Khí hỗ trợ cắt laser: O₂

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).

Loại khí còn ảnh hưởng tới dải kim loại bị nung đổi tính chất sát mép cắt. Nếu chi tiết còn phải hàn hoặc chấn sát mép, xem thêm HAZ là gì trước khi chọn khí chỉ theo giá.

• Dùng khi: Cắt thép carbon (mild steel), đặc biệt với tấm dày
• Không dùng khi: Cắt inox, nhôm, đồng, titan – tạo oxide bám dính không tẩy được
• Áp suất: Tương đối thấp, đổi theo độ dày thép; lấy bảng áp suất của hãng máy làm điểm xuất phát rồi cắt thử
• 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 rất dày (tốc độ chậm hơn O₂ nhiều, thường không kinh tế)
• Áp suất: Cao hơn nhiều so với O₂, tuỳ vật liệu và độ dày theo bảng của hãng máy
• 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 thật sạch.

• Dùng khi: Cắt nhôm mỏng, 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: Thấp nhất trong ba loại – chủ yếu là tiền điện chạy máy nén khí
• Lưu ý: Cần bộ lọc dầu/nước nhiều tầng và áp suất ổn định, theo yêu cầu của hãng máy

Bảng tham khảo nhanh

Chi phí khí hỗ trợ thực tế mỗi tháng

Lấy một xưởng giả định chạy cả hai loại vật liệu, một phần thép carbon cắt O₂ và một phần inox cắt N₂ (đây chỉ là cách tính, không phải số đo thực tế):

• 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.