Cắt plasma

Cắt plasma là quá trình cắt nhiệt sử dụng tia plasma dẫn điện để cắt xuyên qua các kim loại dẫn điện như thép, thép không gỉ, nhôm và đồng. Plasma thực chất là một luồng khí ion hóa có tốc độ cao- được dùng để làm tan chảy vật liệu và được sử dụng rộng rãi trong chế tạo kim loại vì hiệu quả chi phí và tính linh hoạt.

 

Sự miêu tả

 

Bản thân plasma dẫn dòng điện và hồ quang plasma tiếp tục miễn là nguồn điện được cung cấp cho điện cực và plasma vẫn tiếp xúc với phôi. Cắt plasma là công nghệ cắt kim loại hiệu quả cao sử dụng hồ quang plasma nhiệt độ cao- làm nguồn nhiệt và nguyên tắc cốt lõi của nó là sử dụng hồ quang tần số cao- để ion hóa khí tạo thành plasma đồng thời nấu chảy phôi kim loại ở nhiệt độ cao trên 3.000 độ và sử dụng luồng không khí siêu âm để thổi bay kim loại nóng chảy để đạt được hiệu quả cắt. Áp suất của dòng khí này kiểm soát hiệu quả bán kính của chùm tia plasma. Bằng cách hướng trạng thái vật chất được tích điện, được kiểm soát thông qua một vòi phun tập trung, bạn có thể dễ dàng cắt các vật liệu như vật liệu thép, thép không gỉ và nhôm.

 

Tùy chọn khí trợ lý

 

Máy cắt plasma có thể hoạt động với nhiều loại khí khác nhau bao gồm khí nén, nitơ, argon, hydro và oxy hoặc hỗn hợp của hai hoặc ba loại khí khác nhau. Chức năng của chúng khá giống với khí bảo vệ, mỗi loại cho kết quả khác nhau và dưới đây là tóm tắt ngắn gọn:

 

√Khí nén, loại khí này rất linh hoạt và rẻ tiền, nó có thể hoạt động tốt với thép nhẹ, thép không gỉ và nhôm lên đến 30mm.

√Oxy, nó là một loại khí phổ biến được sử dụng rộng rãi cho thép cacbon trong các ứng dụng yêu cầu đường cắt sạch và tốc độ cắt nhanh, và thông thường, nó có thể cắt thép nhẹ lên đến 35mm với nhiệt độ cao hơn, nghĩa là cần nghe nhiều hơn. Do đó, nhiều năng lượng nhiệt hơn có thể làm hỏng phôi, hơn nữa, oxy không thân thiện với thép không gỉ và nhôm, đồng thời bề mặt cắt bị oxy hóa hoàn toàn do lượng oxy và nhiệt được sử dụng.

√Ni-tơ được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng nặng-đối với kim loại dày tới 80mm và có thể tạo ra vết cắt chất lượng tốt cho hầu hết các vật liệu bao gồm thép không gỉ, thép cacbon và nhôm. Thông thường nitơ thường được sử dụng với một số loại khí thứ cấp, chẳng hạn như không khí, carbon dioxide và argon để tạo ra các tấm dày hơn.

√Argon, nó là một loại khí trơ không phản ứng khi cắt nhiệt độ cao và nó không phải là khí trợ lý tiêu chuẩn vì độ dẫn điện thấp. Do đó, nó thường được trộn với hydro để tạo ra ngọn lửa cắt plasma-nóng nhất để cắt sạch.

 

 

Cân nhắc đầu tư cho Plasma và Laser sợi quang

 

Máy plasma hoạt động bằng cách dẫn khí cắt (không khí, oxy, nitơ, không khí, argon, v.v.) qua một vòi có lỗ mở hẹp, sau đó khí bị ion hóa để tạo ra hồ quang plasma. Trong khi khí bảo vệ được sử dụng để bao quanh hồ quang plasma giúp định hình hồ quang, còn hồ quang plasma với nhiệt độ rất cao có thể cắt xuyên qua vật liệu kim loại.

Trong khi đó, tia laser sợi quang sử dụng ánh sáng do điốt tạo ra và truyền ánh sáng dọc theo-cáp quang và các thành phần quang học, sau đó chùm ánh sáng được tập trung và tăng cường để cắt xuyên qua phôi kim loại. Laser sợi cũng cần khí cắt được bơm vào đầu cắt bên dưới các bộ phận quang học và thoát ra khỏi vòi cùng với chùm tia laser. Theo kinh nghiệm của Fabmann, những tấm mỏng hơn < 12 mm, ống hoặc biên dạng đòi hỏi dung sai kích thước cao thì máy laser sợi quang là lựa chọn tốt hơn. Mặc dù chi phí mua và vận hành thường cao hơn so với máy plasma nhưng trung bình phải mất khoảng 5 năm để hòa vốn. Máy cắt plasma có năng suất tương đối cao hơn, phạm vi cắt rộng và chi phí mua tương đối thấp với thời gian hoàn vốn trung bình là 3 năm. Biểu đồ dưới đây cung cấp cho bạn một số hiểu biết cơ bản về các tính năng chính của chúng.

 

Thông số	Laser sợi quang	Huyết tương HD
Tùy chọn vật liệu	Thép nhẹ, thép không gỉ, nhôm, đồng	Tất cả các kim loại dẫn điện
Phạm vi độ dày	Lên đến 30 mm	Lên đến 50 mm
Độ vuông góc của cạnh	ISO 1	ISO 2 - 4
cắt khoan dung	0,05-0,1 mm tùy thuộc vào độ dày vật liệu	0,2 mm - 0.5 mm tùy thuộc vào độ dày vật liệu
Chiều rộng Kerf	0.15 - 0.4 mm	0,5 – 2,2 mm
HAZ	Thu hẹp hơn	rộng hơn
Tốc độ cắt (<10 mm)	Nhanh hơn	Chậm hơn
Cutting Speed (>10 mm)	Chậm hơn	Nhanh hơn
Giá mua	Cao	25-35% tia laze
Chi phí hoạt động	Thấp	Thấp
BẢO TRÌ	Vừa phải	Vừa phải
Khung thời gian hòa vốn	4-6 tuổi	3-4 năm

 

Để đưa ra quyết định đầu tư khách quan, có một số yếu tố quan trọng mà bạn cần xem xét:

 

√Các loại nguyên liệu thô và máy xẻ, plasma và laser cực kỳ giống nhau khi nói về phạm vi vật liệu và sự khác biệt chính là phạm vi độ dày cắt và chất lượng cắt của chúng. Cả hai đều có thể cắt tất cả các vật liệu dẫn điện như thép nhẹ, thép không gỉ, đồng thau, đồng và nhôm. Nếu phần lớn vật liệu của bạn nhỏ hơn 10 mm và có cấu hình phức tạp bao gồm cả ống, thì việc đầu tư máy cắt laser sợi quang và thuê ngoài cắt plasma có thể sẽ tiết kiệm-hiệu quả hơn về mặt chi phí.

 

√Chất lượng cắt bao gồm một số yếu tố quan trọng như độ vuông góc, xỉ, cạnh cắt, HAZ (Vùng ảnh hưởng nhiệt). Đối với Laser Fiber, chất lượng cắt phụ thuộc rất nhiều vào công suất, tốc độ cắt, áp suất khí & khí cũng như kích thước đầu phun. Thông thường, thiết lập nguồn phổ biến sẽ không có cặn-đối với laser sợi quang chẳng hạn như 4 mm đối với laser 2 KW, 6 mm đối với laser 6 KM. Dưới đây là bản tóm tắt ngắn gọn về các vấn đề chất lượng cắt phổ biến:

 

● Độ vuông góc, laser sợi quang có thể tạo ra một vết cắt gần như vuông và có thể được phân loại thành ISO 1. Các vết cắt plasma điển hình thường có hình dạng hơi lõm trên cạnh cắt và góc vát của chúng nằm trong khoảng ISO 3-5.

●Cặn, được định nghĩa là chất thải kim loại không mong muốn chưa được đẩy ra khỏi vết cắt hình thành ở mặt dưới của vết cắt. Máy cắt plasma có thể đạt được chất lượng lưỡi cắt tốt, nhưng người vận hành cần quyết định xem chất lượng cắt hay tốc độ cắt là ưu tiên hàng đầu. Cắt thấp có thể tạo ra nhiều cặn ở mặt dưới phôi trong khi cắt quá nhanh có thể khiến các hạt kim loại xếp thành hàng dưới đáy vết cắt và khá khó để loại bỏ những hạt này.

●Máy cắt plasma, cạnh có thể mang lại các cạnh cắt mượt mà hơn do kích thước điểm lớn hơn, nhưng tất nhiên điều đó cũng phụ thuộc vào cách người vận hành thiết lập các thông số cắt để đạt được chất lượng cắt tối ưu.

●HAZ, nó chủ yếu phụ thuộc vào công suất đầu ra của máy và tốc độ cắt, và cả máy cắt laser sợi quang và máy cắt plasma đều tạo ra HAZ. Nhưng thông thường laser sợi quang tạo ra HAZ nhỏ hơn.

 

 

√Dung sai cắt và chất lượng lỗ, còn được gọi là chất lượng bộ phận cắt, đặc biệt chất lượng lỗ thường được coi là thước đo độ chính xác, được đánh giá bằng hình trụ của một lỗ. Mức độ chính xác thường được đánh giá qua chiều rộng rãnh cắt, rãnh cắt càng rộng thì độ chính xác càng thô. Đường cắt xác định mức độ nhỏ của đường viền bên trong có thể được cắt và trong khi đó sự biến dạng nhiệt có thể làm thay đổi kích thước của phôi. Laser sợi quang có dung sai cao hơn so với máy cắt plasma.

 

√Chi phí, laser sợi quang thường đắt hơn máy plasma, cả về chi phí mua ban đầu và chi phí vận hành.

 

Nói tóm lại, laser là một lựa chọn tốt hơn khi cắt thép nhẹ, thép không gỉ và nhôm với độ dày trong khoảng từ 0,5 mm đến 10 mm, đồng thời độ chính xác, tốc độ và khả năng cắt các hình dạng phức tạp cao hơn khiến nó được ưa chuộng hơn so với máy plasma. Trong phạm vi 10-15mm, laser sợi quang khá tương đương với máy plasma. Đối với các tấm chịu lực nặng trên 15mm, máy plasma CNC hiện đại có thể là lựa chọn tốt hơn.

 

Vật liệu thép khác nhau bằng cách cắt plasma

 

Đặc điểm của cắt plasma

 

Máy plasma bắt đầu trở nên phổ biến do mức đầu tư thấp hơn và chất lượng cắt tương đương mặc dù không tốt bằng máy cắt laser cắt vật liệu kim loại mỏng hơn và nó có các tính năng sau:

 

 

Do đó, plasma thường được sử dụng để cắt các kim loại dày như để tạo mẫu nhanh‌ và thiết kế nghệ thuật. Tóm lại, cắt plasma là phương pháp cắt kim loại có giá cả phải chăng (đặc biệt đối với thép không gỉ, nhôm và tấm dày) với độ chính xác thấp hơn so với cắt laser và nó rất phổ biến để chế tạo kết cấu hạng nặng như đóng tàu và xây dựng.