Máy cắt ống laser và máy cắt ống plasma đều được sử dụng phổ biến để chế tạo kim loại, nhưng có những điểm khác biệt chính giữa hai công nghệ cắt ống này. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cách thức hoạt động của việc cắt ống bằng laser và plasma và so sánh khả năng, ưu điểm và sự phù hợp của chúng đối với các ứng dụng khác nhau.
Nguyên lý cắt
Sự khác biệt chính nằm ở nguyên tắc cắt được sử dụng. Máy cắt ống laser sử dụng chùm tia laser công suất cao tập trung chính xác vào bề mặt kim loại. Nhiệt độ cực cao từ tia laser ngay lập tức làm tan chảy hoặc làm bay hơi kim loại dọc theo đường cắt xác định.
Cắt ống plasma hoạt động theo một cách hơi khác. Trong quá trình này, đèn khò plasma hướng dòng khí ion hóa tốc độ cao, được gọi là plasma, tới phôi kim loại. Khi plasma tiếp xúc với ống, nó sẽ truyền một lượng nhiệt khổng lồ, làm tan chảy vật liệu. Sau đó, khí quá nhiệt được thổi đi bằng khí nén, để lại vết cắt sạch sẽ.
Độ chính xác và chất lượng cắt
Độ chính xác và chất lượng cắt đạt được với mỗi phương pháp có thể khác nhau đáng kể. Cắt ống bằng laser nổi tiếng với độ chính xác cực cao, tạo ra các vết cắt rất chính xác và hầu như không có cặn hoặc gờ ở các cạnh. Dung sai có thể được giữ trong phạm vi vài phần nghìn inch.
Mặt khác, cắt plasma có xu hướng kém chính xác hơn do nhiệt độ cao hơn. Vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt thường lớn hơn, dẫn đến các cạnh cứng hơn và có thể cần hoàn thiện thêm như mài. Hình học khe và lỗ cũng không được xác định rõ ràng như cắt laser.
Cắt Tốc Độ
Khi nói đến tốc độ cắt, máy laser có thể cắt nhanh hơn plasma đối với nhiều vật liệu dạng ống thông thường và có độ dày đến một điểm nhất định. Tuy nhiên, nếu vượt quá độ dày khoảng 1/2 inch, việc cắt plasma sẽ trở nên nhanh hơn vì nó có thể xử lý lượng lớn vật liệu nhanh hơn so với laser.
Đối với công việc cắt ống có tiết diện rất dày dày trên 1 inch, plasma thường là kỹ thuật nhanh hơn. Tốc độ cắt cao hơn khiến nó phù hợp hơn cho các hoạt động sản xuất lớn hơn liên quan đến vật liệu nặng.
Phạm vi ứng dụng
Cả cắt laser và plasma đều có thể xử lý nhiều loại phôi kim loại. Tuy nhiên, cắt laser có một chút lợi thế về tính linh hoạt trong ứng dụng. Nó có thể cắt các vật liệu mỏng manh hoặc nhạy cảm với nhiệt như thép không gỉ, nhôm và đồng với độ chính xác cao hơn và lượng nhiệt đầu vào tối thiểu.
Mặt khác, plasma bị giới hạn nhiều hơn ở các kim loại dẫn điện, nơi dòng điện có thể được truyền một cách hiệu quả, như thép cacbon, nhôm và một số hợp kim. Kim loại màu có thể yêu cầu các loại khí và đèn khò đặc biệt để cắt plasma.
Chi phí thiết bị
Chi phí vốn ban đầu cần thiết cho máy cắt ống laser và plasma khác nhau đáng kể. Trung bình, một máy cắt laser công nghiệp có mức đầu tư tài chính ban đầu cao hơn so với hệ thống plasma.
Điều này là do các yếu tố như quang học phức tạp, cơ học chính xác và nguồn laser công suất cao có liên quan. Thiết bị cắt plasma mang lại thời gian hoàn vốn ngắn nhờ giá mua và chi phí vận hành tương đối thấp. Yêu cầu bảo trì nhìn chung cũng ít hơn đối với công nghệ plasma trong thời gian dài.
Hiệu suất năng lượng
Từ góc độ hiệu quả sử dụng năng lượng trong quá trình vận hành, việc cắt ống plasma có ưu thế rõ ràng. Mặc dù nhiệt độ cắt plasma cao hơn nhưng nó tiêu thụ ít năng lượng hơn trên mỗi lần cắt so với cắt laser trong đó một phần năng lượng laser bị mất dưới dạng nhiệt.
Điều này làm cho việc cắt ống plasma tiết kiệm hơn một chút đối với các kịch bản sản xuất hàng loạt có chu kỳ cắt kéo dài. Tuy nhiên, việc cắt laser đang bắt kịp với các nguồn laser sợi quang mới mang lại hiệu quả cắm tường được cải thiện.
Quá trình phát thải
Về lượng khí thải tạo ra, cắt ống bằng laser tạo ra khói sạch hơn so với cắt plasma. Nhiệt tập trung của tia laser tạo ra nhiều hơi và khói hơn so với hồ quang mở của plasma. Hầu hết các nhà khai thác laser có thể từ bỏ các hệ thống hút khí thải đắt tiền vì lượng khí thải tiêu tan nhanh chóng.
Ngược lại, cắt plasma đòi hỏi phải thông gió cưỡng bức và có thể là máy hút khói để loại bỏ khí độc hại khỏi khu vực cắt một cách an toàn. Cần phải có biện pháp phòng ngừa đặc biệt đối với một số vật liệu như thép có khả năng tạo ra các hạt khói nguy hiểm.
Lựa chọn công nghệ phù hợp
Tóm lại, cả cắt laser và cắt plasma đều có thành tích đã được chứng minh khi đáp ứng nhu cầu chế tạo hình ống. Sự lựa chọn thường phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể của dự án như:
- Dung sai yêu cầu và độ bóng bề mặt
- Khối lượng sản xuất và nhu cầu thông lượng
- Loại vật liệu và độ dày ống
- Độ phức tạp của bộ phận (lỗ, khe, đường viền)
- Ngân sách vốn khả dụng
- Ưu tiên sử dụng năng lượng và phát thải
Cắt laser thường vượt trội đối với các thiết kế phức tạp, chi tiết mịn hơn và nhiều loại kim loại màu. Plasma phù hợp hơn với các công việc cồng kềnh đòi hỏi tốc độ cắt cao trên thép cacbon. Cả hai công nghệ cùng tồn tại hài hòa trong các ngành sản xuất có vai trò bổ sung cho nhau. Với những tiến bộ đang diễn ra, mỗi giải pháp đều cung cấp các giải pháp cắt ống có giá trị.
Thông qua những so sánh có hiểu biết về các khả năng, lợi thế và sự phù hợp chính của chúng đối với các ứng dụng khác nhau, các nhà chế tạo ống có thể chọn công nghệ tối ưu đáp ứng tốt nhất các mục tiêu về năng suất và chất lượng của họ. Cũng cần chú ý đến các yếu tố như tổng chi phí sở hữu trong suốt vòng đời của thiết bị. Phối cảnh tích hợp giúp tối đa hóa lợi ích từ hệ thống cắt ống bằng laser hoặc plasma.
