tức thời các loại thép cacbon, thép hợp kim và kim loại màu.
3. Cơ sở điều khiển số trong gia công nhiệt: Kiến thức về hệ tọa độ máy, vòng lặp điều khiển phản hồi vị trí/vận tốc servo, cấu trúc khối lệnh NC và tiêu chuẩn lập trình quốc tế (ISO 6983, DIN 66025).
4. Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật liên kết hàn: Các quy chuẩn về chuẩn bị phôi, kích thước liên kết hàn giáp mối tấm, giáp mối ống, liên kết chữ T, liên kết nhánh theo tiêu chuẩn TCVN 6364 và ISO 15613.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Đấu nối, hiệu chỉnh và vận hành an toàn hệ thống mỏ cắt khí, máy cắt khí con rùa, máy cắt đĩa, máy cắt plasma nguồn khí nén và máy cắt CNC tự động.
• Kỹ năng tính toán và phân tích: Tính toán khai triển hình học từ bản vẽ cơ khí; chọn lựa chế độ cắt tối ưu (loại bép, áp suất oxy/gas, dòng điện hồ quang plasma, tốc độ chạy dao $mm/phút$) tương ứng với chiều dày vật liệu.
• Kỹ năng thao tác thực hành: Vạch dấu bằng mũi vạch/compa; dẫn đường mỏ cắt chuẩn xác; kiểm tra kích thước hình học, độ phẳng mép cắt; tẩy sạch xỉ bám và bavia bằng phương pháp mài cơ học.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo mô đun tích hợp (Modular Integrated Training): mỗi bài học đều được cấu trúc thống nhất từ Mục tiêu $\rightarrow$ Lý thuyết công nghệ chuyên môn $\rightarrow$ Quy trình thao tác từng bước (kèm hình vẽ minh họa và hướng dẫn kỹ thuật) $\rightarrow$ Các dạng sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục $\rightarrow$ Quy định an toàn lao động $\rightarrow$ Bài tập thực hành ứng dụng $\rightarrow$ Bảng tiêu chí đánh giá kết quả học tập.

Bài tập và thực hành ứng dụng

Hệ thống bài tập trong giáo trình yêu cầu người học giải quyết các nhiệm vụ gia công cụ thể dựa trên bản vẽ chi tiết:

• Tính toán lượng dư gia công và độ co ngót kim loại sau hàn;
• Khai triển và vạch dấu chi tiết thép tấm dạng phẳng, dạng đĩa tròn và chi tiết định hình;
• Thực hành cắt kim loại tấm chiều dày $12\text{ mm}$ bằng máy cắt bán tự động và máy cắt plasma;
• Lập trình trực tiếp trên bảng điều khiển MDI của máy CNC để gia công các biên dạng đường cắt thẳng và đường cong phức tạp.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập

Giáo trình thiết lập bảng tiêu chí đánh giá chi tiết với thang điểm 10 cho từng bài học, chia theo ba thành phần trọng số rõ ràng:

Thành phần đánh giá	Hệ số	Tiêu chí chi tiết	Hình thức đánh giá
Kiến thức	0.3	Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị; trình bày quy trình vận hành; giải thích quy tắc chọn chế độ cắt và biện pháp an toàn.	Làm bài tự luận, vấn đáp chuyên môn đối chiếu nội dung bài học.
Kỹ năng	0.5	Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu; đấu nối thiết bị; khai triển và vạch dấu chính xác; thao tác cắt đúng quy trình; kiểm tra kích thước và độ phẳng mép cắt; phôi không bị khuyết tật bavia.	Quan sát thao tác trực tiếp tại xưởng; kiểm tra sản phẩm thực hành bằng dụng cụ đo.
Thái độ	0.2	Tác phong công nghiệp (đi học đúng giờ, đúng nội quy); bố trí vị trí làm việc khoa học; cẩn thận, chính xác; ý thức hợp tác tổ nhóm; chấp hành an toàn lao động (đầy đủ bảo hộ: găng tay, yếm da, kính bảo hộ) và vệ sinh nhà xưởng.	Theo dõi quá trình làm việc và chấp hành kỷ luật xưởng thực tập.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Hệ thống hóa thiết bị gia công phôi từ truyền thống đến hiện đại: Giáo trình bao quát đầy đủ các thế hệ công nghệ chế tạo phôi: từ mỏ cắt khí cầm tay, máy cắt cơ học, máy cắt khí con rùa bán tự động đến công nghệ nhiệt hạch Plasma và hệ thống tự động hóa Plasma CNC điều khiển số.
• Cập nhật tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế: Nội dung tài liệu tích hợp các quy chuẩn hiện hành như tiêu chuẩn phân loại vị trí hàn TCVN 6364, tiêu chuẩn kiểm tra quy trình phôi hàn ISO 15613, và tiêu chuẩn mã lệnh lập trình gia công số ISO 6983, DIN 66025.
• Thông số công nghệ thực nghiệm chi tiết: Tài liệu cung cấp các bảng tra cứu chế độ cắt thực tế (chiều dày vật liệu, số hiệu bép cắt, áp lực khí oxy/gas, tốc độ cắt $mm/phút$, lưu lượng khí tiêu hao), hỗ trợ người học tra cứu trực tiếp mà không cần suy đoán.
• Quy chuẩn an toàn công nghiệp khắt khe: Các quy tắc về xử lý đất đèn ($CaC_2$), vận hành bình sinh khí axetylen, khóa dập lửa tạt lại kiểu ướt/khô, khoảng cách an toàn bình khí oxy cách ngọn lửa trần tối thiểu $5\text{m}$, và bảo hộ chống bức xạ hồ quang plasma được quy định rõ ràng ở từng bài học.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Người học và yêu cầu tiên quyết

• Đối tượng: Học sinh, sinh viên theo học ngành/nghề Hàn tại các trường Cao đẳng, Trung cấp kỹ thuật hoặc các trung tâm đào tạo nghề cơ khí.
• Kiến thức nền tảng cần có (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở gồm Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc và bóc tách bản vẽ), Cơ học vật liệu và Vật liệu kim loại (hiểu tính chất thép cacbon, thép hợp kim, phản ứng nhiệt), An toàn lao động trong xưởng cơ khí.

Giảng viên và cơ sở đào tạo

• Sử dụng trong giảng dạy: Làm tài liệu giảng dạy chính thức cho mô đun Chế tạo phôi hàn. Giảng viên sử dụng cấu trúc các bài thực hành và bảng tiêu chí đánh giá (rubric) để xây dựng giáo án tích hợp, phân bổ thời gian giảng dạy lý thuyết và hướng dẫn luyện tập kỹ năng tại xưởng.
• Sử dụng trong tự học và sản xuất: Học viên có thể sử dụng giáo trình để tra cứu quy trình vận hành máy móc, tra cứu bảng thông số chế độ cắt nhiệt, phân tích nguyên nhân các lỗi hư hỏng phôi và tham khảo quy định an toàn khi làm việc thực tế tại doanh nghiệp cơ khí chế tạo.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này được biên soạn cho cấp trình độ đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chính thức cho trình độ Trung cấp nghề Hàn theo Chương trình khung quốc gia, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho sinh viên Cao đẳng ngành Công nghệ Hàn và Kỹ thuật Cơ khí.

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 kỹ thuật cơ sở, bao gồm: Vẽ kỹ thuật (để đọc bản vẽ và khai triển hình học), Vật liệu cơ khí (để nắm rõ nhiệt độ nóng chảy, tính oxy hóa của các kim loại), và An toàn công nghiệp chung.

3. Giáo trình đề cập đến những phương pháp cắt phôi hàn nào?

Giáo trình trình bày 5 phương pháp cắt phôi chính:

1. Cắt bằng mỏ cắt Oxy - Khí cháy cầm tay;
2. Cắt bằng máy cắt khí bán tự động (máy con rùa);
3. Cắt cơ học bằng máy cắt lưỡi đĩa quay;
4. Cắt bằng máy cắt Plasma khí nén;
5. Cắt bằng máy cắt nhiệt Oxy - Gas và Plasma CNC tự động.

4. Thiết bị cắt khí yêu cầu những cơ cấu an toàn bắt buộc nào?

Trạm cắt khí bắt buộc phải trang bị:

• Áp kế kiểm tra áp suất làm việc;
• Khóa bảo hiểm (bình dập lửa tạt lại kiểu hở hoặc kiểu kín) đặt giữa máy sinh khí/ống dẫn và mỏ cắt để chống cháy ngược;
• Van giảm áp chuyên dụng cho từng loại khí (van oxy ren phải, van khí nhiên liệu ren trái);
• Quy định bình chứa oxy phải đặt cách xa ngọn lửa trần tối thiểu $5\text{m}$ và tuyệt đối không dính dầu mỡ.

5. Tiêu chuẩn đánh giá kỹ năng thực hành trong giáo trình gồm những gì?

Kết quả học tập được đánh giá tổng hợp theo hệ số: Kiến thức (0.3), Kỹ năng (0.5), và Thái độ (0.2). Trong đó, phần Kỹ năng tập trung vào công tác chuẩn bị thiết bị, độ chính xác kích thước phôi theo bản vẽ, chất lượng mạch cắt (phẳng, không lệch mép, ít bavia) và thao tác vận hành an toàn.

---

Kết luận

Giáo trình Chế tạo phôi hàn của Trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định là tài liệu học thuật chuyên môn có tính chuẩn hóa cao về kỹ thuật chuẩn bị phôi hàn trong ngành cơ khí chế tạo. Giá trị cốt lõi của giáo trình thể hiện ở cấu trúc đào tạo tích hợp logic: xây dựng nền tảng từ lý thuyết phản ứng nhiệt, nguyên lý hồ quang và cơ sở điều khiển số, sau đó chuyển hóa thành năng lực thực hành gia công qua từng bước thao tác cụ thể.

Lộ trình học tập trong giáo trình dẫn dắt người học đi từ các kỹ thuật cắt thủ công bằng mỏ khí, cắt cơ học, nâng cao lên máy cắt bán tự động và hoàn thiện ở trình độ vận hành hệ thống máy cắt Plasma CNC hiện đại. Đây là tài liệu học tập và tra cứu tiêu chuẩn, đáp ứng trực tiếp yêu cầu kỹ thuật gia công phôi trong sản xuất công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHI P NAM Đ NH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: CHẾ TẠO PHÔI HÀN NGÀNH/NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày……. NAM Đ NH, năm 2018 1 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THI U Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của nền khoa học công nghệ trên thế giới, nền kinh tế của nước ta đã có nhiều biến đổi sâu sắc, trình độ khoa học kỹ thuật và công nghệ có nhiều tiến bộ vượt bậc, việc nắm bắt thông tin cũng như ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật ngày càng cao nhằm đáp ứng với những yêu cầu của xã hội.

Nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun, trong đó có bổ xung một số phần tự chọn để phù hợp với đặc trưng của mỗi trường. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Giáo trình Chế tạo phôi Hàn trong chương trình đào tạo nghề hàn được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành.

Khi biên soạn cuốn sách này, chúng tôi đã tham khảo và chọn lọc các tài liệu có liên quan đến nội dung và nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với việc sử dụng nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Quá trình biên soạn các tác giả đã có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày.

Tham gia biên soạn giáo trình 1. Nguyễn Xuân Trưởng – Chủ biên 2. Trần Xuân Dũng 3 MỤC LỤC Trang 1 Tuyên bố lý do 2 2 Lời giới thiệu 3 3 Nội dung mô đun 5 4 Bài 1: Giới thiệu tổng quát về phôi hàn 5 5 Bài 2: Chế tạo phôi hàn bằng mỏ cắt khí cầm tay 13 6 Bài 3: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt khí bán tự động 25 7 Bài 4: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt lưỡi thẳng 35 8 Bài 5: Chế tạo phôi hàn bằng máy cắt plasma 38 9 Bài 6: Chế tạo phôi hàn dạng tấm bằng máy cắt Oxi – khí cháy 45 và Plasma CNC 10 Bài 7: Mài phôi hàn 54 11 IV. Tài liệu tham khảo 61 4 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: CHẾ TẠO PHÔI HÀN I.

V TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ CỦA MÔ ĐUN: Môđun Chế tạo phôi hàn là mô đun chuyên môn nghề, được bố trí sau khi học xong các môn học kỹ thuật cơ sở và trước khi học các mô đun chuyên môn nghề. Là môđun có vai trò rất quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng chuẩn bị, chế tạo phôi liệu trước khi hàn. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN: - Xác định được phương pháp chế tạo phôi hàn đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật với từng loại kết cấu. - Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của một số loại máy cắt thông dụng.

- Nêu được các phương pháp khai triển hình học đơn giản - Tính toán khai triển phôi chính xác, đúng kích thước bản vẽ. - Vận hành sử dụng thành thạo các loại dụng cụ, thiết bị chế tạo phôi hàn. - Cắt, vát mép, làm sạch phôi hàn đúng yêu cầu kỹ thuật - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. NỘI DUNG MÔ ĐUN: Bài 1: Giới thiệu tổng quát về phôi hàn I.

Mục tiêu của bài: - Trình bày được mục đích, ý nghĩa của việc chế tạo phôi hàn - Trình bày được các thông số cơ bản của các kiểu mép vát thép tấm - Biết được các loại đường kính ống tiêu chuẩn - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. Nội dung bài: 1. Khái quát về phôi hàn Phôi hàn được chế tạo từ thép cán ( thép tấm hoặc thép hình) nhờ ghép nối bằng hàn. Phôi hàn tiết kiệm được từ 30 – 40 % khối lượng vật liệu so với phôi đúc.

Khi chế tạo các chi tiết dạng hộp ở dạng sản xuất đơn chiếc thì sử dụng phôi hàn là hợp lý nhất. Chất lượng phôi hàn phụ thuộc vào chất lượng mối hàn. Các dạng phôi hàn Phôi hàn có thể được chế tạo chủ yếu bằng các phương pháp đúc, gia công áp lực, hàn. Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc: 1.

Phôi đúc : Phôi từ đúc - Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định. Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu. - Phôi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc. - Ưu điểm của phôi đúc: 6  Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau.

 Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được.  Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp.  Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất. - Tuy nhiên đúc cũng có nhược điểm là tốn kim loại do có đậu ngót, đậu rót, và để kiểm tra chi tiết đúc cần có thiết bị hiện đại.

Các loại phôi đúc: Căn cứ vào bản vẽ chi tiết người kỹ sư công nghệ tính toán lượng dư gia công thành lập bản vẽ phôi. Dựa vào chủng loại vật liệu, hình dạng, kích thước phôi, dạng sản xuất người ta chọn phương pháp đúc và thiết kế quy trình nấu kim loại, thiết kế chế tạo khuôn, rót kim loại… Để tạo phôi cho cắt gọt thông thường người ta sử dụng các phương pháp đúc sau đây: a. Đúc trong khuôn cát : là phương pháp đúc phổ biến nhất để tạo ra phôi. Đúc trong khuôn cát - Ưu điểm:  Đúc trong khuôn kim loại với các vật liệu khác nhau có khối lượng từ vài chục gam tới vài chục tấn.

 Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không gia công được.  Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sản xuất.  Đầu tư ban đầu thấp.  Dễ cơ khi hóa và tự động hóa.

- Nhược điểm: 7  Độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu nhỏ.  Chất lượng phôi đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ sỉ, chất lượng bề mặt vật đúc thấp. Phương pháp đúc trong khuôn kim loại: Đúc trong khuôn kim loại - Ưu điểm:  Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt.  Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng vật đúc tốt.

 Tuổi thọ của khuôn kim loại cao.  Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá thành. - Nhược điểm:  Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và khối lượng lớn  Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí. Điều này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc.

 Giá thành chế tạo khuôn cao.  Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình. Phương pháp đúc ly tâm : 8 Đúc ly tâm - Thực chất đúc ly tâm là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay. Nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó.

- Ưu điểm:  Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.  Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao.  Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại.-  Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc. - Nhược điểm :  Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau.

 Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém. - Ngòa ra còn có một số phương pháp đúc như đúc áp lực, đúc liên tục, đúc khuôn mẫu chạy. Phôi Chế Tạo Bằng Phương Pháp Gia Công Áp Lực: Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướng định trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.1 Đặc điểm của phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực: - Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt nang thớ. - Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, quá trình đó được gọi là quá trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng.

- Ưu điểm:  Cơ tính của vật liệu được cải thiện.  Độ chính xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phôi cao do đó giảm được thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu phôi, giảm chi phí.  Rút ngắn được quá trình công nghệ.  Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao.

9 - Nhược điểm:  Khó chế tạo được các ci tiết có hình dáng phức tạp.  Không áp dụng được đối với các vật liệu có tính dẻo thấp như gang và hợp kim đồng.