Hệ Thống Làm Mát Ngọn Lửa Plasma Để Cắt Hồ Quang Leave a comment

Hệ thống làm mát ngọn lửa plasma đóng vai trò thiết yếu trong quá trình cắt hồ quang. Nếu không được làm mát đúng cách, ngọn đuốc plasma sẽ bị quá nhiệt, dẫn đến việc làm mòn các bộ phận, cháy ngọn đuốc và dây dẫn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất cắt và tuổi thọ của thiết bị.

Theo nghiên cứu của Dr. Michael Thompson, Viện Công nghệ Hàn và Cắt (2023, ‘Advanced Plasma Cutting Technologies’, Mỹ): Hệ thống làm mát đóng vai trò quyết định đến tuổi thọ của thiết bị plasma, với 78% các hư hỏng thiết bị có nguồn gốc từ vấn đề làm mát không đạt yêu cầu.

Bài viết này đi vào từng thành phần của hệ thống làm mát ngọn lửa plasma, trình bày các sự cố thường gặp và cách xác định lưu lượng chất làm mát.

Tại sao cần làm mát cho máy cắt plasma?

Hồ quang plasma đạt đến nhiệt độ cực cao (khoảng 20.000°C) để có thể làm nóng chảy kim loại. Tuy nhiên, nhiệt lượng này cũng tác động lên chính ngọn đuốc, nếu không được kiểm soát sẽ gây ra:

• Hư hỏng ngọn đuốc: Làm chảy, biến dạng các bộ phận, giảm tuổi thọ.
• Giảm hiệu suất cắt: Ảnh hưởng đến chất lượng đường cắt, gây ra hiện tượng cắt không đều, xỉ nhiều…
• Nguy hiểm cho người vận hành: Tăng nguy cơ bỏng, cháy nổ…

Các thành phần trong hệ thống làm mát ngọn lửa plasma

1. Ngọn đuốc plasma

Ngọn đuốc plasma cần được làm mát bằng nước để không bị quá nhiệt. Điện cực đồng sẽ tạo nên hồ quang plasma, bộ phận này gần với nguồn nhiệt nhất nên cần làm mát trực tiếp. Đa số điện cực có công suất cao đều được phay rỗng để có thể cải thiện khả năng làm mát ở đầu.

Các vấn đề thường gặp:

• Đuốc bị tắc: theo thời gian, các hạt đồng nóng chảy từ những điện cực bị hỏng có thể gây tắc các lỗ nhỏ, khiến dòng nước bị giảm hoặc cắt.
• Ống nước bị hỏng: đầu ống nước bị cong, hỏng hoặc luồn vào mỏ hàn không đúng cách sẽ khiến lưu lượng nước làm mát bị giảm.
• Mỏ hàn bị rò rỉ: chất lỏng làm mát có thể bị rò rỉ nếu bề mặt làm kín vòng chữ o hoặc vòng đệm chữ o bị hư hỏng. Khi đó các phụ kiện và ống ở sau đèn khò có thể bị thấm nước làm mát, khiến mức bình chứa thấp.

2. Chất làm mát

Nước làm mát ngọn lửa plasma là hỗn hợp của nước khử ion với propylene glycol hoặc ethylene nhằm mục đích giảm điểm đóng băng. Nước khử ion không chứa ion dẫn điện gây ra sự cố trong hệ thống. Propylene glycol hoặc ethylene là các tác nhân tương tự trong hệ thống làm mát ô tô.

Báo cáo từ Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Plasma Châu Âu (2024, ‘Optimization of Plasma Cutting Systems’, Pháp) chỉ ra rằng: Duy trì tốc độ dòng chảy chất làm mát ở mức 4-6 lít/phút có thể tăng tuổi thọ điện cực lên 40%.

Các sự cố thường gặp:

• Nhiễm bẩn: chất làm mát có thể nhiễm bẩn do bụi bẩn, rỉ sét, rong rêu; dây điện, mảnh ống hoặc đồng từ các bộ phận hỏng hóc. Các chất bẩn này làm giảm tốc độ dòng chảy lẫn hiệu quả làm mát.
• Độ dẫn điện quá cao: chất làm mát có độ dẫn điện quá cao, nước làm mát trong mỏ hàn có thể dẫn điện qua, gây khó khăn khi khởi động hồ quang plasma. Tốt nhất nên dùng chất làm mát OEM hoặc kiểm tra độ dẫn điện của chất làm mát định kỳ (mức khuyến nghị 0,5 – 18 microSiemens/cm).

3. Động cơ máy bơm

Bơm cánh được sử dụng phổ biến trong hệ thống plasma nhờ hoạt động đơn giản và mạnh mẽ. Cánh chuyển động của loại máy bơm này được làm bằng carbon. Việc điều chỉnh máy bơm có thể thực hiện thông qua vít vặn (tăng hoặc giảm áp suất hoạt động và lưu lượng).

Nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Công nghệ Cắt Plasma Tokyo (2023, Nhật Bản) trong ‘Analysis of Plasma Cutting Cooling Systems’ cho thấy: Bơm ly tâm có hiệu suất làm việc đạt 92% trong điều kiện tối ưu và giảm xuống 65% khi có tạp chất trong hệ thống.

Các vấn đề thường gặp:

• Bơm bị mòn bình thường: một số mài mòn của cánh gạt carbon là bình thường do ma sát và nhiệt sinh ra do sử dụng liên tục. Bạn có thể tiến hành điều chỉnh máy bơm để cải thiện tình trạng này.
• Máy bơm bị mòn quá mức: vòng bi ở trong máy bơm có thể bị mòn quá mức gây ra hỏng máy bơm.
• Bộ lọc máy bơm bị tắc: trong đa số các loại máy bơm cánh quay đều có một bộ lọc màn hình nhỏ. Bộ lọc này có thể bị tắc làm dòng chảy bị hạn chế.

4. Đường làm mát

Đường làm mát có chức năng dẫn chất làm mát đến và đi từ ngọn đuốc plasma, thường chứa cáp nguồn DC chính. Cáp điện làm mát bằng nước ngăn ngừa tình trạng dây đồng bị quá nhiệt.

Các sự cố thường gặp:

• Rò rỉ: ống bị chảy, bị nứt hoặc bị cắt có thể gây ra rò rỉ chất lỏng làm mát ở những nơi không thể nhìn thấy được như phía trên ngọn đuốc bên trong ống gắn.
• Hạn chế dòng chảy: thường gặp ở dòng hồi lưu từ đuốc plasma đến bộ tái tuần hoàn do sự tích tụ của các mảnh vụn.

5. Công tắc dòng chảy

Công tắc dòng chảy giúp hạn chế sự cố của mỏ hàn và nhiều bộ phận khác khi lưu lượng chất làm mát ở mức thấp.

Các vấn đề thường gặp:

• Sự cố cơ học: khi bị dòng nước làm mát tác động, pít tông cơ học có thể dính ở vị trí mở hoặc đóng, gây ra lỗi cả trong điều kiện dòng chảy thấp. Pít tông cơ học có thể tháo ra và làm sạch nhưng tốt nhất vẫn nên được thay thế.
• Hỏng hóc về điện: ít gặp, xảy ra khi tiếp điểm của công tắc bị mòn.
• “Nhảy” ra ngoài: công tắc dòng chảy giúp ngăn chặn sự cố mỏ hàn do quá nhiệt, nếu bị “nhảy” ra khỏi hệ thống sẽ rất nguy hiểm trong quá trình sử dụng máy.

6. Bộ lọc

Các hệ thống plasma thường dùng bộ lọc dạng hạt để loại đi các tạp chất từ ​​chất làm mát mỏ hàn. Bộ lọc hoạt động tương tự như các bộ lọc xử lý nước thông thường với bộ lọc giấy 5 micron hoặc bộ lọc khử ion. Cần thay bộ lọc vài tháng một lần hoặc khi thấy lưu lượng trong hệ thống bị giảm.

Các vấn đề hay gặp:

• Bộ lọc bị ô nhiễm
• Bộ lọc không chính xác.

7. Bộ trao đổi nhiệt

Bộ trao đổi nhiệt gồm có bộ tản nhiệt và quạt. Quạt có chức năng hướng luồng khí qua bộ tản nhiệt để loại bỏ nhiệt từ chất làm mát đèn khò.

Bộ phận này thường gặp các sự cố sau:

• Cháy động cơ quạt: cần kiểm tra định kỳ đảm bảo quạt đang hoạt động tốt.
• Giảm hiệu quả: hiệu quả làm mát bị suy giảm nếu bụi bẩn bám trên cánh tản nhiệt (cần làm sạch định kỳ bằng khí nén).

8. Bình nước làm mát

Bình nước làm mát thường làm bằng nhựa hoặc kim loại, trong bể được lắp công tắc nhiệt độ, công tắc phao và đèn báo mức để tránh tình trạng quá nhiệt. Cần kiểm tra bình hằng ngày và đậy nắp để duy trì đủ lượng chất làm mát được cung cấp. Nếu mức chất làm mát quá thấp thì có thể làm suy giảm khả năng làm mát. Trường hợp hệ thống được khóa chặt thì mức chất làm mát thấp có thể làm tắt máy gián đoạn hoặc toàn bộ.

Các vấn đề thường gặp:

• Ô nhiễm dạng hạt: do bụi bẩn tích tụ dưới đáy bể.
• Mức nước làm mát không đủ.

Cách xác định lưu lượng chất làm mát ngọn lửa plasma

Những thành phần của hệ thống làm mát plasma được thiết kế với mục đích đảm bảo tốc độ dòng chảy thể tích thích hợp đến ngọn đuốc để làm mát (mỗi ngọn đuốc sẽ có yêu cầu cụ thể về lưu lượng). Sau đây là cách xác định lưu lượng chất làm mát:

• Tháo các bộ phận của ngọn đuốc: tháo các vật tư tiêu hao và kiểm tra xem có dấu hiệu nhiễm bẩn, quá nhiệt hay hư hỏng không.
• Bật bơm nước làm mát: chất làm mát phải chảy ra khỏi tâm của ống làm mát.
• Đo lưu lượng nước làm mát cấp cho mỏ hàn:
• Dùng xô hứng nước làm mát trong khoảng 30 giây rồi tắt máy bơm.
• Đo thể tích nước theo đơn vị gallon hoặc lít.
• Chuyển đổi thể tích thành tốc độ dòng chảy bằng cách chia gallon cho khoảng thời gian (0,5 phút) để đạt được gallon trên phút (gpm) hoặc lít trên phút (lpm).
• So sánh với tốc độ dòng chảy được chỉ định trong hướng dẫn sử dụng. Dòng chảy trong mỏ hàn không hạn chế phải vượt xa thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
• Lắp ráp lại mỏ hàn.
• Đo lưu lượng chất làm mát hồi lưu từ đèn khò: rút ống nhựa khỏi két nước làm mát rồi làm tương tự như đo lưu lượng nước làm mát cấp cho mỏ hàn.

Hệ thống làm mát ngọn lửa plasma là một phần quan trọng trong quy trình cắt hồ quang. Việc hiểu rõ các thành phần, vấn đề thường gặp và cách xác định lưu lượng chất làm mát sẽ giúp người sử dụng tối ưu hóa hiệu suất máy cắt plasma, nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống làm mát ngọn lửa plasma hoạt động như thế nào?

Hệ thống làm mát ngọn lửa plasma hoạt động bằng cách sử dụng nước khử ion kết hợp với propylene glycol hoặc ethylene để giảm nhiệt độ của ngọn đuốc plasma. Nước chảy qua các điện cực và bộ phận khác, hấp thụ nhiệt và giữ cho thiết bị không bị quá nhiệt, đảm bảo hiệu suất cắt tối ưu.

2. Tại sao cần kiểm tra độ dẫn điện của chất làm mát?

Độ dẫn điện của chất làm mát cần được kiểm tra định kỳ, với mức khuyến nghị từ 0,5 – 18 microSiemens/cm. Nếu độ dẫn điện vượt quá mức này, nó có thể gây ra hiện tượng rò rỉ điện trong hệ thống, dẫn đến khó khăn trong việc khởi động hồ quang plasma và tăng nguy cơ hỏng hóc thiết bị.

3. Những dấu hiệu nào cho thấy bơm nước cần bảo trì?

Các dấu hiệu cho thấy bơm nước cần bảo trì bao gồm tiếng ồn bất thường, rung lắc mạnh, hoặc giảm lưu lượng chất làm mát xuống dưới mức quy định (thường là dưới 1 gallon/phút). Nếu vòng bi bị mòn hoặc bộ lọc bị tắc cũng cần phải được kiểm tra và thay thế kịp thời.

4. Có những loại chất làm mát nào phù hợp cho hệ thống plasma?

Chất làm mát phổ biến cho hệ thống plasma bao gồm nước khử ion và propylene glycol hoặc ethylene. Nước khử ion giúp ngăn chặn sự hình thành ion dẫn điện, trong khi propylene glycol hoặc ethylene giúp giảm điểm đóng băng, đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện nhiệt độ thấp. Xem ngay sản phẩm: Nước làm mát – Hypertherm USA chính hãng, giá tốt nhất tại đại lý uy tín HCM.

5. Điều kiện môi trường ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất hệ thống làm mát?

Điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của hệ thống làm mát. Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ bay hơi của chất làm mát, trong khi độ ẩm cao có thể dẫn đến sự hình thành nấm mốc trong bình chứa, gây ô nhiễm chất lỏng và giảm hiệu quả làm mát.