BÍ QUYẾT VẬN HÀNH MÁY CẮT PLASMA CNC HIỆU QUẢ – PHẦN 2


plasma cut stainless steel

BÍ QUYẾT VẬN HÀNH MÁY CẮT PLASMA CNC HIỆU QUẢ – PHẦN 2

Trong phần trước chúng ta đã tìm hiểu về bí quyết để đường cắt plasma ít bị nghiêng nhất và cách nâng cao tuổi thọ của béc cắt và điện cực. Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về việc sử dụng các loại khí khi cắt plasma để làm cho đường cắt trên thép carbon trở nên mượt hơn và tốc độ cắt nhanh hơn, quan trọng hơn là làm thế nào để đường cắt trên inox hoặc nhôm không bị nám đen và sần sùi khi cắt plasma.

Hinh khi cat plasma

Thông thường chúng ta hay dùng khí nén để cắt plasma mà ít người biết rằng ngoài khí nén nguồn plasma còn có thể sử dụng các loại khí khác như: Oxy, Nitơ, Argon, hổn hợp khí H35 (Gồm 35% Hydro, còn lại là Argon) và hơi nước để cắt. Tùy theo loại vật liệu và yêu cầu về chất lượng đường cắt mà chọn loại khí phù hợp.

Khí nén có thể dùng để cắt mọi vật liệu với chi phí rẻ nhất, như
ng chất lượng đường cắt chỉ tương đối. Chất lượng đường cắt  khá tốt đối với vật liệu là thép carbon, còn nếu cắt nhôm hoặc inox thì đường cắt bị nám đen, thường phải gia công lại (phay hoặc tiện) mới sử dụng được. Để đạt chất lượng đường cắt tốt nhất thì phải dùng các loại khí phù hợp theo từng loại vật liệu.

Cụ thể: Khi cắt plasma dùng khí Oxy (thay cho khí nén) sẽ cho đường cắt đẹp hơn và tốc độ cắt cao hơn trên vật liệu thép carbon. Sở dĩ đạt được điều này là do ở nhiệt độ cao Oxy sẽ phản ứng với thành phần carbon trong thép tạo thành phản ứng Oxy hóa giúp tăng nhiệt lượng của tia plasma lên đáng kể nên đường cắt “ngọt” hơn so với khi dùng khí nén.

Còn khi cắt kim loại màu như inox hoặc nhôm người ta dùng khí trơ như Nitơ hoặc Argon hoặc hỗn hợp khí H35 để tránh phản ứng oxy hóa làm nám đen vết cắt do đó đường cắt sẽ đẹp hơn.

Hiện tại cắt plasma là giải pháp cắt inox hiệu quả và rẻ tiền nhất so với các phương pháp cắt inox khác. Có một điều thú vị là khi cắt inox bằng plasma thì đường cắt ít bị nghiêng hơn và béc cắt lâu hỏng hơn so với cắt thép carbon.

Có thể tóm tắt các loại khí dùng khi cắt plasma tương ứng với các loại vật liệu như trong bảng sau:

Các loại khí cắt plasmaCác bạn có thể xem thêm về nguồn cắt plasma hai đường khí  dùng để cắt inox tại đây

Advertisements

BÍ QUYẾT VẬN HÀNH MÁY CẮT PLASMA CNC HIỆU QUẢ – PHẦN 1


BÍ QUYẾT VẬN HÀNH MÁY CẮT PLASMA CNC HIỆU QUẢ – PHẦN 1

Trong những bài viết trước chúng ta đã biết rằng khi cắt plasma đường cắt hơi bị nghiêng, và các béc cắt và điện cực plasma sẽ mòn dần trong quá trình sử dụng và cần phải thay thế. Tuy nhiên, nếu viêc vận hành không đúng kỹ thuật sẽ khiến cho béc cắt và điện cực rất nhanh hỏng so với tuổi thọ của nó. Ví dụ: Một béc cắt và điện cực của Hypertherm có tuổi thọ khoảng 1000 mét cắt, nếu vận hành không đúng chưa cắt được 10 mét nó đã hỏng.

Vậy thì có bí quyết nào để đường cắt plasma không bị hoặc ít bị nghiêng nhất? có cách nào để kéo dài tuổi thọ của béc cắt và điện cực? Có cách nào để đường cắt bằng plasma trên thép carbon trở nên mượt hơn và cắt nhanh hơn? Có cách nào để đường cắt trên vật liệu inox không bị nám đen và sần sùi? Câu trả lời là có. Sau đây tôi sẽ bật mí với bạn từng bí quyết một.

1. BÍ QUYẾT ĐỂ ĐƯỜNG CẮT PLASMA ÍT BỊ NGHIÊNG NHẤT.

1.1 Điều chỉnh độ cao đầu cắt thích hợp

Vì tia plasma phát ra có hình như giọt nước (phình ra ở đoạn giữa) như hình bên dưới.

Cho nên nếu trong khi cắt đầu cắt ở gần hoặc ở xa vật liệu quá đều làm cho sản phẩm cắt ra sẽ bị nghiêng. Chỉ khi đầu cắt ở độ cao thích hợp so với bề mặt vật liệu thì sản phẩm cắt ra sẽ không hoặc bị nghiêng rất ít (dưới 3 độ).

Vấn đề đặt ra là làm sao biết được độ cao nào là thích hợp? Cái này phải tuân theo các thông số chỉ dẫn của nhà sản xuất bộ nguồn plasma. Ví dụ: bảng bên dưới là các thông số của bộ nguồn plasma Hypertherm Powermax105, ở dòng cắt 105A.

plasma cut chart

Plasma cut chart

Dựa vào loại vật liệu và độ dày vật liệu cần cắt, sẽ tra bảng Cut Chart ở trên. Sau đó chọn các loại béc cắt phù hợp và cài đặt các thông số như trong Cut Chart. Gồm có các thông số sau (cài đặt trong chương trình điều khiển CNC):
+ Dòng cắt: Cài đặt dòng cắt trên bộ nguồn plasma tương ứng với loại béc cắt.
+  Độ dày: Độ dày vật liệu cần cắt.
+  Pierce height: độ cao đánh lửa.
+  Cut Height: độ cao lúc cắt.
+  Pierce delay: Thời gian chờ để tia Plasma xuyên thủng vật liệu lúc đánh lửa.
+  Tốc độ (Feed Rate): tốc độ cắt.
Điện áp: Cài trên bộ điều khiển độ cao THC (để tự động duy trì độ cao đầu cắt). Nếu máy không có thiết bị THC đường cắt sẽ không đều, ngoài ra các béc cắt sẽ rất nhanh hỏng ( do khoảng cách từ đầu cắt đến vật liệu không ổn định, có những chổ đầu cắt quá gần vật liệu, phần kim loại nóng chảy từ đường cắt sẽ văng và bám vào làm hỏng béc cắt).

Sau khi thiết lập các thông số theo Cut chart, tiến hành cắt và quan sát sản phẩm cắt ra để tinh chỉnh độ cao đầu cắt nếu cần thiết (chỉnh điện áp trên bộ THC).

Plasma cut product

1.2 Chọn chiều cắt

Luồng khí plasma thổi ra từ đầu cắt có dạng xoắn ốc từ trái qua phải, nên phần phía bên phải của đường cắt sẽ luôn ít bị nghiêng hơn phía bên trái. Do đó luôn chọn chiều cắt sao cho phần sản phẩm cần lấy nằm phía bên phải của chiều cắt, như hình bên dưới:

1.3 Điều chỉnh béc cắt plasma

Khi đã áp dụng hai bí quyết trên mà đường cắt vẫn chưa hết nghiêng như mong muốn thì đây là bí quyết cực kỳ hiệu nghiệm đối với béc cắt của mỏ cắt P-80 dùng với bộ nguồn plasma Hero AP-90 của Đài Loan (Tất nhiên là phải kết hợp với 2 bí quyết trên). Tôi đã thử với một số béc cắt của các bộ nguồn plasma khác thấy cũng khá hiệu quả.

Công phát hiện ra bí quyết này thuộc về anh Hải là kỹ sư cơ khí của công ty Phúc Minh Tâm – Một khách hàng mua máy cắt plasma CNC của Sơn Vũ. Được sự đồng ý của anh Hải chúng tôi sẽ chia sẻ bí quyết này cho bạn.

bac cat P-80

Sau một thời gian vận hành máy cắt plasma với bộ nguồn plasma Hero AP-90 anh Hải nhận thấy rằng:  béc cắt plasma có dạng hình nón ở phần đáy sau đó được vát bằng, ở tâm là 1 lổ tròn có xăng phe. Chính phần vát bằng và lổ xăng phe là nơi kim loại nóng chảy dễ bám vào làm cho béc cắt nhanh bị hỏng và làm tia khí phun ra từ lổ trên béc cắt loe ra.

Anh nghĩ rằng đây có thể là nguyên nhân làm đường cắt bị nghiêng. Nghĩ là làm, anh liền lấy béc cắt plasma ra mài phần vát bằng cho đến khi mất phần xăng phe của lổ. Sau đó mài bo tròn để béc cắt có dạng hình nón đến tận lổ khí (mài cho không còn phần vát bằng nữa).

Khi sau lắp trở lại và cắt thử anh vui mừng không tả xiết khi đường cắt giờ đây rất thẳng và đẹp. Thử nghiệm thêm một thời gian anh còn thấy tuổi thọ của béc cắt cũng tăng đáng kể. Từ đó về sau, khi mới mua béc cắt về là anh cho mài như đã nói ở trên trước khi lắp lên đầu cắt. Nếu như trước đây, anh chỉ dùng cắt plasma đối với vật liệu mỏng hơn 6 mm, còn các chi tiết dày hơn phải dùng mỏ cắt oxy gas (Vì cắt plasma bị nghiêng) thì giờ đây, sau khi phát hiện ra bí quyết này anh đã cắt được các chi tiết có bề dày lên đến 12 thậm chí 15mm mà vẫn thẳng không thua cắt Oxy Gas là mấy, trong khi tốc độ cắt thì nhanh hơn nhiều.

(Còn tiếp)

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty Sơn Vũ – Chuyên sản xuất máy cắt plasma CNC – www.sonvu.net

Đứng riêng

KINH NGHIỆM CHỌN NGUỒN PLASMA HIỆU QUẢ


KINH NGHIỆM CHỌN NGUỒN PLASMA CHO MÁY CẮT PLASMA CNC

Powermax105 mechanized product shot

Làm thế nào để chọn được nguồn plasma một cách hiệu quả nhất dựa trên các yếu tố: tiền đầu tư ban đầu, chi phí cho phụ tùng tiêu hao và độ bền?

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều nhãn hiệu nguồn cắt plasma khác nhau. Nhìn chung là đủ loại vàng hạ cám đều có, từ nguồn của Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Ý, Nhật cho đến Mỹ. Thật khó mà nói nguồn của hãng nào là hoàn hảo và phù hợp với tất cả mọi nhu cầu.

Dưới đây tôi sẽ phân tích một số ưu nhược điểm và độ bền của một số loại nguồn plasma mà tôi đã có dịp sử dụng hoặc đã sửa chữa qua.

1. Nguồn plasma Trung Quốc, có giá rẻ nhất (chuyện này thì khỏi phải bàn rồi), và có rất nhiều hãng khác nhau. Đa phần là chất lượng kém và dùng cho cắt bằng tay. Nổi trội hơn tất cả trong nhóm này là nguồn plasma của RILAN và JASIS có khá hơn một chút. Theo quan sát cho thấy phần lớn (khoảng 90%) sau khi sử dụng khoảng gần 1 năm thường bị nổ công suất. Một khi đã nổ công suất rồi thì dù có thay công suất mới, trong vòng một tháng là công suất sẽ lại bị nổ. Do đó, khuyên không nên dùng lắp trên máy cnc.

2. Nguồn Hàn Quốc chất lượng rõ ràng khá hơn của Trung Quốc, nhưng không phải tất cả nhưng phần lớn cũng bị tình trạng nổ công suất sau khoảng gần 2 năm sử dụng. Tình trạng nổ công xuất thường xuyên lặp lại khi thay công suất mới. Nên cân nhắc khi lắp nguồn này trên máy cnc, vì có thể phải dừng máy thường xuyên để sửa chữa nguồn plasma.

3. Nguồn D-8000 của Nhật, cho chất lượng tốt, nhưng thường bị nổ công suất sau 03- 05 năm sử dụng. Nếu sử dụng nguồn plasma của Nhật nên dùng nguồn D-12000 (dòng cắt 120A) cho chất lượng và độ bền rất tốt.

4. Nguồn plasma Đài Loan, nổi trội hơn hết có hãng Hero, dòng máy phổ biến nhất là Hero AP-90 (dòng cắt 90A). Dòng máy này có tuổi thọ tốt, ít hư hỏng lặt vặt. Đạt được sự hài hòa giữa giá cả và chất lượng. Nếu như bạn chỉ có nguồn kinh phí vừa phải thì đây có lẻ là sự lựa chọn hợp lý nhất.

5. Nguồn plasma của Mỹ, có hai hãng nổi tiếng là Hypertherm và Thermal Dynamics. Nguồn plasma Thermal Dynamic có giá thấp hơn nguồn Hypertherm khoảng từ 10 – 20%, nhưng ít phổ biến ở thị trường Việt Nam. Vậy phải chăng nguồn plasma Hypertherm là sự lựa chọn hàng đầu nếu như không tính đến vấn đề tiền bạc?

Câu trả lời là chưa chắc. Vì sao ư? Vì nó còn phụ thuộc vào bộ điều khiển máy cắt plasma cnc của bạn. Khi bạn chọn một sản phẩm cao cấp thì nó đòi hỏi phải có sự tương thích cao thì mới phát huy hiệu quả được. Nếu như máy cắt plasma cnc của bạn không có tính năng tự xác định độ cao lúc bắt đầu cắt và không có bộ điều khiển độ cao đầu cắt plasma tự động thì đừng bao giờ sử dụng nguồn plasma Hypertherm. Vì bạn sẽ không kham nổi chi phí cho phụ tùng tiêu hao (ở đây là béc cắt và điện cực) đâu. Một bộ béc cắt và điện cực 105A của Hypertherm có giá khoảng 350 ngàn chỉ cắt được khoảng 30 – 40 mét, bằng với số mét cắt của bộ béc cắt và điện cực của máy TQ có giá khoảng 50 ngàn đồng.

Nếu máy cắt plasma cnc của bạn có đầy đủ các tính năng tự đồng cần thiết thì ngoài vấn đề giá cả việc lắp bộ nguồn plasma Hypertherm là một lựa chọn sáng suốt và có tính lâu dài. Vì nguồn plasma Hypertherm rất bền (nhà sản xuất bảo hành đến 3 năm) và qua nhiều năm sửa chữa nguồn plasma tôi chưa lần nào có cơ hội được sửa nguồn plasma của Hypertherm bao giờ. Khi thiết lập đúng một bộ béc cắt và điện cực của Hypertherm có thể cắt được từ 400 – 1000 mét trên kim loại dày 10mm. Tính ra chi phí phụ tùng tiêu hao cho mỗi mét cắt chưa đến 1000 đồng.

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty Sơn Vũ – Chuyên sản xuất máy cắt plasma cnc – www.sonvu.net

NĂM BÍ QUYẾT CHỐNG NHIỄU CHO MÁY CẮT PLASMA CNC


NĂM BÍ QUYẾT CHỐNG NHIỄU CHO MÁY CẮT PLASMA CNC

Bộ nguồn plasma phát ra một lượng nhiễu tần số cao (nhiễu HF) rất lớn, đặc biệt là lúc mồi khi bắt đầu cắt. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của máy cnc, thậm chí nếu không giải quyết triệt để máy cắt plasma cnc không thể hoạt động được.Có trường hợp khi nguồn plasma vừa đánh lửa để cắt thì encoder của động cơ servo bị hư, kết quả là phải thay động cơ servo mới. Ít nghiêm trọng hơn một ít là máy tính điều khiển máy cnc bị reset mỗi lần nguồn plasma bắt đầu cắt. Nhẹ hơn một chút là mỗi lần nguồn plasma đánh lửa khi bắt đầu cắt là màn hình tối thui trong khoảng vài giây. Hay có trường hợp nhiễu làm cho kích thước cắt ra bị sai số có khi lên đến 20mm, hay nhiễu làm cho cắt hình tròn kết quả ra hình elip…Vậy có cách nào xử lý chống nhiễu cho máy cắt plasma cnc không? Câu trả lời là có, nhưng đây là cả một câu chuyện dài mà hầu hết những người làm máy cắt plasma cnc đều phải trả giá trước khi tìm ra giải pháp chống nhiễu thích hợp.

Sau đây tôi xin chia sẻ 5 bí quyết chống nhiễu cho nguồn plasma như sau:

1. Nối đất:
Đây là giải pháp bắt buộc. Bạn phải nối đất cho bộ nguồn plasma (thường trên tài liệu của bộ nguồn plasma sẽ có hướng dẫn nối đất cho nó), nối đất cho vỏ tủ điện, motor, nối đất cho máy tính và cả cho màn hình máy tính nữa… Tuy nhiên bạn phải chú ý: không phải cứ nối một cái cọc xuống đất đã gọi là nối đất rồi nhé. Mà phải quan tâm điện trở đất đã đạt yêu cầu chưa nữa (Tức là cọc đã thực sự tiếp xúc tốt với đất chưa). Tiêu chuẩn châu âu thì điện trở nối đất là 3 ohm, còn của Việt Nam là 10 ohm. Nối đất để bảo vệ thiết bị chống rò điện và nối đất để chống nhiễu là hai chuyện khác nhau đấy.
2. Lọc nguồn
Nhiễu do nguồn plasma tạo ra sẽ có một phần đi vào đường dây điện nguồn. Do đó, nếu nguồn cung cấp cho máy plasma không thể dùng nguồn riêng hoặc qua biến thế cách ly thì phải có các bộ lọc nguồn Noise filter cho các thiết bị khác trên máy, đặc biệt là các driver của động cơ servo hoặc động cơ bước..
3. Chia tách về mặt vật lý các đường dây tín hiệu và dây động lực, không đặt chúng gần nhau. Tốt nhất là nên tìm đường đi riêng cho chúng, nếu có thể được. Các dây tín hiệu cho các ngõ vào, các dây cảm biến giới hạn hành trình…phải dùng dây có bọc giáp, và lớp bọc giáp này phải có một đầu nối xuống sườn máy.
4. Phần lớn nhiễu HF do máy plasma phát ra sẽ phát tán ra không gian tại đầu ra của mỏ cắt plasma và trên đường dây dẫn từ máy plasma đến mỏ cắt. Đây là phần nguy hiểm nhất và là nguyên nhân dẫn đến hầu hết mọi sự cố của máy cắt plasma cnc. Do đó phải bố trí tủ điện và các thiết bị điều khiển khác (như máy tính chẳng hạn) càng xa mỏ cắt và đường dây của nó càng tốt. Cách tốt nhất là treo đường dây này lên cao để cách ly về mặt không gian với các đường dây và thiết bị khác. Một số máy cắt plasma cnc cũng hay dùng cách này.

Torchmate Water Table using Thermal Dynamics Plasma Cutter

Tuy nhiên cách này trông không chuyên nghiệp lắm, nên các máy cắt plasma cnc chuyên nghiệp không thể làm vậy. Mà tìm cách để cách ly đường dây này về mặt vật lý theo cách tốt nhất có thể.

5. Sử dụng các thiết bị có khả năng chống nhiễu cao. Ví dụ: không dùng máy vi tính thông thường để điều khiển máy cnc mà dùng máy tính công nghiệp, có khả năng chống nhiễu tốt và chịu được môi trường khắc nghiệt như: nhiều bụi, nhiệt độ cao…

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty Sơn Vũ – Chuyên sản xuất máy cắt plasma cnc – www.sonvu.net

MÁY CẮT PLASMA CNC – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG P.3


ỨNG DỤNG CỦA MÁY CẮT PLASMA CNC TRONG CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÁC NHAU

1. Sản xuất dụng cụ và chế tạo máy

 SX dung cu 3  SX dung cu 1
 SX dung cu 2  

2. Sản xuất thiết bị nhà bếp bằng inox và các thiết bị liên quan đến biển báo, biển quảng cáo

Thiet bi nha bep  
 San pham cat GC  SP

3. Đóng và sửa chữa tàu

4. Sản xuất ống gió cho hệ thống HVAC

SX ong gio 1 SX ong gio 3
 SX ong gio 2
 
 
Hệ thống máy cắt plasma cnc cùng với sự trợ giúp của phần mềm CAMduct® làm cho việc sản xuất đường ống cho hệ thống HVAC càng trở nên dễ dàng bao giờ hết. (Phần mêm CAMduct mua riêng)

Người sử dụng chỉ việc chọn loại ống mong muốn từ  thư viện 3 D  của chương trình, sau đó chương trình sẽ tự  triển khai dạng hình cắt phẳng. Đưa bản vẽ dạng hình cắt phẳng này vào máy cắt plasma CNC để tiến hành cắt.

5. Sản xuất tủ điện

 SX tu dien 1  SX tu dien 2
   

6. Sản xuất máy biến áp công nghiệp

Sx bien ap 3 Sx bien ap 2
   

7. Sản xuất máy công nghiệp nặng

Trên máy cắt plasma CNC có thể trang bị các mỏ cắt Gas Oxy có thể cắt thép carbon với độ dày lên đến 200 mm cho phép cắt chi tiết có độ dày lớn trong các máy móc hạng nặng.

SX CN 2 SX CN3
 Sx CN 1  

8. Trang trí nội ngoại thất / Thiết kế mỹ thuật

SX noi that 1 Sx noi that 3
 SX noi that 2  
   
 Cua 1  Cua 2

9. Ứng dụng trong kỹ thuật cơ khí tổng quát

SX CK1 Sx CK 3
SX CK 2  

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty Sơn Vũ – Chuyên sản xuất máy cắt plasma cnc – www.sonvu.net

Bài viết có sử dụng một số hình ảnh minh họa lấy từ  internet

MÁY CẮT PLASMA CNC – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG P.2


VÌ SAO TIA PLASMA CÓ THỂ CẮT ĐƯỢC KIM LOẠI

Quá trình cắt Plasma được sử dụng để cắt kim loại dẫn điện, bằng cách dùng chất khí dẫn điện để chuyển năng lượng từ nguồn cấp điện qua đầu cắt đến tấm kim loại cần cắt. Như chúng ta biết, chất khí (VD: Không khí, Oxy, Nitơ…) là không dẫn diện ở trạng thái bình thường. Tuy nhiên, nếu cung cấp vào nguồn khí một năng lượng lớn làm ion hóa các nguyên tử khí thì nó trở nên dẫn diện. Khi quá trình oxy hóa xảy ra cực mạnh cùng lúc với việc cung cấp dòng điện lên tục qua dòng khí đã bị ion hóa thì sẽ tạo ra dòng plasma. Dẫn dòng plasma này đến đầu cắt để cắt kim loại. Lúc này đầu cắt và tấm kim loại cần cắt tạo ra một dòng điện khép kín để duy trì tia plasma liên tục trong suốt quá trình cắt.

Một hệ thống cắt plasma cơ bản bao gồm: một bộ nguồn cung cấp năng lượng, một mạch khởi động hồ quang và đầu cắt. Các thành phần hệ thống cung cấp năng lượng điện, khả năng ion hóa và quy trình điều khiển  là cần thiết để cho ra đường cắt chất lượng và năng suất cao trên nhiều loại kim loại khác nhau.

Bộ nguồn cung cấp năng lượng là một nguồn điện một chiều liên tục có điện áp từ 240 đến 400 VDC. Dòng điện ngõ ra của bộ nguồn xác định tốc độ và độ dày vật liệu cần cắt của hệ thống. Chức năng chính của bộ nguồn là để cung cấp năng lượng chính xác để duy trì hồ quang plasma sau khi ion hóa.

Mạch khởi động hồ quang là một bộ phát tần số cao tạo ra một điện áp xoay chiều từ  5000 đến 10000 volt ở tần số 2 triệu Hz (2MHz). Điện áp này được sử dụng để tạo ra một hồ quang cường độ cao bên trong đầu cắt để ion hóa khí, vì thế tạo ra plasma.

Đầu cắt dùng để giữ  các chi tiết tiêu hao như  vòi phun (béc cắt) và điện cực, cung cấp chất làm mát  (khí hoặc nước) đến những bộ phận này. Các vòi phun và điện cực nén và duy trì tia plasma.

CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT MÁY CẮT PLASMA

Bộ nguồn cung cấp và mạch khởi động hồ quang được nối với đầu cắt qua các ống và dây dẫn bên trong.  Các ống và dây dẫn này cung cấp các dòng khí, dòng điện và dòng hồ quang mồi (dòng pilot) thích hợp đến đầu cắt để mồi và duy trì quá trình.

1. Đầu tiên khi một tín hiệu khởi động được gửi đến bộ nguồn cung cấp. Điều này đồng thời kích hoạt điện áp 280 VDC  và dòng khí đến đầu cắt . Điện áp này có thể đo từ  điện cực (electrode) đến vòi phun (Nozzle). 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), trong khi vật liệu cần cắt được nối trực tiếp đến cực dương. Luồng khí đi 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).

2.  Sau khi dòng khí ổn định, mạch khởi động hồ quang bắt đầu làm việc. 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 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 tạo thành đường dẫn điện giữa điện cực và 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).

3.  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 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.

4. 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.

5. Trường hợp đầu cắt Plasma được gắn trên máy CNC (Máy cắt plasma CNC), 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. 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) hoạt động, 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 độ cao của vòi phun so với bề mặt liệu luôn ổn định ở độ cao mong muốn.

CÁC DẠNG NGUỒN CẮT PLASMA

Trãi qua quá trình phát triển hơn nữa thế kỷ, công nghệ cắt plasma đã phát triển qua 5 thế hệ để đáp ứng với những nhu cầu cắt từ đơn giản đến nâng cao.

Cắt Plasma thông thường

Quá trình này thường sử dụng một loại khí duy nhất (Thường là khí nén hay Nitơ) cho cả khí dùng tạo ra plasma và khí làm mát. Hầu hết các hệ thống này có công suất dưới 100A, để cắt vật liệu dày dưới 15mm. Chủ yếu dùng để cắt bằng tay.

Cắt Plasma hai đường khí

Quá trình này dùng hai đường khí; một cho tạo tia plasma và một cho khí bảo vệ. Khí bảo vệ được dùng để bảo vệ vùng cắt khỏi không khí (Để chổ vết cắt không bị oxy hóa), cho ra đường cắt sạch hơn. Đây có lẻ là loại phổ biến nhất, khi sự kết của các loại khí khác nhau có thể cho ra chất lượng tốt nhất có thể cắt trên một vật liệu.

VD: Khi cắt thép carbon dùng khí Plasma là Oxy, khí bảo vệ là khí nén sẽ cho chất lượng đường cắt tốt nhất.
Khi cắt Inox thì dùng khí Plasma là hỗn hợp gồm 95% Nitơ và 5% Hydro, khí bảo vệ là Nitơ thì đường cắt sẽ đẹp và không bị cháy đen như  khi dùng khí nén.

Ngoài ra còn có loại nguồn cắt plasma 2 đường khí và giải nhiệt bằng nước. Trên bộ nguồn loại này ngoài 2 cổng để đưa vào 2 nguồn khí còn có thêm bồn chứa nước, bơm nước và hệ thống ống để bơm nước tuẩn hoàn đến giải nhiệt cho điện cực. Nhờ vậy tuổi thọ điện cực được cao hơn so với loại giải nhiệt bằng không khí.

Cắt Plasma với khí bảo vệ bằng nước

Đây là một biến thể của qui trình cắt plasma hai đường khí, ở đây nước được thay thế cho khí bảo vệ. Nó tăng khả năng làm mát cho vòi phun và vật liệu cho chất lượng cắt tốt hơn khi cắt Inox. Loại này chỉ dùng cắt bằng máy CNC.

Cắt Plasma phun nước

Quá trình này sử dụng một khí duy nhất cho Plasma và sử dụng nước toả tròn hoặc xoáy phun trực tiếp vào hồ quang để cải thiện độ nén hồ quang, do đó mật độ hồ quang và nhiệt độ tăng. Quá trình này được sử dụng cho các bộ nguồn plasma có công suất từ  260-750 A cho đường cắt chất lượng cao trên nhiều loại vật liệu và độ dày. Quá trình này chỉ dành cho các ứng dụng cắt bằng máy CNC.

Do tia plasma phát ra có hình dạng như giọt nước nên đường cắt hơi bị nghiêng khoảng từ 3 – 10 ° tùy theo chất lượng của nguồn cắt plasma.

Độ nghiêng của bề mặt vật liệu khi cắt  bằng tia Plasma

Cắt Plasma độ phân giải cao – HD Plasma (High Defination Plasma)

Vài năm gần đây với sự ra đời của công nghệ Plasma độ phân giải cao (HD Plasma) hay một số nhà sản xuất còn gọi là Plasma chính xác (Precision Plasma) bằng cách dùng từ trường (thường thấy trên các máy của Nhật)  hoặc các đường khí phụ trợ (assist gas) để nén tia plasma lại trước khi ra khỏi đầu cắt (thường thấy trên các máy của Mỹ hoặc Châu Âu), nhờ đó đã cải thiện được chất lượng đường cắt rất nhiều, trong một số trường hợp có thể so sánh với cắt bằng tia Laser. Quá trình này chỉ dành cho các ứng dụng cắt bằng máy CNC. Để đạt được các ưu điểm của nguồn HD Plasma, đòi hỏi phải có sự phối hợp cao giữa bộ điều khiển máy CNC, bộ điều khiển độ cao đầu cắt plasma và phần mềm CAM để chuyển đổi bản vẽ thành chương trình CNC. Hiện nay giá thành nguồn cắt HD plasma còn rất cao. Một bộ nguồn HD plasma 100A của Mỹ có giá từ 20 – 40 ngàn USD.

Hết phần 2

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty TNHH Phát Triển Cong Nghệ Hàn & Tự Động Hóa Sơn Vũ – www.sonvu.net

Bài viết này có sử dụng một số tư liệu từ trang web Hypertherm.com -Nhà sản xuất bộ nguồn Plasma hàng đầu thế giới

MÁY CẮT PLASMA CNC – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG – P.1


LỊCH SỬ RA ĐỜI CÔNG NGHỆ CẮT PLASMA CNC

Máy cắt plasma cnc do Việt Nam sản xuất

Mỗi công nghệ ra đời đều nhằm đáp ứng một số các nhu cầu nhất định. Theo thời gian các công nghệ cắt ngày càng hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, mỗi công nghệ đều có những ưu và nhược điểm riêng. Vì vậy, tùy theo từng nhu cầu cụ thể mà chọn các công nghệ cắt khác nhau. Trong phạm vi bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về lịch sử ra đời và ứng dụng của công nghệ cắt Plasma.

Máy cắt plasma CNC gồm hai phần là Máy CNC và bộ nguồn phát ra tia plasma (gọi tắt là nguồn Plasma):

Máy CNC (Computerized Numerically Controlled (điều khiển bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G (G code). CNC được phát triển cuối thập niên 1940 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT. Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ nhờ phần mềm CAM, mà không cần người vận hành phải nhập lệnh G-code như trước đây( Trích từ Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

Trước khi tìm hiểu về bộ nguồn Plasma, chúng ta sẽ tìm hiểu tia plasma là gì?

Tia plasma

Tia sét chính là tia plasma trong tự nhiên

Plasma là trạng thái vật chất thứ tư (ngoài ba trạng thái vật chất là: rắn, lỏng và khí). Plasma được hình thành khi vật chất được ion hóa cực mạnh đến mức phần lớn các phân tử hay nguyên tử chỉ còn lại hạt nhân và các điện tử (electron) chuyển động tự do giữa các hạt nhân. Plasma không phải ở thể rắn vì nó không có điểm nóng chảy. Nó không phải ở thể lỏng vì nó không có lực căng bề mặt và không xác định được điểm sôi. Nó cũng không phải ở thể khí vì nó không có điểm ngưng tụ và không thể chứa nó trong các bình chứa. Vì vậy người ta xếp plasma vào trạng thái vật chất thứ tư.

Trạng thái Plasma không phổ biến trên trái đất, tuy nhiên trên 99% vật chất trong vũ trụ tồn tại dưới dạng plasma. Vì thế trong bốn trạng thái kể trên, plasma được xem như trạng thái đầu tiên trong vũ trụ. Ví dụ: tia sét là một dạng plasma trong tự nhiên. Mặt trời cũng là một dạng plasma.

Công nghệ cắt Plasma được phát minh cách đây khoảng hơn 50 năm, trong thời kỳ đỉnh cao của thế chiến thứ 2. Trong một nổ lực để cải thiện các mối nối của máy bay chiến đấu, một phương pháp hàn đã được phát triển (Gọi là hàn TIG) khi dùng một hàng rào khí trơ thổi chung quanh tia hồ quang điện để bảo vệ mối hàn khỏi quá trình oxy hóa.

Một vài thập kỷ sau, người ta phát hiện rằng việc giới hạn độ mở của đường khí trơ đi qua tia hồ quang điện tạo ra một loại vật chất thứ tư gọi là plasma, và nó tạo ra một nhiệt lượng vô cùng lớn khoảng 10.000 – 15.000 °C. Cùng lúc đó độ mở nhỏ hơn làm tăng tốc độ của dòng khí thoát ra, nó có khả năng thổi bay tất cả các loại kim loại mà nó đi qua. Từ đó, công nghệ này được dùng để cắt kim loại, nhưng với quy mô rất lớn vì khi đó chi phí cắt rất cao.

Càng ngày với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị cắt plasma ngày càng có chi phí thấp hơn và được thương mại hóa cách đây khoảng hơn 10 năm. (Hết P.1)

Nguyễn Hồng Sơn – GĐ Công ty TNHH Phát Triển Cong Nghệ Hàn & Tự Động Hóa Sơn Vũ – www.sonvu.net