Công nghệ cắt kim loại bằng Plasma

Lịch sử hình thành công nghệ cắt kim loại bằng plasma

Phương pháp, kỹ thuật cắt kim loại bằng plasma được phát triển vào năm 1960 và năm 1980 nổi lên như một phương pháp hữu hiệu cho công việc cắt kim loại như: cắt các tấm thép lá và thép tấm. Nó tạo ít phôi vụn và bề mặt chế tạo chính xác hơn, sạch hơn, nên nó sớm được phát triển rộng rãi.
Với sự phát triển của máy công cụ, công nghệ CNC được áp dụng vào cắt plasma trong nhưng năm sau 1980 đến năm 1990, mang lại sự linh hoạt và chính xác hơn trước.

Tài liệu tham khảo

Công nghệ cắt plasma là gì?

Plasma là trạng thái của khí bị ion hóa một phần hoặc toàn phần; là một trạng thái thứ tư của vật chất, ba trạng thái phổ biến là rắn, lỏng và khí.

Khi nhiệt độ chất khí cao hơn vài ngàn độ, các electron mang điện âm bắt đầu bứt khỏi nguyên tử và chuyển động tự do, nguyên tử trở thành các ion mang điện dương. Nhiệt độ càng cao thì số electron bứt ra khỏi nguyên tử chất khí càng nhiều, hiện tượng này được gọi là sự ion hoá của chất khí. Các nhà khoa học gọi thể khí ion hóa là “trạng thái plasma”. Ngoài nhiệt độ cao, người ta có thể dùng các tia tử ngoại, tia X, tia beta cực mạnh chiếu vào chất khí cũng làm cho nó biến thành plasma.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ cắt plasma (mỏ cắt, máy cắt plasma)

Cắt Plasma là quy trình sử dụng miệng đầu phun thích hợp (bép cắt plasma) để làm thắt lại luồng khí ion hóa có nhiệt độ rất cao, sao cho có thể sử dụng để làm nóng chảy và cắt đứt các kim loại dẫn điện. Khí dẫn điện plasma được sử dụng để chuyển năng lượng âm (-) cung cấp bởi một nguồn điện từ mỏ plasma đến vật liệu cắt.

Mỏ cắt plasma đóng vai trò như là công cụ lắp các phụ tùng tiêu hao và có vai trò cung cấp chất làm mát (khí hoặc nước) cho các phụ tùng này. Đầu phun (nozzle) và điện cực (electrode) duy trì tia plasma.

Hồ quang plasma ion hóa được phóng ra làm nóng chảy vùng kim loại.

Luồng khí có áp lực và tốc độ cao từ đầu phun thổi bay kim loại nóng chảy tạo thành rãnh cắt.

• Plasma torch set – Bộ dây cắt plasma
• Nozzle – bép cắt plasma
• Electrode – điện cực plasma

Ưu điểm của phương pháp cắt Plasma

• Tốc độ cắt nhanh: nhanh hơn cắt oxy-gas khi thực hiện với các tấm dày dưới 50mm. Tốc độ cắt plasma nhanh hơn cắt laser khi thực hiện với các tấm dày hơn 3mm. Tốc độ cắt nhanh giúp tăng năng suất, giảm giá thành chung sản xuất.
• Có thể cắt nhiều loại vật liệu kim loại, cũng như độ dày khác nhau.
• Dễ dàng vận hành, thao tác cắt đơn giản, không cần phải điều chỉnh nhiều khi thao tác.
• Kết hợp máy cắt plasma với phầm mềm lập trình có thể cắt gần như tất cả các hình, khuôn mẫu.
• Cắt plasma có tính kinh tế hơn so với cắt oxy-gas khi cắt với các tấm dày dưới 25mm.

Nhược điểm của phương pháp cắt Plasma

• Điện cực, bép cắt, vòi phun thường xuyên phải thay thế làm tăng giá thành sản xuất.
• Cắt Plasma không thể cắt với vật cắt không phải kim loại (nhựa, gỗ…).
• Chi phí đầu tư ban đầu cao.
• Cần tay nghề người thợ kỹ thuật cao.

So sánh 03 công nghệ cắt kim loại phổ biến

Trên đây là những khái niệm cơ bản về công nghệ cắt kim loại bằng plasma – tia plasma, chi phí không quá cao nhưng hiệu năng mà phương pháp này mang lại thật là tuyệt vời.

Ngày nay trước sự tiến bộ về điện tử, sự kết hợp hoàn hảo giữa máy cắt plasma và hệ thống (CNC) lập trình bằng máy tính, ngọn đuốc cắt hoàn toàn được điều khiển tự động đã cải thiện đáng kể về tốc độ cắt cũng như độ chính xác, rãnh cắt gần như hoàn hảo.

Trong tương lai gần thì sao? một hệ thống mới cắt kim loại bằng plasma cắt được mọi bộ phận có dạng hình học phức tạp, bằng cách nhận các tệp lệnh (DXF) từ các chương trình (CAD) hoặc chương trình mã G nào đó thông qua mạng kết nối internet 5G,6G của chiếc Smartphone cách xa nơi làm việc nửa vòng trái đất.