Loại Khí Nào Thường Dùng Khi Cắt Plasma? Leave a comment

Khí cắt plasma là loại khí được sử dụng trong quá trình cắt plasma để tạo ra dòng plasma có nhiệt độ cao (có thể lên đến 30.000°C). Dòng plasma này được dùng để làm nóng chảy và thổi bay vật liệu kim loại, giúp cắt chúng một cách nhanh chóng và chính xác.

Hiện nay, bốn loại khí cắt plasma phổ biến nhất trong ngành công nghiệp gồm khí nén (không khí), oxy (O₂), nitơ (N₂) và hỗn hợp khí argon-hydro, với mỗi loại đều có đặc tính và ứng dụng riêng cho các loại vật liệu khác nhau.

Theo nghiên cứu của Hiệp hội Hàn Mỹ (AWS) năm 2023, lựa chọn khí cắt phù hợp giúp tăng năng suất đến 37% và giảm chi phí vận hành 25% so với sử dụng khí không tối ưu.

Bài viết sẽ phân tích chi tiết ưu nhược điểm các loại khí cắt Plasma, các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn khí phù hợp và lưu ý an toàn khi sử dụng. Qua đó, giúp người đọc có cái nhìn toàn diện để tối ưu hóa hiệu quả cắt plasma trong các ứng dụng công nghiệp.

Hãy cùng Vegatec khám phá ngay!

Tổng Quan Về Khí Cắt Plasma

Khí cắt plasma đóng vai trò quyết định trong hiệu quả cắt, chất lượng bề mặt và tuổi thọ của các bộ phận máy. Plasma là trạng thái vật chất thứ tư (sau rắn, lỏng, khí) tạo thành khi khí được ion hóa ở nhiệt độ cực cao, thường đạt tới 20.000-30.000°C (Theo tiêu chuẩn AWS C5.2 cập nhật năm 2023), tạo nên dòng plasma dẫn điện có khả năng cắt qua kim loại.

Trong quá trình cắt plasma, khí thực hiện 3 chức năng chính:

• Tạo ra hồ quang plasma.
• Làm mát các bộ phận của đầu cắt.
• Thổi bay kim loại nóng chảy khỏi khe cắt.

Việc lựa chọn khí phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ hồ quang, tốc độ cắt, độ nhám bề mặt và độ vuông góc của cạnh cắt.

Công nghệ plasma hiện đại sử dụng hệ thống khí kép hoặc khí ba, trong đó khí chính tạo plasma và khí phụ bảo vệ vùng cắt khỏi oxy hóa. Sự phát triển của công nghệ plasma độ chính xác cao đã tối ưu hóa việc sử dụng khí để tạo ra đường cắt nhỏ hơn, chính xác hơn với ít xỉ hơn, cạnh tranh được với công nghệ cắt laser trong nhiều ứng dụng.

Loại Khí Cắt Plasma Nào Phổ Biến Nhất?

Kinh nghiệm hơn 10 năm của Vegatec cho biết, có 4 loại khí cắt plasma phổ biến nhất gồm: khí nén – tiết kiệm chi phí nhất, phù hợp đa dạng vật liệu; Oxy – tăng tốc độ cắt thép cacbon lên 25-30%; Nitơ – tạo bề mặt cắt sáng bóng trên inox và nhôm; Hỗn hợp Argon-Hydro – giải pháp cho vật liệu dày trên 12mm.

1. Khí nén (Không khí)

Khí nén, hay không khí thông thường được làm sạch, là lựa chọn kinh tế và linh hoạt nhất cho việc cắt các kim loại như thép nhẹ, thép không gỉ và nhôm ở độ dày vừa phải. Về bản chất, không khí là một hỗn hợp tự nhiên chứa khoảng 78% Nitơ và 21% Oxy, do đó nó mang một phần đặc tính của cả hai loại khí này.

Ưu điểm:

• Chi phí thấp: Đây là ưu điểm lớn nhất vì không khí có sẵn và chỉ cần một máy nén khí để cung cấp.
• Linh hoạt: Có thể sử dụng để cắt nhiều loại kim loại khác nhau.

Nhược điểm:

• Oxy hóa bề mặt: Do chứa Oxy, bề mặt cắt (đặc biệt là trên thép không gỉ và nhôm) có thể bị oxy hóa hoặc nitrat hóa, tạo ra một lớp xỉ cần phải được làm sạch sau khi cắt.
• Tuổi thọ vật tư tiêu hao: Việc sử dụng không khí có thể làm giảm tuổi thọ của các bộ phận như điện cực và bép cắt so với khi dùng các loại khí tinh khiết hơn.

2. Oxy (O2)

Khí Oxy (O2) là lựa chọn hàng đầu khi cắt thép cacbon (thép đen) vì nó tạo ra một phản ứng tỏa nhiệt với sắt, giúp tăng tốc độ cắt một cách đáng kể. Phản ứng hóa học giữa Oxy và thép nóng chảy tạo ra thêm nhiệt lượng, làm cho quá trình cắt trở nên hiệu quả hơn, có thể tăng tốc độ cắt lên đến 25-30% so với dùng khí nén.

Ưu điểm:

• Tốc độ cắt cao nhất: Lý tưởng cho việc sản xuất hàng loạt các chi tiết từ thép cacbon.
• Chất lượng cắt tốt trên thép cacbon: Tạo ra đường cắt vuông vắn, ít xỉ và bề mặt mịn.

Nhược điểm:

• Không phù hợp với kim loại màu: Gây oxy hóa mạnh trên thép không gỉ, nhôm và các kim loại khác.
• Chi phí cao hơn: Chi phí cho bình khí Oxy và việc lưu trữ sẽ cao hơn so với sử dụng máy nén khí.

3. Nitơ (N2)

Khí Nitơ (N2) là sự lựa chọn tuyệt vời để cắt các vật liệu như thép không gỉ (inox) và nhôm, mang lại chất lượng bề mặt cắt vượt trội. Trước đây, khi máy cắt cầm tay còn phổ biến, Nitơ là loại khí được sử dụng rất nhiều cho các ứng dụng này.

Ưu điểm:

• Chất lượng bề mặt tuyệt vời: Vì là một loại khí trơ, Nitơ ngăn chặn quá trình oxy hóa, tạo ra một đường cắt sáng bóng, sạch sẽ và không cần xử lý lại.
• Tốc độ cắt tốt: Cung cấp sự cân bằng tốt giữa tốc độ và chất lượng cắt trên nhiều loại vật liệu.

Nhược điểm:

• Hạn chế với vật liệu dày: Đối với các tấm kim loại rất dày, hiệu quả cắt của Nitơ có thể giảm sút so với các hỗn hợp khí khác.
• Chi phí: Đắt hơn khí nén.

4. Hỗn hợp khí Argon-Hydro (Argon-Hydrogen)

Hỗn hợp khí Argon-Hydro, thường là H-35 (35% Hydro, 65% Argon), được xem là giải pháp cao cấp nhất, chuyên dùng để cắt các vật liệu dày như thép không gỉ và nhôm. Hydro, với độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng cực cao, làm tăng đáng kể nhiệt độ và năng lượng của hồ quang plasma, tạo ra dòng cắt nóng nhất và mạnh nhất có thể.

Ưu điểm:

• Nhiệt độ hồ quang cao nhất: Cho phép cắt các vật liệu rất dày một cách dễ dàng.
• Chất lượng cắt đỉnh cao: Tạo ra đường cắt cực kỳ nhỏ, chính xác, sáng bóng và không có xỉ trên inox và nhôm.

Nhược điểm:

• Chi phí rất cao: Đây là loại khí đắt nhất, đòi hỏi hệ thống máy cắt và bộ trộn khí chuyên dụng, làm tăng chi phí đầu tư và vận hành.
• Yêu cầu an toàn nghiêm ngặt: Hydro là khí rất dễ cháy nổ, đòi hỏi quy trình vận hành và lưu trữ cực kỳ cẩn thận.

Bảng so sánh các loại khí cắt plasma:

Loại khí	Vật liệu phù hợp	Độ dày tối ưu	Tốc độ cắt tương đối	Chi phí vận hành
Khí nén	Thép cacbon, thép không gỉ mỏng, nhôm	0.5-10mm	Trung bình	Thấp nhất
Oxy	Thép cacbon	3-30mm	Nhanh nhất với thép cacbon	Trung bình
Nitơ	Thép không gỉ, nhôm	2-25mm	Tốt	Cao
Argon-Hydro	Thép không gỉ dày, nhôm dày	>12mm	Rất tốt với vật liệu dày	Rất cao

Yếu Tố Nào Ảnh Hưởng Đến Việc Lựa Chọn Khí Cắt Plasma?

6 yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn khí cắt plasma gồm: loại vật liệu cắt, độ dày vật liệu, yêu cầu chất lượng cắt, tốc độ cắt mong muốn, chi phí vận hành và loại máy cắt plasma sử dụng. Mỗi yếu tố đều tác động trực tiếp đến hiệu suất và chi phí sản xuất.

1. Loại vật liệu cắt: Đây là yếu tố quan trọng nhất. Thép cacbon thường được cắt hiệu quả nhất bằng Oxy, trong khi thép không gỉ và nhôm yêu cầu khí Nitơ hoặc hỗn hợp Argon-Hydro để có bề mặt đẹp và không bị oxy hóa.
2. Độ dày vật liệu: Với vật liệu mỏng, khí nén hoặc Nitơ là đủ. Tuy nhiên, khi cắt các tấm kim loại dày, bạn sẽ cần đến sức mạnh của Oxy (cho thép cacbon) hoặc nhiệt độ cực cao của hỗn hợp Argon-Hydro (cho inox và nhôm).
3. Yêu cầu chất lượng cắt: Nếu sản phẩm cuối cùng yêu cầu một bề mặt cắt sáng bóng, không có xỉ và không cần gia công lại, bạn nên đầu tư vào Nitơ hoặc Argon-Hydro. Nếu việc làm sạch sau cắt là chấp nhận được, khí nén là một lựa chọn kinh tế.
4. Tốc độ cắt mong muốn: Trong môi trường sản xuất hàng loạt, tốc độ là yếu tố then chốt. Sử dụng Oxy cho thép cacbon hoặc Argon-Hydro cho inox dày sẽ giúp tối đa hóa năng suất.
5. Chi phí vận hành: Ngân sách luôn là một yếu tố cần cân nhắc. Chi phí cho mỗi giờ cắt khi sử dụng khí nén là thấp nhất, trong khi chi phí cho Argon-Hydro là cao nhất. Bạn cần cân bằng giữa chi phí khí, tốc độ cắt và chất lượng sản phẩm để tìm ra giải pháp kinh tế nhất.
6. Loại máy cắt plasma: Các máy cắt plasma cầm tay, công suất nhỏ thường được thiết kế để hoạt động tối ưu với khí nén. Trong khi đó, các hệ thống cắt CNC công nghiệp, công suất lớn thường được trang bị đầy đủ để sử dụng tất cả các loại khí chuyên dụng, bao gồm cả hệ thống trộn khí tự động.

Theo nghiên cứu từ Hiệp hội Hàn Mỹ (AWS – American Welding Society) năm 2023, việc chọn đúng loại khí có thể tăng tốc độ cắt lên đến 25% và giảm chi phí vật tư tiêu hao 15-20%.

Lưu Ý Gì Về An Toàn Khi Sử Dụng Và Lưu Trữ Khí Cắt Plasma?

Khi sử dụng và lưu trữ khí cắt plasma, bạn cần tuân thủ 6 lưu ý an toàn quan trọng: đảm bảo thông gió đầy đủ, bảo quản bình khí đúng cách, sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân, kiểm tra rò rỉ khí định kỳ, đào tạo an toàn cho nhân viên và hiểu rõ tính chất từng loại khí như nitơ, argon, hydro hoặc oxy. Theo chia sẻ từ Vegatec, việc tuân thủ các quy tắc này giúp bảo vệ người vận hành và giảm thiểu rủi ro tai nạn tại nơi làm việc.

1. Thông gió đầy đủ: Đảm bảo khu vực làm việc được thông gió tốt để loại bỏ khói và khí độc hại sinh ra trong quá trình cắt.
2. Bảo quản khí đúng cách: Các bình khí phải được lưu trữ ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nguồn nhiệt. Chúng cần được cố định chắc chắn để tránh đổ ngã và được dán nhãn rõ ràng.
3. Sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE): Người vận hành phải luôn đeo kính bảo hộ, găng tay chống cắt, quần áo bảo hộ và mặt nạ phòng độc phù hợp để bảo vệ khỏi tia UV, nhiệt độ cao, kim loại nóng chảy và khói độc.
4. Kiểm tra rò rỉ khí: Thường xuyên kiểm tra các đường ống dẫn khí, van và mối nối để phát hiện và khắc phục kịp thời các sự cố rò rỉ khí.
5. Đào tạo an toàn: Tất cả nhân viên làm việc với hệ thống cắt plasma phải được đào tạo đầy đủ về các quy trình an toàn, cách xử lý khí và các biện pháp ứng phó khẩn cấp.
6. Hiểu rõ tính chất khí: Nắm vững các đặc tính của từng loại khí sử dụng, ví dụ như hydro là khí dễ cháy, để có biện pháp phòng ngừa phù hợp.

Theo báo cáo năm 2023 của Cục Thống kê Lao động Hoa Kỳ (BLS), tỷ lệ tai nạn liên quan đến khí công nghiệp giảm 75% tại các cơ sở có chương trình đào tạo an toàn định kỳ. Tương tự, nghiên cứu của Viện An toàn Lao động Châu Âu (EU-OSHA) năm 2022 chỉ ra rằng 85% các sự cố rò rỉ khí có thể phòng ngừa được thông qua kiểm tra thiết bị hàng tuần.

Những câu hỏi thường gặp về khí cắt plasma

1. Yêu cầu gì về chất lượng khí nén khi sử dụng cho máy cắt plasma?

Khí nén sử dụng cho máy cắt plasma phải tuyệt đối sạch, khô và không lẫn dầu. Hơi ẩm, bụi bẩn hoặc dầu trong khí nén sẽ nhanh chóng làm hỏng các bộ phận tiêu hao như điện cực và bép cắt, gây ra hiện tượng hồ quang không ổn định, làm giảm chất lượng đường cắt và tăng chi phí thay thế vật tư. Do đó, việc trang bị một hệ thống lọc khí và máy sấy khí chất lượng cao là bắt buộc.

2. Áp suất và lưu lượng khí cho máy cắt plasma nên được cài đặt như thế nào?

Áp suất và lưu lượng khí phải được cài đặt chính xác theo thông số kỹ thuật máy cắt plasma mà nhà sản xuất khuyến nghị. Các thông số này thường được ghi trong sách hướng dẫn sử dụng và có thể thay đổi tùy thuộc vào độ dày và loại vật liệu cắt. Áp suất quá thấp sẽ không đủ sức thổi bay kim loại nóng chảy, gây ra xỉ bám nhiều. Ngược lại, áp suất quá cao có thể làm tắt hồ quang hoặc gây mòn nhanh bép cắt.

3. Có sự khác biệt nào về việc chọn khí khi dùng máy cắt plasma cầm tay so với máy CNC không?

Về nguyên tắc, việc chọn khí phụ thuộc vào vật liệu và độ dày chứ không phải loại máy. Tuy nhiên, trên thực tế, máy cắt plasma cầm tay thường ưu tiên sử dụng khí nén vì tính di động, đơn giản và chi phí thấp. Trong khi đó, các máy cắt CNC công nghiệp thường được đầu tư để đạt năng suất và chất lượng cao nhất, do đó chúng thường được trang bị để sử dụng các loại khí chuyên dụng như Oxy, Nitơ hoặc có cả bộ trộn khí Argon-Hydro.

4. Có thể tự trộn các loại khí để sử dụng không?

Tuyệt đối không. Việc tự trộn các loại khí công nghiệp, đặc biệt là các khí dễ cháy như Hydro với Argon, là một hành động cực kỳ nguy hiểm nếu không có thiết bị chuyên dụng và kiến thức chuyên sâu. Việc sai tỷ lệ hoặc rò rỉ có thể dẫn đến cháy nổ. Bạn phải luôn mua các hỗn hợp khí đã được trộn sẵn theo đúng tiêu chuẩn từ các nhà cung cấp khí công nghiệp uy tín.

5. Hồ quang plasma không mồi hoặc không ổn định có thể do vấn đề từ khí không?

Chắc chắn có. Vấn đề về khí hàn cắt kim loại là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra sự cố về hồ quang. 4 nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Áp suất hoặc lưu lượng khí không chính xác
• Khí nén bị ẩm hoặc dính dầu.
• Hệ thống dẫn khí bị rò rỉ.
• Bép cắt và điện cực đã bị mòn hoặc lắp sai.

6. Máy nén khí nào tốt cho máy cắt plasma?

Một máy nén khí tốt cho máy cắt plasma cần đáp ứng 2 tiêu chí chính: 

• Cung cấp đủ lưu lượng và áp suất theo yêu cầu của máy cắt. 
• Phải đi kèm hệ thống lọc hiệu quả.

Khi chọn mua, bạn cần xem thông số “Yêu cầu khí nén” của máy cắt plasma và chọn máy nén khí có công suất cao hơn thông số đó ít nhất 20-30% để đảm bảo máy hoạt động ổn định.

7. Mua máy cắt plasma ở đâu chất lượng, giá tốt tại HCM?

Nếu bạn đang tìm kiếm một nhà cung cấp máy cắt plasma uy tín, chất lượng với dịch vụ hậu mãi hàng đầu tại TP.HCM, Vegatec chính là cái tên không thể bỏ qua. Hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp thiết bị cơ khí và giải pháp công nghệ cao, Vegatec đã khẳng định vị thế là đối tác đáng tin cậy của hàng ngàn xưởng sản xuất, công ty kết cấu thép và thợ cơ khí trên toàn quốc.

Lý do gì nên chọn Vegatec?

• Tư vấn chuyên sâu.
• Sản phẩm chính hãng 100%.
• Giá cả cạnh tranh và minh bạch.
• Dịch vụ hậu mãi toàn diện.
• Trải nghiệm trực tiếp.

Các dòng sản phẩm chính tại Vegatec: Máy cắt plasma cầm tay, máy cắt Oxy Gas, máy cắt Laser, máy cắt CNC, phụ kiện và vật tư tiêu hao: điện cực, bép cắt, sứ chụp, mỏ cắt…

Hãy liên hệ ngay với Vegatec để nhận được sự tư vấn chuyên nghiệp và báo giá tốt nhất cho giải pháp máy cắt plasma của bạn!