Đánh giá 4 công nghệ cắt kim loại thông dụng nhất hiện nay

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế tạo máy cũng như công nghiệp xây dựng, nhu cầu về gia công cắt kim loại cũng phát triển mạnh mẽ theo. Hiện nay, có 4 phương pháp cắt kim loại qui mô công nghiệp phổ biến nhất: Cắt kim loại bằng Oxy-gas, bằng Plasma, bằng Laser và cuối cùng bằng tia nước.

I. Cắt kim loại bằng Oxy-gas

Phương pháp cắt Oxy-Gas là một trong những cách đơn giản và hiệu quả nhất với chi phí cho thiết bị và tiến hành tương đối rẻ. Mỏ cắt Oxy khí gas cắt được những tấm thép rất dày, điều này phụ thuộc vào người sử dụng điều chỉnh van khí Oxy nhiều hay ít khi cắt. Thép cho dù có độ dầy từ 1000mm, thậm chí lên đến 1500mm cũng vẫn có thể cắt được bằng phương pháp rất đơn giản này.

Nhưng khi cắt thép thường có một điểm tiến hành cần chú ý đó là độ vát của vật liệu cắt, khi cắt với kích thước dày càng lớn cùng với đó góc vát sẽ càng cao. Bên cạnh đó, phương pháp Oxy-gas chỉ cắt được sắt carbon và hợp kim sắt thấp, thời gian cắt khá chậm và vùng ảnh hưởng nhiệt khá lớn, cho nên sau khi cắt các chi tiết dễ bị cong vênh và biến dạng, đặc biệt là khi cắt những tấm dài.

II. Cắt kim loại bằng Plasma

Công nghệ gia công cắt gọt kim loại bằng tia Plasma là dùng chất khí để cắt những kim loại có khả năng dẫn điện. Các chất khí thường được sử dụng trong quá trình cắt Plasma là: không khí, oxy, nitơ… những loại khí này không dẫn điện ở trạng thái bình thường. Tuy nhiên, khi cung cấp cho chúng một năng lượng lớn đủ để ion hóa các nguyên tử khí thì chúng trở nên dẫn điện. Qúa trình oxy hóa xẩy ra cực mạnh và dòng khí được cung cấp năng lượng liên tục sẽ tạo ra dòng Plasma, hay còn gọi là tia Plasma. Tia Plasma được dẫn đến đầu cắt và có khả năng đánh thủng kim loại có độ dày khác nhau tùy thuộc vào nguồn cung cấp cũng như cấu tạo của máy cắt Plasma CNC.

Về ưu điểm, máy cắt Plasma CNC có tốc độ rất nhanh nên khả năng cắt vật liệu rất tốt, cho năng suất cao. Công nghệ Plasma khá đa năng, cung cấp khả năng cắt được đa số loại vật liệu ở những độ dày khác nhau, có thể lên tới 50mm. Bên cạnh đó phương pháp cắt này rất dễ thực hiện, máy cắt lại dễ vận hành.

Tuy vậy, khi sử dụng phương pháp chỉ cắt được vật liệu kim loại và phải thường xuyên thay thế điện cực cắt, vòi phun thường xuyên làm tăng giá thành sản xuất. Ngoài ra khi cắt Inox, vết cắt dễ bị nám đen gây mất thẩm mỹ.

III. Cắt kim loại bằng Laser

Laser là công nghệ cắt kim loại tiên tiết nhất hiện nay, sử dụng các tia laser cắt khắc dễ dàng các loại vật liệu từ kim loại đến phi kim loại.

Phương pháp cắt kim loại này tạo ra chùm tia rất hẹp, mãnh liệt của ánh sáng gần vùng hồng ngoại theo một định hướng duy nhất để tạo ra năng lượng rất lớn để cắt kim loại và các vật liệu khác như nhựa, gỗ, kính…

Bức xạ laser được tạo ra từ bộ nguồn laser. Bộ nguồn laser được tạo ra từ tinh thể laser hoặc khí đặt giữa hai gương cho phép cộng hưởng và định hướng chùm tia laser. Tia laser có tính đồng nhất và đẳng hướng cao với năng lượng rất cao có thể làm nóng chảy hoặc bay hơi vật liệu. Có 3 loại laser thường được sử dụng là khí CO2, tinh thể và Fiber. Mỗi loại laser đều có những điểm nổi bật và ứng dụng cho từng loại vật liệu khác nhau. Laser khí CO2 thích hợp để cắt phi kim, còn laser tinh thể và Laser Fiber dùng để đánh dấu và cắt kim loại.

Công nghệ gia công cơ khí theo yêu cầu bằng Laser mang tới khả năng tự động hóa cao, đạt độ chính xác tuyệt đối, cắt được các bề mặt dày mỏng khác nhau, chi tiết cầu kỳ phức tạp, vết cắt gần như láng mịn, rất nhẵn, không bị răng cưa và rất sắt nét. Đặc biệt Laser Fiber có thể cắt được các kim loại màu như đồng nhôm… và Inox dễ dàng và đạt độ thẩm mỹ gần như tuyệt đối, điều mà cắt Plasma và cắt Oxy-Gas không làm được.

Với những ưu điểm trên, dễ hiểu khi máy CNC Laser, đặc biệt là Laser Fiber có giá thành rất cao, dẫn tới chi phí đầu tư trang thiết bị khá lớn so với các công nghệ gia công kim loại còn lại. Bên cạnh đó, công nghệ tiên tiến này đòi hỏi bảo trì khá phức tạp, và khi cắt, tia laser khá nguy hiểm, gây khó khăn trong quá trình gia công.

IV. Cắt kim loại bằng tia nước

Công nghệ cắt bằng tia nước là phương pháp có khả năng cắt kim loại và bất kỳ vật liệu khác bằng cách sử dụng một tia nước có áp suất rất cao và với tốc độ lớn bằng một hỗn hợp của nước và hạt mài ( loại vật liệu dùng để mài mòn như các hạt đá mài).

Công nghệ này có thể cắt được trên nhiều vật liệu không thể gia công bằng phương pháp thường. Ngoài ra, tia nước còn cắt được bề dày lớn với dung sai hợp lý, không sinh nhiệt, vùng gia công không chịu tác động nhiệt, cho phép gia công những bề mặt khó và phức tạp như góc V, kiến trúc nghệ thuật chạm khắc tinh xảo,… với độ chính xác cao. Công nghệ này cũng đem đến khả năng tự động hóa cao, việc sữa chữa và bảo trì cũng dễ dàng và đơn giản.

Tuy vậy, phương pháp gia công này cũng tồn tại nhiều nhược điểm như khó kiểm soát độ chính xác về kích thước gia công và đặc biệt giá thành thiết bị rất cao, do phải nhập từ nước ngoài. Ngoài ra do công nghệ này vẫn còn khá mới mẻ nên còn nhiều vấn đề giữa lý thuyết và thực tiễn chưa được giải quyết triệt để.

Có thể thấy, nếu so sánh và đánh giá giữa 4 công nghệ cắt kim loại trên góc độ công nghiệp thì cắt kim loại laser luôn nhận được sự tin tưởng, ưu tiên hàng đầu bởi sự phù hợp, hài hòa trên nhiều yếu tố, nhiều phương diện khác nhau về chất lượng cắt cũng như sự đa dạng vật liệu và tính kinh tế mà phương pháp này đem lại.