Máy cắt Plasma

Máy cắt plasma là một loại máy cắt hiện đại và đa năng, chuyên cắt các vật kim loại dày và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, để sử dụng và hiệu quả thiết bị thì người tiêu dùng phải hiểu rõ về thiết bị.

Cắt plasma là gì?

Plasma là một dạng trạng thái trong 4 dạng trạng thái vật liệu cơ bản trong khoa học cũng như đời sống (rắn, lỏng, khí, plasma). Khác với tính chất vật lý của 3 loại trạng thái vật liệu trên.

Plasma là tập hợp của các hạt tích điện bao gồm số lượng tương đương với các ion dương và các điện tử. Có vài đặc tính của khí nhưng khác với khí là có tính dẫn điện tốt.

Sự ion hóa khí sẽ tạo ra các điện tử tự do và các ion dương giữa các nguyên tử khí. Khi điều này xảy ra, khí trở thành dẫn điện với khả năng mang dòng điện.

Người ta thường sử dụng tia plasma để dùng trong công nghệ cắt kim loại bởi tính chất vô cùng đặc biệt của nó. Đặc biệt là plasma chúng có khả năng tạo ra nhiệt lượng vô cùng lớn (khoảng 10.000 đến 15.000 độ C). Đủ nhiệt độ biến kim loại thành dạng lỏng trong chớp mắt. Và dùng chất khí áp lực mạnh để cắt kim loại. Do đó, tia plasma được ứng dụng để chế tạo ra máy Plasma CNC dùng trong ngành sản xuất cơ khí hiện nay.

Hiện nay có 4 loại khí được sử dụng để tạo ra tia plasma. Đó là không khí thường, khí Nito, khí Oxy, khí Argon- Hydro. Vì bản chất mỗi loại khí đều có những đặc tính khác nhau. Nên tạo ra những dòng Plasma cũng khác nhau. Phổ biến nhất trong số 4 loại khí để tạo ra plasma là không khí thường.

Nguyên lý máy cắt plasma

Hiện nay có 2 loại thiết bị cắt plasma chủ yếu là máy cắt plasma bằng tay và máy cắt plasma CNC tự động.

1.

Trước tiên khi một tín hiệu khởi động được gửi đến bộ nguồn cung cấp điều này đồng nghĩa với việc sẽ kích hoạt điện áp và dòng khí đến đầu cắt. Chú ý rằng vòi phun được nối đến cực dương của bộ nguồn thông qua một điện trở và relay(gọi là Pilot arc relay). Và vật liệu cần cắt được nối trực tiếp đến cực dương. Luồng khí sẽ di chuyển qua vòi phun và thoát ra ngoài. Không có tia hồ quang ở thời điểm này. Cũng như không có dòng điện chạy qua nguồn DC. (Nên mới gọi là điện áp hở mạch).

Sau khi dòng khí đã ổn định, mạch khởi động hồ quang bắt đầu hoạt động. Với điện áp do mạch này tạo ra khoảng từ 5000 – 10000 VAC. Ở tần số cao, tia lửa điện sẽ được phóng qua giữa điện cực và vòi phun bên trong đầu cắt, nơi dòng khí phải đi qua để thoát ra ngoài. Năng lượng sẽ chuyển từ tia lửa điện với tần số cao qua dòng khí làm cho nó bị ion hóa và trở nên dẫn điện. Dòng khí dẫn điện này sẽ tạo thành đường dẫn điện giữa điện cực với vòi phun. Và kết quả là hồ quang plasma được hình thành. Dòng khí này buộc tia hồ quang này đi qua lổ của vòi phun ra ngoài. Tạo thành dòng mồi hồ quang (Pilot arc).

2.

Đến khi vòi phun đủ gần với vật liệu cần cắt, dòng hồ quang mồi sẽ đánh vào vật liệu như là đường dẫn dòng điện đến cực dương (của bộ nguồn) mà không bị giới hạn bởi điện trở. Như vòi phun nối đến cực dương. Dòng điện sẽ chảy qua vật liệu được nhận biết bởi bộ nguồn. Khi dòng điện này được phát hiện bộ khởi động hồ quang ngưng làm việc. Và pilot relay sẽ mở ra. Dòng khí ion hóa được duy trì với năng lượng từ hồ quang của nguồn điện một chiều.

Nhiệt độ của hồ quang plasma sẽ làm chảy kim loại, đánh thủng qua tấm phôi và dòng khí với tốc độ cao sẽ thổi bay vật liệu nóng chảy từ phía dưới của đường cắt. Tại thời điểm này đầu cắt bắt đầu di chuyển và qui trình cắt bắn đầu.

Với trường hợp đầu cắt Plasma được gắn trên thiết bị CNC (Máy cắt plasma CNC) thì bộ điều khiển của máy CNC sẽ cảm ứng tín hiệu từ bộ nguồn plasma. Cho biết dòng hồ quang plasma đã được thiết lập thành công. Đến lúc đó máy CNC sẽ bắt đầu di chuyển đầu cắt theo bản vẽ. Đồng thời cho phép bộ điều khiển độ cao đầu cắt plasma (THC – Torch Height Controller) làm việc. Thiết bị này sẽ tự động cảm ứng và điều khiển độ cao đầu cắt lên xuống theo độ cong vênh của vật liệu để đảm bảo cho độ cao của vòi phun so với bề mặt liệu luôn ổn định ở độ cao mong muốn.