Hoạt động của một máy cắt plasma thông thường

Máy cắt Plasma hiện có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong cơ khí chế tạo và công nghiệp. Bây giờ chúng ta hãy cùng tìm hiểu về các hoạt động cơ bản của một máy cắt Plasma thông thường.

Bộ nguồn trong cấu tạo của máy cắt Plasma 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 sẽ cung cấp dòng điện, dòng khí và dòng hồ quang mồi (dòng Pilot) thích hợp đến đầu cắt cho mồi và duy trì quá trình.

Trước tiên khi tín hiệu khởi động được gửi đến bộ nguồn cắt cung cấp. Điều này sẽ đồng thời kích hoạt điện áp 280 VDC  và dòng khí tới đầu cắt . Điện áp này có thể đo được từ  điện cực đến vòi phun. Lưu ý rằng vòi phun được nối tới cực dương của bộ nguồn thông qua điện trở và Relay, trong khi vật liệu cần cắt thì được nối trực tiếp tới cực dương. Luồng khí đi qua vòi phun rồi thoát ra ngoài. Thời điểm này, không có tia hồ quang và không có dòng điện chạy qua nguồn DC (gọi là điện áp mạch hở).

Khi dòng khí đã ổn định, mạch khởi động hồ quang cũng bắt đầu làm việc. Với điện áp do mạch này tạo ra khoảng 5000 – 10000 VAC (tần số cao), tia lửa điện được phóng qua giữa điện cực và vòi phun ở bên trong đầu cắt, nơi dòng khí phải đi qua mới thoát ra ngoài. Năng lượng chuyển từ tia lửa điện (tần số cao) qua dòng khí làm cho nó bị Ion hóa và dẫn điện. Dòng khí dẫn điện này tạo nên đường dẫn điện giữa điện cực với vòi phun, kết quả là hình thành hồ quang Plasma. Dòng khí này buộc tia hồ quang này phải đi qua lổ của vòi phun rồi ra ngoài, tạo nên dòng  hồ quang mồi.

Khi vòi phun máy cắt Plasma đủ gần các vật liệu cắt, dòng hồ quang mồi được đánh vào vật liệu như là đường dẫn dòng điện tới cực dương (của bộ nguồn) mà không giới hạn bởi điện trở như vòi phun nối tới cực dương. Dòng điện chảy qua vật liệu nhận biết bởi bộ nguồn. Khi dòng điện phát hiện , thì bộ khởi động hồ quang ngưng làm việc đồng thời Pilot Relay sẽ mở ra. Dòng khí Ion hóa được duy trì với năng lượng hồ quang của nguồn một chiều.

Nhiệt độ của hồ quang Plasma sẽ làm nóng chảy kim loại, đánh thủng tấm phôi và dòng khí với tốc độ cao sẽ thổi bay vật liệu nóng chảy từ phía dưới đường cắt. Tại thời điểm đó, đầu cắt bắt đầu di chuyển và quá trình cắt bắt đầu.

Trường hợp đầu cắt Plasma được gắn ở trên máy CNC, bộ điều khiển của máy này sẽ cảm ứng được tín hiệu từ bộ nguồn của máy cắt Plasma và cho biết dòng hồ quang Plasma đã được thiết lập thành công. Khi đó, máy CNC bắt đầu di chuyển đầu cắt dựa trên bản vẽ. Đồng thời, khi bộ điều khiển độ cao đầu cắt Plasma (THC – Torch Height Controller) hoạt động, thiết bị này có khả năng tự động cảm ứng và điều khiển độ cao đầu cắt lên xuống dựa theo độ cong vênh của vật liệu, để đảm bảo được khoảng cách của vòi phun với bề mặt liệu ổn định với độ cao mong muốn.

Trên đây là nguyên lý cơ bản của quy trình cắt Plasma thông thường. Nhìn chung, các hoạt động này không quá phức tạp chủ yếu là dựa vào quá trình tạo tia Plasma và hồ quang để thực hiện được quá trình cắt nhanh nhất.