So sánh cắt Laser và Plasma Inox: chọn theo độ dày và chi phí

Cắt Inox bằng Laser và Plasma là hai công nghệ cốt lõi trong gia công kim loại tấm – một mảng quan trọng trong “Cẩm nang kỹ thuật gia công Inox”. Bài viết này đi thẳng vào câu hỏi: với từng độ dày, yêu cầu bề mặt, dung sai, sản lượng và ngân sách, nên chọn Laser hay Plasma để tối ưu chất lượng và chi phí?

Tổng quan nhanh: nguyên lý và tác động lên Inox

– Cắt Laser (phổ biến: Fiber laser): Tia laser hội tụ nung chảy kim loại, khí trợ cắt (N2/O2/không khí) thổi kim loại nóng chảy ra khỏi khe cắt. Fiber laser đặc biệt hiệu quả với Inox do hấp thụ tốt, mép cắt mịn, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) hẹp.
– Cắt Plasma (HD/XP): Hồ quang điện ion hóa khí (air, N2, H35…) tạo dòng plasma nhiệt độ cao làm chảy và thổi kim loại khỏi rãnh cắt. Ưu thế ở tấm dày, đầu tư máy thấp hơn, tốc độ cao trên dày.

Hệ quả với Inox:
– Laser + N2 cho mép cắt sạch, không ôxít, sẵn sàng hàn/sơn. O2 nhanh hơn nhưng để lại lớp ôxít sẫm cần làm sạch trước khi hàn.
– Plasma có HAZ rộng hơn, bavia/dross dễ xuất hiện hơn ở tấm mỏng; trên tấm dày cho năng suất tốt và chi phí thấp hơn Laser dùng N2.

So sánh theo thông số kỹ thuật quan trọng

1) Dải độ dày hiệu quả

– Mỏng đến trung bình (0.5–8 mm): Laser vượt trội về chất lượng mép và tốc độ; Plasma có thể gây biến màu, bavia trên tấm mỏng.
– Trung bình đến dày (8–20 mm): Cả hai đều khả thi. Laser vẫn cho mép cắt đẹp nhưng chi phí khí N2 tăng mạnh; Plasma kinh tế hơn nếu chấp nhận hoàn thiện sau cắt.
– Rất dày (>20–30 mm): Plasma ưu thế về năng suất và chi phí. Laser công suất rất cao (10–12 kW+) có thể cắt Inox 25–30 mm nhưng chi phí khí và tốc độ không còn lợi thế.

Tham chiếu:
– Fiber laser công suất cao cắt Inox đến ~30 mm tùy máy, khí và chất lượng mong muốn.
– Plasma HD chất lượng tốt trong khoảng 3–45 mm, có thể “severance” dày hơn (mép thô hơn).

2) Độ chính xác, khe cắt, độ vát

– Laser: dung sai điển hình ±0.05–0.15 mm (tấm mỏng); khe cắt ~0.1–0.3 mm; độ vát thành rãnh rất nhỏ (≈0–1°). Phù hợp chi tiết lắp ghép chính xác, hoa văn, lỗ nhỏ.
– Plasma HD: dung sai khoảng ±0.25–0.50 mm; khe cắt ~1.0–2.0 mm; độ vát 2–5° tùy độ dày và thông số. Phù hợp chi tiết kết cấu, chi tiết gia công tiếp theo.

3) Chất lượng mép cắt và HAZ

– Laser + N2: mép sáng, hầu như không ôxít, ít bavia; HAZ rất hẹp (~0.1–0.5 mm). Lý tưởng cho mép cần hàn TIG/MIG ngay hoặc chi tiết trang trí, thực phẩm.
– Laser + O2: nhanh hơn, nhưng mép có ôxít sẫm. Cần mài/đánh sạch trước khi hàn để tránh nhiễm bẩn mối hàn.
– Plasma: mép thô hơn, có vệt “striations”; HAZ rộng hơn (~1–3 mm). Cần mài bavia khi yêu cầu bề mặt cao hoặc trước khi hàn thẩm mỹ.

4) Lỗ nhỏ và chi tiết tinh

– Laser: giữ được hình học lỗ nhỏ rất tốt, đặc biệt khi đường kính lỗ ≤ chiều dày vật liệu; ít méo cạnh.
– Plasma HD: lỗ đẹp trên thép carbon với công nghệ “True Hole”; với Inox nên giữ đường kính lỗ ≥ 2× chiều dày để ổn định hình học.

5) Tốc độ cắt và năng suất

– Tấm mỏng (≤3 mm): Laser thường nhanh hơn rõ rệt và thời gian xử lý sau cắt gần như bằng 0.
– Tấm dày (≥12 mm): Plasma đạt tốc độ cạnh tranh hoặc cao hơn Laser; thời gian đục lỗ (piercing) của Laser tăng đáng kể khi dày.

6) Chi phí đầu tư và vận hành

– Đầu tư ban đầu: Máy Laser (đặc biệt >6 kW) cao hơn đáng kể Plasma HD.
– Vận hành:
– Laser: tiêu thụ điện thấp hơn cho cùng năng suất; khí N2 tinh khiết cho Inox dày là chi phí lớn; tiêu hao đầu cắt thấp.
– Plasma: khí rẻ (air/N2), tiêu thụ điện cao hơn; tiêu hao điện cực/đầu cắt định kỳ; bàn nước giúp giảm khói nhưng cần bảo trì.
– Chi phí trên mỗi chi tiết: Laser tối ưu khi cần ít hoặc không cần hoàn thiện sau cắt; Plasma tối ưu khi chấp nhận mài bavia và sản lượng lớn trên dày.

Chọn Laser hay Plasma: ma trận quyết định theo ứng dụng

Chọn cắt Laser khi:
– Độ dày Inox mỏng–trung bình (0.5–10 mm) và yêu cầu mép “weld-ready”, không ôxít.
– Chi tiết có lỗ nhỏ, khe hẹp, biên dạng tinh xảo, dung sai khắt khe.
– Sản phẩm trang trí, thiết bị y tế/đồ bếp/FOH thực phẩm cần thẩm mỹ cao.
– Gia công hàng loạt tấm mỏng, cần tốc độ cao và ít công đoạn sau cắt.
– Cắt trước khi uốn/đột yêu cầu độ chính xác cao để đảm bảo chồng lắp.

Chọn cắt Plasma khi:
– Độ dày trung bình–rất dày (≥10–12 mm), ưu tiên năng suất và chi phí.
– Kết cấu hàn nặng, khung kèo, bồn chứa, máy móc công nghiệp chấp nhận mài bavia, gia công sau cắt.
– Phôi lớn, môi trường nhà xưởng ưu tiên trang bị đơn giản, đầu tư ban đầu thấp hơn.
– Cần tốc độ cao trên dày, thời gian giao hàng gấp, không yêu cầu mép “sạch ôxít”.

Ví dụ thực tế theo độ dày và yêu cầu

– 2 mm Inox 304, mặt thấy: Laser + N2. Mép bóng, không đổi màu; không cần mài. Plasma dễ để lại bavia, vùng đổi màu, phải xử lý thêm.
– 8 mm Inox 316, chi tiết hàn kín, yêu cầu kiểm soát biến dạng: Laser + N2 nếu ngân sách khí cho phép; nếu cần tối ưu chi phí, Plasma + mài mép trước hàn.
– 16 mm Inox 304 kết cấu: Plasma HD cho năng suất và giá thành tốt; chấp nhận dung sai rộng hơn, xử lý mép cắt trước hàn.
– 25 mm Inox 316L, bản mã neo: Plasma là lựa chọn chuẩn; Laser yêu cầu công suất rất cao và chi phí khí lớn.

Lưu ý kỹ thuật để đạt chất lượng tối ưu

Với cắt Laser

– Ưu tiên N2 cho Inox nếu cần mép sạch hàn ngay; O2 dùng khi ưu tiên tốc độ/chi phí, chấp nhận làm sạch ôxít.
– Kiểm soát piercing trên tấm dày (lead-in dài hơn, số xung, anti-spatter) để tránh bắn bẩn bề mặt.
– Sử dụng nozzle đúng cỡ, căn tâm chùm tia, bám theo tốc độ hợp lý để giảm vết “striations” ở dày.
– Air-assist có thể dùng cho chi tiết không yêu cầu hàn/thẩm mỹ (sẽ có đổi màu/ôxít).

Với cắt Plasma

– Chọn khí phù hợp với Inox (N2, H35…) để giảm bavia và cải thiện mép; bàn nước giúp giảm cong vênh và khói.
– Giữ khoảng cách mỏ–phôi ổn định; thay tiêu hao (nozzle, electrode, shield) kịp thời để giữ dung sai.
– Tối ưu đường chạy: lead-in/lead-out, căn hướng cắt “good side” để mép đẹp ở phía yêu cầu.
– Mài phá bavia, làm sạch mép trước khi hàn để tránh bắn tóe và khuyết tật mối hàn.

Hiệu quả kinh tế: khi nào Laser thật sự “rẻ” hơn?

– Ở tấm mỏng (≤6 mm), Laser thường không cần mài, tiết kiệm 1–2 công đoạn sau cắt, rút ngắn thời gian chu kỳ → chi phí tổng thấp hơn dù giờ máy cao.
– Ở tấm dày (≥12 mm), Plasma ít tốn khí, tốc độ đục lỗ nhanh, dù có thêm mài, tổng chi phí thường thấp hơn Laser + N2.
– Sản lượng lặp lại: Laser phát huy lợi thế ổn định dung sai, giảm phế phẩm; Plasma phát huy khi tối ưu đường cắt cho các cụm chi tiết lớn/dày.

An toàn, môi trường và chất lượng bề mặt

– Cả hai công nghệ tạo khói bụi kim loại và ôxít: cần hút lọc tiêu chuẩn; với Inox đặc biệt chú ý khói có chứa Cr/Ni.
– Laser ồn thấp hơn; Plasma tiếng ồn cao hơn, nên dùng che chắn và bảo hộ thính giác.
– Với chi tiết trang trí, nên bảo vệ bề mặt bằng film PVC và dùng thông số/pierce giảm bắn tóe (đặc biệt với Laser).

Các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo hữu ích

– ISO 9013: Phân hạng chất lượng mép cắt nhiệt (độ nhám, vát, bavia).
– Hypertherm XPR/X-Definition: dữ liệu dải cắt chất lượng và khuyến nghị khí cho Inox.
– TWI (The Welding Institute): so sánh HAZ, đặc trưng mép cắt của Laser/Plasma.
– Bystronic/Trumpf: khả năng cắt Inox theo công suất Fiber laser, ảnh hưởng khí trợ cắt.

Nguồn tham khảo:
– TWI Knowledge Summary – Laser cutting and plasma cutting overview: https://www.twi-global.com
– Hypertherm XPR300 Stainless Steel Cut Charts and application notes: https://www.hypertherm.com
– Bystronic Fiber Laser capabilities for stainless steel: https://www.bystronic.com
– TRUMPF Fundamentals of nitrogen vs oxygen laser cutting: https://www.trumpf.com
– ISO 9013: Thermal cutting — Classification of thermal cuts (tiêu chuẩn chất lượng mép cắt).

Kết luận: công thức chọn nhanh

– Ưu tiên Laser khi cần mép sạch, chính xác cao, chi tiết tinh, tấm mỏng–trung bình (0.5–10 mm), và muốn giảm tối đa công đoạn sau cắt.
– Ưu tiên Plasma khi cắt tấm dày (≥12–30 mm), chi phí/giờ là rào cản, chấp nhận mài sau cắt, và cần năng suất cao cho kết cấu hàn.
– Trường hợp “giáp ranh” (8–12 mm): quyết định dựa trên yêu cầu mép cắt (weld-ready hay không), dung sai, và tổng chi phí chuỗi gia công (bao gồm mài, làm sạch, hàn).

Cần đánh giá theo từng dự án cụ thể (độ dày, mác inox 304/316/201, thẩm mỹ, yêu cầu hàn) để tối ưu. Liên hệ Inox Cuong Thinh để được tư vấn lựa chọn công nghệ, tối ưu thông số và báo giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com