TÀI LIỆU MÔ TẢ HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 19 – HÀN HỒ QUANG TAY CƠ BẢN 2

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình "Mô đun 19: Hàn hồ quang tay cơ bản 2" (Mã số: MĐ19) là tài liệu đào tạo chuyên ngành bắt buộc thuộc chương trình khung đào tạo nghề Hàn, nằm trong lĩnh vực cơ khí chế tạo. Trong tiến trình đào tạo, mô đun MĐ19 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành khối kiến thức kỹ thuật cơ sở từ MH07 đến MH16 cùng hai mô đun thực hành tiền đề là MĐ17 và MĐ18. Tổng thời lượng quy định cho mô đun là 150 giờ, trong đó phân bổ 15 giờ lý thuyết, 129 giờ dành cho thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 6 giờ kiểm tra định kỳ.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức: Người học giải thích được các khái niệm cơ bản về hàn hồ quang tay; nhận biết đặc tính các loại vật liệu kim loại và vật liệu hàn; trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy hàn hồ quang tay; tính toán chuẩn xác các thông số chế độ hàn phù hợp với chiều dày phôi, tính chất vật liệu và dạng liên kết.
  • Về kỹ năng: Người học thực hiện thành thạo việc đấu nối, vận hành thiết bị hàn theo quy trình kỹ thuật; duy trì ngọn lửa hồ quang cháy ổn định; thực hiện các đường hàn góc và hàn giáp mối ở các vị trí không gian (2F, 2G, 3F, 3G) trên phôi thép đạt kích thước bản vẽ, đảm bảo độ ngấu, kiểm tra ngoại dạng và xử lý các khuyết tật mối hàn.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp phân xưởng; rèn luyện tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, tỉ mỉ và độ chính xác trong thao tác kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành (kỹ thuật mô-đun), kết hợp kiến thức công nghệ hàn với thực nghiệm sản xuất cơ khí, đóng vai trò là tài liệu hướng dẫn kỹ thuật cốt lõi cho nghề hàn điện hồ quang tay (SMAW).

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN MĐ19
                               (Thời lượng: 150 giờ)
  BÀI 1              BÀI 2                           BÀI 3              BÀI 4
Hàn góc 2F        Hàn giáp mối 2G                 Hàn góc 3F        Hàn giáp mối 3G
 (16 giờ)           (50 giờ)                        (26 giờ)           (58 giờ)
Không   Có        Không    Có                     Không    Có        Không    Có
vát     vát       vát      vát                    vát      vát       vát      vát
mép     mép       mép      mép                    mép      mép       mép      mép

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 4 bài học trọng tâm, được sắp xếp theo trình tự tăng dần về mức độ phức tạp của vị trí không gian và kỹ thuật kiểm soát bể hàn:

  • Bài 1: Hàn góc ở vị trí 2F (Mã bài 19.1 - 16 giờ: 2h lý thuyết, 14h thực hành):
    • Nội dung: Kỹ thuật hàn liên kết chữ T ở vị trí nằm ngang (2F) bao gồm hai trường hợp: không vát mép (chiều dày phôi 6mm) và có vát mép 1 phía hoặc 2 phía (khi chiều dày phôi $S \ge 6\text{ mm}$, mẫu thực hành 8mm).
    • Khái niệm và thông số chính: Kỹ thuật gá đính vuông góc $90^\circ$, quy cách mối đính ($L = (30\div 40)S$, $l = (3\div 4)S$, $h = (0.5\div 0.7)H$), góc độ que hàn ($\alpha = 70^\circ \div 80^\circ$, $\beta = 45^\circ$), kỹ thuật phân bố nhiệt theo chiều dày hai tấm thép, phương pháp dao động que hàn đường thẳng hoặc răng cưa/vòng tròn lệch cho các lớp lót và lớp phủ.
  • Bài 2: Hàn giáp mối ở vị trí 2G (Mã bài 19.2 - 50 giờ: 5h lý thuyết, 43h thực hành, 2h kiểm tra):
    • Nội dung: Kỹ thuật hàn giáp mối thép tấm ở vị trí ngang (2G) không vát mép (phôi 6mm, 15 giờ) và có vát mép (phôi 8mm, vát cạnh chữ V, hàn nhiều lớp, 33 giờ thực hành).
    • Khái niệm và thông số chính: Kiểm soát tác động của trọng lực làm kim loại lỏng chảy xệ; kỹ thuật giảm dòng điện hàn từ 10% đến 20% so với vị trí hàn bằng; điều chỉnh góc que hàn hợp với hướng hàn $70^\circ \div 85^\circ$ và hợp với tấm dưới $75^\circ \div 85^\circ$ (hoặc $80^\circ \div 85^\circ$); quy trình hàn 4 lớp (lớp 1: lót ngấu; lớp 2: que $\phi 3.2\text{ mm}$, $I_h = 100 \div 110\text{ A}$; lớp 3: 2 đường hàn, $I_h = 90 \div 100\text{ A}$; lớp 4: 3 đường phủ, $I_h = 90 \div 100\text{ A}$).
  • Bài 3: Hàn góc ở vị trí 3F (Mã bài 19.3 - 26 giờ: 3h lý thuyết, 21h thực hành, 2h kiểm tra):
    • Nội dung: Kỹ thuật hàn liên kết góc chữ T ở vị trí đứng (3F) không vát cạnh và có vát mép trên kết cấu thành, vách.
    • Khái niệm và thông số chính: Phương pháp dừng que hàn tại hai mép biên để chống hiện tượng khuyết cạnh/cháy chân; kỹ thuật duy trì hồ quang ngắn; dao động que hàn thích hợp nhằm ngăn kim loại lỏng chảy tụt khỏi bể hàn.
  • Bài 4: Hàn giáp mối ở vị trí 3G (58 giờ: 5h lý thuyết, 51h thực hành, 2h kiểm tra):
    • Nội dung: Kỹ thuật hàn giáp mối thép tấm ở vị trí đứng (3G) không vát mép (22 giờ) và có vát mép nhiều lớp (34 giờ). Đây là bài học chiếm thời lượng lớn nhất, hoàn thiện kỹ năng kiểm soát độ ngấu chân mối hàn và độ đồng đều vảy hàn trên bề mặt đứng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống lý thuyết kỹ thuật và cơ sở tính toán thực nghiệm cho phương pháp hàn hồ quang tay:

  1. Cơ sở vật liệu và liên kết: Đặc tính của mác thép kết cấu cacbon thông dụng CT3 (hoặc tương đương); đặc tính cơ lý của que hàn hồ quang thuốc bọc nhóm E7016 (như LB-52 Kobelco) với các dải đường kính tiêu chuẩn $\phi 2.2\text{ mm}$, $\phi 2.5\text{ mm}$, $\phi 3.2\text{ mm}$, $\phi 4.0\text{ mm}$.
  2. Hệ thống công thức tính toán chế độ hàn:
    • Đường kính que hàn ($d$): Tính theo kích thước cạnh mối hàn góc $K$ qua công thức thực nghiệm: $$d = \frac{K}{2} + 2$$ (Ví dụ: với $K = 3\text{ mm} \rightarrow d = 3.5\text{ mm}$; với $K = 4\text{ mm} \rightarrow d = 4.0\text{ mm}$).
    • Cường độ dòng điện hàn ($I_h$): Xác định theo hệ thức: $$I_h = (\beta + \alpha \cdot d)$$ (Trong đó que hàn thép có hệ số $\beta = 20, \alpha = 6$). Đối với mối hàn góc chữ T, dòng điện cần tăng $10% \div 15%$ so với hàn bằng để đạt độ thấu chân; đối với vị trí ngang 2G, dòng điện phải giảm $10% \div 15%$ để triệt tiêu ảnh hưởng của trọng lực làm chảy sệ kim loại lỏng.
    • Điện áp hồ quang ($U_h$): Tính toán theo chiều dài cột hồ quang $L_{hq}$: $$U_h = a + b \cdot L_{hq}$$ (Với tổng điện áp rơi anốt-catốt $a = 15 \div 20\text{ V}$, gradient điện thế cột hồ quang $b = 15.7\text{ V/cm}$, chiều dài $L_{hq} = 0.32\text{ cm} \rightarrow U_h = 20 \div 25\text{ V}$, chuẩn hóa $U_h = 21\text{ V}$ cho hồ quang ngắn và $22\text{ V}$ cho hồ quang trung bình).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Thiết lập đấu nối máy hàn, điều chỉnh phân cực, hiệu chỉnh thông số máy mài tay; kỹ năng gá lắp phôi đảm bảo góc $90^\circ$; kỹ năng gây mồi và duy trì chiều dài cột hồ quang ổn định; thuần thục các quỹ đạo dao động que hàn (đường thẳng tịnh tiến, đường thẳng đi lại, hình răng cưa có điểm dừng, hình vòng tròn lệch).
  • Kỹ năng phân tích và đo kiểm: Sử dụng dưỡng đo, thước lá và thước đo kiểm mối hàn chuyên dụng; kiểm tra ngoại dạng bằng mắt thường và kính lúp nhằm xác định chiều cao ($h$), chiều rộng ($b$), cạnh mối hàn ($K$), vảy hàn, điểm bắt đầu và kết thúc đường hàn, cũng như độ biến dạng của kết cấu.
  • Kỹ năng xử lý sai hỏng: Nhận diện bản chất, nguyên nhân và biện pháp khắc phục các dạng khuyết tật hàn phổ biến:
Tên khuyết tật Nguyên nhân phát sinh Biện pháp phòng ngừa / Khắc phục
Cháy cạnh Dòng điện hàn quá lớn; hồ quang dài; dao động que hàn không hợp lý. Giảm cường độ dòng điện $I_h$; sử dụng hồ quang ngắn; dừng que hàn hợp lý tại hai biên.
Lẫn xỉ Dòng điện hàn thấp; tốc độ hàn quá nhanh; vệ sinh bề mặt và mép phôi chưa sạch sơn, dầu mỡ, gỉ sét; không gõ xỉ giữa các lớp hàn. Tăng dòng điện hàn $I_h$; giảm tốc độ di chuyển que hàn; làm sạch hoàn toàn bề mặt kim loại cơ bản và xỉ lớp trước bằng máy mài/bàn chải thép.
Mối hàn bị lồi cao Tốc độ đưa que hàn quá chậm; dòng điện hàn thiết lập ở mức thấp. Tăng tốc độ di chuyển que hàn; hiệu chỉnh dòng điện $I_h$ đạt mức tiêu chuẩn.
Chảy xệ (vị trí 2G) Kim loại lỏng chịu tác dụng trọng lực; dòng điện lớn; góc que hàn sai lệch. Giảm dòng điện $I_h$ ($15% \div 20%$); duy trì hồ quang ngắn; hiệu chỉnh góc nghiêng que hàn ($75^\circ \div 85^\circ$).
Hàn không ngấu (3F, 3G) Cường độ dòng điện hàn quá nhỏ; góc độ que hàn chưa hợp lý. Tăng cường độ dòng điện ($120 \div 135\text{ A}$); điều chỉnh góc que hàn đạt chuẩn $70^\circ \div 80^\circ$.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình MĐ19 vận hành theo phương pháp giảng dạy tích hợp lấy thực hành làm trọng tâm, phản ánh trực tiếp qua tỷ trọng thời lượng: 86% tổng thời gian dành cho việc luyện tập kỹ năng thao tác trên máy và gia công phôi mẫu thực tế.

                         QUY TRÌNH THỰC HIỆN BÀI HỌC
(Thép CT3, thước lá, máy mài) (Que hàn d, dòng điện Ih, Uh) (Bảo đảm góc 90 độ, mối đính)
(Lớp lót, lớp trung gian, phủ) (Bàn chải sắt, máy mài) (Dưỡng kiểm, thước đo, kính lúp)

Quy trình tổ chức bài tập thực hành được chuẩn hóa theo 6 bước tuần tự:

  1. Nghiên cứu bản vẽ và chuẩn bị: Đọc kích thước, yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết; chuẩn bị thiết bị hàn hồ quang, máy mài cầm tay, bàn chải thép, búa gõ xỉ, thước kiểm tra; làm sạch bavia và tạp chất trên phôi thép CT3.
  2. Tính toán chế độ công nghệ: Áp dụng hệ thống công thức giải tích để chọn đường kính que hàn ($d$), dòng điện ($I_h$) và điện áp ($U_h$) tương thích với từng lớp hàn (lót, điền, phủ).
  3. Gá đính liên kết: Lắp ghép mẫu thử thành dạng liên kết chữ T ($90^\circ$) hoặc mối hàn giáp mối chữ V; hàn đính chắc chắn ở các vị trí theo quy định kích thước.
  4. Thực hiện đường hàn: Điều chỉnh tư thế đứng/ngồi; duy trì góc que hàn và tốc độ dịch chuyển; xử lý kỹ thuật mở đầu (dự nhiệt), kỹ thuật nối đường hàn và kết thúc đường hàn (điền đầy miệng rãnh hồ quang).
  5. Làm sạch trung gian: Thực hiện triệt để việc gõ xỉ, chải sạch bề mặt đường hàn bằng máy mài/bàn chải sắt trước khi thực hiện lớp hàn tiếp theo.
  6. Đo kiểm và nghiệm thu: Kiểm tra kích thước hình học, nhận diện các khuyết tật bề mặt để kịp thời điều chỉnh kỹ thuật thao tác.

Khung đánh giá kết quả học tập của mô đun được định lượng rõ ràng qua hệ thống tiêu chí 3 thành phần:

$$\text{Điểm tổng kết MĐ19} = (\text{Điểm Kiến thức} \times 0.3) + (\text{Điểm Kỹ năng} \times 0.5) + (\text{Điểm Thái độ} \times 0.2)$$

  • Đánh giá kiến thức (Trọng số 0.3 - Thang điểm 10): Kiểm tra viết, trắc nghiệm hoặc vấn đáp về tính toán chế độ hàn (4 điểm), trình bày kỹ thuật hàn (3 điểm), phương pháp khắc phục khuyết tật (1.5 điểm) và kỹ thuật kiểm tra mối hàn (1.5 điểm).
  • Đánh giá kỹ năng (Trọng số 0.5 - Thang điểm 10): Đánh giá trực tiếp thao tác thực tế: chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu (4 điểm); sự chuẩn xác trong vận hành và thao tác hàn (3 điểm); kiểm tra chất lượng sản phẩm mối hàn đạt độ sâu ngấu, đúng kích thước, không khuyết tật, kết cấu không bị biến dạng quá giới hạn cho phép (3 điểm).
  • Đánh giá thái độ (Trọng số 0.2 - Thang điểm 10): Tác phong công nghiệp, chấp hành nội quy, bố trí nơi làm việc, ý thức tổ nhóm (5 điểm); tiến độ thời gian thực hiện (2 điểm); tuân thủ an toàn lao động, trang bị đầy đủ bảo hộ cá nhân (quần áo bảo hộ, giày, mũ, yếm da, găng tay da), vệ sinh công nghiệp phân xưởng (3 điểm).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính chuẩn hóa theo phân tích nghề: Giáo trình được biên soạn dựa trên kết quả phân tích nghề hàn hiện đại, chuyển đổi từ phương thức giảng dạy lý thuyết hàn truyền thống sang hệ thống các bài học tích hợp, gắn chặt kỹ thuật hàn với các kết cấu thực tế như dầm giàn, khung bồn bể và vách vỏ tàu thuyền.
  • Bảng dữ liệu thông số công nghệ chi tiết: Giáo trình tích hợp bảng tra cứu thông số liên kết hàn góc vát mép một phía và hai phía cho dải chiều dày phôi thép từ $4\text{ mm}$ đến $30\text{ mm}$ (gồm kích thước khe hở $b$, góc vát, cạnh cùn $h$, độ hở đáy $a$, cạnh hàn $K$), loại bỏ việc ước lượng cảm tính trong quá trình chuẩn bị mép hàn.
  • Quy trình phân lớp và kiểm soát nhiệt lượng khoa học: Đối với các vị trí hàn khó như 2G, giáo trình phân tách cụ thể phương pháp hàn nhiều lớp nhiều đường (lớp 1 hàn lót, lớp 2 điền phẳng, lớp 3 gồm 2 đường hàn song song, lớp 4 gồm 3 đường phủ bề mặt), hướng dẫn chi tiết cách thay đổi góc độ que hàn qua từng đường để khắc phục triệt để lực hút trọng trường gây xệ kim loại lỏng.
  • Hệ thống phòng chống tai nạn lao động nghiêm ngặt: Đưa ra các chỉ dẫn an toàn kỹ thuật bắt buộc: nối đất bảo vệ cho vỏ máy hàn hồ quang, trang bị bảo hộ chuyên dụng bằng da chống tia bức xạ và kim loại nóng chảy bắn tóe, quy định ngừng thực tập khi nền xưởng ẩm ướt nhằm phòng ngừa điện giật.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học: Học sinh, sinh viên tại các trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề và các trung tâm đào tạo kỹ thuật đang theo học chuyên ngành Hàn hoặc Cơ khí chế tạo. Người học cần đáp ứng điều kiện tiên quyết là đã hoàn thành các môn học cơ sở MH07 - MH16 và các mô đun thực hành căn bản MĐ17, MĐ18 (bao gồm kiến thức về an toàn hàn, đọc bản vẽ cơ khí, dung sai lắp ghép và kỹ thuật hàn ở vị trí bằng 1F, 1G).
  • Giảng viên và giáo viên hướng dẫn: Dùng làm giáo trình giảng dạy chính khóa, căn cứ xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế hệ thống bài tập thực hành phân xưởng, lập phiếu hướng dẫn thực hiện và áp dụng bảng tiêu chí chấm điểm theo dõi rèn luyện kỹ năng định kỳ cho học viên.
  • Kỹ thuật viên và thợ hàn: Sử dụng làm tài liệu tra cứu kỹ thuật, rèn luyện nâng cao tay nghề để tham gia các kỳ đánh giá kỹ năng nghề bậc 2/3 hoặc hoàn thiện chứng chỉ thợ hàn kết cấu vị trí 2F, 2G, 3F, 3G theo tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này được thiết kế dành cho đối tượng nào?

Tài liệu phục vụ trực tiếp cho học sinh, sinh viên chuyên ngành Hàn và Cơ khí chế tạo trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp; đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho kỹ thuật viên và thợ hàn kết cấu cơ khí tại các nhà máy, xí nghiệp.

2. Người học cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun này?

Theo quy định chương trình khung nghề, người học bắt buộc phải hoàn thành khối kiến thức kỹ thuật cơ sở từ MH07 đến MH16 cùng hai mô đun thực hành tiền đề là MĐ17 và MĐ18 (đã nắm vững kỹ năng hàn hồ quang tay căn bản ở vị trí bằng).

3. Sự khác biệt cốt lõi giữa kỹ thuật hàn vị trí 2F và vị trí 2G trong giáo trình là gì?

Vị trí 2F là hàn góc liên kết chữ T ở vị trí ngang, dòng điện hàn cần tăng $10% \div 15%$ để đảm bảo thấu chân. Vị trí 2G là hàn giáp mối hai tấm thép đặt ngang, kim loại lỏng chịu tác dụng của trọng lực dễ bị chảy sệ và khuyết chân mép trên; do đó dòng điện hàn phải giảm từ $10% \div 20%$ so với hàn bằng, đồng thời phải duy trì hồ quang ngắn và điều chỉnh góc que hàn chếch lên phía trên ($75^\circ \div 85^\circ$ so với tấm dưới).

4. Quy trình đánh giá kết quả học tập của mô đun MĐ19 được tính toán như thế nào?

Kết quả được tính theo tổng điểm hệ số gồm ba hợp phần: Kiến thức chuyên môn (trắc nghiệm/tự luận, hệ số 0.3), Kỹ năng thực hành thao tác và chất lượng sản phẩm mối hàn (hệ số 0.5), Năng lực tự chủ, kỷ luật an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp (hệ số 0.2).

5. Những loại vật liệu và trang thiết bị chính nào được sử dụng trong giáo trình?

Giáo trình sử dụng máy hàn hồ quang tay xoay chiều/một chiều; máy mài cầm tay; thước kiểm tra mối hàn; vật liệu cơ bản là thép tấm kết cấu CT3 (dày 6mm và 8mm); que hàn hồ quang bọc thuốc nhóm E7016 (LB-52 Kobelco hoặc tương đương) có đường kính $\phi 2.2\text{ mm}$, $\phi 2.5\text{ mm}$, $\phi 3.2\text{ mm}$, $\phi 4.0\text{ mm}$.

Kết luận

Giáo trình "Mô đun 19: Hàn hồ quang tay cơ bản 2" (MĐ19) là tài liệu đào tạo nghề mang tính chuẩn hóa cao trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí chế tạo. Tài liệu kết hợp hệ thống công thức giải tích tính toán chế độ cắt gọt, chế độ nhiệt với hướng dẫn thao tác cơ học chi tiết cho 4 vị trí hàn không gian then chốt: 2F, 2G, 3F và 3G.

Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc giúp người học phát triển toàn diện từ việc đọc bản vẽ kỹ thuật, chuẩn bị mép hàn, điều chỉnh thiết bị, kiểm soát bể hàn lỏng cho đến việc tự đo kiểm, phát hiện và khắc phục các dạng khuyết tật mối hàn. Đây là nền tảng kỹ thuật bắt buộc để người học hoàn thiện kỹ năng nghề thợ hàn điện hồ quang tay, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật trong chế tạo kết cấu dầm giàn, bồn bể và công trình công nghiệp.