Bài 6.3CắtChương 6 · Cắt và gia công phi truyền thống

Cắt plasma

Tia khí siêu nóng cắt xuyên tấm dẫn điện

Cắt plasma xẻ xuyên tấm kim loại bằng hồ quang điện bị ép thành tia khí siêu nóng mảnh. Nó là con ngựa thồ cho thép tấm dày từ khoảng 3 đến 50 mm: khung rơ moóc, đế máy, giá đỡ và công việc sửa chữa. Máy cầm tay nằm vừa cốp xe; bàn plasma CNC cắt chi tiết từ cả tấm.

Ảnh: Devaes, CC BY-SA 3.0, qua Wikimedia Commons

Mỏ plasma cắt mở phía trên tấm, mặt cắt cạnh dọc theo đường cắtHình là mặt cắt cạnh dọc theo đường cắt, với mỏ được cắt mở; mỏ di chuyển sang trái. Các số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới.

Cách hoạt động

Khép kín mạch điện. Một kẹp nối tấm với cực dương của nguồn một chiều (dòng điện một chiều, như của pin). Điện cực bên trong mỏ là cực âm.
Bắt đầu bằng hồ quang dẫn. Khí nén, hoặc khí khác, xoáy qua mỏ. Một hồ quang dẫn nhỏ (tia lửa khởi động) giữa điện cực và vòi biến một phần thành plasma, khí dẫn điện.
Ép hồ quang. Lỗ hẹp của vòi ép hồ quang và khí thành tia mảnh, rất nhanh, khoảng 20.000 °C ở lõi.
Chạm tấm. Khi tia chạm vào tấm, hồ quang nhảy sang kim loại và dòng cắt đầy đủ chạy qua nó, thường hàng chục đến hàng trăm ampe. Kim loại chảy xuyên suốt độ dày.
Thổi ra. Tia thổi kim loại nóng chảy ra khỏi đáy đường cắt thành tia lửa, thường vào bàn nước cũng giữ lại khói. Một ít kim loại dính vào mép dưới thành xỉ (hạt tái đông).
Đi theo đường chạy. Giàn CNC di chuyển mỏ dọc đường viền và giữ chiều cao không đổi; với mỏ cầm tay, người dẫn mỏ.

Thông số chính

Vật liệu: Mọi kim loại dẫn điện: thép cacbon thấp và thép không gỉ, nhôm, đồng, đồng thau
Chi tiết thường gặp: Giá đỡ, tấm đế, mặt bích, tấm tăng cứng, chi tiết khung, cắt phế liệu và phá dỡ
Kích thước chi tiết: Tấm thường dày 1 đến khoảng 50 mm; bàn CNC thường 1,5 × 3 m và lớn hơn nhiều
Độ chính xác: Thường khoảng ±0,5 mm; mỏ hồ quang mịn (độ nét cao) làm tốt hơn
Bề mặt hoàn thiện: Thô hơn laser, hơi vát, có xỉ ở mép dưới và vùng ảnh hưởng nhiệt rộng hơn (dải bị nhiệt làm thay đổi)
Số lượng phù hợp: Từ sửa chữa đơn chiếc đến loạt chi tiết tấm trên bàn CNC
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Không cần khuôn, nhưng điện cực và vòi bị mòn; máy cầm tay từ vài trăm đô la, bàn CNC từ hàng chục nghìn
Tốc độ: Vài mét mỗi phút ở thép 6 đến 12 mm, nhanh hơn laser ở tấm dày

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Nhanh và rẻ ở thép tấm vừa và dày
Máy rẻ, kể cả loại cầm tay di động
Cắt được thép không gỉ và nhôm, mà ngọn lửa oxy–nhiên liệu không cắt được
Đầu vát cắt mép nghiêng sẵn sàng để hàn

Hạn chế

Chỉ kim loại dẫn điện
Rãnh cắt rộng hơn (1,5 đến 4 mm) và kém chính xác hơn laser hoặc tia nước
Mép hơi vát và xỉ phải đục hoặc mài bỏ
Hồ quang sáng, khói và tiếng ồn cần màn chắn và hút khí

Ứng dụng

Gia công kết cấu thépTấm đế, tấm tăng cứng, giá đỡ cho tòa nhà và cầu
Thiết bị nặng và nông nghiệpTấm khung gầm, gầu, khung cho máy kéo và rơ moóc
Đóng tàuTấm vỏ tàu và gân tăng cứng, thường với đầu vát
HVAC và ống gióPhụ kiện ống gió cắt từ tôn mạ kẽm mỏng
Sửa chữa, phế liệu và phá dỡCắt cầm tay tại hiện trường, tháo dỡ kết cấu thép

Cách nhận biết

Mép cắt hơi lệch vuông góc, thường vuông hơn ở một bên đường cắt so với bên kia.
Hạt xỉ, kim loại tái đông, dọc mép dưới, hoặc vết mài nơi chúng được loại bỏ.
Các vạch kéo cong trên mặt cắt tụt lại về phía đáy, và một dải xanh hoặc vàng rơm cạnh đường cắt.
Lỗ hơi côn hoặc có lúm nhỏ nơi nhát cắt bắt đầu (điểm xuyên).