Khí hỗ trợ cắt laser: O₂, N₂ hay khí nén? Khi nào dùng loại nào?

Khí hỗ trợ (assist gas) ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mặt cắt, tốc độ cắt và chi phí vận hành. Chọn sai khí có thể khiến mặt cắt xấu dù máy đắt tiền và thông số đúng.

Khí và công suất là một cặp: đổi khí thì độ dày cắt được và chất lượng mép đều đổi theo. Đọc bài này cạnh bảng độ dày theo công suất máy laser fiber sẽ thấy vì sao cùng một máy lại được công bố hai giới hạn khác nhau tùy khí dùng.

Ba loại khí phổ biến và khi nào dùng

1. Oxy (O₂)

O₂ phản ứng oxy hóa với kim loại nóng chảy, tạo thêm nhiệt và đẩy xỉ ra, cho tốc độ cắt nhanh hơn đáng kể với thép carbon. Tuy nhiên mặt cắt bị oxy hóa (đen hoặc màu xanh-vàng).

• Dùng khi: Cắt thép carbon (mild steel) mọi độ dày, đặc biệt dày >8mm
• Không dùng khi: Cắt inox, nhôm, đồng, titan – tạo oxide bám dính không tẩy được
• Áp suất: Thép mỏng 0.5–2mm: 0.3–0.8 bar; thép dày: 0.8–2 bar
• Chi phí: thấp nhất trong ba loại khí ở đây. Giá bình lấy từ nhà cung cấp khí tại địa phương bạn — nó đổi theo vùng và theo hợp đồng lượng

2. Nitơ (N₂)

N₂ là khí trơ, không phản ứng với vật liệu. Thổi xỉ ra bằng áp suất cao mà không oxy hóa, cho mặt cắt sáng, không đổi màu, sẵn sàng hàn/sơn ngay.

• Dùng khi: Cắt inox, nhôm, đồng, titan; cắt thép carbon khi cần mặt cắt sáng không oxy hóa
• Không dùng khi: Thép carbon dày >20mm (tốc độ chậm hơn O₂ rất nhiều, không kinh tế)
• Áp suất: 8–30 bar tùy vật liệu và độ dày
• Chi phí: cao hơn hẳn O₂ — vừa đắt hơn mỗi bình, vừa tiêu thụ nhanh hơn vì cắt nitơ dùng áp cao. Đây là khoản làm chi phí vận hành của xưởng cắt inox khác hẳn xưởng cắt thép carbon

3. Khí nén sạch (Compressed Air)

Không khí nén qua máy compressor, sau khi lọc dầu và nước, có thể dùng thay thế N₂ cho nhiều ứng dụng không đòi hỏi mặt cắt hoàn hảo.

• Dùng khi: Cắt nhôm mỏng <3mm, mica, acrylic, gỗ/MDF, vải, nhựa
• Hạn chế: Có 21% O₂ trong không khí nên kim loại vẫn bị oxy hóa nhẹ (nhưng ít hơn O₂ nguyên chất)
• Chi phí: Rẻ nhất – chỉ chi phí điện máy nén khí (~3–5 kWh)
• Lưu ý: Cần bộ lọc dầu/nước 2–3 tầng, áp suất ổn định ≥ 8 bar

Bảng tham khảo nhanh

Chi phí khí hỗ trợ thực tế mỗi tháng

Xưởng dùng máy 2kW chạy 8h/ngày, 25 ngày/tháng, mix 60% thép carbon (O₂) + 40% inox (N₂):

• O₂: đếm số bình dùng thật trong một tháng × giá bình của nhà cung cấp bạn
• N₂: đếm tương tự — và đếm riêng, không suy từ số bình O₂, vì hai loại tiêu thụ ở hai nhịp khác nhau
• Cộng lại mới ra tiền khí của chính xưởng bạn. Con số này phụ thuộc tỷ lệ inox trong đơn hàng nhiều hơn là phụ thuộc cỡ máy

Xưởng dùng nhiều nitơ có thể xét máy tách khí tại chỗ thay vì mua bình. Phép so không phải giá máy đặt cạnh giá bình, mà là: tiền khí mỗi tháng đo được của chính bạn (bảng đếm bình ở trên) so với giá máy cộng tiền điện chạy máy đó — và cộng thêm chỗ đặt, bảo trì, cùng rủi ro dừng máy khi hệ tách khí hỏng. Chỉ đáng xét khi nitơ đã thành khoản chi lớn và đơn inox đều đặn.